張建斌　黃秋香

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及制造業(yè)的進(jìn)步，塑料模具的設(shè)計(jì)推陳出新，為手機(jī)外殼的應(yīng)用需求奠定了基礎(chǔ)。手機(jī)塑料外殼是以射出成型來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)加工的，因此，射出成型模具的設(shè)計(jì)制作技術(shù)就成為了手機(jī)塑料殼制造的關(guān)鍵。本文首先闡述了實(shí)驗(yàn)材料的選擇以及模具設(shè)計(jì)的基本功能，其次對實(shí)驗(yàn)的整體過程進(jìn)行了分析，以最終得出手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)制作的流程。

關(guān)鍵詞：手機(jī)外殼；模具；設(shè)計(jì)制作；分析

前言

手機(jī)外殼的制作是通過射出成型模具實(shí)現(xiàn)，因而，射出成型模具的相關(guān)技術(shù)就成為了手機(jī)外殼制作的關(guān)鍵?；诖耍疚耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)分析法，借助數(shù)控加工機(jī)和射出成型機(jī)，再以CAD軟件Unigrahics NX版構(gòu)建手機(jī)塑料殼加工模具圖，對手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)制作進(jìn)行分析，以在傳統(tǒng)手機(jī)殼模具設(shè)計(jì)制作工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的完善，并對射出成品技術(shù)進(jìn)行修正，從而實(shí)現(xiàn)在提高精密度的基礎(chǔ)上、縮短時間并降低投入成本的效益目標(biāo)。

1.實(shí)驗(yàn)材料與模具設(shè)計(jì)

1.1實(shí)驗(yàn)材料的選擇

1.1.1塑料材料選擇

根據(jù)成型加工性質(zhì)可將塑料材料分為兩大類：熱固性與熱塑性。其中熱塑性塑料又分為以下兩類：結(jié)晶與非結(jié)晶，熱塑性塑料的加工過程具有可塑性，結(jié)晶性熱塑性塑料結(jié)構(gòu)相對非結(jié)晶熱塑性塑料要結(jié)實(shí)，但是其透明度卻很低，且在進(jìn)行成品制作時，很容易出現(xiàn)扭曲等現(xiàn)象。熱固性塑料會隨著加熱溫度的升高而粘度增大，進(jìn)而形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，固化后會形成堅(jiān)硬且不易軟化的物質(zhì)。在熱塑性塑料形成網(wǎng)狀的過程中，其結(jié)構(gòu)越密，所形成的物質(zhì)就會越堅(jiān)硬，因而其耐熱性與耐熔性就會越強(qiáng)。比較常用的熱固性塑料有：環(huán)氧樹脂以及尿素等。因此，本實(shí)驗(yàn)選用ABS塑料顆粒原料來射出成型。

1.1.2模具材料選擇

射出成型模具材料的選擇關(guān)系到模具的使用壽命以及模具在加工過程中的性能，因此，在選擇模具的過程中要根據(jù)模具所需特性以及加工過程所需進(jìn)行材料的選擇。當(dāng)前，隨著塑料模具生產(chǎn)批量的逐年增加，塑料模具在規(guī)格上要求要能夠熔與火，所以此實(shí)驗(yàn)選用S45C鋼材為主零部件，選用P20材料為輔。

1.2模具設(shè)計(jì)

1.2.1 模具構(gòu)成

模具的基本構(gòu)成為定位環(huán)、導(dǎo)銷、頂出版、頂出銷、頂出器套蓋、支撐板以及頂部挾版等。

1.2.2澆道設(shè)計(jì)

澆道是用來鏈接主入口和模穴交口，用于多道澆口大件模具或者是多穴模具的制作，從而確保塑料溶液能夠同時到達(dá)各模穴，確保模具能夠迅速且均勻的形成。

1.2.3模穴與模心

模穴在設(shè)計(jì)的過程中，要求其性能要能夠符合迅速填料且易脫模，拖模后要求模具的表面必須保持光滑；模心在設(shè)計(jì)時要確保整個模穴的溫度要受熱均勻。

1.2.4澆口的設(shè)計(jì)

幾年來，在設(shè)計(jì)射出成型模具的過程中，研究人員將計(jì)算機(jī)輔助工程分析法與高分子加工原理相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)繪圖，從而形成模具設(shè)計(jì)的輔助軟件，比如CAE-MOLD等[1]。

1.3射出成型的設(shè)計(jì)

射出成型設(shè)計(jì)步驟包括：熔化、流動、凝固。先將固體塑料材料經(jīng)過加熱，溶解成液態(tài)后射入模具中，然后經(jīng)過冷卻，最終凝固成型。

