范文一:手机外壳冲压成型
摘要:本文研究了在曲柄压力机上用镁合金板材冲压手机外壳的模具设计和工艺制度,研究了坯料温度、模具温度、润滑条件等工艺因素对镁合金手机外壳冲压质量 的影响。实验表明,在应用正确的模具结构和适当的工艺条件下,当坯料温度在350℃左右,拉深凹模温度在350℃左右和良好润滑情况下,能够成功地在曲柄 压力机上冲压生产出镁合金手机外壳。
关键词:镁合金;手机外壳;冲压;工艺
1 引言
1.1 镁合金的独特性能
镁合金密度低,是实际应用中最轻的金属结构材料,具有比强度和比刚度高、电磁屏蔽效果好、抗震减震能力强、易于机加工成形和易于回收再利用等优 点,在航空、航天、汽车、3C 产品以及军工等领域具有广泛的应用前景和巨大的应用潜力,从而引起了许多国家的政府、企业和研究机构对镁合金及其成形技术的 高度重视, 投入了大量人力、财力进行开发研究, 并取得了一定的效果 [1]。如德国大众(奥迪) 汽车公司开发的镁合金汽车覆盖件的热冲压成形技术, 成功地加工出汽车内门板, 内镁外铝的混合车门, 可比用钢板减重50%,比用 铝板减重20%[2]。
1.2 镁合金的塑性变形特点
镁属于密排六方晶体结构,在室温下只有1个滑移面(0001),滑移面上有3个密排方向, 所以室温下只有3个滑移系(如图1所示),其塑性比面心和体心立方金属都低。室温下,镁合金的塑性较差,变形困难,且易出现变形缺陷,这是由镁合金自身本 质性质决定的,也是制约变形镁合金加工成形的本质原因。据有关文献报道,温度对镁合金的塑性影响很大,温度愈高,塑性愈好,变形抗力愈低,易于成型加工 [3]。
图1 密排六方晶体材料中滑移系
2 镁合金的冲压成形
镁合金常用的成形方法有压铸、半固态铸造、挤压铸造、挤压和轧制等, 其中镁合金产品的80 %是通过铸造方法获得 [1]。镁合金的冲压成形是一种技术难度较高的生产工艺,但以其生产效率高、可直接使用性能优良的轧制板材而具有很大的市场优势和广阔的发展前景。
在冲压成形工艺中,拉深成形最为复杂,难度也较大。由于镁合金晶体结构是密排六方(Hcp ),滑移系少,常温下塑性较差,一般须在150℃以上进 行拉深成形。根据小坂田等人的研究结果, 镁合金板材在250℃左右拉深时其拉深比超过铝合金和低碳钢板的常温拉深成形极限,在175℃时镁合金板杯形件拉 深的拉深比可达2.0, 而在225℃时可达3.0, 超过了钢板和铝板在室温下的拉深比(分别为2.2和2.6) 。在该温度下镁合金拉深成形性能与钢板和铝 板在室温下的拉深性能相近[4]。
本文以某手机外壳的冲压生产为实例,对镁合金板材的冲压成形工艺进行了较为系统的研究。
3 冲压模具设计
3.1 手机外壳零件图
冲压生产的手机外壳零件图如图2所示:
图2 手机外壳零件图
3.2 冲压工序安排
从图2可以看出,此制件用冲压方法进行生产需要四道工序,即:落料 拉深 修边 冲孔。考虑到实验的特殊情况,只需设计制造三套冲压模具,即:落料模具、拉深模具和冲孔模具,修边工序采用手工方式进行。
3.3 冲压模具设计
手机外壳是和其它多种小零部件相互配合、有严格装配关系的零件,考虑到实际使用时的互换性,在进行模具设计时仍然要对模具的型腔尺寸精度严格要求。
3.3.1模具结构的选取
此次制做的冲压模具是用来做实验的,为简化冲压模具的结构复杂程度、缩短模具的制做周期,设计时采用了带导向系统的单工序模具结构以便于调整。使用的标准模架参数如下:
1)落料模具模架尺寸 180mm×150mm(材料:HT200)
