耳機插孔連接器模具設計

文 明，周啟英

（1.東莞市信為興電子有限公司，廣東東莞 523000；2.廣東長盈精密技術有限公司，廣東東莞 523808）

0 引言

隨著現階段我國科技的不斷發展，我國的制造業也得到了快速發展，基于現階段制造技術的核心基礎，需要不斷擴展我國制造業的技術和創新應用。我國對機械產品的多樣化要求也越來越多，產品本身的更新速度也變得越來越快，因此需要實現多品種且批量化的生產制造和消費，其機械產品本身的結構也日益復雜，精度方面也得到了不斷提升和促進改善，激烈的市場競爭環境下需要產品自身的研發生產周期越來越短，因此在對零件產品加工的效率和進度及其自動化的要求方面也更高。其中，耳機的零件加工過程當中需要實現三維建模的方式，進行參數的優化配置以及多處理器的有效支持，實現其生產成本的降低和效率的提升，最終對于工作效率起到一個有效的提升作用[1-2]。在耳機零件的加工過程當中，其手機當中很多還保留有線耳機插孔，可以實現對耳機和手機進行相連接，屬于手機當中的一個主要關鍵性零件設備。市面當中的手機體積各異，但是其耳機的插孔連接器相對較小，因此在手機裝配的精度方面也要求較高，需要借助于高精度的模具設計來完成，對于外形和內部結構都比較復雜的連接器來說，需要進行多維設計，以此來確保其精確程度[3-5]。在耳機插孔的連接器模具設計當中，可以利用建模軟件來對其數據參數進行科學化的配置，迅速生成各種數控代碼，也可以有效縮短編程人員的編程時間，以此提升精確程度和安全性能。

1 耳機模具建模

圖1所示為耳機的模具結構，零件結構當中包含多個內容：曲面、細小臺階面、平面、溝槽及孔都屬于其耳機結構。在建模的過程當中需要根據耳機的特點來進行適合方料的選擇，進行圓臺的構建之后進行5 個凸臺的建造構建。

圖1 耳機

2 塑件分析

在本文當中，主要以某手機的耳機插孔連接器來作為主要的研究對象，其結構如圖2所示，外形尺寸為15 mm×φ5.7 mm，建造的尺寸進度要求相對較高，在精度方面需要達到±0.02 mm 的精確程度，借助于PA46+30%GF 的材料來進行制造，成型塑件的收縮率需要達到0.3%。在塑件的結構方面較為復雜，其外形當中具備較多的側凹與凸起結構，內部的結構呈現出圓筒形結構的方式[6]，因此需要對成型塑件在模具當中的擺放做出全面的考慮，方便后續的分型與脫模操作。

圖2 耳機插孔連接器

3 分型以及成型零部件設計

3.1 分型設計

在進行分型設計的過程當中，其塑件的外形當中存在很多的側凹與凸起結構，其相對的尺寸較小，使用絨料在填充方面具備一定的困難程度，很容易造成困氣及缺料的現象，在配合面方面很容易造成飛邊現象，在較高精確要求的塑件當中，對其進行分型面設計屬于模具設計當中主要設計難點，其常規的分型面設計，在擺放空間方面的需求方面較大，且塑件本身在分型面的飛邊方面控制程度較難，對于外形的側凹與凸起結構的抽芯成型也難易實現，如圖3所示。為了使模具空間得到更好的利用和分型，使得成型的擺件可以科學擺放，對于主分型面來說，需要從塑件最大的投影面積分型開始操作，中間的圓筒主要利用側向的抽芯成型方式，對于側凹和凸起的結構方面可以借助于定模的斜抽芯成型的方式。一般來說，塑件的尺寸較小，模具的采用方面主要是利用1模8腔的結構。

