澆口偏置電腦外殼注塑模設(shè)計分析

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時間：2014-07-02 09:20:16點(diǎn)擊率：

　　筆記本電腦外殼所使用的材料有多種，一般采用工程塑料、鎂鋁合金、碳纖維復(fù)合材料以及自然材質(zhì)等。由于工程塑料具有價格低、易成型加工、耐腐蝕和絕緣性能好等優(yōu)點(diǎn)，隨著筆記本電腦的普及，工程塑料逐漸成為筆記本電腦外殼主要的材料。筆記本電腦的外殼為大面積平板形外觀件，對其外觀、尺寸、質(zhì)量、力學(xué)性能都有特殊的要求，而且還要有良好的裝配性和經(jīng)濟(jì)性，這些都對該塑料件的模具設(shè)計提出了更高的要求。

　　1、塑料件材料及結(jié)構(gòu)分析

　　塑料件的外表面為筆記本的上蓋，外形為純平面，邊緣為圓角過渡;塑料件的內(nèi)表面為安裝配合面，內(nèi)部有較多的筋位和安裝倒扣，局部結(jié)構(gòu)如圖1c所示。由于塑料件的外圍為凸起的邊框，因此塑料件內(nèi)部的安裝倒扣只能采用內(nèi)側(cè)分型與抽芯結(jié)構(gòu)。筆記本電腦外殼為殼體受力件，由于整體尺寸較大，要求具有一定的強(qiáng)度和剛度，才能滿足使用要求。

　　塑料件所用材料為韓國LG公司生產(chǎn)的牌號為GN-5151RFA的聚碳酸酯(PC)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)合金。PC/ABS合金既提高了ABS的耐熱性、韌性、尺寸穩(wěn)定性及薄壁件的剛性，又改善了PC的熔融流動性、成型性及外觀。筆記本電腦外殼所用PC/ABS合金中還添加了一定的礦物填料及阻燃劑，能夠進(jìn)一步提高材料的剛性和阻燃性能。

　　依據(jù)以上分析，該模具設(shè)計要點(diǎn)如下：(1)保證塑料件外表面平整光滑，無翹曲變形，無收縮痕、劃痕、熔接痕等缺陷。(2)保證塑料件內(nèi)部大量倒扣的側(cè)向成型與抽芯。

　　2 模具設(shè)計

　　由于塑料件的尺寸較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對其質(zhì)量要求高，故模具選用一模一腔設(shè)計。

　　塑料件的分型面選用其大面，即塑料件的外框底面，既能夠保證塑料件質(zhì)量，又能降低模具難度。為了保證塑料件的成型質(zhì)量，節(jié)約模具的制造成本，模具采用動、定模腔整體鑲?cè)胧皆O(shè)計，型芯采用鑲件形式。定模凹模模腔選用的模具鋼牌號為預(yù)硬鋼NAK80，動模凸模模腔選用的模具鋼牌號為預(yù)硬鋼SF2000。

　　(1) 澆注系統(tǒng)設(shè)計

　　澆注系統(tǒng)設(shè)計是否合理，對注射成型過程和塑料件的質(zhì)量有直接影響。澆注系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵在于其類型、澆口形式、澆口位置及澆口尺寸的確定。對于殼形塑料件，為保證塑料件的外表面平整不變形，澆口的位置一般選擇在頂部或側(cè)邊。由于筆記本電腦外殼的外表面不允許有任何痕跡，如果澆口開設(shè)在頂部，只能采用模具倒裝結(jié)構(gòu)，從塑料件的內(nèi)部進(jìn)料。但是這種設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且要求設(shè)計定模推出機(jī)構(gòu)，模架不能采用標(biāo)準(zhǔn)形式，制造難度成本高。如果采用側(cè)邊進(jìn)料方式，由塑料件的尺寸大，采取一模一腔形式，則澆口偏置在磨具一側(cè)，會出現(xiàn)模具中心與注塑機(jī)嘴中心不重合現(xiàn)象，引起由于模具受力不均勻可能造成塑料件的壁厚不一致情況。

　　綜合以上分析，再結(jié)合筆記本電腦外殼塑料件的特點(diǎn)，為降低模具的復(fù)雜程度，降低模具成本，模具設(shè)計采取一模一腔形式，選用側(cè)邊進(jìn)料方式，采用熱流道與扇形澆口相結(jié)合的澆注系統(tǒng)設(shè)計，以減少模具側(cè)邊進(jìn)料對塑料件成型的影響。澆注系統(tǒng)及排氣塊位置示意圖如圖2所示。

