1、3薄壳制品与模具设计薄壳制品成型时模具设计是至关重要的一步。成型薄壳制品时需要特别设计的薄壳件专用模具。与常规制品的标准化模具相比，薄壳制品模具从模具结构、浇注系统、冷却系统、排气系统、脱模系统都发生了重大变化，成本也增加了30-404塑件选择据调查，东亚尤其是中国的用户对于翻盖手机却相当青睐，在中国市场销售的全部手机中，翻盖手机的数量超过了一半。国产手机厂商了解本土消费者的心理，摒弃欧美崇尚的直板机而主推折叠机，开发出符合东方人审美趣味的机型，款式漂亮，内容丰富，得到了广大消费者的喜爱。针对以上情况，选用翻盖式手机壳注塑模设计。二、产品工艺分析1产品造型设计塑件的选择：女性翻盖手机本人负责的
2、部分是翻盖部分，翻盖部分的特点是上盖采用复杂曲面设计，上下盖的分型面都比较复杂，而且下盖需要侧向抽芯。见图1： a）装配图 b）爆炸图 图1 塑件造型2塑件制品的工艺分析（1）尺寸和精度尺寸：塑件尺寸的大小受到塑料材料流动性好坏的制约，塑件尺寸越大，要求材料的流动性越好，流动性差的材料在模具型腔未充满前就已经固化或熔接不牢，导致成品缺陷和强度下降。尺寸精度：影响塑件制品尺寸精度的因素是比较复杂的，如模具各部分的制造精度，塑料收缩率，成型工艺及模具加工表面质量等等。手机机壳属于高精度的塑件，选用3级精度。（2）壁厚对于手机机壳本身尺寸向着轻巧化发展，属于高级薄壳制品（壁厚小于1.2mm），选用壁
3、厚1mm，均匀抽壳。（3）脱模斜度结合本塑件的形状，设定脱模斜度为40分。（4）加强筋和凸台针对本塑件，在壳体转角处设置距壁面有一定距离的凸台，并设加强筋。同时在复杂曲面凸起的地方设置加强筋防止变形。三、模具结构设计与参数计算1塑件制品分析（1）产品要求从对本产品进行的工艺分析中可以得知，所设计的塑件材料为，材料收缩率为：0.005，精度要求高，故一次注塑四个，采用圆形分布的流道布置。塑件立体图如下所示：（2）计算制品的体积重量：材料采用PC/ABS，查找GE公司网页得知其密度为1.12，收缩率为0.5%。上盖部分：使用pro/engineer软件对三维实体产品自动计算出产品的体积，当然也可以
4、根据实体尺寸手动计算出它的体积。下面是部分计算过程：通过计算塑件的体积为：V1=2737.24mm3塑件的重量：M1=3.07g浇注系统体积：V2=4413.07mm3浇注系统重量：M2=.V2=1.124.41=4.94g故V总=4V1+V2=42737.24+4413.07=15362.03mm3故M总=V总=1.1215362.03=17.21g塑料密度g/ m3下盖部分：V1=2230.86mm3M1=2.498gV2=3857.89mm33857.89=4.32g2230.86+4320.84=12781.35mm312781.35=14.315g2.注塑机的确定根据制品的体积和重量
5、查塑料模具设计（表53）选定注塑机型号为：JPH150A。注塑机的参数如下：注塑机最大注塑量：186g 锁模力：1500KN注塑压力：194MPa 最小模厚：180mm最大开距：800mm 顶出行程：80mm注塑机定位孔直径： 125mm 注塑机拉杆的间距：410410（mmmm）喷嘴球半径：10mm 喷嘴前端孔径：3mm3.模具结构设计模具结构采用一模四腔两板式结构，考虑到壳体表面美观性，采用潜伏式胶口。根据（附录B）所提供的标准模架图例选模架型号为：大水口，4040。4.注塑机参数校核对注塑机的最大注塑量、锁模力、模具与注塑机安装部分相关尺寸、开模行程等进行校核，校核结果是满足要求的。5.
