【正文】 約需模具 200 副，一臺(tái)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(hù)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(diǎn)，將在今后得到越來(lái)越多的應(yīng)用。 手機(jī)外殼及其模具設(shè)計(jì) 第 7 –頁(yè) 現(xiàn)代模具制造技術(shù)的發(fā)展趨向 模具的標(biāo)準(zhǔn)化 加快模具的標(biāo)準(zhǔn)化、商品化發(fā)展，適應(yīng)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(shù)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(dòng)檢測(cè)和結(jié)果的自動(dòng)顯示，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)以及模具制造的自動(dòng)化和智能化并以此提高設(shè)計(jì)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(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)300 億元人民幣，我國(guó)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(guó)內(nèi)模具行業(yè)的“三足鼎立” ，廣東是當(dāng)前我國(guó)最主要的模具市場(chǎng)，中國(guó)最大的模具出口與進(jìn)口省。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2021 年模具出口 ，同比增長(zhǎng) 50%以上 。進(jìn)口模具主要來(lái)自日本、韓國(guó)和我國(guó)臺(tái)灣，其次是德國(guó)、美國(guó)、香港、新加坡、加拿大、法國(guó)和瑞士。這不但說(shuō)明模具出口前景很好，而且也表明我國(guó)模具進(jìn)、出口的結(jié)構(gòu)漸趨合理。要想成為世界制造業(yè)大國(guó)，沒有先進(jìn)的模具工業(yè)是不行的。德國(guó)海拉吉林落戶 。 主要差距 由于我國(guó)的模具行業(yè)起步較晚，與國(guó)外相比仍存在不小的差距，我國(guó)現(xiàn)在的模具開發(fā)制造水平比國(guó)際先進(jìn)水平至少落后 10 年，特別是大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的產(chǎn)需矛盾十分突出，已成為嚴(yán)重制約我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低，水平也較低。高級(jí)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(shù)人 才 ’缺乏，產(chǎn)品的綜合開發(fā)能力還急需加強(qiáng)。國(guó)內(nèi)模具總量中，屬大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例只有30%左右，國(guó)外在 50W0 以上。工藝水平低主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)、加工、工藝裝備等方面，模具工業(yè)的整體裝備水平相對(duì)落后、利用率低。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低，也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，特別是對(duì)模具制造周期有很大影響。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具 手機(jī)外殼及其模具設(shè)計(jì) 第 11 –頁(yè) 水平的提高。但是，新的手機(jī)外殼結(jié)構(gòu)模具，以及外殼二次加工新工藝，仍然需要從國(guó)外引進(jìn)消化 。塑件結(jié)構(gòu)如圖 31 所示。塑件外形以型腔大端為準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)，然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)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(gòu)成為： ? =? s +? z +? c +? a 式中 ? —— 制件總的成型誤差； ? s—— 塑料收縮率波動(dòng)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(fù)雜，歸納有以下三個(gè)方面。 該塑件長(zhǎng) 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(biāo)，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。 一般地說(shuō) ， 在滿足力學(xué)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(shí)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(qiáng)肋 加強(qiáng)肋的主要作用是在不增加壁厚的情況下加強(qiáng)塑件的強(qiáng)度和剛度。尖角容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊載荷時(shí)會(huì)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(shè)計(jì)塑件時(shí)應(yīng)盡可能避免側(cè)向凹凸而減少或消除不必要的側(cè)向抽芯，以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。