那晚越女说我?
范文一：手机壳制作工艺
第二届“材料成型工艺创意工艺”竞赛
作品名称：半固态手机壳成型工艺
负责人：赵兵
专业：材料科学与工程
所在年级：2014级
所在学校：东北大学
联系电话：１８２４０４３９８３９
Ｅ－ＭＡＩＬ：１１４６７６５０１５＠ｑｑ．
申请日期：２０１６．６．２
摘要
本文介绍以手机后壳为研究对象基于产品研发的一般流程制定了产品结构设计、工艺方案设计、模具设计的技术路线以及产品的质量监控。借助画图软件CATIA 对手机壳的结构设计并对模具造型、加工工艺等进行设计。
首先介绍国内外研究现状、未来发展趋势以及现有的加工工艺，其次重点介绍围绕现代新型手机后壳的结构设计、模具设计等，针对手机后壳的特点确定加工材料，铸造工艺以及模具分型面，脱模机构 。现今手机后壳设计较为单一，成型工艺较多以冷加工冲压生产，制备材料等现多出处于研究阶段。通过本次设计对手机壳的生产过程有了较好的了解。
关键词：手机后壳；模具设计；镁合金；结构设计
1. 引言
坚持可持续发展是我国基本政策和路线，环保节能、性能优越将是今后研究产品的发展方向。随着科技的发展，手机已成为日常生活中不可或缺的一部分，手机市场竞争激烈，商品琳琅满目，消费者对手机性能要求也不断提升。在挑选手机时除了系统、电池等因素现今较大一部分取决于手机后壳的性能及外观造型。
如今手机市场上，手机后壳制作材料大多有，铝合金、镁合金、
碳纤维以及陶瓷等，制作工艺包括传统的冲压、热压、挤压铸造等。随着产品更新换代越来越快对手机后壳的制作工艺以及模具设计有了更高的要求。本文以手机壳作为研究对象一镁合金AZ31做制备材料。镁是地壳中储量较多的金属元素, 在常用结构金属材料中, 其储量仅次于铝和铁。镁的比重仅为1. 74g/cm3,是铝的2/3,钛的2/5,是实用结构金属材料中比重最低, 常温下比强度最高的金属材料。此外, 由于镁合金弹性模量较低, 具有良好的减震抗噪效果。镁合金具有良好的导热性, 具有电磁屏蔽性能及可回收性能。镁合金高的比强度和良好的可回收性能正好满足环保节能和可持续发展战略的需求, 使其在航空航天、汽车等领域具有很好的应用前景; 良好的减震性、导热性和电磁屏蔽性能, 以及良好的外观, 使其适于制造电子产品的外壳, 并能有效提高产品的品质。目前, 镁合金的压铸产品在上述领域已经得到了大量的应用。对于电子产品外壳用薄壳形件, 采用压铸工艺制造的产品在质量上存在着组织不够致密、强度低等问题, 而应用塑性成形技术正好能有效地避免这些缺点。
手机后壳的模具设计是保证手机壳的质量及尺寸精准度的关键，本文介绍采用CATIA 绘图软件进行对手机壳的模具设计形成三维立体式形状解决这一设计难题使得设计过程简便快捷、真实可靠。 然而当今手机壳的外观设计较为单一，作用除了减震防辐射，散热好等而无其他功能。本文对手机后壳的外观设计上有进一步的改进，除了有其不变的功效，另外还增加了一个自带的手机支架，方便节俭。
我国在手机生产数量数不胜数，但在质量上却有点差强人意，我国在技术上处于落后于被动地位，因此需加大对电子产品的技术研发力度，研发出更新更先进的技术。
2. 手机壳国内外研究现状
2.1国内研究现状
普通塑料作为最早的手机壳材料，在市面上大多数的国产手机壳例如华为小米等都是以塑料为主，运用非常广泛。其他的诸如玻璃材质，金属材料，复合材料，木制，陶瓷等也一定程度的运用到了手机壳中。
塑料手机壳轻巧容易增加工艺，导热系性能较好，而且不会干扰信号。国内常用于制作手机外壳的材料主要有PC,ABS 等几大类。PC 是一种无色透明的无定性热塑性材料，具有特别好的抗冲击强度，耐热，阻燃特点。
然而在成型工艺上，国内技术存在着很大的不足，当前用于制造手机外壳的成型工艺有一体成型工艺, 冲压成型工艺，压铸成型工艺以及注射成型工艺。其中，运用最广的一体成型机身工艺不仅费时费力，且存在材料利用率低，严重浪费金属资源的问题。
2.2国外研究现状
国外的主要手机壳制作厂商与国内在选材方面相近，但在某些细节方面处理的明显优于国内。在材料成型工艺方面，部分公司采用了更为先进的压铸成型和注射成型，以及半固态挤压应变成型工艺，是手机外壳具有更致密的内部组织，更加防摔抗震减压。
3. 研究意义
手机外壳使手机的一个重要组成部件，好的手机外壳不仅美观大方，使用舒适，某些具有特殊功能的外壳也能保护手机防水防摔，从另一个意义上来说可以增强手机的性能，保护手机免受意外伤害导致非正常损坏，增加手机的寿命。然而国内的手机壳由于工艺方面的某些不足，导致手机壳的性能不能达到预期，进而影响手机本身的功能。在经过我们的改进以后，希望能降低手机的损耗，降低生产成本，提升性能的目的。