2)拉深模具模架尺寸 150mm×125mm(材料:HT200)
3)冲孔模具模架尺寸 150mm×125mm(材料:HT200)
3.3.2落料件尺寸的确定
该零件可按低盒形件处理。切边余量取0.4mm ,弯曲的直边部分展开长度按下式计算:
Lz =H +0.57Rd[5]
式中:Lz――弯曲的直边部分展开长度
H --拉深总高度
Rd --底部园角半径
按低盒形件近似做图法得到如图3所示的毛坯尺寸:
图3 落料毛坯图
3.3.3落料模具、冲孔模具的设计
落料模具和冲孔模具的结构相对比较简单。考虑到镁合金的冲压特性,设计时取单边最小冲裁间隙Cmin=0.015mm,卸料板和凸模之间的单边卸料间隙取0.08mm 。
3.3.4 拉深模具的设计
由于手机外壳的拉深高度较小,拉深系数M>M 1,因此设计时采用了一次拉深成形工艺。在模具结构中,采用了带限位装置(限位高度为S=0.6mm)的橡胶式弹性压边装置,给凸缘变形区施加轴向力 σ2,以防止拉深过程中制件起皱;采用了橡胶式弹顶机构以保证拉深时底面的平整和拉深制件不滞留在凹模型腔内;用220V 电热管环绕在拉深凸、凹模的周 围,给拉深模具提供合适的温度梯度。
因装配关系,手机外壳是要求外形尺寸的零件,设计时以凹模为基准件,主要参数为:凸模园角半径Rt =1mm ;凹模园角半径Ra =2mm ;直边部分拉深间隙值C=0.6mm;转角部分拉深间隙值C=0.66mm。凸、凹模工作部分的横向尺寸按下式计算 [5]:
式中:
4 冲压生产工艺及制件
4.1 材料的选取
本次实验使用的镁板材料为AZ31B ,厚度为0.6mm, 其化学成分如表1所示。
表1 使用的镁板材料的化学成分
4.2使用曲柄压力机的主要参数
(1)公称压力: 1000KN
(2)滑块行程: 20—100mm
(3)滑块每分钟行程数: 65次/分钟
(4)连杆调节长度: 85mm
(5)封闭高度(最大值): 320mm
(6)滑块中心至机身距离: 325mm
(7)工作台尺寸(前后×左右):600×800mm
(8)工作台孔尺寸(前后×左右): 320×400mm
(9)工作台板厚度: 100mm
(10)工作台板孔直径:φ160mm
(11)滑块底面尺寸(前后×左右): 260×340mm
(12)模柄固定尺寸: φ60×80mm
(13)电机功率: 7.5KW
(14)转速: 720转/分钟
4.3 冲裁生产实验
AZ31B 镁板在室温下的冲裁性能比较好,实验时用落料模具和冲孔模具进行落料、冲孔实验时制件的环状毛刺很小,稍加修整去刺即可。
落料和冲孔的制件如图4、图5所示。
图4 落料制件 图5 冲孔制件
4.4 拉深生产实验
AZ31B 镁合金板材的拉深生产是冲压生产镁合金手机外壳的关键工序,技术难度很高,主要工艺参数有拉深力、拉深速度、坯料温度、模具预热温度、润滑方式、模具圆角、模具间隙、压边力等, 这些因素对坯料的拉深成形均有不同程度的影响。
4.4.1拉深速度
镁合金AZ31B 板材在热态下具有较好的塑性, 甚至在一些不利于其它材料成形的应力、应变状态下也可以变形, 但变形速度不易过大。这是因为随着变 形速度的增加, 镁合金的流动应力会随之增大, 而材料的断裂抗力受变形速度的影响很小, 这使得板料较早到达断裂阶段,从而产生拉裂缺陷[4]。因此在拉深时 应采用慢速拉深工艺,同时还可以采取修整拉深间隙和凹模圆角的大小等措施来改善材料的受力状态, 使之能在较高的变形速度下拉深出合格的产品[6]。对于 0.6mm 厚的ZA31B 薄板料,滑块每分钟行程数为65次时是比较合适的。
