手机底壳注塑模具设计*

2013-06-28汪菊英韩利红聂小春孙晓辉

机械研究与应用 2013年3期

汪菊英，韩利红，聂小春，孙晓辉

(1.广州工程技术职业学院机电工程系，广东广州 510027;2.洛阳北方企业集团有限公司注塑部，河南洛阳 471003)

1 前言

随着手机的不断创新与进步，手机底壳的设计也日新月异，款式更是多种多样，凸显时代气息。要想吸引消费者眼球，就必须不断更新手机外观，产品结构的不断更新也增加了对生产手机底壳所用模具的设计要求。笔者通过对模具的CAD设计分析，对手机底壳进行注塑模具设计。

2 塑件的结构工艺性分析

该塑件为一款直板手机底壳，大批量生产，材料选用ABS(即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)，精度等级采用MT3，产品成型后对外观质量要求较高，不允许有影响外观的缩水痕、熔接痕、缺料、飞边、裂纹和变形等工艺缺陷。从产品的结构上分析，塑件整体结构相对复杂，设计难点主要在于浇注系统设计、侧抽芯机构的设计和脱模机构的设计。该塑件的三维结构如图1所示。

图1 手机底壳三维图

3 模具结构设计

3.1 分型面的选择

为保证塑件外观质量，选择三板模，点浇口形式，采用顺序定距分型机构实现二次脱模，塑件与主流道及分流道凝料同时脱出。在保证塑件质量的同时，实现高效自动化生产，以提高生产效率。分型面的选择和顺序脱模机构如图2所示。

图2 分型面的设计

3.2 浇注系统的设计

由于主流道衬套与注射机的高温喷嘴反复接触碰撞，易造成磨损，为保证模具的使用寿命，设计成独立可拆卸更换结构，其形式如图3所示。

图3 主流道结构

主流道尺寸:长度60 mm;小端直径3.5 mm;大端直径5.6 mm;主流道球面半径12 mm;球面的配合高度3 mm。分流道截面形状为梯形。由于所设计的塑件为手机底壳，对其外观要求较高，因此产品原材料采用ABS，流动性较好。通过对塑件结构的分析，采用点浇口结构，四点同时进胶，经计算确定浇口直径为0.6 mm。浇注系统结构尺寸如图4所示。

图4 浇注系统结构尺寸

冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其直径和主流道大端直径相同或略大一些。其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品的表面质量［1］。

3.3 成型零件的结构设计

型腔采用整体嵌入式结构，型芯采用整体组合式结构，其结构分别如图5、6所示。

图5 型腔结构

3.4 脱模推出机构的设计

根据塑件的结构特点，该模具采用圆形推杆和扁推杆结合的脱模结构，共设计了29根顶针。圆顶针的型号有12根φ3.5 mm，2根φ3 mm的顶针，6根φ6 mm的顶针，扁顶针共有9根，顶针的位置分布如图7所示。

图6 型芯结构

图7 顶针的位置分布图

3.5 侧抽芯机构的设计

由于塑件上倒扣以及侧边小扣位的存在，模具采用斜推杆内侧抽和斜导柱外侧抽芯机构相结合，完成模具的内外侧抽芯。由5根斜推杆实现对倒扣的内侧抽，斜推杆采用T形槽导滑，固定在斜推杆固定座上，在顶出塑件的同时带动斜推杆实现内侧抽芯动作。侧边的小扣位由于抽芯距达8 mm，所以采用斜导柱侧抽芯机构，由斜导柱、滑块、侧型芯、楔紧块、耐磨块、限位螺钉及复位弹簧等组成。斜推杆内侧抽和斜导柱侧抽芯机构分别如图8、9所示。

图8 斜推杆侧抽芯机构

图9 斜导柱侧抽芯机构

3.6 冷却系统的设计

由于手机底壳的外表面要求较高，不应有缩水痕及表面缺陷，因此采用冷却水道对动、定模分别冷却的方式，以保证塑件的冷却均匀。动、定模的冷却水道分布如图5、6所示。

4 模具总体结构和工作原理

4.1 模具总体结构

模具采用一模一腔，双分型面结构，点浇口进料，塑件上的倒扣采用斜推杆内侧抽结构，侧边的小扣位由斜导柱带动固定在斜滑块上的侧型芯来完成，塑件采用29根推杆推出复位杆复位，上下模分别设置冷却水道对模板进行冷却。模具的总装配图如图10、11所示［1-4］。

图10 模具二维总装图

图11 模具三维总装图

4.2 模具工作原理

模具安装在注射机上，合模后塑料在注塑机内经加热熔融后，在一定压力下经主流道、分流道，最后经4个点浇口注射进入注塑模具型腔，保压冷却成型。

开模时，在A、B板之间的4个拉杆的作用下，B板拉住A板一起运动，在A板与水口板47之间的弹力作用下，首先从PL1分型，将分流道和浇口凝料与塑件分开并拉断。动模继续运动，拉杆在动模部分的行程达到极限时，拉杆拉动定模座上的水口钩针运动，从PL2第二次分型，使水口板与定模座板46分开，水口钩针54固定在定模座板上，随着水口板分开，将主流道凝料拉断，浇注系统凝料在A板与水口板间掉落。继续开模，从PL3第三次分型，A、B板分开，侧抽芯机构也随着A、B板分开而实现侧向抽芯。最后，由推杆推出塑件。