圖3 常規分型面設計存在的問題

3.2 成型零部件設計

對于成型的零部件設計，屬于對塑件的集合形狀尺寸起到決定性作用的主要零件，因此成型的零部件當中需要具備正確的幾何形狀以及較高的尺寸精度和表面粗糙程度，在強度和剛度以及其耐磨性能方面也需要同時具備。如果需要對外周邊具備側凹結構的零件進行加固，則可以將其設計為兩塊一體式的側抽芯鑲件的形式模具。型芯方面利用鑲拼結構進行生產，對于成型的塑件來說其主要的成型零部件當中包含了多個部分，比如一體式側抽型腔鑲件、動模型芯鑲件、定模型芯鑲件等。對于成型零部件來說，屬于成型塑件內外的形狀尺寸的主要零件。因此，如果塑件外形的側凹和凸起部位結構較多，則不可以利用整體型芯此種設計，需要對型芯分隔為多個小型芯的方式來進行操作鑲件，方便日后的加工和脫模操作。對于型腔板可以利用定模斜抽芯的方式，對于型腔板也可以分隔為多個鑲件進行操作，其中包含了一個大鑲件和兩個斜抽芯。

針對于側向分型的抽芯結構設計來說，需要對定模當中的斜導柱進行考慮，動模當中需要使用滑塊，利用斜導柱側向分型的抽芯結構進行設計，對于側抽芯位置較多的地方，側向的分型抽芯結構設計主要是模具結構的主要設計內容。對于外周的側凹抽芯成型來說，其外側的周邊都具備側凹結構，因此需要使得模具整體的結構趨于緊湊且合理科學的狀態，對于塑件的外表面成型可以借助于一體式的側抽型的腔鑲件來完成，可以利用兩個一體式的側抽滑塊型的腔鑲件和斜導柱來進行抽芯，抽芯的行程不大，斜導柱的傾斜程度為20°，這樣做可以實現抽芯目的的同時還可以確保其模具的整體尺寸處于合理的狀態下。對于左右兩塊整體的抽芯面積較大的來說，需要利用雙斜導柱抽芯的方式來保證一定的抽芯力，其中斜導柱的直徑為φ16 mm。在設計的過程當中可以對左右側的抽芯上進行錐面定位的設計，以此來確保兩塊較大體積的側向抽芯定位準確，最大限度地保障左右兩塊側型芯可以在合模的時候進行準確地定位。

針對斜頂塊和直頂塊結構設計當中，如果塑件的內部存在多個小結構，則需要利用此種方式來成型操作。斜頂塊和直頂塊的結構設計屬于其模具的關鍵部分，斜頂塊結構可以對兩邊的凸臺進行成型，如果塑件的兩邊都具備此種結構，在采用斜頂塊成型操作的時候可以進行兩邊溶體流動的有效平衡。因此在對斜頂塊兩邊設計的時候，其一，考慮到斜頂塊的頂出行程，以此來對過程當中存在的干涉行為進行檢測；其二，需要對斜頂塊結構存在的穩定性進行考慮，避免在實際的生產過程當中由于斜頂塊的復位不暢造成的卡死現象；最后還需要對斜頂塊等多個滑動部位進行氮化處理，增強其耐磨性能。對于斜頂塊來說需要固定在頂桿的固定板上，頂出的時候斜頂塊可以跟著固定板一塊運動，斜頂塊可以實現向前頂出和側向移動，最終達到抽芯目標[7-8]。斜頂塊和滑動的導軌需要保持合理的間隙，保證側抽芯可以完美順利的抽出。斜頂塊主要利用優質的合金材料經過調質處理的螺釘來將其固定在固定板當中，借助于塑件結構的分析來進行分析計算，最終可以額得出其斜頂塊的傾角需要保持4°的傾角，保證側向抽芯動作可以順利完成。