　　a 熱流道結(jié)構(gòu)選擇

　　由于選擇側(cè)邊進(jìn)料，出現(xiàn)了澆口偏置情況。為了不因模具的主流道偏離模具中心而造成模具受力不均勻的情況，需對熱流道結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。一般情況下，可采用傾斜主流道設(shè)計。但是采用傾斜主流道時，主流道凝料的取出將會影響傾斜角度的選擇，大大增加定模板的厚度，并且主流道到澆口位置將出現(xiàn)很大的拐角，會產(chǎn)生很大的流動阻力，料流壓力損失太大。若直接采用直主流道再用分流道偏置澆口的方式，則由于流道太長，料溫及料流壓力都會損失很大，影響塑料件的成型質(zhì)量。筆者采用單點(diǎn)偏心熱流道結(jié)構(gòu)設(shè)計，使塑料熔體在進(jìn)入澆口的過程中一直保持恒溫熔融狀態(tài)，能顯著降低成型所需的注射壓力和鎖模力，明顯提高塑料熔體的流動性及充型能力，提高塑料件的成型質(zhì)量。采用熱流道技術(shù)可以節(jié)約塑料原料，提高生產(chǎn)效率，進(jìn)一步提升模具的價值。為保證模具的主流道中心與模具中心一致，對于采用的單點(diǎn)偏心熱流道結(jié)構(gòu)，將主流道設(shè)計在模具的中心位置，通過熱流道分流板對熱噴嘴進(jìn)行偏置。熱流道系統(tǒng)設(shè)計如圖3所示。根據(jù)塑料件的特點(diǎn)，噴嘴不適宜直接作為澆口使用，因此在熱噴嘴流道后另外設(shè)計澆口。

　　b 澆口設(shè)計

　　由于塑料件為淺殼形平板塑料件，為保證其外觀質(zhì)量，特別是不允許有變形和熔接痕，澆口適宜采用扇形澆口形式。扇形澆口是側(cè)澆口的一種變異形式，其形狀特點(diǎn)為從流道起向模腔擴(kuò)展呈扇形，深度逐漸由深至淺。扇形澆口由于呈擴(kuò)展性，帶人模腔的空氣少，射人模腔的速度均勻，熔體通過澆口后的橫向流動得到均勻分配，可顯著降低塑料件的內(nèi)應(yīng)力，避免產(chǎn)生熔接痕和料流取向。由于塑料件為淺殼體，為進(jìn)一步減小塑料熔體的壓力損失，對扇形澆口進(jìn)行下沉式圓弧設(shè)計，使?jié)部谂c塑料件的殼體邊緣直接對接(見圖2b)。扇形澆口的設(shè)計尺寸為深1.2mm，寬100mm。由于澆口尺寸較大，澆口的凝料難以去除是扇形澆口的一個缺點(diǎn)。采用后續(xù)機(jī)加工的方法去除塑料件的澆口凝料。

　　(2) 內(nèi)側(cè)成型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計

　　塑料件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有很多筋位和安裝倒扣，這些結(jié)構(gòu)的成型直接影響塑料件的安裝功能。塑料件內(nèi)部的筋位成型較為簡單，可采用局部鑲件型芯形式成型。對于安裝倒扣，由于有側(cè)向的凹凸結(jié)構(gòu)，不能直接成型，必須設(shè)計側(cè)向成型與抽芯機(jī)構(gòu)。由于塑料件為淺殼體塑料件，外側(cè)的框體直接影響側(cè)向型芯的移動，只能在塑料件殼體的內(nèi)部進(jìn)行內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計。由于筆記本外殼作為安裝液晶屏幕的支撐安裝架使用，零件內(nèi)側(cè)有多達(dá)48個安.裝倒扣，每個倒扣的側(cè)向抽芯距都較小，因此采用斜推桿內(nèi)側(cè)成型與抽芯結(jié)構(gòu) 為合理。由于倒扣過多，可將成型距離比較接近的2個倒扣的側(cè)型芯設(shè)計在一根斜推桿上，以減少斜推桿的數(shù)量。通過相鄰倒扣側(cè)型芯合并后，模具的斜推桿設(shè)計為32根。斜推桿側(cè)向成型與抽芯方向示意圖如圖4所示(圖中箭頭方向為斜推桿抽芯方向)。

　　由于模具中的斜推桿抽芯距短，數(shù)量多，在推桿固定板上沒有足夠的空間安裝斜推桿座，因此斜推桿的推出采用斜推桿與推桿直接通過T型導(dǎo)滑槽相連接的簡化形式。為了增加斜推桿的剛度和強(qiáng)度，保證斜推桿運(yùn)動的可靠性，此類連接的斜推桿橫截面尺寸要大些。斜推桿的傾斜角α取決于側(cè)向抽芯距和頂出行程，但傾斜角α不能太大，否則在推出過程中斜推桿會因承受的彎矩太大而導(dǎo)致磨損或卡死。根據(jù)倒扣抽芯距的不同，模具斜推桿的傾斜角α可選擇4°～ 5°。斜推桿的設(shè)計圖如圖5所示。

