電話機(jī)外殼注塑模具設(shè)計(jì)

薛春娥

（長江職業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院，湖北 武漢 430074）

電話機(jī)外殼注塑模具設(shè)計(jì)

薛春娥

（長江職業(yè)學(xué)院機(jī)電學(xué)院，湖北 武漢 430074）

對電話機(jī)外殼注塑模具進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先分析了塑件的結(jié)構(gòu)和工藝特點(diǎn)，介紹了模具設(shè)計(jì)過程，采用點(diǎn)澆口進(jìn)澆，既不影響產(chǎn)品外觀，又能實(shí)現(xiàn)注塑成形時(shí)的穩(wěn)定充模，較好地保證了塑件的質(zhì)量。

注塑模；脫模機(jī)構(gòu)；點(diǎn)澆口

1 塑件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝分析

1.1 塑件結(jié)構(gòu)分析

本制品為電話機(jī)外殼上半部分，如圖1所示。根據(jù)塑件的用途，要求產(chǎn)品具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，對表面粗糙度要求不高。由于中間有電話機(jī)的按鍵及顯示屏，后面有與后蓋聯(lián)接的塑料倒扣，所以應(yīng)保證一定的裝配精度。

1.2 塑件工藝分析

根據(jù)產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)，選用塑料ABS（即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物），中等批量生產(chǎn)。整個(gè)制品的殼體厚為2 mm，公差按模塑件公差標(biāo)準(zhǔn)GB/ T14486—2008中的MT3選取。模具成型零部件工作尺寸的制造精度為IT8級。脫模斜度：塑件外表面1°20'，塑件內(nèi)表面40'。

2 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 型腔數(shù)目確定和分型面選擇

型腔數(shù)目可根據(jù)模型的大小和精度等級靈活確定。精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)；對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時(shí)，采用多型腔模具可大大提高生產(chǎn)率。

應(yīng)用三維軟件Pro/E對塑件進(jìn)行造型設(shè)計(jì)［1］，測得產(chǎn)品的幾何參數(shù)如下：體積v=106.85356 cm3，曲面面積s=430.65724 cm2，質(zhì)量m=117.53892 g。

圖1 制品模型

該塑件精度要求不高，為中、低精度塑件，根據(jù)塑件的大小，采用一模一腔的布置方式。分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝密切相關(guān)，并且直接影響塑料熔體的流動(dòng)性及塑件的脫模。根據(jù)分型面設(shè)計(jì)的原則［2］，主分型面設(shè)置在產(chǎn)品下表面。

根據(jù)塑件的幾何參數(shù)和工廠生產(chǎn)實(shí)際情況，初步選定用G54-S200型注塑機(jī)（臥式），其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.2.1 主流道的設(shè)計(jì)

臥式或立式注射機(jī)上使用的模具，其主流道垂直于分型面，通常設(shè)計(jì)在模具的澆口套中，為使凝料能從其中順利拔出，需設(shè)計(jì)成圓錐形［3］，錐角為2°～6°，本設(shè)計(jì)取錐度為α=4°。主流道小端直徑應(yīng)該比注射機(jī)噴嘴孔直徑大2～3 mm［3］，注塑機(jī)噴嘴孔直徑為4 mm，因此，取主流道小端直徑 d=6 mm。主流道凹球面半徑應(yīng)比注射機(jī)噴嘴圓弧半徑大1～2 mm，本設(shè)計(jì)取SR=20 mm。

2.2.2 澆口的設(shè)計(jì)

澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的形狀與位置選擇恰當(dāng)與否直接關(guān)系到塑件能否被高質(zhì)量地注射成型。此外，澆口位置的選擇應(yīng)考慮型腔的排氣和產(chǎn)品外觀質(zhì)量等問題［4］。綜合考慮各方面因素，本設(shè)計(jì)選擇點(diǎn)澆口，位置設(shè)計(jì)在產(chǎn)品右上角的側(cè)面，不影響外觀。

式中：

d——澆口直徑（mm）；

A——型腔表面積；

δ——塑件在澆口處的壁厚（mm）。經(jīng)計(jì)算取d=1.2 mm。

2.2.3 分流道及拉料桿的設(shè)計(jì)

