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1、 相机前盖外壳产品结构设计及成型工艺的研究 袁晨峰摘 要:产品结构设计及成型工艺的研究对模具设计、生产工艺、质量提高有着重要的意义。基于相机前盖外壳的结构设计与成型工艺分析,对注塑产品提出了基本的设计原则,进行成型工艺的分析,为相机前盖外壳的模具结构设计提供参考。关键词:结构设计;成型工艺;模具设计0 引言随着产品越来越大型、复杂、精密,其模具的制造成本也越來越高。模具设计与制造由经验设计向理论设计、数字设计、信息化模拟方向发展。以数码相机前盖外壳作为载体,进行产品结构设计提出基本原则,以及进行成型工艺的研究,在进行模具设计及注塑成型时如何避免缺陷,进而提高产品质量。1 相机前盖外壳产品设计概
2、述在日常生活中,相机被广泛使用,伴随着社会的变迁、技术的进步,从功能完善、加工工艺、还是外观设计不断创新与突破。改善造型,新颖的外观设计容易引起消费者的关注,成为大家购买的主要动机之一。相机前盖外壳设计如图1所示。本设计是薄壁的外壳类产品,整体造型结构比较规则,但是细节的成型部分相对复杂,同时细节部分是不对称结构,在设计模具时需要对细节部位尺寸进行详细分析。本塑件侧面有小孔需要成型,需要设计侧抽芯机构,在塑件的上表面有几个小孔,也难以成型。同时,塑件有倒扣结构,增加了成型的难度,需设计斜顶机构。2 塑料制品设计的基本原则(1)壁厚设计。设计的原则是能尽量均匀,目的是外观美观,强度可靠;厚度取决
3、于产品是否作为其他零件的支撑、承受的外力、选用的塑胶材料等因素而定。若是壁厚不均匀,会引起材料收缩的不一致,相对较厚的位置往往在表面发生凹坑、缩水等缺陷,还会影响材料在模腔内的流动,产品表面出现冲击痕等问题。但壁厚并非越厚强度越高,过厚的产品会增加生产成本。薄壁与厚壁的过渡处会有内应力,造成产品强度下降,收缩的不一致,也会引起产品变形量的增加。由厚过渡到薄应尽可能顺滑,本设计采用的壁厚平均为2mm。(2)圆角的设计。因尖角容易应力集中,塑件的尖锐转角是造成产品破坏的最大因素。消除产品尖角,自动地降低了龟裂的可能性,降低该位置内应力集中,增加塑件结构的强度,在注塑时候能够有顺畅的流路,从而便于塑
4、件的开模顶出。在设计外观结构时,塑件的内外侧周边的圆弧转角,尽可能的大。但是,过大的圆弧又会引起缩水现象,尤其是在凸起的柱根部与肋部转角处的圆弧。所以一般这类位置的圆弧大小范围在0.30.8mm之间。(3)拔模角的设计。拔模是为了保证模具在生产过程中塑件顺利脱模,拔模角大小与塑件的几何形状、摩擦因数、收缩率、壁厚等有关。由于塑件在模腔内产生冷却收缩现象,拔模角设计缺陷会造成塑件取出困难,强行取出会引起产品表面擦伤、拉毛。脱模斜度根据不同的塑料品种与塑件结构,一般应在20至130之间。3 成型工艺分析(1)设计方法分析。1)浇口流道分析。该产品的表面要求光洁,而点浇口的浇口较小,长度很短,脱模后
5、塑件上的浇口残痕不明显,不需要再修正浇口痕迹。为了方便零件后续清理,采用点浇口、直流道、平衡式分流道的方式。根据相关计算,模具采用一模两腔式。流道的截面选择圆形以保证流道的表面积与体积之比最小,减少注射周期,提高生产率。2)收缩率的考虑。PPO制品具有优良的几何稳定性。具有优良的电绝缘特性和很低的热膨胀系数,因此选用收缩率为1.008。3)确定模具结构。该塑件浇口设计采用点浇口的方式,为三板式注塑模具,利于浇口处进行凝料与脱模。该塑件因为横截面积较小,因此模具采用顶杆顶出机构,且采用一次顶出。设计顶杆时,顶出力作用点应在塑件能受力大的部位,尽量避免顶出力作用于塑件的最薄部位。模具采用斜滑块抽芯
6、、斜顶机构。考虑到零件的侧面有孔道和倒扣,需要靠侧型来抽出形状以及斜顶机构成型顶出倒扣结构。(2)塑件成型特点分析。相机属于高精密产品,薄壁外壳塑件表面质量要求高,不管是从强度还是美观性要求,都不可存在黑点、斑纹、气孔、泛白、变色、不光泽等缺陷。不单只是对产品设计、模具设计有严格的要求,更加是在整个注塑过程中对原料、设备、生产环境等都有着特殊的要求。4 拟定主要成型工艺(1)结构分析。此零件总体为三个侧面均有方孔或者圆孔,一个边上有三个倒扣,模具设计时必须设置侧向分型抽芯机构和斜顶机构。尺寸精度,取决于塑料收缩率的波动和模具加工制造时候的误差。(2)产品的表面质量。产品塑料制件内外表面在注塑成
7、型后方不可见位置不能存在缺陷,要求边缘处平整光顺,同时不存在熔接痕与斑点缺陷。外表面要求更加光滑,内、外表面的粗糙度分别可取Ra0.4m、Ra0.2m。引起塑件表面光泽度较差的主要原因,一是熔料过早冷却,二是模具工作面抛光不好。(3)制品的成型方法。该设计选用热塑性塑料PPO,使用注射成型。从熔结痕、内应力等考虑,减少熔结痕,可以考虑缩短浇口流道的注塑流程,提高填充速度,也可适当提高注塑温度。同时,改善模具排气结构的设计与制造。设计浇口的位置,使熔结痕产生在塑件的次要部位;注塑过程中,尽量不使用脱模剂等。塑件注射压力不要过高,注塑过程中保持较高的料温和模温,但保压时间适中,可采取降压的保压方法
8、等。(4)该塑件的成型参数。根据工艺分析与计算可拟定如下参数:塑料:PPO;密度(g/cm?):1.04-1.10;收缩率(%):0.4-0.7;注射压力(MPa):85-135;料筒温度():230-270;模具温度(): 75-95;成型时间(s):注射时间06、高压时间3575、冷却时间2555、总周期65145;成型设备:螺杆式注塑机。参考文献:1张维和.注塑模具设计实用教程M.北京:化学工业出版社,2007.2许荔珉,李澍,胡炯宇.注塑成型质量缺陷分析J.模具技术,2005(02):43-46.3魏朝晖.基于UG和Moldflow的天线外壳塑料模具设计J.机械工程师,2016(02). -全文完-