4. 设计的主要内容
产品的开发，通常经过一下几道程序：产品的结构设计、工艺方案设计、模具设计，产品试样，对于不合格的情况，则需对模具、工艺方案甚至产品结构进行修改。本文所研究的手机壳制备流程，分为以下几个步骤:
（1）手机壳外形结构设计：
（2）手机壳成型工艺方案确立；
（3）手机壳模具设计；
（4）铸件机械加工、热处理、性能检测
本次设计所用的材料是AZ31镁合金，其兼有密度小、比强度高、刚性佳，其力学性能接近于铝合金，但比强度却是铝的1.8倍左右；且具有较佳的防震性、耐冲压性、耐磨损性，优良的热传导性；是非磁性金属，具有良好的电磁屏蔽性抗辐射性；成品外观具有金属质感，镁也是环保型材料且可回收。本文结合镁合金的温热成形性能以及充
液拉深成形技术的优点，手机后壳的成型技术采用温热充液冲压拉深成形技术（在液压过程中氮气保护防止氧化）, 采用较低的冲头速度, 最高5MPa 的液压载荷, 在170℃能一次成功成形底部带斜面具有较小圆角半径的镁合金手机壳，具体成型过程：预处理加热金属至170℃，施加液压载荷不高于5MPa 较低冲头速度冲压，一次成型，脱模后去加工中心机械加工，最后氧化着色。
5. 手机壳的结构设计
5.1 手机壳三视图设计及尺寸标注
(单位：mm)
其中，倒角部分是半径为5mm 的圆弧，本结构设计在手机后盖上设计了一个手机自带的手机支架，这样不仅省事方便还可以节约资源；这次结构设计上在厚度上还坚持着市场上大多数手机轻薄化的特点，仅有6mm 厚；不仅如此在手机尺寸上也稍加变化，现今市场上的手机都趋于大屏幕发展，从iphone4s 4.7存手机屏幕到oppo 手机5.5寸超大屏幕，甚至出现有6寸屏幕，然而越大屏幕的手机越不方便携带，尤其对于女性人群，手机太大不易携带，在长度上减少了10mm 。
5.2手机成型及方案设计
镁合金在常温下塑形很差，主要原因是镁密排六方的结构，常温下可动滑移系很少。加工镁合金需提高金属温度，使其达到镁最佳成形性能，经查阅资料可知镁在170℃时，镁的滑移系最多，成形性能最好。本文结合镁合金的温热成形性能以及充液拉深成形技术的优点, 设计一套适用于镁合金的温热液压成形装置。镁合金充液拉深成形实验装置如下图所示, 模具采用均布在凹模内部的加热棒加热, 液室充满耐高温流体介质, 与液压泵连接。手机后壳各条棱边上，有一个5mm 的圆弧，底部还有一个1mm 左右的小斜面，这种零件采用常规的冲压方式，很难一步到位，，精度也很难达到，再进行二次处理时比较困难，且成本较高。实验坯料选用的是AZ31镁合金交叉板材。加热模具到170℃时，放入
坯料，保温30分钟左右(在此过程中使用氮气保护，防止镁合金被氧化) ，在控制冲头速度在2mm~3mm左右，因为速度过快所压的坯料分散不够均匀，减缓速度是镁合金分布更加均匀且镁自身性质塑形较差缓慢加工才有利于手机壳更好的成型。施加液压小于5MPa ，因为在施加更高的压力时，会改变坯料的拉深厚度且会出现堆积情况；
在圆
角地方加厚坯料，减缓冲头冲压速度至1mm~2mm左右，增大液压压力但最大不超过5MPa ，因为在圆角地方手机后壳容易磨损，因需加强强度也为了防止成型之后的模具出现裂纹；一次成型，自然冷却脱模，加强表面精度。
然后进行普通机械加工，在加工之前先切出规定尺寸的手机后壳支架金属方块，安装一个可开合的小连接件（如类似门的合页或铰链），使手机支架装在原来且能与手机壳连为一体，在装配之前加工切开面使其表面光滑。最后氧化着色，手机壳就制作完成了。最后安装手机配置在手机后壳上，在此之前，先在手机壳里面对应支架位置装上一小块防水的塑料薄膜密封好即可 。
5.3 手机壳模具设计
（1）压缩变形：将金属板料在轧制机上轧制使其产生变形
（2）将产生压缩变形的板料裁剪成合适形状以满足成型手机壳的要求。
（3）半固态保温2h, 获得半固态板料。
（4）挤压成型。
范文二：PC+ABS手机壳工艺设计
PC+ABS手机壳工艺设计
1.PC+ABS塑胶原料介绍
