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[原创资料] 手机外壳注塑成型技术

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发表于 2017-12-17 17:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
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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。
6 o, y0 s9 M9 L$ s- ?5 G" \2 _[size=1em]结构设计

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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:
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2 U+ G. {2 _0 Q  }+ J7 ja. 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。 1 _' z1 G+ m2 M# _8 I3 _7 e( x

+ \9 X: {. ~5 @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。
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c. 确定产品功能是否能实现,用户使用是否最佳。
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; Y' a& e! R4 B, j7 b$ e+ ad. 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。
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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。
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# H7 F# \  O, g' t, W5 z( wf.确定整个产品的生产工艺、检测手段,保证产品的可靠性。
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[size=1em]模具设计
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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。
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[size=1em]筋条(Rib)的设计
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·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。
* K  [& Y- {1 q2 \6 `·高度不要超过本体厚度的3-5倍。
* N- X4 `3 S' _( ^: w9 e·拔模角度为0.5-1.0度。 5 k- B7 ^$ r* Y6 V
·在Rib的根部导Rib厚度的40%-60%的圆角。 ' p8 W  L8 {3 W3 I! d) k0 c( h2 z0 C
·两根Rib之间的间距最好在壁厚的3倍以上。
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[size=1em]卡勾的设计 2 W9 l! T8 }! w* v
·卡勾的卡入尺寸一般在0.5mm-0.8mm。
5 j  t! f% R+ F4 _3 `6 \·钩子从分模面下沉0.2mm,有利于模具制造。 & C7 m6 L4 W7 G5 B. u' c+ a' \9 U
·钩子和卡槽的咬合面留0.05mm的间隙,以便日后修模。 ' u% K5 b" d8 t3 p
·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。 # A) q8 i+ X7 T
·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。
# q4 ?# L7 C% F4 B0 P# w·其余配合面留0.1-0.2mm的间隙。
% X9 b* e) U$ C; ]* w# u8 A; |8 d+ m·钩子的斜顶需留6-8mm的行程。 * \' U4 t) p  |2 e. |
·钩子的尖端导0.1mm的圆角,以便拆卸。 $ D$ f; ^% [9 T% E+ R' s2 V* d3 {
·卡勾配合面处可以自主导2度的拔模,作为拆卸角。 ; [* ]& m) J5 G/ f: G
·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。 0 z* j: G, ^# S6 ^
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[size=1em]螺母孔(Boss)的设计
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·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。
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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。
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% V# n1 Z  R6 X2 E. d. e5 _' s[size=1em]注塑工艺 / F+ W0 V$ j2 |6 z+ [$ y3 C
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$ M; ^2 ^7 s0 C1 F8 B- f3 b; L
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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。 " h: a* f; l5 I; {7 p4 o

9 K3 q+ a1 e( R: d% Z- y[size=1em]熔融温度与模温
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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。
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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。
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[size=1em]螺杆回转速度
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建议40至70rpm,但需视乎机台与螺杆设计而调整。 3 X# m4 }: j; ~6 g
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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。

# F2 Q' z2 m# K+ B5 N6 x[size=1em]背压# ]' i% p& h, z. n* ~
一般设定愈低愈好,但为求进料均匀,建议使用3至14 kg/cm2。 % j% ]# z; A& e$ y0 B+ C

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[size=1em]注塑速度 * L# Y) i4 c* U! i- K  Y3 n: T! U
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。 & `6 W- k5 O/ N# R* s
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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。 ; H: [% U2 [: C* N! b7 A; Z3 |
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[size=1em]常见缺陷排除 # F8 B$ o* E! a
a.气痕:降低熔体过浇口的流动速率、提高模具温度。 ! m5 k$ n$ z  k4 ?9 x3 O3 M) {
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b.欠注:提高注塑压力,速度、提高料温,模温、提高进胶量。
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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。 , e  M% b0 Y' Z

" R0 X3 A' o" C# e+ ?  Ed.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。   ~% p) @1 _2 D( H3 e+ r
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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。 3 B! M) k9 |& ]- t7 ]9 g

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[size=1em]二次加工
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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。
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3 g& O: b0 y  m5 K$ ^: I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。
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