伍 松

（上海安費(fèi)諾永億通訊電子有限公司，上海201108）

手機(jī)喇叭塑膠支架模具的設(shè)計與調(diào)試

伍 松

（上海安費(fèi)諾永億通訊電子有限公司，上海201108）

主要介紹了手機(jī)喇叭支架類模具設(shè)計前期對產(chǎn)品肉厚問題、分型線的選擇、模具結(jié)構(gòu)的規(guī)劃、頂針設(shè)計、排氣設(shè)計等關(guān)鍵要素的分析。從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具零件加工及注塑成型工藝幾個容易出問題的環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的闡述?？偨Y(jié)出的經(jīng)驗教訓(xùn)，可為模具行業(yè)的工程師提供參考。

手機(jī)喇叭支架；塑料件；模具結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)；工藝調(diào)試

手機(jī)喇叭塑膠支架主要由上下殼組成，喇叭安裝固定在上下殼之間，上下殼通過超聲的方式固定在一起。目前手機(jī)喇叭上多集成天線功能(采用LDS工藝)，材料一般選擇韌性較好，易于超聲的PC或者PC+ABS基材原料，如SABIC的11355，DSM 的3710等，產(chǎn)品顏色多為黑色。產(chǎn)品肉厚正常在0.7～1 mm之間。目前手機(jī)越做越薄，喇叭區(qū)域空間越來越小，喇叭支架塑件厚度就越做越薄，有的肉厚甚至只有0.5 mm左右，這樣的設(shè)計對模具設(shè)計加工，注塑設(shè)備、工藝等都提出了較高的要求。本文以手機(jī)喇叭塑膠支架下殼（本文中簡稱下殼，如圖1所示）為例展開討論（圖2中的下殼肉厚在0.55左右）。

圖1 下殼

圖2 肉厚比例

1 模具設(shè)計前期分析

模具設(shè)計前需要對產(chǎn)品設(shè)計做合理化分析，給產(chǎn)品設(shè)計工程師一份建議報告，行業(yè)內(nèi)叫DFM（Design for manufacture面向制造的設(shè)計）。

1.1 肉厚分析

下殼主體肉厚較薄只有0.55 mm，其他肋位厚度在0.8～1 mm之間，正常情況下肉厚應(yīng)該滿足上圖2的經(jīng)驗，即筋位肉厚≤T*X（T為產(chǎn)品主體厚度，X為厚度系數(shù)，一般取0.7），產(chǎn)品表面才不容易出現(xiàn)縮水、應(yīng)力痕跡等問題。但下殼產(chǎn)品厚度比例剛好反過來，主體薄，肋位厚，這樣的設(shè)計存在很大的風(fēng)險。此案例中的下殼產(chǎn)品設(shè)計由于空間及功能的要求產(chǎn)品不能做修改，無法對產(chǎn)品進(jìn)行偷肉避免縮水。

由于存在以上肉厚問題，模具設(shè)計需要注意下列幾點(diǎn)：

（1）工藝調(diào)整時常用較大的保壓壓力避免產(chǎn)品縮水，這樣產(chǎn)品尺寸很容易打大；

（2）產(chǎn)品主體厚度較薄，為了產(chǎn)品容易充填，注塑調(diào)試過程中會使用較高的料溫及模溫，較快的充填速度，較高的充填壓力，這樣做產(chǎn)品尺寸也容易打大。

鑒于以上情況，模具設(shè)計時縮水率要取材料物性表中建議的中下限值。

1.2 分型線的選擇

下殼為第二外觀件，只有電池殼打開后才能看得見，以往對下殼外觀的要求沒有手機(jī)外殼件那么高。隨著模具加工設(shè)備技術(shù)的提高，更容易加工精度較高及外觀較好的模具工件，目前行業(yè)內(nèi)對產(chǎn)品品質(zhì)要求越來越高。因此在設(shè)計下殼分型線時，要遵循以下原則：

（1）分型線盡可能設(shè)計在不影響外觀的地方;