PC+ABS 是 PC 塑胶原料与 ABS 塑胶原料共混物,可以综合 PC 和 ABS 的优良性能, 一方面可以提高 ABS 的耐热性、抗冲击和拉伸强度;另一方面可以降低 PC 成本和熔体粘 度,改善加工性能,减少塑件内应力和冲击强度对塑件厚度的敏感性。 PC+ABS广泛的用于 手机外壳、汽车工业、计算机、复印机和电器设备等。 PC+ABS的密度为 1.18g/cm3左右, 玻璃化转变温度为 130℃,熔融温度为 230℃ ~270℃, PC+ABC 具有较高的强度、刚性,很 好的耐热性,优良的尺寸稳定性,良好的光稳定性,低的成型收缩率,良好的成型性能,使 得 PC + ABS 原料做出的塑件的尺寸稳定性比较高。 PC+ABS由于其中含有的 PC 的含量很高, 流动性不是很好,注射成型薄壁、复杂壳形塑件普遍容易出现脆裂或断裂的现象。
2. 生产工艺
1. 方法
现阶段,生产手机壳主要采用注射成型的方法。
2. 生产条件
a . 在注射步骤时,要有适当的树脂温度和时间,防止树脂降解,所述温度时间,能保证 [(B-A )÷A ]×100%<>
公式中:A 为原料的熔融指数, B 为成品的熔融指数。如果能保持[(B-A )÷A ]×100%<>
树脂料管设定温度为:射嘴为 265℃ ~275℃, N1为 270℃ ~280℃, N2为 265℃ ~275℃, N3为 260℃ ~270℃, 将塑胶的熔胶温度控制在 270℃ ~290℃范围内, N1为料筒中段前端的温 度, N2为料筒中段中间部份温度, N3为料筒中段后端的温度。
b . 注射加工时要有适当的树脂温度,使用合适的料管设定温度,因为手机壳使用的注塑 机的射嘴尺寸一般较小, 所以设定温度不要太高, 以免高温的情况下长时间的滞留导致材料 降解。当出现品质问题,例如充不满、缩水等,如需要将料管温度提高至极限时,要确认材 料是否降解,最理想的方法是通过改善模具设计来提高填充能力。
c . 注射前,将模具上附着的油脂和润滑脂等环境化学物质擦拭干净。
d . 模具型芯部分温度为 70℃ ~80℃, 75℃最好;模具型腔部分 80℃ ~90℃, 85℃最好。
e . 塑料干燥温度为 100℃ ~140℃,最好 120℃;干燥的时间为 4~8h。
f . 注射速度先慢 后快,保 持塑胶的平 稳均一 流动 ,即注射速 度 V1=30~40mm/s, V2=55~65mm/s, V3=40~50mm/s, 所述 V1为射胶开始速度, V2为射胶中间速度, V3为射胶最 后速度。
g . 注射加工时尽量低压成型。注射压力过低会导致型腔压力不足,熔体不能顺利充满型 腔;反之,注射压力过大,不仅会造成塑件溢料,还会造成塑件变形,甚至于系统过载;注 射压力与浇口、塑件的结构有较大关系,差别也很大。
h . 注塑机上的仪器、仪表是否能正确显示实际温度、压力及其它相关参数,如果没有定 期进行计量检定, 显示的数据与实际数据有较大的差值, 也会误导注塑机的操作者, 对注射 的品质保障会有不良影响。 注射加工环境温度波动大, 环境太脏、 光线太暗都会对注射的品 质保障产生不良影响。要有详细的操作规程来规范注射加工作业,操作规程要量化、细化。 3. 模具结构设计
a .分型面的选择及排气槽设计
模具结构采用二板模结构, 在考虑选择动、定模的分型方案时,经过分析,应以该塑件 的最大轮廓处为动、 定模的分型面, 故选择手机外壳的底面为模具的动、定模分型面。 排气 槽主要设置在定模芯上, 排气槽设置的位置选在分流道末端、 熔融塑料体的四周及熔合线处, 排气槽深度为 0.015mm ,宽度为 3mm ,以防溢流,排气槽周围要开 0.5mm 深、 4mm 宽的引气 槽,通过动、定模板的间隙将气体排出模具,在定模型芯中间的气体通过一个直径为 4mm 的小孔及定模芯底部的引气槽、定模芯的倒角、动模板和定模板的间隙将气体排出模
具。
b .浇注系统的设计
由于塑件尺寸精度要求较高, 且外表面要求光滑, 所以该模具采用 1模 1腔的二板模结 构及潜伏式浇口浇注系统。要求最佳的浇口数量和位置,合理的流道系统形状和排布位置, 并对浇口尺寸、 流道尺寸进行优化。 在主浇口和分流道的末端设有冷料穴, 以防浇口被熔融 塑料前锋面上的冷料堵塞。
c .脱模机构的设计
由于塑件正面有两处倒扣,背面有 10处倒扣,为了便于脱模,决定在定模部份设计两 个滑块、在动模部份设计 5个斜顶和 5个滑块进行抽芯,同时为了使塑件从动模芯中脱模, 决定增加 14支顶针和两支司筒针, 为了保证动模斜顶的强度, 动模斜顶分为两节结构形式, 由斜顶和斜顶导杆组成, 动模斜顶和顶针固定在顶针固定板上。 整个脱模机构采用弹簧顶出 复位系统,以确保顶出平稳、可靠。
d .冷却系统的设计
该模具的冷却系统主要根据动、 定模芯的结构特点以及模具元件的分布来布置水道。 为 了避免冷却水道与相关的模具元件发生干涉, 而又不影响其冷却效果, 决定在动、 定模芯上 设计一进一出的内循环式冷却水道, 为了防止漏水,在动、定模板上开设密封槽, 采用密封 圈进行密封。
