袁晨峰

摘 要：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及成型工藝的研究對(duì)模具設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝、質(zhì)量提高有著重要的意義?；谙鄼C(jī)前蓋外殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與成型工藝分析，對(duì)注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則，進(jìn)行成型工藝的分析，為相機(jī)前蓋外殼的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);成型工藝;模具設(shè)計(jì)

0 引言

隨著產(chǎn)品越來越大型、復(fù)雜、精密，其模具的制造成本也越來越高。模具設(shè)計(jì)與制造由經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)向理論設(shè)計(jì)、數(shù)字設(shè)計(jì)、信息化模擬方向發(fā)展。以數(shù)碼相機(jī)前蓋外殼作為載體，進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出基本原則，以及進(jìn)行成型工藝的研究，在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)及注塑成型時(shí)如何避免缺陷，進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1 相機(jī)前蓋外殼產(chǎn)品設(shè)計(jì)概述

在日常生活中，相機(jī)被廣泛使用，伴隨著社會(huì)的變遷、技術(shù)的進(jìn)步，從功能完善、加工工藝、還是外觀設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新與突破。改善造型，新穎的外觀設(shè)計(jì)容易引起消費(fèi)者的關(guān)注，成為大家購買的主要?jiǎng)訖C(jī)之一。相機(jī)前蓋外殼設(shè)計(jì)如圖1所示。

本設(shè)計(jì)是薄壁的外殼類產(chǎn)品，整體造型結(jié)構(gòu)比較規(guī)則，但是細(xì)節(jié)的成型部分相對(duì)復(fù)雜，同時(shí)細(xì)節(jié)部分是不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)模具時(shí)需要對(duì)細(xì)節(jié)部位尺寸進(jìn)行詳細(xì)分析。本塑件側(cè)面有小孔需要成型，需要設(shè)計(jì)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，在塑件的上表面有幾個(gè)小孔，也難以成型。同時(shí)，塑件有倒扣結(jié)構(gòu)，增加了成型的難度，需設(shè)計(jì)斜頂機(jī)構(gòu)。

2 塑料制品設(shè)計(jì)的基本原則

（1）壁厚設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的原則是能盡量均勻，目的是外觀美觀，強(qiáng)度可靠;厚度取決于產(chǎn)品是否作為其他零件的支撐、承受的外力、選用的塑膠材料等因素而定。若是壁厚不均勻，會(huì)引起材料收縮的不一致，相對(duì)較厚的位置往往在表面發(fā)生凹坑、縮水等缺陷，還會(huì)影響材料在模腔內(nèi)的流動(dòng)，產(chǎn)品表面出現(xiàn)沖擊痕等問題。但壁厚并非越厚強(qiáng)度越高，過厚的產(chǎn)品會(huì)增加生產(chǎn)成本。薄壁與厚壁的過渡處會(huì)有內(nèi)應(yīng)力，造成產(chǎn)品強(qiáng)度下降，收縮的不一致，也會(huì)引起產(chǎn)品變形量的增加。由厚過渡到薄應(yīng)盡可能順滑，本設(shè)計(jì)采用的壁厚平均為2mm。

（2）圓角的設(shè)計(jì)。因尖角容易應(yīng)力集中，塑件的尖銳轉(zhuǎn)角是造成產(chǎn)品破壞的最大因素。消除產(chǎn)品尖角，自動(dòng)地降低了龜裂的可能性，降低該位置內(nèi)應(yīng)力集中，增加塑件結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，在注塑時(shí)候能夠有順暢的流路，從而便于塑件的開模頂出。在設(shè)計(jì)外觀結(jié)構(gòu)時(shí)，塑件的內(nèi)外側(cè)周邊的圓弧轉(zhuǎn)角，盡可能的大。但是，過大的圓弧又會(huì)引起縮水現(xiàn)象，尤其是在凸起的柱根部與肋部轉(zhuǎn)角處的圓弧。所以一般這類位置的圓弧大小范圍在0.3～0.8mm之間。

（3）拔模角的設(shè)計(jì)。拔模是為了保證模具在生產(chǎn)過程中塑件順利脫模，拔模角大小與塑件的幾何形狀、摩擦因數(shù)、收縮率、壁厚等有關(guān)。由于塑件在模腔內(nèi)產(chǎn)生冷卻收縮現(xiàn)象，拔模角設(shè)計(jì)缺陷會(huì)造成塑件取出困難，強(qiáng)行取出會(huì)引起產(chǎn)品表面擦傷、拉毛。脫模斜度根據(jù)不同的塑料品種與塑件結(jié)構(gòu)，一般應(yīng)在20′至1°30′之間。