（2）分型線設(shè)計盡量簡單，方便模具加工；

（3）分型線設(shè)計需要考慮模具修配；

（4）分型線盡量避開貼FPC區(qū)域（軟電路板）、天線線路區(qū)域（Pattern）、貼泡棉的區(qū)域等，主要是為了避免段差對后制程的影響。例如：段差大會造成FPC、泡棉貼不平，段差大會造成LDS天線Pattern斷線。

1.3 模具結(jié)構(gòu)規(guī)劃

下殼產(chǎn)品尺寸70 mm×25 mm×5 mm，尺寸不大，但肉厚較薄?？紤]到薄壁產(chǎn)品充填阻力大，壓力損失大，計劃排布2個側(cè)澆口，為了充填平衡，澆口的尺寸需要做差異化設(shè)計（澆口尺寸的大小可以借助Mold flow分析后確定），當(dāng)然為了更好地調(diào)節(jié)充填平衡，也可以采用流道調(diào)節(jié)閥的方式。另外為了節(jié)省成本，澆口盡量不用人工切除，一般采用模內(nèi)切機(jī)構(gòu)。

由于材料價格偏高，需要盡量減少料頭重量來降低成本，模具采用兩點(diǎn)開放式熱流道（結(jié)構(gòu)布局如圖3所示）。

圖3 結(jié)構(gòu)布局圖

1.4 頂出設(shè)計

下殼這個產(chǎn)品主體肉厚只有0.55 mm，出現(xiàn)頂針印記的風(fēng)險非常大，因此頂針設(shè)計要遵循以下原則：

（1）頂針避免設(shè)計在肉厚薄的區(qū)域；

（2）頂針設(shè)計盡量靠近肋位深的地方；

（3）頂針設(shè)計要考慮頂出平衡；

（4）考慮到音腔密封問題，頂針不能設(shè)計在超聲線區(qū)域，不能設(shè)計在密封面區(qū)域。

基于以上原則，下殼產(chǎn)品排布頂針時，頂針大多打在肋位上，頂針設(shè)計得相對較大，避免頂針印兼顧頂出平衡。

1.5 排氣設(shè)計

排氣設(shè)計是注塑模具設(shè)計容易被忽視的設(shè)計，但生產(chǎn)中排氣順暢對生產(chǎn)效率，生產(chǎn)良率影響都比較大。合理的設(shè)計排氣，可以避免充填不良，避免產(chǎn)品燒焦，避免熔接線不良等一系列問題。尤其是薄壁產(chǎn)品，合理的排氣設(shè)計，顯得非常重要[1]。

下殼產(chǎn)品主體肉厚只有0.55 mm，充填時阻力會比較大，壓力很難有效的傳遞，產(chǎn)品容易出現(xiàn)缺料及縮水等問題，合理的排氣設(shè)計，可以降低模腔內(nèi)的壓力，幫助充填。借助模流分析軟件，可以準(zhǔn)確地分析出充填的末端位置，這樣給開設(shè)排氣槽的位置提供了準(zhǔn)確的依據(jù)。

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)

2.1 制造方面

目前手機(jī)行業(yè)對開模周期要求越來越短，開一套4穴硬模（材料需熱處理）模具開發(fā)周期在15天左右，在這么短的時間內(nèi)開出一套4穴模具，對設(shè)計、加工、工藝及制造過程的銜接管理都提出了較高要求。下殼的模具設(shè)計中主要考慮了以下問題：

（1）為了便于加工及維修，前后模均做成小鑲塊的形式；

（2）模架選用廠內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)模架（開發(fā)同類產(chǎn)品較多的情況下，定制廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，以縮短開發(fā)周期）。

2.2 后制程要求

下殼模具設(shè)計時需要考慮段差，加工問題對后續(xù)制程的影響。

貼泡棉的區(qū)域，密封的區(qū)域，不能接受塑件上有段差。段差會造成泡棉貼的不平整，密封區(qū)域密閉不可靠。

超聲線需要保證底部寬度尺寸及線高尺寸及尖角，需要將超聲線區(qū)域拆分成鑲塊，單獨(dú)加工（整體加工時，由于電極損耗快，加工的模具工件底部會形成自然的加工圓角，這樣無法保證超聲線頭部尖角）。