e .定模滑块的结构设计
定模滑块整个结构由斜导柱、滑块、滑块镶件、锲紧块、弹簧、定距拉杆、滑块压板、 斜导柱压板、 浇口套压板等零件组成。 其中定距拉杆与顶板通过螺纹连接在一起, 锲紧块与 顶板通过螺纹连接在一起, 滑块镶件与滑块通过螺纹连接在一起, 滑块压板与定模板连接在 一起形成滑块移动的导滑槽,开模时,在 4个弹簧力的作用下,定模座板与定模板先分开, 顶板带动锲紧块和斜导柱分开, 斜导柱带动滑块镶件从塑件中分离出来, 合模时, 在斜导柱 和锲紧块的作用下,带动整个滑块结构回到原来位置。
f .模具的结构
该模具属于两板模, 模架采用龙记模架, 模具所有活动部分保证定位准确, 动作可靠, 不 得有卡滞现象,固定零件紧固无松动。
其模具工作过程是:动、 定模合模, 熔融塑料经塑化、计量后通过注塑机注入模具密封型 腔内,经保压、冷却后,开模。
4. 模具工作过程
模具的工作过程包括:模具闭合→模具锁紧→注射→保压→补塑→冷却→开模→推出塑件。 手机保护壳的模具工作过程:在注射机锁模机构的作用下, 导柱和导套进行合模导向, 动模 和定模闭合。 型腔零件由定模板与动模板组成, 并由注射机合模系统提供的锁模力锁紧; 然 后注射机开始注射, 塑料熔体经过定模上的浇注系统进入型腔; 待熔体充满型腔并经过保压、 补塑和冷却定形后开模。 开模时, 在注射机锁模系统的带动下向后移动, 模具从动模和定模 分型面分开, 塑件包在型芯上随动模一起后移。 同时, 拉料杆将浇注系统的主流道凝料从浇 口套中拉出。当动模移动到一定距离后, 注射机的顶杆接触推板, 堆出机构开始中动作,使 推杆和拉料杆分别将塑件和浇注系统凝料从型芯和冷料穴中推出, 塑件与浇注系统凝料一起 从模具中落下,至此完成一次注射过程。合模时,复位杆使模具复位,并准备下一次注射。
范文三：手机壳注塑成型工艺与模具设计[Word文档]
手机壳注塑成型工艺与模具设计
关键字: 手机壳注塑成型工艺与模具设计
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摘 要:随着经济全球化的不断深化，模具工业在国民经济中起着越来越重要的作用。本设计是对手机壳进行设计，从零件的尺寸确定到模具设计完成一个较为完整的塑料模具设计过程。本套模具浇口采用点浇口，因为塑件内侧具有凸出部分，本模具采用了斜撑销结构，实行了较为简单形式的塑件的成型和推出。
关键词:手机壳;注塑模;模具设计
1 概述
近年来，随着制造行业的不断发展，塑料模具在模具行业中所占比例持续上升。相信塑料模具的发展对我国的经济发展以及生产技术的提高会产生极其巨大的影响[1]。
2 手机外壳的注塑模具设计
2.1 产品功能分析
图1为手机壳立体图，上方凹槽功能是为耳机孔及开锁屏键预留，下方凹槽是为外置扬声器和数据线接口开槽。左侧开槽是为音量键预留位置，其背面圆形孔是为Logo标志而设计，而矩形圆槽则是为摄像头孔。
2.2 成型工艺分析
采用一般精度等级5级，大批量生产。
该塑件壁厚约为1.5mm，考虑到壳体浅，且手机壳内部凸出的部分小于5%的凸起，塑料件的脱模设计为强制脱模。
2.3 塑料的选材及性能分析
手机壳，常用手触摸，必须耐酸、对电绝缘，化学稳定性好，故选成形材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)[2]。
3 模具设计方案确定
3.1 分型面确定
本模具在手机壳四周框处进行分型，分型面与开模方向垂直。
3.2 型腔数量确定及排列形式
一般认为，每增加一个型腔，制品尺寸的精度会降低4%。根据公式N-24，经计算初定本套模采用一模两腔。
4 模具设计
4.1 注塑机选择
4.1.1 注射量计算
ABS平均密度为1.09，平均收缩率为0.55%。通过UG分析功能的测量体，得塑件体积V塑=12.56cm3
塑件质量:
浇注系统质量:
故总体积和总质量:
4.1.2 注射机型号选定
根据以上计算初步选XS-Z-60/50型卧式注射机。
4.1.3 型腔数量校核
(1)根据注射机的最大注射量校核型腔数
2.91>2，符合要求。
(2)由注射机料筒塑化速率校核型腔数量
145.9>2，符合要求。
(3)按注射机额定锁模力校核型腔数量
2.08>2，满足要求。
4.1.4 注射机有关工艺参数校核
(1)注射量校核:前面计算过，符合要求。