4 澆注系統設計以及其他設計

4.1 澆注系統

澆注系統屬于模具當中塑料熔體從注塑機的噴嘴部位到型腔之間的一個進料通道，可以對塑料的溶體充滿型腔且將其注射存在的壓力進行傳遞到型腔當中的各個部位當中，最終實現組織致密、輪廓清晰、表面光潔、尺寸精確的塑件。澆筑設計部分對于塑件自身的整體質量、成型工藝參數等都具備直接的影響。在澆筑系統的設計過程當中需要考慮進料的均衡程度，對于多型腔模具來說需要確保各個型腔內部的壓力保持一致的狀態，在流道的布置當中需要利用平衡進料的方式，從而使得溶體得以均勻地流動，實現快速地填充。塑件的整體形狀屬于一模一腔的布局方式，因此可以在塑件的兩端設置潛伏式的澆口，和型腔側形成一個53°的角度。對于分流道方面一般都利用圓形端面的方式，方便機械的加工，且在熱量的損失和流動的阻力方面較小。與此同時，也可以采取翻轉流道的結構，其中分流道主要借助于梯形和半圓形結合的方式，其中半徑為R1.5 mm。借助于Moldflow 模流可以分析得出其該澆筑系統滿足其成型的需求。

4.2 抽芯設計

對于塑件成型的質量方面，需要合理地進行空間利用和控制，對于塑件的擺放位置需要科學的設計，塑件的定模部位可以利用斜向的抽芯機構進行抽芯，一般其抽芯角度為60°。針對于塑件的外表面結構來說，其結構的深度較淺，斜抽芯的距離大約在0.02 mm，因此開模的時候需要利用彈簧來進行彈開2 mm 即可，從而使得定模斜向的抽芯機構可以抽出倒扣。定模的斜向抽芯屬于模具的設計難點，借助于此種設計可以對模具當中整體的空間進行最大限度的利用和滿足，使得模具結構處于緊湊的狀態，滿足定模的斜向抽芯的要求。在耳機插孔連接器內利用側型芯成型的方式，在動模當中增加了斜導柱的抽芯機構，模具方面采用1 模8 腔的結構方式，側抽芯的時候利用1 個大滑塊來實現同時的抽芯操作。在抽芯力和抽芯動的平衡保持當中，需要利用雙斜導柱的抽芯方式，其中斜導柱的傾斜角度為25°，直徑為φ12 mm，斜導柱的長度和塑件的抽芯距離分別為65 mm、10.75 mm，通過計算，65 mm×sin25°≈27.5 mm，27.5 mm＞10.75 mm，滿足其塑件本身的抽芯距離要求。

4.3 冷卻系統

對于冷卻系統的設計，需要最大限度地保障生產效率和冷卻效果，模具的動模板、定模板和支撐模板都配備直徑為φ8 mm 冷卻管路。冷卻系統設計對注射模具來說十分重要，如果出現了冷卻不均的現象，很容易出現收縮不均勻的現象。基于此，需要在定模和動模以及型芯和型腔板內部都需要進行冷卻水道的開設，保證塑件的各處都可以達到冷卻均勻的狀態，其中冷卻的循環水道孔徑需要達到φ8 mm。

4.4 模具的工作原理

在模具的工作原理當中，如圖4所示，第一步需要打開注塑機，拉膜扣鎖住動模板和定模板主分型面2，彈簧的作用下可以使得定模坐班和定模板之間的分型面1 彈開2 mm 的間隙，定模的斜抽芯機構需要抽出且處于倒扣狀態。定模在遇到限位釘的狀態下其拉模扣也會被拉開，其中分型面2 就會打開，動模的側滑塊在定模的斜導柱作用下完成抽芯動作[9]。

圖4 模具結構

5 結束語

綜上所述，對于耳機插孔的連接器模具設計來說，需要保證其尺寸合適且具備較高的精確程度，在定模斜抽芯方面其動作相對可靠，斜導柱的抽芯機構在運行方面較為平穩，在耳機插孔的連接器模具設計當中比較符合塑件的成型設計。值得注意的是，在對耳機插孔連接器的塑件設計的時候，可以借助于一模一腔冷熱流道的方式來進行模具模板的聯合應用，借助于熱流道嘴來實現延伸化處理，保證模腔內部的良好流動性。與此同時，保證塑件成型精確程度和其他方面的要求基礎上，還需可以利用斜頂塊、直頂塊、滑塊抽芯等結構的方式來進行注射模，對模具塑件脫模難的問題可以進行有效解決，有效降低了模具的制造生產成本。在實際的生產過程當中，其模具的結構設計處于合理且緊湊的狀態，保證開合模的順暢，提升生產效率。