手機(jī)蓋注射成型工藝方案的設(shè)計(jì)

★陳 偉 ★陳 丹（廣東科技學(xué)院）

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手機(jī)蓋注射成型工藝方案的設(shè)計(jì)

★陳 偉 ★陳 丹
（廣東科技學(xué)院）

【摘要】注射成型是塑料成型的一種重要方法，它主要適用于熱塑性塑料的成型，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密塑件。本設(shè)計(jì)是以設(shè)計(jì)手機(jī)后蓋注塑模具的相關(guān)知識(shí)作為依據(jù)，設(shè)計(jì)了澆口類(lèi)型及型腔數(shù)目，并對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行了選擇和校核。

【關(guān)鍵詞】手機(jī)蓋；注射模；成型工藝；注塑機(jī)

注射模、塑料原材料和注射機(jī)通過(guò)注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問(wèn)題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達(dá)到所要求的質(zhì)量。注射機(jī)和模具結(jié)構(gòu)確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。本文對(duì)手機(jī)后蓋的注射成型主要工藝進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

一、注射成型工藝過(guò)程分析

根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過(guò)程為：

第一步：為使注射過(guò)程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)對(duì)所用的設(shè)備和塑料作好以下準(zhǔn)備工作。

（一）成型前對(duì)原材料的預(yù)處理

根據(jù)注射成型對(duì)物料的要求，檢驗(yàn)物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測(cè)試其熱穩(wěn)定性，流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)，對(duì)原材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，ABS材料吸水率極低，成型前一般不必進(jìn)行干燥處理。如有需要，可在70～80℃下干燥2～4h。

（二）料筒的清洗

在初用某種塑料或某一注射機(jī)之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)，都需要對(duì)注射機(jī)（主要是料筒）進(jìn)行清洗或拆換。

柱塞式注射機(jī)料筒的清洗常比螺桿式注射機(jī)困難，因?yàn)橹搅贤矁?nèi)的存料量較大而不易對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)，清洗時(shí)必須拆卸清洗或者采用專(zhuān)用料筒。對(duì)螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對(duì)空注射法清洗。

（三）脫模劑的選用

脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴(lài)于合理的工藝條件與正確的模具設(shè)計(jì)。在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對(duì)ABS材料，可選用硬脂酸鋅，因?yàn)榇嗣撃┏埘０匪芰贤?，一般塑料都可使用?/p>

(四)注射成型過(guò)程

完整的注射過(guò)程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個(gè)步驟，但實(shí)際上是塑化成型與冷卻兩個(gè)過(guò)程。

第三步：制件的后處理

注射制件經(jīng)脫模或機(jī)械加工后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，目的是為了消除存在的?nèi)應(yīng)力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。該塑料制件材料為ABS，就采用退火處理1～3小時(shí)。

二、澆口種類(lèi)的確定

注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔為止的塑料流動(dòng)通道。其作用是將塑料熔體充滿(mǎn)型腔并使注射壓力傳遞到各個(gè)部分。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞對(duì)塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。

由于本設(shè)計(jì)中手機(jī)蓋外表面質(zhì)量要求一般，所以選用側(cè)澆口形式。側(cè)澆口前后兩端存在較大的壓力差，可較大程度地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體表面粘度下降，流動(dòng)性增加，有利于型腔的充填，因而對(duì)于薄壁塑件以及諸如聚乙烯、聚丙烯等表面變化敏感的塑料成型有利，但不利于成型流動(dòng)性差及熱敏性塑料，也不利于成型平薄易變行及形狀復(fù)雜的塑件。

三、型腔數(shù)目的確定

因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用側(cè)澆口，且塑件的薄壁適合，一次注塑4個(gè)同樣的手機(jī)蓋，為保證一次加工過(guò)程中各種參數(shù)均衡，利于配合使用，提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模四腔，如圖1所示。

圖1　型腔布局圖

四、 注射機(jī)的選擇和校核

由于采用一模四腔，需要至少注射量為16cm3，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機(jī)為XS-Z-30。注射方式為柱塞式。合模方式:液壓—機(jī)械式

五、注射量的校核

模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得在一個(gè)注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的80%以?xún)?nèi)。校核公式為：

nm1+m2≦80%m

式中n——型腔數(shù)量，m1——單個(gè)塑件的體積（cm3），m2——澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（cm3）

本設(shè)計(jì)中：n=4m1=3.91cm3m2=5.11cm3m=30cm3

nm1+m2=4×3.91+5.11=20.33≤80%×30注射量符合要求

六、塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核

注射成型時(shí)塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過(guò)了注射機(jī)所允許的最大成型面積，則成型過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿(mǎn)足以下關(guān)系。

nA1+A2＜A

式中A1——單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積，A2——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積A——注射機(jī)允許使用的最大成型面積

n=2A1=13.57cm2A2=3.38cm2A=90cm2

nA1+A2=4×13.57+3.38=55.52＜90投影面積符合要求

注射成型時(shí)為了可靠的鎖模，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力。即：

（nA1+A2）P

式中：P—塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力（MPa），F(xiàn)—注射機(jī)額定鎖模力（N）

在此取P=18MPa，（nA1+A2）P=3052×3052×18=54936＜250000N鎖模力符合要求

七、結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)注射成型的手機(jī)蓋塑件進(jìn)行了注射成形工藝的設(shè)計(jì)，選擇了側(cè)澆口和一模四腔的模具結(jié)構(gòu)，選擇了型號(hào)為XS-Z-30的注塑機(jī)，并且對(duì)注射量和鎖模力進(jìn)行了校核，符合制品的成型要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃虹.塑料成型加工與模具[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[2]黃銳.塑料工程手冊(cè)下冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3]黃銳.塑料成型工藝學(xué)第二版[M]，北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1997.

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