2.實(shí)驗(yàn)過程

2.1實(shí)驗(yàn)概述

當(dāng)前，國內(nèi)CAD曲面構(gòu)架與CAM加工模塊的商業(yè)軟件功能十分強(qiáng)大，本文實(shí)驗(yàn)選取UG NX 版Mold Wizard模塊。CAE采用數(shù)控加工中心進(jìn)行模板曲面的任意復(fù)雜造型，從而使其脫離于傳統(tǒng)的切削切割形式的束縛，在制模前，采用仿真軟件對模型的各部零件間的構(gòu)建進(jìn)行了解，并找出其中所存在的不足進(jìn)行改善；以Moldex 3D進(jìn)行分析能夠找出最合適的射出條件，從而掌握模具的不足之處。因此，此次試驗(yàn)中的制作流程能夠有效節(jié)約制模的實(shí)踐，降低制模的投入成本，并提高模具的精密度。在確定模型精密度后，便是最后的成型技術(shù)的應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上，以壓力、溫度以及時間等作為參數(shù)，從而找到射出成型產(chǎn)品的不足，并加以完善。

2.2實(shí)驗(yàn)?zāi)＞叩闹谱髁鞒?/p>

以CAD以及CAM系統(tǒng)對模具的曲面進(jìn)行設(shè)計(jì)，建立與編修成品與模具幾何模型，以數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)對手機(jī)上蓋塑料模具的射出成型制作，并以模流分析軟件獲得成型的加工軟件，最后對模具的壽命進(jìn)行科學(xué)的評估，從而實(shí)現(xiàn)低成本高效益的目標(biāo)[2]。

2.3射出成型

將模型與模座組合后，采用模流分析的結(jié)果，設(shè)定射出的條件。射出機(jī)機(jī)型為臺中精機(jī)Ve-80，射出材料為ABS塑料顆粒材料。

2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.4.1模具制作實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本次試驗(yàn)所采用的CAD部分的?？靵碓O(shè)計(jì)曲面加工以及編修構(gòu)建模具成品，有利于CAM的三軸加工和數(shù)控技術(shù)，因此，將其轉(zhuǎn)為文件利用仿真軟件Vericut 實(shí)現(xiàn)仿真切割，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)機(jī)制作。CAE部分，將CAD圖直接置入Mold Flows，然后將設(shè)定值輸入，從而能夠?qū)崿F(xiàn)直接分析。這樣的方式不僅操作簡單方便，而且還大大的提高了工作效率，有效的避免了錯誤以及漏洞的生成[3]。

2.4.2射出成型實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本次試驗(yàn)采用射出成型機(jī)實(shí)際機(jī)上做模溫、射出溫度、時間以及流量的變化，最終完成手機(jī)殼的制作，成品形成后置于偏光儀下作最后的檢驗(yàn)與探討。

3.總結(jié)

綜上所述，采用CAD的模具設(shè)計(jì)的步驟為：首先，得到制品圖、設(shè)計(jì)模具構(gòu)造、分面膜、橫澆道以及進(jìn)入澆口等，然后確定溫度控制以及脫模等，并要按照制品圖來制定公模以及母模的尺寸。當(dāng)射出成型制造出的成品模具出現(xiàn)表面出現(xiàn)氣泡或者皺紋等現(xiàn)象，是因?yàn)槌尚湍＞呖臻g內(nèi)部的壓力不足、樹脂的流動性不足等。需要采取的完善措施為：要充分延長填充的實(shí)踐，升高模具溫度、增大射出的壓力、擴(kuò)大澆口等，在此過程中要做到具體問題具體分析，針對所出現(xiàn)的問題對號入座的使用相應(yīng)的解決方案。

本文通過實(shí)驗(yàn)分析法，借助數(shù)控加工機(jī)和射出成型機(jī)，再以CAD軟件Unigrahics NX版構(gòu)建手機(jī)塑料殼加工模具圖，對手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)制作進(jìn)行分析，以在傳統(tǒng)手機(jī)殼模具設(shè)計(jì)制作工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的完善，并對射出成品技術(shù)進(jìn)行修正，從而實(shí)現(xiàn)在提高精密度的基礎(chǔ)上、縮短時間并降低投入成本的效益目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐發(fā)躍.實(shí)用模具設(shè)計(jì)制作手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)設(shè)計(jì)出版社，2013.

[2]夏巨諶，李志剛.中國模具設(shè)計(jì)大典（輕工模具設(shè)計(jì)分冊）[J].南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2011，5（09）：35-37.

[3]夏巨諶，李志剛.中國模具設(shè)計(jì)大典（輕工模具設(shè)計(jì)分冊）[J].南昌：江西大學(xué)技術(shù)出版社，2010，8（16）：136-137.