(2),i模力校核:前面计算过，符合要求。
(3)最大注射压力校核
Pmax,叟k′P0
式中Pmax=120Mpa，k′=1.25?1.4，P0=80,110Mpa。
代入数据计算，符合要求。
(4)闭合高度校核
模具闭合高度HM与注塑机允许的装模厚度之间应满足如下关系:
本注塑机 ，该套模具厚度H=225mm，
满足要求。
(5)模具外形尺寸校核
XS-Z-60/50型卧式注射机拉杆间距为300×190mm，本套模具长×宽为250×250mm，只有单边大于拉杆间距，满足条件。
(6)最大行程的校核
带有机械-液压联合作用的注塑机，它们的最大行程不受模具厚度影响。
H1+H2+H3+a=35+7+5+35=82mm<180mm>
满足要求。
故该注射机可以满足此模具设计要求。
4.2 模具浇注系统设计和浇口设计
4.2.1 主流道设计
(1)主流道尺寸和浇口设计[2]
a.主流道锥角:本模具取3?。
b.与注塑机喷嘴相接触部分尺寸:SR1=SR0+1=13mm，凹坑深度h取5mm。
c.主流道入口直径d1:d1=d0+1=5mm。
d.主流道长度L:取60mm。
e.出口端直径D: D=d1+2Ltan,琢=8.14mm。
f.主流道出口处圆角r:取2mm。
浇口套总长L0=L+h=64mm。
(2)浇口套的设计
常采用碳素工具钢，热处理硬度为50,55HRC。
(3)定位环的设计与固定
4.2.2 分流道与浇口的设计
本产品为手机外壳，要求表面光洁度高，故在logo开设的圆孔处设置浇口。浇口采用侧浇口。此浇口较小，可实现流道和浇口的自动脱落。
4.3 成型零件工作尺寸设计和计算
工作尺寸主要有型腔和型芯的径向尺寸，ABS平均收缩率取 s=0.55%，塑件尺寸公差按塑件标准中的5级精度成型。
型芯和型腔:
以型芯为例，型腔同理采用相应公式计算。
塑件的尺寸公差取自《塑料成型工艺与模具设计》[2]的塑件公差数值表。
塑件尺寸标注见图2。
4.4 温度调节系统设计
4.4.1 加热系统设计
该套模具的模温要求在70 以下，又是小型模具，故无需加热装置。
4.4.2 冷却系统计算
冷却系统计算参照《塑料成型工艺与模具设计》[2]中相应公式，带入数据分别计算塑料传给模具的热量q、需要用冷却水带走的热量QW、冷却水流量qw、水道直径d、冷却水在管道内的流速v、热传导面积Aw和冷却水道长度计算L。 计算结果依次为q=125.64KJ，Qw=305.9KJ，qw=0.0146m3/h，d=6mm，v=1.44m/s=Aw=95.96×10-3m2，L=548mm。
4.5 排气系统设计
除分型面起到排气作用，还可利用推杆和孔的配合间隙进行排气，排气足够。
4.6 脱模推出机构的设计
4.6.1 脱模推出机构材料
推杆的材料用T8碳素工具钢，要求硬度50HRC以上，工作端配合部分的表面粗糙度为u=0.8um[5]。
4.6.2 脱模力计算
当开始脱模时，模具所受的阻力最大，推杆刚度及强度应按此时计算
制品是薄壁矩形件[2]:
4.6.3 复位弹簧的选取
本模具在复位杆上套装4个弹簧，脱模力大，选矩形弹簧。
脱模力F=52396N，预估4个弹簧总受力和F总=6000N。
本模具推出行程为35mm，则
查《冲压手册》[3]选外径尺寸为40mm矩形弹簧。
4.7 合模导向机构和定位机构
因为标准模架本身带有导向装置，按模架规格选取即可。
4.8 斜顶机构设计及校核
斜顶设置在动模，斜顶中部用管位控制，底部固定在推杆固定板上可以左右摆动。斜顶角度为3度。在顶出制品同时受斜面限制，同时作横向移动，从而使制品脱离。
斜顶需要侧抽的距离是l=0.5mm，斜顶完全顶出竖直移,拥木嗬,H=35mm，侧抽水平偏移的距离是L=1.8m，满足条件。
4.9 模架确定和标准件选用
根据前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用结构形式为DCI2525-45×45×60 GB/T12555-2006。
5 装配图
参考文献
[1]叶久新，王群.塑料制品成型与模具设计[M].湖南科学技术出版社，2005:01-15.
[2]杨永顺，游晓红.塑料成型工艺与模具设计[M].北京:机械工业出版社，2011，8.
[3]王孝培.冲压手册(修订本)[M].北京:机械工业出版社，1988.
[4]林慧国，火树鹏，马绍弥.模具材料应用手册[M].机械工业出版社，2004:167-172.
[5]刘昌祺.塑料模具设计[M].机械工业出版社，1998:31-50.