4.4.2坯料温度
虽然温度对变形镁合金的塑性影响很大,温度愈高,塑性愈好,变形抗力愈低,愈易于拉深成形,但不宜过高。当镁合金温度高于400℃时, 由于晶粒长 大反而使其塑性降低, 不利于板材的拉深成形,同时还容易产生氧化腐蚀, 因而坯料的温度范围应选定在室温至400℃这个区间。拉深生产实验时经反复比较得 知,坯料温度在360℃~390℃时为最佳。
4.4.3模具温度
由于镁合金具有良好的导热性, 与冷模具接触时, 坯料温度会迅速降低, 加上镁合金的变形温度范围比较狭窄, 因而极易产生拉深缺陷, 不利于拉深成形的 进行, 所以必须对模具进行预热。我们在设计拉深模具时采用电热管环绕模具进行加热,并配以温度控制系统以保证拉深模具的温度恒定。拉深生产实验时,当凸模 温度在120℃~150℃、凹模温度在350℃~380℃时,拉深成形的效果很好,拉深制件如图6所示。
图6 拉深制件 图7 拉裂缺陷件
4.4.4 润滑剂
镁合金的划伤程度随温度的增加而增加, 在镁合金的热成形中润滑剂的选用比在冷成形中更为重要。拉深生产实验时采用二硫化钼试剂做润滑剂,有效地减小了坯料与压边圈及拉深凹模之间的摩擦, 增强了金属的流动性, 防止粘模, 并保证良好的零件外观质量。
5 分析与讨论
在镁合金手机外壳的冲压成形过程中,主要的失效形式是拉深成形时危险端面处的破裂。虽然有拉深力、压边力、模具园角、拉深间隙、拉深速度、模具温 度、坯料温度等许多影响因素,且各个因素之间还相互作用,但从实际的拉深成形实验过程看,温度是最关键的影响因素。在慢拉深时,只有保证坯料和拉深模具合 适的温度,才能用0.6 mm厚的ZA31B 板料拉深成形出完好的手机外壳。目前,我们通过反复实验已初步掌握了拉深速度、坯料温度、模具温度等主要因素对镁合金拉深成形的影响规 律。
当模具温度低于200℃时或坯料温度低于150℃时,基本上无法进行拉深生产,拉深件全部在危险端面处发生断裂现象;当坯料温度大于250℃,凹 模温度在250℃~300℃时,情况有所好转,但仍有拉裂现象(如图7所示);当坯料温度在360℃~390℃,凸模温度在120℃~150℃、凹模温度 在350℃~380℃时,拉深效果达到最佳,拉深制件如图6所示。
6 结论
(1)镁合金有其独特的性能,在进行冲压模具设计时要注意其塑性差的特点,选取合适的模具参数。
(2)在镁合金拉深成形时,通过对坯料温度、模具温度等主要影响因素的控制,可有效地解决镁合金拉深生产过程中的拉裂缺陷。
(3) 在曲柄压力机上能成功地用0.6mm 厚的ZA31B 板料冲压生产出手机外壳。
参考文献
[1] 王渠东,丁文江. 镁合金及其成形技术的国内外动态与发展. 世界科技研究与
发展,2004,(6):39-45
[2] H.Friedrich,S.Schumann,Research for a “new age of magnesium” in automotive industry. Journal of Materials Processing Technology 117 (2001) :276–281.
[3] E. Doege, K. Droder, Sheet metal forming of magnesium wrought alloys-formability and process technology, Journal of Materials Processing Technology 115 (2001): 14–19.