　　(3) 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計

　　由于塑料件為框形平板殼體，且塑料件邊框旁的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，根據(jù)塑料件脫模力的需要，塑料件的推出機(jī)構(gòu)主要應(yīng)設(shè)置在靠近塑料件邊框的內(nèi)側(cè)位置。根據(jù)塑料件的特點(diǎn)，模具的推出機(jī)構(gòu)采用推桿、推管、斜推桿聯(lián)合推出機(jī)構(gòu)，以保證塑料件和澆注系統(tǒng)正常推出。由于塑料件的側(cè)向成型與抽芯機(jī)構(gòu)采用了斜推桿設(shè)計，并且斜推桿數(shù)量多達(dá)32根，斜推桿抽芯的同時可以推出塑料件，滿足塑料件多數(shù)位置的推出需要。對于沒有設(shè)置斜推桿的部位，可采用扁推桿推出設(shè)計。由于塑料件有外邊框，可根據(jù)塑料件的外框形狀設(shè)計扁推桿頭部，增大有效推出面積，分散推出力，滿足塑料件推出要求。根據(jù)塑料件的外形，共設(shè)置18根扁推桿，其加強(qiáng)桿直徑尺寸為10mm，用于推出塑料件的頭部尺寸為5mm×7mm。由于塑料件內(nèi)部有安裝孔，孔為盲孔，孔深為6mm，為了保證孔的成型與推出，在有盲孔的位置設(shè)計推管推出，共設(shè)置8根推管。本模具雖然采用熱流道設(shè)計，但是仍舊在扇形澆口部位產(chǎn)生澆注系統(tǒng)凝料，并且凝料尺寸較大，需要設(shè)計3根φ8mm圓柱推桿推出。

　　(4) 排氣機(jī)構(gòu)及冷卻水道設(shè)計

　　由于模具模腔部位的型芯為鑲件結(jié)構(gòu)，鑲件與模腔之間留有的空隙可以排氣。另外，模具還采用了數(shù)量較多的斜推桿、推桿、推管等活動零件，這些零件之間留有空隙，也有利于注射時的排氣。但是這些結(jié)構(gòu)的排氣仍不能滿足塑料件的排氣需要，因此在模具上專門制作了排氣塊進(jìn)行排氣，排氣塊設(shè)置在容易產(chǎn)生困氣的澆口對側(cè)邊框旁的2個角落位置(見圖2a)。

　　模具的冷卻水道應(yīng)使塑料件的冷卻速度均勻，避免在冷卻過程中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。由于定模模腔比較簡單，每隔40mm設(shè)置一組冷卻水道;動模由于有斜推桿、推桿、推管等推出機(jī)構(gòu)，在模腔內(nèi)側(cè)設(shè)置6根環(huán)形冷卻水道，并且在動模凸模模腔周圍再設(shè)計一組環(huán)形冷卻水道。

　　3、模具整體結(jié)構(gòu)及工作原理

　　根據(jù)上述模具各機(jī)構(gòu)的設(shè)計特點(diǎn)，選用普通直澆口直身ZC型模架6080。模具的結(jié)構(gòu)如圖6所示。

　　模具的工作原理：模具閉合后，熔融塑料通過熱流道分流板4直接從熱噴嘴6進(jìn)入扇形澆口后，注入模具模腔，待保壓冷卻后，注塑機(jī)帶動動模部分向后移動打開分型面，熱噴嘴6與澆口凝料脫離，塑料件留在動模上。隨后，注塑機(jī)頂桿推動推板14及推桿固定板15向前運(yùn)動。在推出過程中，斜推桿24在推出塑料件的同時進(jìn)行側(cè)向抽芯，推桿16及推管17一起向前運(yùn)動推出塑料件及澆口凝料。塑料件脫模后，在預(yù)復(fù)位彈簧29及復(fù)位桿30的作用下，推出機(jī)構(gòu)復(fù)位。隨后，注塑機(jī)帶動動模部分合模，待動、定模完全閉合后，開始下一次注射過程。

　　4、結(jié)論

　　(1)對于澆口偏置的注塑模，可以采用單點(diǎn)偏心熱流道結(jié)構(gòu)，以減小注射壓力和鎖模力。

　　(2)對于平板淺殼件注射成型，采用扇形澆口側(cè)邊進(jìn)料方式可以滿足塑料件成型質(zhì)量的要求。

　　(3)塑料件內(nèi)部的大量倒扣成型可以采用斜推桿內(nèi)側(cè)向成型與抽芯方式成型。

　　(4)實踐證明，設(shè)計制造的模具結(jié)構(gòu)合理，投入批量生產(chǎn)，生產(chǎn)出的塑料件質(zhì)量達(dá)到設(shè)計要求。

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