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范文四：手机保护壳喷涂工艺
手机保护壳喷涂工艺
底漆和面漆
塑件与金属不同，必须采用低温(一般60~80?)固化的涂料。常用面漆材料有聚氨酯(PU)类和丙烯酸树脂类涂料。当需要涂层表面具有金属光泽时，还要在透明色面漆下面喷涂一层银色底漆。
UV涂料
为了增加涂层表面耐磨性，通常在外表面再喷涂一层紫外固化的UV涂料。UV涂料的光亮度要求通过高光UV和哑光UV的不同比例配制来满足。
2 喷涂方法
塑件喷涂工艺分为手工喷涂和自动喷涂两种。
手工喷涂:涂层厚度和质量不易控制。主要用于初期配料试喷和内表面导电涂料的喷涂。 自动喷涂:有多枪(6枪和8枪等)喷涂。调整不同喷射角度以达到喷涂表面厚度均匀，也有用机械手进行喷涂的方式。
注意:试喷涂前必须确定基材的代号、颜色及表面粗糙度。
3 涂层厚度
为使涂层颜色在光泽、耐磨等方面的质量稳定，必须控制涂层厚度。涂层厚度检测可用涂层测厚仪直接测量。
银色底漆(为表现金属光泽用)较薄，一般为3~5μm;
面漆涂层厚度一般为8~10μm;
涂层厚度一般为8~15μm。
4颜色及光亮度
可用色差仪和亮度仪检测。这种方法能以数据定量，但准确度较差。通常采用色板用比较法进行检测。
跃龙塑胶金属最新设计投产的300米三喷二烤无尘自动喷涂线，加工各色底漆、UV面漆、橡胶面漆及五金高低温烤漆+UV面漆。产品类型涵盖各类高精密度手机、平板电脑、MP3、U盘、电话机、移动电源、手机护套、行车记录仪、移动硬盘、鼠标等电脑周边设备的外壳设计加工及表面处理 。尤其手机保护壳UV喷油加工经验丰富，品质良率能做到95%以上，赢得了手机保护壳经营公司的一致好评。
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范文五：仪表壳注射成型工艺CAE分析_王飞
第43卷，第11期2015年11月
ENGINEERING PLASTICS APPLICATION
工 程 塑 料 应 用
V ol.43，No.11Nov. 2015
59
doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2015.11.014
仪表壳注射成型工艺CAE 分析
王飞1，顾楠1，魏大忠2，曹正凯1，扈翔3
(1.北京邮电大学自动化学院，北京 100876； 2.北京控制工程研究所，北京 100190； 3.公安海警学院电子技术系，浙江宁波 315801)
摘要：针对聚碳酸酯(PC)／丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)仪表壳在实际生产中废品率较高的问题，采用Pro ／E 对仪表壳进行三维造型，并基于MPI 软件对其注射成型过程进行分析模拟，得到包括充填、流动、保压、冷却、翘曲及最佳浇口位置、熔接痕位置、气穴位置、流动时间、保压时间、冷却时间和温度分布等信息。对浇注系统进行优化分析，获得最佳的浇口方案；对影响冷却系统冷却效果的多种因素用控制变量法逐一分析，得到相应的优化方案；以翘曲变形量为目标，采用多因素正交试验法进行翘曲变形分析，比较了不同熔料温度、保压压力、冷却时间条件下，PC ／ABS 仪表壳翘曲变形量的变化情况，最终得到了优化的工艺参数组合，提高了仪表壳的生产成功率。
关键词：Mold ? ow；注射成型；浇注系统；冷却系统；翘曲变形；工艺参数优化中图分类号：TQ320.66 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2015)11-0059-04
CAE Analysis of Instrument Shell Plastic Injection Molding
Wang Fei1， Gu Nan1， Wei Dazhong2， Cao Zhengkai1，Hu Xiang3
(1. Automation School of Beijing University of Posts and Telecommunications，Beijing 100876， China； 2. Beijing Institute of Control Engineering，
Beijing 100190，China ； 3. Department of Electronic Technique，China Maritime Police Academy，Ningbo 315801，China)
Abstract ：Due to the high rejection rate of polycarbonate(PC)／acrylonitrile butadiene styrene plastic(ABS) instrument shell in the actual production， Pro／E was used to make three-dimensional modeling of the instrument shell. Based on MPI software for analysis of its simulation of the injection molding process，including filling，flow ，holding pressure，cooling ，warpage ，the best location of the gate，location of welding marks，location of cavitations，? owing time，holding pressure time，cooling time，temperature distribution and other accurate information was got. The gating system was optimized and the best gate project was got. The factors affecting the cooling system cooling effect were analyzed one by one by controlling variable method and the corresponding optimization programs was obtained. The orthogonal test method was used to analyze the warping deformation， the change of the warping deformation of PC／ABS instrument shell under different conditions of melt temperature，holding pressure，cooling time was compared. Finally， the optimized combination of process parameters of the shell was got，the success rate of the meter shell production was improved.