對(duì)于吸濕性強(qiáng)的塑料，應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，以避免收縮應(yīng)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(dòng)，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(dòng)方向排列）容易被凝結(jié)，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(jié)時(shí)的壓力和 手機(jī)外殼及其模具設(shè)計(jì) 第 18 –頁(yè) 溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。 注塑機(jī)基本參數(shù) 注塑機(jī)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(shí)間等 .這些參數(shù)是設(shè)計(jì) ,制造 ,購(gòu)買和使用注塑機(jī)的主要依據(jù) . (1)公稱注塑量；指在對(duì)空注射的情況下 ,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時(shí) ,注射裝置所能達(dá)到的最大注射量 ,反映了注塑機(jī)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(shí)的流動(dòng)阻力 ,螺桿 (或柱塞 )對(duì)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(shí)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(dòng)速率 ,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度 . (4)塑化能力；單位時(shí)間 內(nèi)所能塑化的物料量 .塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個(gè)成型周期配合協(xié)調(diào) ,若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長(zhǎng) ,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力 ,反之則會(huì)加長(zhǎng)成型周期 . (5)鎖模力；注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力 ,在此力的作用下模具不應(yīng)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(dòng)模板 手機(jī)外殼及其模具設(shè)計(jì) 第 19 –頁(yè) 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(jī)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(shí)平穩(wěn) ,以及開模 ,推出制件時(shí)不使塑料制件損壞 ,要求模板在整個(gè)行程中的速度要合理 ,即合模時(shí)從快到慢 ,開模時(shí)由慢到快在到停 . (8)空循環(huán)時(shí)間；在沒有塑化 ,注射保壓 ,冷卻 ,取出制件等動(dòng)作的情況下 ,完成一次循環(huán)所需的時(shí)間 . 在模具設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品幾何尺寸及模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，盡可能選用適合的注塑機(jī)以充分發(fā)揮設(shè)備的內(nèi)在能力。 鎖模力校核 鎖模力是指注射機(jī)構(gòu)在工作中對(duì)模具所能施加的最大夾緊力。通常，可采用下列公式進(jìn)行： F≥Pm(NAs+Aj) 式中 : F注射機(jī)最大合模力 (MN) == 而注塑機(jī)合模力 160～ 2021KN，故滿足要求。 注射模的結(jié)構(gòu)組成 凡是注射模，均可分為動(dòng)模和定模兩大部件。 5 成型零件 指構(gòu)成型腔，直接與熔體相接觸并成型塑料制件的零件。 手機(jī)外殼及其模具設(shè)計(jì) 第 21 –頁(yè) 為了 使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度，模具設(shè)計(jì)應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用的方法有： (1) 根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目； (2) 根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目； (3) 根據(jù)注射機(jī)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(duì)于 手機(jī)外殼 ，雖然精度要求也較高，但是該通訊設(shè)備由于市場(chǎng)需求量比較大，而且更要考慮其經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)期大批量生產(chǎn)。但是，大多數(shù)鏡片是中間沒有空腔的實(shí)心件，考慮澆道的位置，通常應(yīng)該設(shè)計(jì)為一模兩件。 選擇分型面時(shí)，應(yīng)該考慮模具總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shè)計(jì)是，對(duì)于厚度方向有臺(tái)階的塑件，分型面選擇在臺(tái) 階面處 (如圖 所示 )。 由于本塑件的結(jié)構(gòu)形狀較為特殊，根據(jù)選擇分模面時(shí)，應(yīng)遵守以上的原則。一般的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分為動(dòng)、定模之間的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，推板的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，推件板的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。