[4] 尹德良, 张凯锋, 吴德忠.AZ31 镁合金非等温拉深性能的研究. 材料科学与工艺,2004,(1):87-90
[5] 阎其风. 模具设计与制造. 北京:机械工业出版社,1998
[6] 张青来, 卢晨, 丁文江. 镁合金盒形件温拉深起皱原因分析及措施. 金属成形工艺,2004,(1):1-3,10
作者简介:
卢志文(1966年),男,河南南阳人,重庆大学博士生,副教授,长期从事镁合金的研究及教学工作,并承担“863”科技攻关项目2001AA351050 “高性能镁合金研制及其应用研究”。
张洪峰(1967年),男,河南南阳人,高级工程师,长期从事模具结构的研究及教学工作。
联系方式:通信地址:河南省南阳市长江路80号(473004)
南阳理工学院 机电工程系 卢志文老师
E -mail :lzw66@mail.nyist.net
手 机:13703778959(end)
范文二:生产手机外壳注塑成型工艺的方法
生产手机外壳注塑成型工艺的方法 447
随着通讯技术的飞速发展, 手机普遍应用。 手机技术正朝着两个方向发展:一是功能多样化 ; 二是外观精美轻便。因此,在手机开发过程中手机外壳突显出其特别重要的地位。一套手机 外壳的制作涵盖了结构设计、模具开发、注塑生产、喷涂印刷等过程,每一环节都将影响最 终外观。
结构设计
手机外壳通常由四大件:面壳 (上前 ) 、面支 (上后 ) 、背支 (下前 ) 、背壳 (下后 ) 和一些小件, 如电池盖、按键、视窗、卡扣、防划条等组成。这些组件在结构设计中需要充分考虑到互配 性, 以及与电路板和电池等部件的装配。 在结构设计中需要考虑很多相关问题, 如材料选用、 内部结构、表面处理、加工手段、包装装潢等,具体有以下几点:
a. 要评审造型设计是否合理可靠,包括制造方法,塑件的出模方向、出模斜度、抽芯、结构 强度,电路安装 (和电子工程人员配合 ) 等是否合理。
b. 根据造型要求确定制造工艺是否能实现,包括模具制造、产品装配、外壳的喷涂、丝印、 材质选择、须采购的零件供应等。
c. 确定产品功能是否能实现,用户使用是否最佳。
d. 进行具体的结构设计、确定每个零件的制造工艺。要注意塑件的结构强度、安装定位、紧 固方式、产品变型、元器件的安装定位、安规要求,确定最佳装配路线。
e. 结构设计要尽量减小模具设计和制造的难度, 提高注塑生产的效率, 降低模具成本和生产 成本。
f. 确定整个产品的生产工艺、检测手段,保证产品的可靠性。
模具设计
模具设计必须充分考虑产品的结构、 装配, 同时还需要考虑生产中产品的脱模以及水路排布、 浇口分布等,以下简单介绍产品筋条及卡钩、螺母孔等位置的设计注意点。
筋条 (Rib)的设计
·使用 PC 或者 ABS+PC时, Rib 的厚度最好不大于壳子本体厚度的 0.6倍。 ·高度不要超 过本体厚度的 3-5倍。
·拔模角度为 0.5-1.0度。
·在 Rib 的根部导 Rib 厚度的 40%-60%的圆角。
·两根 Rib 之间的间距最好在壁厚的 3倍以上。
卡勾的设计
·卡勾的卡入尺寸一般在 0.5mm-0.8mm 。
·钩子从分模面下沉 0.2mm ,有利于模具制造。
·钩子和卡槽的咬合面留 0.05mm 的间隙,以便日后修模。
范文三:手机外壳注塑模具设计及成型工艺
手机外壳注塑模具设计及成型工艺开题报告
1. 本课题研究的目的和意义
在网络化和数字化迅猛发展的今天,手机已经成为引领消费时尚的异军突起的工业产品。面对日趋激烈的竞争市场和日益挑剔的消费者,如何推动手机业的持续稳定发展,已经成为手机厂商要解决的迫在眉睫的问题。英国的前首相撒切尔夫人对工业设计曾有一句非常精辟的论断:“对于工业设计一分的投入,可以产生一千分的回报”。美国工业设计协会做过调查,美国平均工业设计每投入一美元,其销售收入二千五百美元;日本日立公司的统计数字也表明。每增加一千日元的销售额,工业设计的作用就占51%,而技术改造的作用仅占12%。十分显然,工业设计的创新,必然会给产品带来丰厚的利润。实现手机工业设计的突破和创新正是大势所趋。