6、浇注系统的设计（1）主流道的设计主流道是塑料熔融体进入模具型腔时最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。其形状为圆锥形，便于熔体顺利地向前流动，开模时主流道凝料又能顺利地拉出来。由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模板上，而是将它单独设计成主流道衬套镶入定模板内。浇口套的选用：进料口直径：D=d+（0.51）mm=30.53.5mm式中d为注塑机喷嘴口直径。球面凹坑半径：R=r+（0.51）mm=10+0.510.5mm式中r为注塑机喷嘴球头半径。所选浇口套的立体图如图2所示：图2浇口套（2）冷料井设计选用底部带有推杆的的冷料井，倒锥孔冷料井
7、的底部由一根推杆组成，推杆装于推杆固定板上，因此它常与推杆或推管脱模机构连用。（3）分流道的设计分流道的尺寸：分流道尺寸由塑料品种、塑件的大小及流道长度确定。大多数塑料所用的分流道的直径为6mm10mm,先预定用6mm，通过塑料顾问分析再决定。分流道的布置：选用平衡式的圆形分流道布局，即分流道到各型腔浇口的长度、断面形状、尺寸都相同。（4）浇口设计浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，其截面积约为分流道的0.030.09，长度约为0.5mm2mm。具体尺寸通过Pro/E塑料顾问分析确定。通过Pro/E塑料顾问分析可知最佳浇口位置在壳体内侧。再加上考虑手机外壳的美观性，决定用潜伏
8、式浇口。选用图3浇口图3 推杆式浇口潜伏式浇口的可以是圆形或半圆形，一般尺寸：长L=1.52mm，浇口直径d0.51.5mm，分流道与点浇口交界处过度圆角R=1.53mm6分型面的选择定模和动模相接触的面称为分型面，分型面的形状有平面、斜面、阶梯面和曲面等。分型面的选择就有利于脱模，取在塑件尺寸最大处，并使塑件留在动模部分，有利于塑件的外观质量和精度要求。 a）上盖 b）下盖 图4 分型面由于下盖还有侧向抽芯，所以还要做型芯分型面图5 分型面7.排气系统的设计由于本模具属小型模具，可利用型芯、顶杆、镶拼件、分型面等的间隙排气8.成型零件的设计凹模结构：由于按钮形状复杂，故选用局部镶拼式凹模；凸
9、模：选用镶拼式凸模。其结构见图8，图9所示。9.导向机构设计模具设计通常购买标准模架，其中包括了导向机构，导向机构包括导套和导柱，根据模架的尺寸结构选用40的导柱，然后选用相对应的导套。其结构见下图所示： 图6导套图7导柱10.型腔的侧壁和底板厚度计算通常模具设计中，型腔壁厚及支承板厚度不通过计算确定，而是凭经验确定。参考塑料模具设计中的经验数据表可以得知：型腔侧壁厚度S的经验值为：S0.2L+17=0.2190+1755mm支承板厚度h的经验数据：h0.12b0.1219038mm a） 凹模 b） 凸模 图8 上盖部分a） 凹模b）凸模 图9 下盖部分11.脱模机构设计（1）薄壳制品的顶出
10、颇具技术性。因为壁和筋都很薄，非常容易损坏，而且壁薄沿厚度方向收缩就很小，使得加强筋和其他小结构很容易粘合，同时高保压压力使收缩更小。为避免顶穿和粘模，TWM应使用比常规成型数量更多、尺寸更大的顶出销。脱模机构的设计：设计成顶杆脱模机构，选用4顶杆，具体结构见图2-25。由于采用推杆式浇口，还应采用特殊推杆放置在浇口位置，推杆形状如图10。图10 顶杆图11 特殊推杆12.侧向抽芯机构设计塑件的侧面有孔或凹槽，应采用侧向成型芯才能满足塑件成型上的要求。通过查阅资料，确定采用斜导柱抽芯，它是利用注塑机的开模力，通过传动零件，将活动型芯抽出。结构原理是斜导柱抽芯机构由与模具开模方向成一定角度的斜导
11、柱和滑块组成，并有保证抽芯动作稳妥可行的滑块定们装置和锁紧装置。注塑模具设计中公式表算出抽拔力、斜导柱受弯曲力、抽芯距、斜导柱直径、斜导柱长度等，之后在Pro/E数据库中选取合适的型号，入加模具中，见图12。四、CAE分析1.模流分析 本次设计采用塑件顾问（Plastic Advisers）进行模流分析，塑件顾问是Pro/E系统的外持程序之一，属于CAE分析软件，专门用来处理塑料射出成形的模流分析，使设计者能在模具设计的阶段，对塑料在型腔中的弃填情况能够有所掌握。能检测出你所做出来的铸件的质量，而且塑料顾问工具能模拟浇铸塑料零件的铸模填充动作。高级特征提供了有用的工艺性知识，它们可以大大减少后
12、期的设计更改和重新设计铸模的成本。分析过程：（1）对产品造型分析出最佳浇口位置，在最佳浇口位置设置浇口，查看填冲情况，在这个过程中还可以进行选材，得出最佳材料及最佳浇口位置。（2）铸件模流分析，确定浇口，分流道形状。同样通过上盖部分来确定。（3）通过质量预测结果，分析结构问题，看是否能使情况改善。以下是分析结果，可以看出，塑件模流分析出来的质量还是不错的。 a） 填充情况 b） 质量预测 图13 上盖部分b） 质量预测 图14 下盖部分2.有限元分析MSC.Patran软件对可直接从各CAD软件中抓取几何模型，然后，MSC.Patran可以最大限度地创建一个模型供多个程序进行分析,例如,直接读
13、取Pro/ENGINEER,CATIA,Unigraphics,SolidWork核心等几何模型,创建分析模型供MSC.Nastran作结构强度及动力响应分析,同时又供MSC.Patran作高度非线性分析等。可见，MSC.Patran就好像一座桥梁,将CAD软件,分析求解器和材料信息等连在一起。使用MSC.Patran软件对本塑件进行分析,首先先对其进行受力分析。在上表面加载15N的力产生的分析结果：最大变形：1.12E-4 最大应力：8.66E6图15 下盖部分6.46E-53.57E6图17 上盖部分五、总结：模具设计的创新与特色总结：选择以女性手机为主题的翻盖手机，本人负责的是翻盖部分，这部分的难点是复杂曲面的设计，并决定以后模具设计中分模面的设计及侧向抽芯的设计。通过塑料顾问分析得到最佳浇口在内侧，也可以保证了产品外观，以及采用特殊推杆放置在浇口位置。通过塑料顾问进行模流分析来修改材料，浇口形状，分流道形状，产品结构，这些修改都可以在做分型面之前完成，也就不用再把整套模具再重新做一次。这个过程也是花了很长时间，最终结果还是另人满意的。采用侧向成型芯才能满足塑件成型上的要求。根据公式算出各个尺寸之后在Pro/E数据库中选取合适的型号，入加模具中。