我的設(shè)計(jì)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(jī)外殼及其模具設(shè)計(jì) 第 25 –頁(yè) 圖 53 定模板 動(dòng)模板 用于固定型芯（凸模）、導(dǎo)套，保證凸模、拉料桿固定穩(wěn)固，防止型腔、型芯、導(dǎo)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(dòng)模板上開設(shè)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(qiáng)度。16 的內(nèi)六角螺釘連接，定模座板和澆口套通過 4 個(gè) 248。其注射機(jī)頂桿孔為 248。推桿固定板的尺寸為： BxLxH=150x250x16 mm，如圖 57所示： 手機(jī)外殼及其模具設(shè)計(jì) 第 28 –頁(yè) 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(duì)于具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件，還必須保證它們之間的運(yùn)動(dòng)精度。每個(gè)零件均設(shè)計(jì)了基準(zhǔn)角，即為裝配基準(zhǔn)，零件加工要按圖紙保證基準(zhǔn)角的精度，裝配時(shí)都要在一個(gè)方向基準(zhǔn)角上，不能裝反。目的是保證模具 手機(jī)外殼及其模具設(shè)計(jì) 第 29 –頁(yè) 達(dá)到注射成型的要求，防止模具在注射成型時(shí)出現(xiàn)塑料溢邊等情況發(fā)生。 7 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 塑件的產(chǎn)品設(shè)計(jì)要合理，盡可能選用最好的結(jié)構(gòu)方案，制件的設(shè)計(jì)者要考慮到制件的技術(shù)要求及其結(jié)構(gòu)，必須符合模具制造的工藝性和可行性。 模具設(shè)計(jì) 模 具的設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)之初應(yīng)盡量考慮得周全些。塑件批量較大時(shí)，可選擇淬火回火鋼。對(duì)于凹模、型腔及部分凸模、型芯，可采用組合或鑲拼結(jié)構(gòu)來(lái)消除應(yīng)力集中，細(xì)長(zhǎng)凸模或型芯，在結(jié)構(gòu)上需采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。確定產(chǎn)品功能是否能實(shí)現(xiàn)，用戶使用是否最佳，進(jìn)行具體的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定每個(gè)零件的制造工藝，要注意塑件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(dá)不到要求，對(duì)模具的總體質(zhì)量將會(huì)有很大影響。盡量避免出現(xiàn)熔接痕，熔接痕的存在不但會(huì)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(shè)計(jì)有斜度，如果主流道同時(shí)穿過多塊模板時(shí)，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(zhuǎn)向的過渡段，能使塑料得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換。澆口設(shè)計(jì)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(cè)向澆口 (包括內(nèi)鋇 l 澆口、普通側(cè)澆口、外側(cè)澆口 )，扇形澆口，平縫式澆口，護(hù)耳式澆口，隙式澆口，點(diǎn)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(yīng)該盡量取大些，但會(huì)使后續(xù)工序去除澆口更為困難，產(chǎn)品報(bào)廢率也越高。澆口位置的選擇應(yīng)注意 :選擇有阻擋物最近的距離 。應(yīng)有利于型腔內(nèi)氣體的排出 。注射模 CAE技術(shù)可以在模具投入制造之前，進(jìn)行塑料熔體的充型和冷卻過程模似，對(duì)塑件翹曲和收縮進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)潛在問題提出有效改進(jìn)方法，縮短模具制造周期并降低成本。由于 手機(jī)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(shè)計(jì)冷料穴，就可以把推桿設(shè)置在冷料穴處，保證 外殼 的可靠推出脫模。因此，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功能有： 手機(jī)外殼及其模具設(shè)計(jì) 第 34 –頁(yè) 定位作用 導(dǎo)向作用 承受一定側(cè)壓力 支承定模型腔板或動(dòng)模推件板 本次設(shè)計(jì)中，我選用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 小型模具一般設(shè)置兩根導(dǎo)柱，當(dāng)其無(wú)合模方位要求，采用等徑且對(duì)稱布置的方法；若有合模方位要求時(shí)，則應(yīng)采取等徑不對(duì)稱布置，或不等徑對(duì)稱布置的形式。 導(dǎo)柱常固定在方便脫模取件的模具定模部分；但針對(duì)某些特殊的要求，如塑件在動(dòng)模側(cè)依靠推件板脫模，為了對(duì)推件板起到導(dǎo)向與支承作用，而在動(dòng)模側(cè)設(shè)置導(dǎo)柱。 導(dǎo)柱直徑的計(jì)算： d=（ zEWL?364 ） Eπδ WL 式中： W—— 單根導(dǎo)柱承受的模板重力（ N） L—— 模板重心距導(dǎo)柱根部的距離（ mm） E—— 材料的彈性模量，取 E= MPa δ —— 導(dǎo)柱頭部彎曲變形的允許橈度，常取 導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用 H7/f7；導(dǎo)柱固定部分的配合精度采用 H7/k