【正文】 約需模具 200 副，一臺空調(diào)器僅塑料模具就有 20 副。塑料建材不僅能大量代鋼、代木、替代傳統(tǒng)建材，而且具有節(jié)能、節(jié)材、保護生態(tài)、改善居住環(huán)境、提高建筑功能與質(zhì)量、降低建筑自重、施工便捷等優(yōu)點，將在今后得到越來越多的應用。 手機外殼及其模具設計 第 7 –頁 現(xiàn)代模具制造技術的發(fā)展趨向 模具的標準化 加快模具的標準化、商品化發(fā)展，適應大規(guī)模成批生產(chǎn)的需要，可以提高模具的制造質(zhì)量、縮短模具的制造周期。以高速銑削為代表的高速切削加工技術代表了模具外表面粗加工的的發(fā)展方向。加工過程中能夠完成自動檢測和結果的自動顯示，從而實現(xiàn)產(chǎn)品設計、模具設計以及模具制造的自動化和智能化并以此提高設計和制造的速度和質(zhì)量，減少人為的多層次失誤造成的缺陷，從而縮短模具生產(chǎn)周期，提高模具質(zhì)量以及使用的可靠性和壽命。 2021 年全國模具工業(yè)總產(chǎn)值達300 億元人民幣，我國模具年產(chǎn)值位居世界第四。在區(qū)域分布上，廣東、重慶、浙江形成了國內(nèi)模具行業(yè)的“三足鼎立” ，廣東是當前我國最主要的模具市場，中國最大的模具出口與進口省。據(jù)海關統(tǒng)計，2021 年模具出口 ，同比增長 50%以上 。進口模具主要來自日本、韓國和我國臺灣，其次是德國、美國、香港、新加坡、加拿大、法國和瑞士。這不但說明模具出口前景很好，而且也表明我國模具進、出口的結構漸趨合理。要想成為世界制造業(yè)大國，沒有先進的模具工業(yè)是不行的。德國海拉吉林落戶 。 主要差距 由于我國的模具行業(yè)起步較晚，與國外相比仍存在不小的差距，我國現(xiàn)在的模具開發(fā)制造水平比國際先進水平至少落后 10 年，特別是大型、精密、復雜、長壽命模具的產(chǎn)需矛盾十分突出，已成為嚴重制約我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。我國模具企業(yè)技術人員比例較低，水平也較低。高級模具鉗工及企業(yè) 管理人 才 ‘非常緊缺，高素質(zhì)的模具技術人 才 ’缺乏，產(chǎn)品的綜合開發(fā)能力還急需加強。國內(nèi)模具總量中，屬大型、精密、復雜、長壽命模具的比例只有30%左右，國外在 50W0 以上。工藝水平低主要表現(xiàn)在設計、加工、工藝裝備等方面，模具工業(yè)的整體裝備水平相對落后、利用率低。模具標準化水平和模具標準件使用覆蓋率低，也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，特別是對模具制造周期有很大影響。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具 手機外殼及其模具設計 第 11 –頁 水平的提高。但是，新的手機外殼結構模具，以及外殼二次加工新工藝，仍然需要從國外引進消化 。塑件結構如圖 31 所示。塑件外形以型腔大端為準，尺寸要符合圖紙要求，斜度沿形狀減小方向。 塑件的尺寸精度 尺寸精 度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標準，然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設計時總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。 尺寸精度的組成及影響因素；制品尺寸誤差構成為： ? =? s +? z +? c +? a 式中 ? —— 制件總的成型誤差； ? s—— 塑料收縮率波動所引起的誤差； ? z—— 模具成型零件制造精度所引起的誤差； ? c—— 模具磨損后所引起的誤差； ? —— 模具安裝，配合間隙引起的誤差； 影響塑料制品尺寸精度的因素比較復雜，歸納有以下三個方面。 該塑件長 100mm，寬 40mm，最高 5mm，其粗糙度值為 。塑件的表觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。 一般地說 ， 在滿足力學性能的前提下厚度不宜過厚 ， 不僅可以節(jié)約原材料 ， 降低生產(chǎn)成本 ， 而且使塑件在模具內(nèi)冷卻或固化時間縮短 ， 提高生產(chǎn)率 ；其次可避免因過厚產(chǎn)生的凹陷 ,縮孔 ,夾心等質(zhì)量上的缺陷 。 加強肋 加強肋的主要作用是在不增加壁厚的情況下加強塑件的強度和剛度。尖角容易產(chǎn)生應力集中，在受力或受沖擊載荷時會發(fā)生破裂。 ABS 材料孔的最小直徑為 ，孔的最大深度為 4d。因此，在設計塑件時應盡可能避免側向凹凸而減少或消除不必要的側向抽芯，以簡化模具結構。