当前,手机市场群雄并起,逐鹿中原。摩托罗拉、诺基亚、索尼爱立信、三星、LG 五家品牌占领了中国手机市场的75%的份额。数不胜数的其他品牌手机瓜分余下的份额。手机牌照的放开、市场竞争者的不断涌入、市场竞争环境的恶化,使手机厂商面临前所未有的巨大压力,他们纷纷打起广告战、价格战、渠道战设产品战。这其中产品战时重头戏,而产品的工业设计更是制胜的关键。
经过多年的努力,手机的功能设计基本可以满足消费者的需要。随着手机的不断普及,消费者的差异化越来越明显,多层次的需求越来越强烈,对手机外观设计的要求也越来越高。他们往往对外观设计平庸或雷同的手机不屑一顾,而对外观设计特点明显并符合自己的身份的手机情有独钟。因此,靠创新外观设计征服消费者的发展空间还是很大的。而面对市场的巨大挑战,手机的外观设计就要迎难而上。手机的外观设计在适应功能设计的前提下,把外观设计和产品工艺、色彩及文化合理有机的结合,实现手机的进一步时尚化、人性化和娱乐化,这是未来中国手机外观设计的一个新趋势。
主流仍是时尚设计
作为通信功能的产品,手机诞生之初时简单耐用是其主要特征。随着手机普及程度的提高。手机成为消费者随身携带、生活中不可或缺的伴侣,其消费电子产品特征远远大于其通信特征。设计师们将外形设计重点转移到消费电子产品特征上。对于消费电子产品来说,时尚化设计是其不变的主题。手机外观设计业应该遵循这一规律。因此,设计师要深入研究和了解目前的社会环境和消费者的生活态度、审美情趣及时尚要求,增强针对性和服务性,在造型、色彩、材质、功能搭配和装饰物等的选择上竭力突出其时尚化的特征,将社会上流行趋势和时尚特征等转化成设计元素,体现到手机的外观设计山。现如今,娱乐、多媒体、游戏和商务等特征是消费者能普遍接受的功能,为了体现这些消费特征,今后几年手机外观可以千姿百态、多格多样,但其主流格调仍是时尚化。
通信技术和数字技术的发展日新月异,消费者的需要也越来越难以捉摸和难以满足,对手机的外观设计更是提出了更高的要求,期待厂商推出更多具有时尚化、个性化、人性化、和娱乐化的手机,期待这些设计特点在每部手机上都能达到和谐统一。手机工业设计者有责任,也有能力给消费者带来更多的惊喜。
2. 本课题研究的主要内容
内容:诺基亚2700外壳注塑设计及成型工艺
方案:1. 设计并绘制注塑模装配及型腔、型芯零件图,符合塑件生产要求;
2. 利用三维CAD/CAM软件对模具型面进行CAD 造型;
3. 要求图纸设计规范,符合制图标准;
4. 要求毕业论文叙述条理清楚,设计计算正确,论文格式规范。
3. 国内外研究概况及发展趋势
3.1模具的发展
模具是工业生产的重要工艺装备,模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一,加入世贸后,各国经济往来十分频繁,世界各国经济高速发展,中国也渐渐地转变为世界制造中心。
目前中国模具有了较大的发展,但与先进国家相比还存在较大的差距。如:国产模具精度低、寿命短、制造周期长,成型设备较陈旧、规格品牌少;新型模具材料研发运用力度不大,CAD/CAM./CAE推广应用程度还远远落后于工业发达的国家。
3.2 模具CAD/CAM技术发展趋势
21世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化,追求的目标是提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周期短,降低生产成本,最大限度地提高模具制造业的应变能力,满足用户需求。具体表现出以下几个方面:
1) 标准化 CAD/CAM 系统可建立标准零件数据库,非标准零件数据库和模具参数数
据库。标准零件库中的零件在CAD 设计中可以随时调用,并采用GT (成组技术)生产。非标准零件库中存放的零件,虽然与设计所需要结构不尽相同,但利用系统自身的建模技术可以方便地进行修改,从而加快设计过程,典型模具结构库是在参数化设计的基础上实现的,按用户要求对相似模具结构进行修改,即可生产所需要的结构。