Keywords ：Moldflow ；injection molding；gating system；cooling system；warping deformation；process parameter optimization
随着互联网时代的来临，移动电话和笔记本电
脑等电子产品的日益普及，塑料工业也得到了飞速发展。生产生活中对塑料制品的质量要求越来越高，如塑料件的高精度、轻量化、高强度等。对于一些复杂的薄壁注塑产品而言，其成型生产中发生短射、残余应力和翘曲变形等问题的几率很大，因而对成型工艺的要求较高[1]。生产中的许多缺陷，如飞边、熔接痕、气孔等会影响制品的力学性能和外观质量，直接导致产品废品率的提升。
仪表壳是复杂薄壁注塑产品的典型代表。笔者结合聚碳酸酯(PC) ／丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)仪表壳的实际生产，基于MPI 软件对其注射成型过程进行分析模拟。这有助于发现产品成型过
程中的潜在缺陷，从而提高一次试模的成功率，进而降低生产成本和缩短生产周期。同时，对研究注塑产品的注射成型工艺有借鉴意义。
1 微机辅助成型(CAE)分析的理论基础
注射成型CAE 技术是为优化模具设计和控制产品成型过程以获得理想产品而提供的一种科学分析方法[2]。
合理设计的模具、先进的注射设备和精湛的加工工艺是制造合格注塑产品的三要素[3]。在实际生产中，当模具与注射设备一定的情况下，加工工艺对
联系人：王飞，教授，主要从事工程图学、计算机图形学、机械制造等方面的研究
收稿日期：2015-09-02
产品的生产周期、成本以及合格率影响很大。因此，
在设计过程中对产品成型工艺的CAE 分析就显得尤为重要。
Mold ? ow软件是目前注射成型CAE 分析领域的主流软件。它融合了弹性力学和流体力学等技术，采用有限元方法对注射成型过程进行模拟分析[4]。其主要用到的原理公式如式(1)和式(2)。
η为黏度；γ为剪切率；T 为温度；α为黏式中：
β为剪切系数；C 为温度系数。度系数；
γ′为黏度；X 为剪切率；Z 为温度；A 1～A 6 式中：
是多项式的6个系数。
2 仪表壳的实体建模和网格划分
仪表壳的材料为PC ／ABS 。按照图纸尺寸可得到仪表壳的外形尺寸为104 mm ×62 mm×38 mm。该产品有凹槽、凸台、圆角、圆孔等38个特征。整体厚度为2 mm，最小的孔直径不足2 mm，部分圆角半径只有0.1 mm，部分特征壁厚从1 mm至4 mm不等。此外，由于塑料件制品精度要求较高且特征复杂，为方便脱模，塑料件的拔模斜度为1°。使用参数化的三维实体造型主流软件Pro ／E 建立仪表壳的三维模型，如图1所示。
3 基于CAE 技术的优化分析
3．1 浇注系统的优化分析
在注射成型过程中，浇口的位置和数目对塑料熔融体的流动平衡影响很大，进而影响到塑料件的
–
质量[56]。适当的浇口位置可以避免短射等缺陷的出现；合理的浇口数目，可以减少熔接痕和气穴等表面缺陷，提高表面质量，节约生产成本。为了得到合理的浇口位置和数目，根据塑料件的质量要求，先由流动分析得出最佳浇口位置，如图3所示。然后，改变浇口位置和数目，设计出六种不同的浇口方案。
? NN
图3 最佳浇口位置
图1 仪表壳的三维模型
方案如下：方案一为单浇口，设置在塑料件中心位置附近(节点2 506—由网格划分得到) ，即预分析中得到的最佳浇口位置；方案二为双浇口，分别设置在节点2 506和节点0 943处；方案三为三浇口，分别设置在节点2 506、节点0 943和节点1 307处；方案四为三浇口，分别设置在节点2 506、节点0 943和节点1 528处；方案五为三浇口，分别设置在节点2 506、节点1 826和节点0 759处；方案六为四浇口，分别设置在节点2 506、节点0 943、节点1 307和节点1 528处。以上六种浇口方案除浇口位置和数目不同外，均采用相同的注塑工艺参数。使用Mold ? ow进行模拟分析，得到表1的模拟结果。
方案五的熔接痕与气穴分布图分别见图4和图5。
将建立的“STL ”格式的模型文件导入Mold ? ow中，针对已导入的仪表壳的模型，Mold ? ow将根据模型的尺寸大小和壁厚生成有限元网格。利用网格诊断可以对纵横比、自由边、连通性、重叠单元等不合理的网格进行优化。图2为网格划分的结果。
图4 方案五气穴分布
? ?=180.0180.0135.090.045.00.0
图2 仪表壳的网格划分
图5 方案五熔接痕分布
表1 六种浇口位置方案的模拟结果
方案五
36.389 41.913 516.690 030.154 735.011 56.970 10.645 34.013 81.065 55.029 52.117 70.744 0
方案六31.258 21.827 014.384 530.150 034.914 67.053 40.641 95.129 71.087 05.129 72.274 20.771 2
项目
最大注射压力／MPa 充填结束时间／s 最大锁模力／t 保压结束时间／s 制品总质量／g 体积收缩率最大值／%体积收缩率最小值／%体积收缩率平均值／%体积收缩率标准差／%缩痕指数最大值／%缩痕指数最小值／%翘曲变形量最大值／mm 方案一37.200 12.081 016.899 030.163 035.039 06.918 10.646 04.074 01.020 04.978 02.173 00.749 9方案二34.824 01.958 015.802 030.053 033.8289 06.941 00.644 04.064 01.071 05.000 02.165 00.747 3方案三31.378 71.921 014.419 730.156 734.923 07.033 40.641 54.158 51.082 85.108 72.256 30.769 2方案四33.979 42.052 415.649 730.007 734.949 26.911 70.641 64.077 41.072 64.985 62.179 00.755 1