對于吸濕性強的塑料，應根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進行適當?shù)念A熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對模具進行適當?shù)念A熱，以避免收縮應力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。由于塑料仍在流動，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列）容易被凝結，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。其中，塑料凝結時的壓力和 手機外殼及其模具設計 第 18 –頁 溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。 注塑機基本參數(shù) 注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量 ,注射壓力 ,注射速度 ,塑化能力 ,鎖模力 ,合模裝置的基本尺寸 ,開合模速度 ,空循環(huán)時間等 .這些參數(shù)是設計 ,制造 ,購買和使用注塑機的主要依據(jù) . (1)公稱注塑量；指在對空注射的情況下 ,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時 ,注射裝置所能達到的最大注射量 ,反映了注塑機的加工能力 . (2)注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴 ,澆道和型腔時的流動阻力 ,螺桿 (或柱塞 )對熔料必須施加足夠的壓力 ,我們將這種壓力稱為注射壓力 . (3)注射速率；為了使熔料及時充滿型腔 ,除了必須有足夠的注射壓力外 ,熔料還必須有一定的流動速率 ,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度 . (4)塑化能力；單位時間 內(nèi)所能塑化的物料量 .塑化能力應與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調(diào) ,若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長 ,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力 ,反之則會加長成型周期 . (5)鎖模力；注塑機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力 ,在此力的作用下模具不應被熔融的塑料所頂開 . (6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸 ,拉桿空間 ,模板間最大開距 ,動模板 手機外殼及其模具設計 第 19 –頁 的行程 ,模具最大厚度與最小厚度等 .這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍 . (7)開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn) ,以及開模 ,推出制件時不使塑料制件損壞 ,要求模板在整個行程中的速度要合理 ,即合模時從快到慢 ,開模時由慢到快在到停 . (8)空循環(huán)時間；在沒有塑化 ,注射保壓 ,冷卻 ,取出制件等動作的情況下 ,完成一次循環(huán)所需的時間 . 在模具設計時，根據(jù)產(chǎn)品幾何尺寸及模具結構特點，盡可能選用適合的注塑機以充分發(fā)揮設備的內(nèi)在能力。 鎖模力校核 鎖模力是指注射機構在工作中對模具所能施加的最大夾緊力。通常，可采用下列公式進行： F≥Pm(NAs+Aj) 式中 : F注射機最大合模力 (MN) == 而注塑機合模力 160～ 2021KN，故滿足要求。 注射模的結構組成 凡是注射模，均可分為動模和定模兩大部件。 5 成型零件 指構成型腔，直接與熔體相接觸并成型塑料制件的零件。 手機外殼及其模具設計 第 21 –頁 為了 使模具與注射機的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性，并保證塑件精度，模具設計應確定型腔數(shù)目，常用的方法有： (1) 根據(jù)經(jīng)濟性確定型腔數(shù)目； (2) 根據(jù)注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目； (3) 根據(jù)注射機的注射量確定型腔數(shù)目； (4) 根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。 考慮到該塑件是一般日用品 ，對于 手機外殼 ，雖然精度要求也較高，但是該通訊設備由于市場需求量比較大，而且更要考慮其經(jīng)濟性，所以采用一模 多 型腔。但是，多型腔的生產(chǎn)效率高，塑件成本低，非常適合長期大批量生產(chǎn)。但是，大多數(shù)鏡片是中間沒有空腔的實心件，考慮澆道的位置，通常應該設計為一模兩件。 