3 成型工藝分析

（1）設(shè)計(jì)方法分析。1）澆口流道分析。該產(chǎn)品的表面要求光潔，而點(diǎn)澆口的澆口較小，長(zhǎng)度很短，脫模后塑件上的澆口殘痕不明顯，不需要再修正澆口痕跡。為了方便零件后續(xù)清理，采用點(diǎn)澆口、直流道、平衡式分流道的方式。根據(jù)相關(guān)計(jì)算，模具采用一模兩腔式。流道的截面選擇圓形以保證流道的表面積與體積之比最小，減少注射周期，提高生產(chǎn)率。2）收縮率的考慮。PPO制品具有優(yōu)良的幾何穩(wěn)定性。具有優(yōu)良的電絕緣特性和很低的熱膨脹系數(shù)，因此選用收縮率為1.008。3）確定模具結(jié)構(gòu)。該塑件澆口設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口的方式，為三板式注塑模具，利于澆口處進(jìn)行凝料與脫模。該塑件因?yàn)闄M截面積較小，因此模具采用頂桿頂出機(jī)構(gòu)，且采用一次頂出。設(shè)計(jì)頂桿時(shí)，頂出力作用點(diǎn)應(yīng)在塑件能受力大的部位，盡量避免頂出力作用于塑件的最薄部位。模具采用斜滑塊抽芯、斜頂機(jī)構(gòu)?？紤]到零件的側(cè)面有孔道和倒扣，需要靠側(cè)型來抽出形狀以及斜頂機(jī)構(gòu)成型頂出倒扣結(jié)構(gòu)。

（2）塑件成型特點(diǎn)分析。相機(jī)屬于高精密產(chǎn)品，薄壁外殼塑件表面質(zhì)量要求高，不管是從強(qiáng)度還是美觀性要求，都不可存在黑點(diǎn)、斑紋、氣孔、泛白、變色、不光澤等缺陷。不單只是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)有嚴(yán)格的要求，更加是在整個(gè)注塑過程中對(duì)原料、設(shè)備、生產(chǎn)環(huán)境等都有著特殊的要求。

4 擬定主要成型工藝

（1）結(jié)構(gòu)分析。此零件總體為三個(gè)側(cè)面均有方孔或者圓孔，一個(gè)邊上有三個(gè)倒扣，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)和斜頂機(jī)構(gòu)。尺寸精度，取決于塑料收縮率的波動(dòng)和模具加工制造時(shí)候的誤差。

（2）產(chǎn)品的表面質(zhì)量。產(chǎn)品塑料制件內(nèi)外表面在注塑成型后方不可見位置不能存在缺陷，要求邊緣處平整光順，同時(shí)不存在熔接痕與斑點(diǎn)缺陷。外表面要求更加光滑，內(nèi)、外表面的粗糙度分別可取Ra0.4μm、Ra0.2μm。引起塑件表面光澤度較差的主要原因，一是熔料過早冷卻，二是模具工作面拋光不好。

（3）制品的成型方法。該設(shè)計(jì)選用熱塑性塑料PPO，使用注射成型。從熔結(jié)痕、內(nèi)應(yīng)力等考慮，減少熔結(jié)痕，可以考慮縮短澆口流道的注塑流程，提高填充速度，也可適當(dāng)提高注塑溫度。同時(shí)，改善模具排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造。設(shè)計(jì)澆口的位置，使熔結(jié)痕產(chǎn)生在塑件的次要部位;注塑過程中，盡量不使用脫模劑等。塑件注射壓力不要過高，注塑過程中保持較高的料溫和模溫，但保壓時(shí)間適中，可采取降壓的保壓方法等。

（4）該塑件的成型參數(shù)。根據(jù)工藝分析與計(jì)算可擬定如下參數(shù)：塑料：PPO;密度（g/cm?）：1.04-1.10;收縮率（%）：0.4-0.7;注射壓力（MPa）：85-135;料筒溫度（℃）：230-270;模具溫度（℃）： 75-95;成型時(shí)間（s）：注射時(shí)間0～6、高壓時(shí)間35～75、冷卻時(shí)間25～55、總周期65～145;成型設(shè)備：螺桿式注塑機(jī)。

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