诺基亚N70手机面板注塑模设计重点.docx

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诺基亚N70手机面板注塑模设计重点

诺基亚N70手机面板注塑模设计

1概述

1.1塑料模的功能

模具是利用其特定形状去成型具有一定型状和尺寸的制品的工具，按制品所采纳的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。

因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，因此模具制造业已成为一个大行业。

在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模.塑料模优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。

塑料制品已在工业、农业、国防和日常生活等方面获得广泛应用。

为了生产这些塑料制品必须设计相应的塑料模具。

在塑料材料、制品设计及加工工艺确定以后，塑料模具设

计对制品质量与产量，就决定性的阻碍。

首先，模腔形状、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、进浇与排气位置选择、脱模方式以及定型方法的确定等，均对制品（或型材）尺寸精度形状精度以及塑件的物理性能、内应力大小、表观质量与内在质量等，起着十分重要的阻碍。

其次，在塑件加工过程中，塑料模结构的合理性，对操作的难易程度，具有重要的阻碍。

再次，塑料模对塑件成本也有相当大的阻碍，除简易模外，一般来讲制模费用是十分昂贵的，大型塑料模更是如此。

现代塑料制品生产中，合理的加工工艺、高效的设备和先进的模具，被誉为塑料制品成型技术的“三大支柱”。

尤其是加工工艺要求、塑件使用要求、塑件外观要求，起着无可替代的作用。

高效全自动化设备，也只有装上能自动化生产的模具，才能发挥其应有的效能。

此外，塑件生产与更新均以模具制造和更新为前提。

塑料摸是塑料制品生产的基础之深刻含意，正日益为人们理解和掌握。

当塑料制品及其成形设备被确定后，塑件质量的优劣及生产效率的高低，模具因素约占80%。

由此可知，推动模具技术的进步应是不容缓的策略。

尤其大型塑料模的设计与制造水平，标志一个国家工业化的进展程度。

１.2我国塑料模现状

在模具方面，我国模具总量虽已位居世界第三，但设计制造水平总体上比德、美、日、法、意等发达国家落后许多，模具商品化和标准化程度比国际水平低许多。

在模具价格方面，我国比发达国家低许多，约为发达国家的1/3~1/5，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化。

我国塑料模的进展迅速。

塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAPP技术，已有相当规模的确开发和应用。

在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材

料方面，专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。

模具标准化程度不高，系列化]商品化尚待规模化；CAD、CAE、FlowCool软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业大而全居多，多属劳动密集型企业。

因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。

１.3塑料模进展趋势

随着注射成型技术的不断进展，塑料制品差不多深入到日常生活中的每—个角落。

由于塑料件具有重量轻，生产方便，价格廉价，放大到成人用品，小到儿童玩具，几乎全部采纳塑料件生产。

塑料件的模具结构设计，应依照企业实际生产的具体要求来进行模具结构设计。

模具生产水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在专门大程度上决定着产品成本质量、效益和新产品的开发能力。

我国塑模技术近几年取得专门大进展。

大型塑料模已可生产34英寸大屏幕彩电塑壳模具，6千克容量洗衣机全套塑模及汽车保险杠。

周密注射模方面，已能生产多型腔小模数齿轮模具和600腔塑封模具。

汽辅成型技术已得到广泛应用。

现在日本有名模具生产企业，如东芝机械、富士TACHNICA，三周密、名古屋金型和三贵金型株式会社等及我国广州，东莞，深圳等地已使用一些先进模具生产与制造技术。

如用PRO/E或UG进行产品的3D造型和分模，使用MASTERCAM或者CIMATRON来做刀路，用日本的FANUC系统或台湾的加工中心进行模具型腔和型芯的加工，用高速加工中心做铜电极，用三坐标测量仪来检验。

（1）以后塑料模具工业和技术的要紧进展方向将是：

模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化、网络化方向进展。

进入二十一世纪以后，模具差不多上全部采纳计算机辅助设计和制造。

用户设计的零件图形从互联网输出，先进塑件分析，再进行三维模具设计。

设计时依照用户的设备条件和成型工艺，协商讨论确定模具方案。

CAD结束之后，使用moldflow软件进行计算机模拟分析（CAE），该软件能够模拟注射过程，并在计算机显示器上用不同的颜色显示出注射时物料流淌速度、温度、压力变化，由此推断模具设计的合理性。

由于采纳CAE技术大大减少了制造过程中模具的修整和试模的工作量。

设计的模具确定之后，使用CAM软件为CNC机床或加工中心编制加工用的数控程序。

数控程序编制好后，可先在计算机上模拟加工过程，以检验数控程序的正确性。

在确认数控程序没有问题时，可通过与厂内局域网连接的直接数控（DNC）计算机将数控程序传送至选定的CNC机床或加工中心，在毛坯预备和装卡完毕之后，便能够进行加工。

因此模具企业应大力普及、广泛应用CAD/CAE/CAM技术，逐步走向模具软件功能集成化，模具设计分析制造的三维化，模具软件应用网络化，同时还应强调信息的集成，强调技术、人和治理的集成。

