趙 猛

（沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧沈陽 110045）

1 引言

印制電路板（也稱印刷電路板）封裝外殼由放置于電路板上側(cè)的第一殼體和下側(cè)的第二殼體兩部分組成[1]。如圖1所示，上下兩塊殼體連接并合圍，最終可封裝整塊電路板。本文以電路板上側(cè)的第一殼體塑件為例，針對(duì)其結(jié)構(gòu)特征的復(fù)雜性，優(yōu)化設(shè)計(jì)一副熱流道注射模，可為模具設(shè)計(jì)同行提供一定參考。

圖1 印制電路板封裝外殼整體結(jié)構(gòu)

2 塑件分析

圖2所示為第一殼體塑件圖，塑件輪廓最大尺寸為173×287.68×61.5mm，平均壁厚為2.2mm，重量160g，材料為阻燃ABS，特點(diǎn)：抗沖擊強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性（阻燃），電性能良好，收縮0.5%。

圖2 第一殼體零件圖

該塑件3D結(jié)構(gòu)如圖3所示，其特點(diǎn)如下：第一，塑件正面存在16處條形通孔，其為電路板散熱孔，此處可采用動(dòng)、定模插穿結(jié)構(gòu)，不存在扣位；第二，塑件外側(cè)3個(gè)方向上存在6處扣位，其中一處為圓形扣位，五處為方形扣位，扣位作為第二殼體與第一殼體的安裝卡扣；第三，塑件左上角上、下表面有兩處方形深孔（不通透），考慮加工困難，這里采用動(dòng)、定模鑲件結(jié)構(gòu)；第四，塑件左側(cè)內(nèi)表面存在一處扣位，可采用斜頂結(jié)構(gòu)拆模；第五，該塑件整體結(jié)構(gòu)較為規(guī)整，但翹曲變形量要求嚴(yán)格，且塑件批量大，考慮到經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，本副模具采用熱流道系統(tǒng)。

圖3 第一殼體3D圖

3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

塑件尺寸相對(duì)較大且屬于大批量塑件，模具為出口模，排位1模1腔，進(jìn)膠方式為熱流道，為避免出現(xiàn)“流涎”現(xiàn)象[2]，噴嘴最終選擇針閥式熱噴嘴，噴嘴終端直徑φ4mm，如圖4所示。

圖4 針閥式噴嘴熱流道系統(tǒng)

將塑件劃分網(wǎng)格導(dǎo)入CAE分析軟件中，分析結(jié)果，如圖5所示，進(jìn)膠點(diǎn)為塑件幾何中心，塑料熔體充滿型腔的時(shí)間為1.669s，流動(dòng)前沿處的溫度230.5℃，出現(xiàn)熔接痕的位置尚可接受，未出現(xiàn)短射的情況。

圖5 CAE分析結(jié)果

3.2 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

塑件外側(cè)大滑塊處抽芯距離為60mm，小滑塊處抽芯距離為26mm，設(shè)計(jì)為斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)。如圖6所示，塑件左側(cè)采用大滑塊+斜導(dǎo)柱抽芯，其余兩個(gè)方向，采用小滑塊+斜導(dǎo)柱抽芯?？紤]到大滑塊側(cè)的可靠性，大滑塊材料采用718H（小滑塊材料采用P20），并對(duì)接觸塑件成型部位進(jìn)行碳氮共滲處理，增加其耐腐蝕性，防止高溫注射材料對(duì)其產(chǎn)生腐蝕?；瑝K的斜面以及底部裝有耐磨片，材料40Cr，熱處理至48～52HRC，起耐壓、耐磨、潤滑作用。實(shí)際生產(chǎn)過程中，動(dòng)、定模開模，滑塊在斜導(dǎo)柱的作用下向遠(yuǎn)離塑件成型位的方向運(yùn)動(dòng)，直到接觸限位塊后停止，此時(shí)滑塊脫離塑件[3]。

圖6 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)