2) 集成化技术 现代模具设计制作系统不仅应强调信息的集成,更应该强调技术、人
和管理的集成。在开发模具制造系统是强调“多集成”的概念,即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成及人员集成,这更适合未来制造系统的需求。
3) 智能化技术 应用人工智能技术实现产品生命周期(包括产品设计、制造、使用)
各个环节的智能化,实现生产过程(包括组织、管理、计划、调度、控制等)各个环节的智能化,以及模具设备的智能化,也要实现人与系统的融合及人在其中智能的充分发挥。
4) 网络技术的应用 网络技术包括硬件与软件的集成实现,各种通讯协议及制造自动
化协议,信息通讯接口,系统操作控制策略等,是实现各种制造系统自动化的基础。
5) 多科学多功能综合产品设计技术 未来产品的开发不仅用到机械科学的理论与知
识,而且还用到电磁学、光学、控制理论学等知识。产品的开发要进行多目标全性能的优化设计,一追求模具产品动静特性、效率、精度、使用寿命、可靠性、制造成本与制造周期的最佳组合。
6) 逆向工程应用技术 在许多情况下,一些产品并非来自设计概念,而是起源与另外
一些产品或实物,要在只有产品原型或实物模型,而没有产品图样的条件下进行模具的设计与制造以便制作出成品。此时需要通过实物的测量,然后利用测量数据进行实物的CAD 几何模型的重新构造,这种过程就是逆向工程。逆向工程能够缩短从设计到制造的周期,是帮助设计者实现并行工程等现代化设计概念的一种强有力的工具,目前在工程上正得到越来越广泛的应用。
7) 快速成型技术 快速成型制造技术是基于层制造原理,迅速制造出产品原型,而与
零件的几何复杂程度丝毫无关,尤其在具有复杂曲面形状的产品制造中更能显示其优越性。它不仅能够迅速制造出原型供设计评估、装配校验,而且还可以通过形状复制快速地制造出产品模具,从而避免了传统模具制造的费用、高成本的NC 加工,
因而RPM 技术在模具制造中日益发挥着重要的作用。
4. 实验方案
1. 分析手机塑件以及塑件成型工艺和过程。
2. 设计手机塑件图。
3. 利用注塑成型原理对手机塑件进行成型分析。
4. 并设计和绘制注塑模模具装配图及型腔、型芯等部分零件图。
5. 利用Mastercam 软件对模具型腔、型芯进行三维曲面造型与数控仿真加工,同时生产数控加工程序。
6. 设计过程可利用计算机模拟加工检验。
5. 参考文
1 严烈主编 Mastercam 8模具设计超级宝典 北京 冶金工业出版社 2000 2 严烈主编 Mastercam 8模具设计 北京 冶金工业出版社 2004 3 彭建声主编 模具技术问答 北京 机械工业出版社 2003 4伊启中主编 模具CAD/CAM 北京 机械工业出版社 2001 5 屈华吕 塑料成型工艺与模具设计 北京 冶金工业出版社 2004 6 Knights,Mikell.Injection molding.
Plastics Techmology v 50 n 9 September 2004. p 58-66
范文四:手机外壳注塑成型技术
手机外壳注塑成型技术
作者:夏新工程塑胶有限公司 陈志光 来源:《中国塑料橡胶》
随着通讯技术的飞速发展,手机普遍应用。
手机技术正朝着两个方向发展:一是功能多 样化;二是外观精美轻便。因此,在手机开发过程中手机外壳突显出其特别重要的地位。一套手机 外壳的制作涵盖了结构设计、模具开发、注塑生产、喷涂印刷等过程,每一环节都将影响最终外观。
结构设计
手机外壳通常由四大件:面壳(上前)、面支(上后)、背支(下前)、背壳(下后)和一些小件, 如电池盖、按键、视窗、卡扣、防划条等组成。这些组件在结构设计中需要充分考虑到互配性,以 及与电路板和电池等部件的装配。在结构设计中需要考虑很多相关问题,如材料选用、内部结构、 表面处理、加工手段、包装装潢等,具体有以下几点:
a. 要评审造型设计是否合理可靠,包括制造方法,塑件的出模方向、出模斜度、抽芯、结构强度, 电路安装(和电子工程人员配合)等是否合理。