選擇分型面時，應該考慮模具總體結構簡化，盡量減少分模面的數(shù)目，盡量采用平直分型面。 正確的設計是，對于厚度方向有臺階的塑件，分型面選擇在臺 階面處 (如圖 所示 )。 由于本塑件的結構形狀較為特殊，根據(jù)選擇分模面時，應遵守以上的原則。一般的導向機構分為動、定模之間的導向機構，推板的導向機構，推件板的導向機構。我的設計采用 45鋼，經(jīng)熱處理 42～ 48HRC 模板尺寸為： B L H=125 200 25mm，如圖 53所示： 手機外殼及其模具設計 第 25 –頁 圖 53 定模板 動模板 用于固定型芯（凸模）、導套，保證凸模、拉料桿固定穩(wěn)固，防止型腔、型芯、導柱或頂桿等脫出固定板，并承受型腔、型芯或頂桿等的壓力，在動模板上開設了冷卻水道，因此它要具有較高的平行度和硬度，有一定的厚度，并有足夠的強度。16 的內(nèi)六角螺釘連接，定模座板和澆口套通過 4 個 248。其注射機頂桿孔為 248。推桿固定板的尺寸為： BxLxH=150x250x16 mm，如圖 57所示： 手機外殼及其模具設計 第 28 –頁 圖 57 推桿固定板 6 裝配 在模具裝配過程中，既要保證配合零件的配合精度，又要保證零件之間的位置精度，對于具有相對運動的零件，還必須保證它們之間的運動精度。每個零件均設計了基準角，即為裝配基準，零件加工要按圖紙保證基準角的精度，裝配時都要在一個方向基準角上，不能裝反。目的是保證模具 手機外殼及其模具設計 第 29 –頁 達到注射成型的要求，防止模具在注射成型時出現(xiàn)塑料溢邊等情況發(fā)生。 7 產(chǎn)品設計 塑件的產(chǎn)品設計要合理，盡可能選用最好的結構方案，制件的設計者要考慮到制件的技術要求及其結構，必須符合模具制造的工藝性和可行性。 模具設計 模 具的設計是提高模具質(zhì)量最重要的一環(huán)，需要考慮到很多因素，包括模具材料的選用，模具結構的可靠性及安全性，模具零件的可加工性及模具維修的方便性，這些在設計之初應盡量考慮得周全些。塑件批量較大時，可選擇淬火回火鋼。對于凹模、型腔及部分凸模、型芯，可采用組合或鑲拼結構來消除應力集中，細長凸?；蛐托荆诮Y構上需采取適當?shù)谋Ｗo措施。確定產(chǎn)品功能是否能實現(xiàn)，用戶使用是否最佳，進行具體的機構設計，確定每個零件的制造工藝，要注意塑件的結構強度、安裝定位、筋骨方式、產(chǎn)品變形、元器件的安裝定位、安裝要求、確定最佳裝配路線。若模具整體裝配效果達不到要求，對模具的總體質(zhì)量將會有很大影響。盡量避免出現(xiàn)熔接痕，熔接痕的存在不但會影響外觀，使得產(chǎn)品的表面質(zhì)量較差，而且出現(xiàn)熔接痕的地方弦度也差 。這樣可以盡量減少塑料熔體的熱量損失與壓力損失，減小塑料用量和模具尺寸。為便于脫模，主流道一般設計有斜度，如果主流道同時穿過多塊模板時，一定要注意每一塊模板上孔的斜度及孔的大小。分流道是主流道與澆口之間的一段，它是熔融塑料由主流道流入型腔的過渡段，也是澆注系統(tǒng)中通過斷面面積變化及塑料轉向的過渡段，能使塑料得到平穩(wěn)的轉換。澆口設計如圖 82 所示 圖 82 澆口截面 澆口的形式 澆口是連接澆道和型腔的通道，澆口的形式有 :直接澆口，側向澆口 (包括內(nèi)鋇 l 澆口、普通側澆口、外側澆口 )，扇形澆口，平縫式澆口，護耳式澆口，隙式澆口，點澆口，潛伏式澆口，盤環(huán)型澆口，輪輻式澆口，園環(huán)形澆口等。從利于熔體充模方面考慮，澆口的寬度、厚度尺寸應該盡量取大些，但會使后續(xù)工序去除澆口更為困難，產(chǎn)品報廢率也越高。澆口位置的選擇應注意 :選擇有阻擋物最近的距離 。應有利于型腔內(nèi)氣體的排出 。注射模 CAE技術可以在模具投入制造之前，進行塑料熔體的充型和冷卻過程模似，對塑件翹曲和收縮進行預測，對潛在問題提出有效改進方法，縮短模具制造周期并降低成本。由于 手機外殼 表面質(zhì)量要求很高，頂桿不能在 外殼 的表面直接推出，所以如果在模具的合適位置設計冷料穴，就可以把推桿設置在冷料穴處，保證 外殼 的可靠推出脫模。因此，導向機構的功能有： 手機外殼及其模具設計 第 34 –頁 定位作用 導向作用 承受一定側壓力 支承定模型腔板或動模推件板 本次設計中，我選用導柱導向機構 導柱導向機構設計 導柱導向機構的設計要點 小型模具一般設置兩根導柱，當其無合模方位要求，采用等徑且對稱布置的方法；若有合模方位要求時，則應采取等徑不對稱布置，或不等徑對稱布置的形式。 導柱常固定在方便脫模取件的模具定模部分；但針對某些特殊的要求，如塑件在動模側依靠推件板脫模，為了對推件板起到導向與支承作用，而在動模側設置導柱。 導柱直徑的計算： d=（ zEWL?364 ） Eπδ WL 式中： W—— 單根導柱承受的模板重力（ N） L—— 模板重心距導柱根部的距離（ mm） E—— 材料的彈性模量，取 E= MPa δ —— 導柱頭部彎曲變形的允許橈度，常取 導柱工作部分的配合精度采用 H7/f7；導柱固定部分的配合精度采用 H7/k