3.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為保證塑件冷卻均勻，翹曲變形量小，水路排布需要有良好的平衡性[4]。此塑件整體結(jié)構(gòu)規(guī)整，壁厚相對(duì)均勻，因此，冷卻水路布置應(yīng)與塑件形狀相吻合。如圖7所示，定模處：布置5條直徑為φ10mm的直通水路，距離塑件制品表面約為16mm；動(dòng)模處：為避開鑲件、斜頂、推桿等動(dòng)模機(jī)構(gòu)，動(dòng)模處布置5條間距不等，直徑為φ10mm的直通水路，且塑件兩側(cè)存在半開放式側(cè)壁，為提高冷卻效果，兩側(cè)加設(shè)水井機(jī)構(gòu)；側(cè)抽芯處：模具側(cè)面設(shè)有1處大滑塊，為保證冷卻效果，此處設(shè)計(jì)1條直徑為φ6mm的環(huán)形小水路。

圖7 冷卻水路布置

3.4 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

塑件內(nèi)側(cè)面僅存在1處倒扣，此處倒扣采用斜頂桿方式脫模，角度為7°，材料SKD61，熱處理高頻淬火。塑件左下角有1處深孔（不通透）需設(shè)計(jì)鑲件，考慮到頂出的可靠性，此處設(shè)計(jì)1根方頂桿，材料P20，熱處理硬度在50～54HRC。其余各處均勻分布16根圓推桿，經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，頂出狀態(tài)良好。綜上所述，模具頂出機(jī)構(gòu)采用“推桿（圓推桿、方頂桿）+斜頂”的組合方式，如圖8所示。

圖8 頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

4 模具結(jié)構(gòu)及工作過程

4.1 UG（NX）模具設(shè)計(jì)

UG（NX）因其在圖層、抽取面、拆分體、延伸面、同步建模等領(lǐng)域的強(qiáng)大優(yōu)勢，一直以來是國內(nèi)模具行業(yè)的主流三維設(shè)計(jì)軟件[5]，通過上述分析，采用UG（NX）建模，如圖9所示。

圖9 模具三維圖

4.2 工作過程

模架選用大水口模架，尺寸為550×450×490mm，擬選用600T型號(hào)注塑機(jī)，二維模具結(jié)構(gòu)如圖10所示。模具工作過程：注射時(shí)，塑料熔體經(jīng)注塑機(jī)由熱流道進(jìn)入，隨著壓力增大，針閥式澆口開啟，熔料進(jìn)入型腔，塑件經(jīng)保壓冷卻后開模。開模時(shí)，在注塑機(jī)滑塊的帶動(dòng)下，動(dòng)模后退，模具在分型面處開模，同時(shí)在斜導(dǎo)柱和導(dǎo)向塊的作用下，滑塊和斜頂裝置同步側(cè)向抽出，完成內(nèi)、外側(cè)倒扣脫模。隨后，動(dòng)模繼續(xù)做開模運(yùn)動(dòng)，注塑機(jī)頂桿推動(dòng)推桿固定板，推桿固定板驅(qū)動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)，將塑件推出動(dòng)模型腔，推出距離為65mm。之后模具閉合，推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)復(fù)位。合模完畢，準(zhǔn)備下一次注射成型周期。

圖10 模具二維圖

5 結(jié)束語

針對(duì)印制電路板封裝外殼塑件，內(nèi)、外表面扣位多，機(jī)構(gòu)布局困難的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一副1模1腔熱流道模具，選用針閥式澆口進(jìn)膠，在模具3個(gè)方向上設(shè)計(jì)了5處斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，保證塑件順利脫模。冷卻系統(tǒng)中，為保證翹曲變形量，動(dòng)、定模兩個(gè)方向上分別布置5條直徑為φ10的直通水路，大滑塊內(nèi)部布置1條直徑為φ6的環(huán)形水路，確保塑件冷卻均勻。頂出機(jī)構(gòu)中，塑件內(nèi)側(cè)面均勻分布16枚圓推桿，1處斜頂，1根方頂桿，保證塑件頂出時(shí)受力平衡，頂出可靠。經(jīng)現(xiàn)場驗(yàn)證，模具運(yùn)行平穩(wěn)，塑件質(zhì)量滿足客戶要求，可為相似結(jié)構(gòu)類塑件模具設(shè)計(jì)提供參考。