b. 根据造型要求确定制造工艺是否能实现,包括模具制造、产品装配、外壳的喷涂、丝印、材质选 择、须采购的零件供应等。
c. 确定产品功能是否能实现,用户使用是否最佳。
d. 进行具体的结构设计、 确定每个零件的制造工艺。 要注意塑件的结构强度、 安装定位、 紧固方式、 产品变型、元器件的安装定位、安规要求,确定最佳装配路线。
e. 结构设计要尽量减小模具设计和制造的难度,提高注塑生产的效率,降低模具成本和生产成本。
f. 确定整个产品的生产工艺、检测手段,保证产品的可靠性。
模具设计
模具设计必须充分考虑产品的结构、装配,同时还需要考虑生产中产品的脱模以及水路排布、浇口 分布等,以下简单介绍产品筋条及卡钩、螺母孔等位置的设计注意点。
筋条(Rib )的设计
·使用 PC 或者 ABS+PC时, Rib 的厚度最好不大于壳子本体厚度的 0.6倍。
·高度不要超过本体厚度的 3-5倍。
·拔模角度为 0.5-1.0度。
·在 Rib 的根部导 Rib 厚度的 40%-60%的圆角。
·两根 Rib 之间的间距最好在壁厚的 3倍以上。
卡勾的设计
·卡勾的卡入尺寸一般在 0.5mm-0.8mm 。
·钩子从分模面下沉 0.2mm ,有利于模具制造。
·钩子和卡槽的咬合面留 0.05mm 的间隙,以便日后修模。
·卡槽顶端于钩子底部预留 0.3mm 的间隙,作为卡勾变形的回弹空间。
·卡槽最好做成封闭式的(在壁厚保证不缩水的情况下),封闭面的肉厚 0.3-0.5mm 。
·其余配合面留 0.1-0.2mm 的间隙。
·钩子的斜顶需留 6-8mm 的行程。
·钩子的尖端导 0.1mm 的圆角,以便拆卸。
·卡勾配合面处可以自主导 2度的拔模,作为拆卸角。
·卡槽底部导 R 角增加强度,所以肉厚不一的地方导斜角做转换区。
螺母孔(Boss )的设计
·Boss 的目的是用来连接螺钉、导销等紧固件或者是做热压时螺母的定位、热熔柱,设计 Boss 的最 重要原则就是避免没有支撑物,尽量让其与外壁或者肋相连增加强度。
此外,模具铁料的厚度需要大于 0.5mm ;母模面拔模角最好大于 3度。每增加千分之一英寸的咬花 深度需增加一度的拔模角。
注塑工艺
手机外壳通常采用 PC (聚碳酸酯)或者 PC+ABS材料成型,由于 PC 的流动性比较差(物性如下 表所示),所以工艺上通常采用高模温、高料温填充;采用的浇口通常为点浇口,填充时需采用分 级注塑,找好过浇口位置以及 V-P (注射 – 保压)切换位置,对于解决浇口气痕以及欠注飞边等异常 会有很大的帮助。
范文五:手机外壳注塑成型技术
随着通讯技术的飞速发展,手机普遍应用。手机技术正朝着两个方向发展:一是功能多样化;二是外观精美轻便。因此,在手机开发过程中手机外壳突显出其特别重要的地位。一套手机外壳的制作涵盖了结构设计、模具开发、注塑生产、喷涂印刷等过程,每一环节都将影响最终外观。
结构设计
手机外壳通常由四大件:面壳(上前)、面支(上后)、背支(下前)、背壳(下后)和一些小件,如电池盖、按键、视窗、卡扣、防划条等组成。这些组件在结构设计中需要充分考虑到互配性,以及与电路板和电池等部件的装配。在结构设计中需要考虑很多相关问题,如材料选用、内部结构、表面处理、加工手段、包装装潢等,具体有以下几点:
a. 要评审造型设计是否合理可靠,包括制造方法,塑件的出模方向、出模斜度、抽芯、结构强度,电路安装(和电子工程人员配合)等是否合理。
b. 根据造型要求确定制造工艺是否能实现,包括模具制造、产品装配、外壳的喷涂、丝印、材质选择、须采购的零件供应等。
c. 确定产品功能是否能实现,用户使用是否最佳。
d. 进行具体的结构设计、确定每个零件的制造工艺。要注意塑件的结构强度、安装定位、紧固方式、产品变型、元器件的安装定位、安规要求,确定最佳装配路线。
e. 结构设计要尽量减小模具设计和制造的难度,提高注塑生产的效率,降低模具成本和生产成本。
f. 确定整个产品的生产工艺、检测手段,保证产品的可靠性。
模具设计
模具设计必须充分考虑产品的结构、装配,同时还需要考虑生产中产品的脱模以及水路排布、浇口分布等,以下简单介绍产品筋条及卡钩、螺母孔等位置的设计注意点。