（2）进展中的模具先进制造技术

塑料模具制造中关于一些复杂的型腔，需采纳先进的制造技术，如高速数控、加工三坐标测量机，电火花，线切割等，以实现优质、高效、低耗和灵活生产。

高速数控加工采纳先进的CAD/CAM集成设计和制造系统，进行图形交互的自动数控编程，这种方法速度快、精度高、直观、使用简便和便于检查。

一般高速数控切削的主轴转速比一般数控切削转速高1~10倍。

高速数控切削的另一个内涵是采纳高的进给速度。

维持切削力不变，提高转速就能够提高切除率，减少切削时刻；维持进给速度在一般切削水平，提高转速就能够降低切削力，能够加工较细或较薄的模具零件。

研制大功率高速主轴，功率≥100kW，转速≥100000转/min，是今后进展的方向。

（3）快速成型与制模技术最新进展

快速经济制模技术与传统的机械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产上的使用要求，是综合经济效益比较显著的一类制造模具的技术，概括起来，有以下几种类不快速原型制造技术简称RPM，是80年代后期进展起来的一种新型制造技术。

美国、日本、英国、以色列、德国、中国都推出了自己的商业化产品，并逐渐形成了新型产业。

差不多商业化的几种典型快速成型工艺包括：

激光立体光刻技术（SLA）、叠层轮廓制造技术（LOM）、熔融沉积成型技术（FDM）、三维印刷成型技术（3D-P）、电弧喷涂成型制模技术、电铸成型技术、型腔表面精细花纹成型的蚀刻技术。

（4）模具研磨抛光向自动化、智能化方面进展

由于抛光对模具制造的重要性，抛光技术进展专门快，目前对先进的自动化、智能化抛光技术研究已取得专门大进展，要紧有：

电火花成型加工后的电解质抛光、超声波研磨和抛光、仿形自动抛光、数控抛光。

（5）模具标准件应用广泛

模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。

我国模具商品化、标准化率均低于30%，而先进国家均高于70%，每年我们要从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的3%~8%。

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2塑件成型工艺分析

2.1拟定制品成型工艺

该制品是N70手机面板，如图2-1所示，生产批量大。

材料为绝缘性能较好的低压聚乙烯，成型工艺性能好，能够注射成型。

.

工艺性与结构分析：

精度等级：

采纳一般精度5级

脱模斜度：

型腔25-40´，型芯20-40´

（塑件内孔以型芯小端为准；塑件外形以型腔大端为准）

一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。

当要求开模后塑件留在型腔内时，

塑件内表面的脱模斜度应不大于塑件外表面的脱模斜度。

图2—1塑件

2.2热塑性塑料低压聚乙烯的注射成型工艺

注射成型工艺过程:

（1）预烘干——→装入料斗——→预塑化——→注射装置预备注射——→注射——→保压——→冷却——→脱模——→塑件送下工序

（2）预热、清理模具——→涂脱模剂——→合模——→注射

2.2.1低压聚乙烯的注射成型工艺参数

（1）注射机：

螺杆式

（2）螺杆转速（r/min）：

20——50

（3）预热和干燥：

温度（°C）90——100时刻（h）2.5——3.5

（4）料筒温度（°C）后段90——110

中段125——140

前段110——125

（5）喷嘴温度（°C）110——120；喷嘴形式自锁式

（6）模具温度（°C）40——70

（7）注射压力（MPa）80——130

（8）成型时刻（s）注射0——5保压20——50

成型周期50——100冷却20——40

（9）后处理：

方法水或油

温度（°C）90——100时刻（h）4——10

2.2.2低压聚乙烯材料综合性能分析

（1）低压聚乙烯属于热塑性材料，耐腐蚀性和电绝缘性良好。

（2）结晶料，吸湿性小，流淌性极好，。

对压力敏感，成型是需高压注射，不宜采纳直接浇口，以防止收缩不均，内应力增大。

（3）收缩范围和收缩值大，方向性明显，易变形翘曲。

冷却速度宜慢，模具设有冷料穴，并有冷却系统。

（4）加热时刻不宜过长，否则会发生分解、烧伤。

（5）软质塑件有较浅的侧凹槽可强制脱模

（6）可能发生熔体破裂，不宜与有机溶剂接触，以防开裂。

表2—1低压聚乙烯综合性能

性能名称

数值

性能名称

数值

密度g/cm³

0.95

弹性模量MPa

0.84—0.95

比容cm³/g

0.91

弯曲强度MPa

25

吸水率%（24h）

＜0.01

硬度HB

邵D41--46

收缩率%

1.5—3.6

体积电阻率Ω.cm

熔点°C

105--125

击穿电压Kv/mm

18.1—27.5

热变形温度°C

1.86MPa48

0.46MPa60--82

冲击强度kJ/m²

无缺口不断

缺口48

抗拉屈服强度MPa

7--19

介电系数60Hz

10Hz2.3—2.4

3拟定模具结构形式

3.1分型面位置的确定

分型面即打开模具取出塑件或取出浇注系统凝料的面，分型面的位置阻碍着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设紧密相关。

分型面的选择应注意以下几点：

A．不阻碍塑件外观，尤其是对外观有明确要求的制品；

B．有利于保证塑件的精度要求；

C．有利于模具加工，特不是型腔的加工；

D．有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设计；

E．便于制件的脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。

（1）多型腔单分型面模具：

塑件外观质量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采纳此结构。

（2）多型腔多分型面模具：

塑件外观质量要求高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采纳此结构。

该塑件外观质量要求较高，并能够看出：

分型面的位置、塑件推出机构的痕迹、浇口为埋伏式浇口。

可初步拟定四型腔单分型面的结构。

依照塑件的结构形式，分型面选在手机面板上下配合的面为分型面，如图3-1所示。

`

图3—1分型面位置

3.2确定型腔数量及排列方式

一般来讲，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采纳一模一腔的结构，关于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采纳多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高

塑料手机面板塑件属