仪表壳对外观质量要求较高，需要考虑到气穴和熔接痕的分布与数量、体积收缩率、缩痕指数以及翘曲变形等主要缺陷。
由表1结合图4和图5分析可得，方案五在六个方案中有以下优点：①翘曲变形量最小；②缩痕指数和体积收缩率较小，对塑料件表面质量影响较小；③在未发生短射的情况下，填充时间较短，有利于提高生产效率；④熔接痕与气穴数量较少，且分散分布，对塑料件质量影响相对较小。综上所述，推荐方案五作为仪表壳的浇口方案。方案五的浇口位置与数量如图6
所示。
3．2 冷却系统的优化分析
冷却系统的设计对塑料件的质量、生产效率和经济成本有着直接的影响[7]。通常，冷却耗时占整个生产周期的2／3以上[8]。水管的直径和个数以及安装参数是影响冷却效果的主要因素。采用控制变量法逐一对各个参数进行分析，设计了九种不同的冷却方案，如表2所示。模拟分析结果见表3。
表2 冷却系统方案的参数设置
方案管数一二三四五六七八九
248888888
直径／mm 101010121010101012
排列方式X X X X Y X X X X
管道与制品管道中心管道超出的距离／mm 距离／mm 距离／mm
253050253050253050253050253050203050251550253020201520
图6 方案五最佳浇口位置和数目
项目
充填时间／s
体积收缩率／%制品冷却时间／s 制品最高温度／℃热去除效率／%翘曲变形总量／mm
方案一1.929 04.069 318.7078.530.355 90.745 6
方案二1.923 54.039 118.4577.070.253 90.743 0
方案三1.924 34.024 518.3976.750.063 30.743 1
方案四1.925 64.015 718.3776.630.048 30.743 1
表3 九种冷却系统方案的模拟结果
方案五1.914 94.032 918.3976.730.111 30.744 2
方案六1.933 94.019 118.2776.020.036 70.746 1
方案七1.909 24.024 018.3476.460.040 40.742 6
方案八1.908 24.031 118.4176.810.119 40.743 0
方案九1.913 14.010 518.1975.570.211 90.744 4
从表3可以看出，方案九中，制品的充填时间1.913 1 s ，是所有方案中较小的；回路介质温度增幅0.28℃，同样也是最低的；冷却时间降低到了18.19 s，是所有方案中最短的；制品的最高温度为75.57℃。回路的热去除效率达到较大，为0.211 9%，翘曲变形总量为0.744 4 mm ，在所有方案中较小。冷却水管的排列方式指的是冷却水管的水流方向相对制件的位置坐标。管中水流方向是沿着X 轴方向的，即为X 排列方式，相比于Y 排列方式冷却效果更好。分析可得，方案九具有以下优点：
①翘曲变形量较小；②体积收缩率最低，保证了塑料件的成型质量；③冷却效率最高，提高了生产率，降低了经济成本。综上所述，推荐方案九作为仪表壳的冷却系统方案。3．3 翘曲变形的优化分析
翘曲变形的主要影响因素有保压压力、熔体温
–
度和冷却时间。其中，保压压力的影响最大[910]。因此，选择熔体温度、保压压力和冷却时间作为正交
试验中的因子，各因子各选取三个水平。模具温度、
注射速度和保压时间设置为推荐值。同时，将翘曲变形量的大小作为质量衡量指标。三个工艺参数因子的三水平选取见表4。
选取L 9(33) 正交表进行试验设计。基于冷却系统方案九进行正交试验，结果如表5所示。根据Mold ? ow模拟结果显示，在9种正交试验中，试验9中的翘曲变形量最小，为0.065 6 mm ，产品质量最好。同时，得到了相应的优化参数组合，即保压压力为90 MPa，熔体温度为260℃，冷却时间为20 s。模拟分析证实，翘曲变形受保压压力的影响最大，其次是熔体温度。在相同的保压压力和熔体温度的条件下，冷却时间对翘曲变形量的影响较小。
表4 各参数因子值
序号1
23
保压压力／MPa 熔体温度／℃
708090
250255260
冷却时间／s
152025
与试模结果基本一致，模拟分析中得到的优化工艺参数对实际生产有着重要的指导意义。
参 考 文 献
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表5 正交试验结果
试验号1#
2#3#4#5#6#7#8#9#
保压压力／翘曲变形量／
熔体温度／℃冷却时间／s
MPa mm 70250150.420 480250200.281 490250250.136 370255200.405 280255250.258 390255150.101 270260250.370 480260150.214 590260200.065 6
4 结论
通过对仪表壳用Mold ? ow软件进行模拟分析，分别对浇注系统、冷却系统和翘曲变形的相关参数进行了优化分析。得到如下结论：
(1)浇口位置分别设置在预分析的最佳位置(节点2 506)、关于中心孔的对称点(1 826)以及可以与这两点组成正三角形的节点(0 759)的填充模式是最佳的；冷却系统的冷却水管个数为8，直径为12 mm，排列方式为X 型排列，水管与制品的距离为20 mm，管道中心距离为15 mm，水管超出制品距离为20 mm。该方案的冷却效果较为理想；优化后的翘曲变形量方案使翘曲变形量从0.744 4 mm 降低到0.065 6 mm ，有效地改善了翘曲变形，达到了仪表外壳组装的要求。通过优化参数提高了仪表壳的生产效率和产品成功率。
(2)仪表壳注射成型工艺CAE 分析得到的结果