雖然該模具為一模一腔的結(jié)構(gòu)，但由于澆口位置不在主流道末端，因此應(yīng)設(shè)置分流道。分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減少流道過程中的熱量損失和壓力損失，長度應(yīng)盡量短，且少彎折，本設(shè)計(jì)取L=102 mm。由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部熔體的流動(dòng)狀態(tài)較為理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度值Ra要求并不很低，這可增加對外層塑料熔體的流動(dòng)阻力，使外層塑料冷卻形成絕熱層［5］。本設(shè)計(jì)取分流道表面粗糙度為1.6 μm。

為了開模時(shí)拉斷點(diǎn)澆口，便于澆注系統(tǒng)凝料與塑件自動(dòng)分離，本設(shè)計(jì)在分流道處設(shè)計(jì)了拉料桿，如圖2所示。

圖2 澆注系統(tǒng)

2.3 注射成型零件設(shè)計(jì)

成型零部件是決定塑件幾何形狀和尺寸的零件。它是模具的核心部分，主要包括凸模、凹模及鑲件、成型桿和成型環(huán)等。

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結(jié)構(gòu)、進(jìn)澆點(diǎn)、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計(jì)算成型零件的工作尺寸，從加工角度考慮型腔各零件的結(jié)構(gòu)和其他細(xì)節(jié)尺寸。另外，由于塑料融體的壓力較高，還應(yīng)對關(guān)鍵成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。型腔長度、寬度及深度方向的尺寸與型芯長度、寬度及高度方向的尺寸均采用平均值法計(jì)算。

2.4 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

該產(chǎn)品屬于淺型腔殼形零件，具有一定的強(qiáng)度和剛度，本設(shè)計(jì)采用推桿推出，結(jié)構(gòu)簡單、方便，采用彈簧復(fù)位。推桿裝入模具后，其端面高出型腔底面0.05 mm；推桿與推桿固定板，采用單邊0.5 mm的間隙，推桿的材料采用T8碳素工具鋼，熱處理要求硬度大于50 HRC，工作端配合部分的表面粗糙度Ra 0.8 μm。

圖3 模具總體結(jié)構(gòu)圖

3 模具整體結(jié)構(gòu)及工作原理

圖3是模具的整體結(jié)構(gòu)，由于采用了點(diǎn)澆口，模具為三板式雙分型面結(jié)構(gòu)，兩個(gè)分型面分別位于I-I 和II-II處。其工作原理如下：剛開模時(shí)，由于彈簧20和膠塞22的作用，分型面I-I首先打開，點(diǎn)澆口被拉斷，澆注系統(tǒng)凝料與塑件分離；動(dòng)模繼續(xù)后移，當(dāng)定距拉桿19起作用時(shí)， I-I分型面分型完畢，II-II分型面打開。開模達(dá)到一定距離后，注射機(jī)頂桿推動(dòng)推板14，帶動(dòng)推桿和拉料桿32實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的脫模頂出。澆注系統(tǒng)凝料通過人工從I-I分型面取出。合模時(shí)，動(dòng)模向前移動(dòng)借助復(fù)位桿31復(fù)位。合模結(jié)束后再開始第二次的工作循環(huán)。

4 結(jié)語

根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求，采用了點(diǎn)澆口設(shè)計(jì)，既不影響塑件的外觀，又能很好地保證塑件質(zhì)量。另外，該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、緊湊，塑件出模順暢，試模成功，產(chǎn)品質(zhì)量完全符合技術(shù)要求，現(xiàn)已大量投入生產(chǎn)。

［1］ 黃愛華. PRO/ENGINEER野火版基礎(chǔ)教程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2012.

［2］ 夏巨諶，李志剛. 中國模具設(shè)計(jì)大典數(shù)據(jù)庫［電子版］.

［3］ 馮炳堯，韓泰榮. 模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2008.

［4］ 王孝培. 塑料成型工藝及模具簡明手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［5］ 屈華昌. 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

（P-04）

Phone casing injection mold design

TP391.72

1009-797X（2015）22-0096-03

A DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.22.037

薛春娥（1971-），女，本科學(xué)歷，副教授，高級工程師，主要研究方向?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)與制造。

2015-10-16