筋条(Rib )的设计
·使用PC 或者 ABS+PC时,Rib 的厚度最好不大于壳子本体厚度的0.6倍。
·高度不要超过本体厚度的3-5倍。
·拔模角度为0.5-1.0度。
·在Rib 的根部导Rib 厚度的40%-60%的圆角。
·两根Rib 之间的间距最好在壁厚的3倍以上。
卡勾的设计
·卡勾的卡入尺寸一般在0.5mm-0.8mm 。
·钩子从分模面下沉0.2mm ,有利于模具制造。
·钩子和卡槽的咬合面留0.05mm 的间隙,以便日后修模。
·卡槽顶端于钩子底部预留0.3mm 的间隙,作为卡勾变形的回弹空间。
·卡槽最好做成封闭式的(在壁厚保证不缩水的情况下),封闭面的肉厚0.3-0.5mm 。 ·其余配合面留0.1-0.2mm 的间隙。
·钩子的斜顶需留6-8mm 的行程。
·钩子的尖端导0.1mm 的圆角,以便拆卸。
·卡勾配合面处可以自主导2度的拔模,作为拆卸角。
·卡槽底部导R 角增加强度,所以肉厚不一的地方导斜角做转换区。
螺母孔(Boss )的设计
·Boss的目的是用来连接螺钉、导销等紧固件或者是做热压时螺母的定位、热熔柱,设计Boss 的最重要原则就是避免没有支撑物,尽量让其与外壁或者肋相连增加强度。
此外,模具铁料的厚度需要大于0.5mm ;母模面拔模角最好大于3度。每增加千分之一英寸的咬花深度需增加一度的拔模角。
注塑工艺
手机外壳通常采用PC
(聚碳酸酯)或者PC+ABS材料成型,由于PC 的流动性比较差(物性如下表所示),所以工艺上通常采用高模温、高料温填充;采用的浇口通常为点浇口,填充时需采用分级注塑,找好过浇口位置以及V-P (注射–保压)切换位置,对于解决浇口气痕以及欠注飞边等异常会有很大的帮助。
PC 的基本物性参数
以下为手机产品的成型条件要点,介绍熔体温度、模具温度、注塑速度、背压等成型参数的设定注意点。
熔融温度与模温
最佳的成型温度设定与很多因素有关,如注塑机大小、螺杆组态、模具及成型品的设计和成型周期时间等。一般而言,为了让塑料渐渐地熔融,在料管后段/进料区设定较低的温度,而在料管前段设定较高的温度。但若螺杆设计不当或L/D值过小,逆向式的温度设定亦可。 模温方面,高温模可提供较佳的表面外观,残留应力也会较小,且对较薄或较长的成型品也较易填满。而低模温则能缩短成型周期。
螺杆回转速度
建议40至70rpm ,但需视乎机台与螺杆设计而调整。
为了尽速填满模具,注塑压力愈大愈好,一般约为850至1,400kg/cm2,而最高可达2,400kg/cm2。
背压
一般设定愈低愈好,但为求进料均匀,建议使用3至14 kg/cm2。
注塑速度
射速与浇口设计有很大关系,使用直接浇口或边缘浇口时,为防止日晖现象和波流痕现象,应用较慢之射速。另外,如成品厚度在5MM 以上,慢速射出有助于避免气泡或凹陷。一般而言,射速原则为薄者快,厚者慢。
从注塑切换为保压时,保压压力要尽量低,以免成型品发生残留应力。而残留应力可用退火方式来去除或减轻;条件是120℃至130℃约三十分钟至一小时。
常见缺陷排除
a. 气痕:降低熔体过浇口的流动速率、提高模具温度。
b. 欠注:提高注塑压力,速度、提高料温,模温、提高进胶量。
c. 飞边:降低塑料填充压力、控制好V-P 切换点防止过填充、提高锁模力、检查模具配合状况。
d. 变形:控制模具温度防止模温差异产生收缩不均变形、通过保压调整。
e. 熔接痕:提高模温料温、控制各段走胶流量防止困气、提高流动前沿温度、增加排气。 二次加工
手机外壳的后加工通常有:喷涂、套色喷涂、印刷、夹心印刷、电镀、真空蒸镀、热压螺母、退火、超声焊接等。通过喷涂、电镀等后加工方法可以提高塑料的外观效果,同时可以提高塑料表面的耐摩性能;热压超声焊等后处理方法则可以增加一些嵌件便于组装;退火处理可以消除制品的内应力,提高产品的性能。
手机外壳从设计、开模、调试、生产、后处理整个流程都是环环相扣的,只有综合以下因素:合理的结构及外观设计、精确的模具、合理的工艺调试、稳定的生产和精湛的后处理才能生产出一套精美耐用的手机壳。