2.3 便于實(shí)現(xiàn)自動化

模具在設(shè)計的時候就要考慮生產(chǎn)自動化的要求，注塑生產(chǎn)自動化多采用固定在注塑機(jī)上的機(jī)械手，和配套于模具及產(chǎn)品相適應(yīng)的機(jī)械手治具來實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械手和模具之間的精確定位，模具上需要設(shè)計相應(yīng)的定位孔，或者定位針來輔助機(jī)械手的定位。

3 模具零件加工

母模鑲塊最后一道工序需要采用電火花加工的方式保證客戶要求的外觀，一般EDM最后一步會采用一個大的整體電極加工，保證型腔區(qū)域加工紋理保持均勻及一致性，確保外觀符合客戶要求。

公模超聲線區(qū)域為了方便保證尺寸及要求的尖角，需要將拆分出來的鑲塊單獨(dú)加工，整體加工會因為電極損耗難以保證尺寸及尖角。

天線過孔小凸臺，如果采用EDM加工，要注意電極設(shè)計合理性，避免小凸臺頭部有直面及圓角的情況。直面及圓角均有可能造成LDS加工不到，后續(xù)化鍍漏鍍，天線斷線。

要確保分型線位置模具尺寸精度，一般要求保證精度在±0.01，防止分型線區(qū)域段差大于0.03，產(chǎn)品LDS區(qū)域段差大于0.03可能會造成LDS漏打，天線斷線。

4 模具工藝調(diào)試

確保烘料按照材料物性表的要求烘料，烘料溫度及時間不足，都會造成材料水分含量超標(biāo)，產(chǎn)品上容易出現(xiàn)料花、發(fā)白等問題。一般要求材料烘烤后，材料的含水率在0.02%內(nèi)。

確保料溫設(shè)定，模溫設(shè)定在材料物性表建議的范圍內(nèi)，溫度偏高會造成材料降解，產(chǎn)品變色，產(chǎn)品變脆；溫度偏低會造成材料流動性差，充填阻力大，產(chǎn)品上容易出現(xiàn)缺料、縮水、熔接線等問題[2]。

下殼產(chǎn)品肉厚比較薄，工藝調(diào)試時需要采用較大的射出速度及射出壓力，較高的保壓壓力，但也需要平衡考慮產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力的問題，產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力大容易造成產(chǎn)品化鍍時開裂。工藝條件盡量合理化，盡量使用低的速度和壓力生產(chǎn)產(chǎn)品。

5 結(jié)束語

下殼產(chǎn)品雖然有產(chǎn)品設(shè)計上的缺陷，但通過模具設(shè)計從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，盡量多的考慮到后續(xù)生產(chǎn)會出現(xiàn)的問題，優(yōu)化設(shè)計，避免風(fēng)險；模具結(jié)構(gòu)設(shè)計上多考慮后續(xù)制程的要求，避免段差，圓角等實(shí)際加工中容易出現(xiàn)的問題給后制程帶來不利影響；模具零件加工也需要盡量滿足設(shè)計意圖及客戶要求；配合合適的工藝參數(shù)，這樣才能做出滿足客戶要求，適合量產(chǎn)的高質(zhì)量模具。

[1]唐志玉.塑料模具設(shè)計師指南[M].北京：國防工業(yè)出版社，1999.

[2]劉朝福.注塑成型實(shí)用手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

Injection Mold Design And Debugging For Mobile Phone Speaker Support

WU Song
（Shanghai Amphenol Airwave Communication Electronics Co.，Ltd.，Shanghai 201108，China）

This article mainly introduced the analysis method on key elements during early stage of tooling design for speaker box products of mobile phone.The key elements are：part thickness analysis，parting line selection，tooling structure plan，injector pin design and venting design，etc.And also summarized some lesson learnt for key process，such as mould structure design，mould parts machining and injection process parameter.Hope this article could be shared with tooling engineers for some reference.

mobile phone speaker box；plastic parts；main points of mold structure design；process debugging

TG702

A

1672-545X（2017）10-0048-03

2017-07-01

伍 松（1980-）男，湖北鐘祥人，模具工程師，本科，研究方向為模具設(shè)計，加工，注塑工藝調(diào)試。