手机外壳的注塑成型技术

潘多拉

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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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. x% g* `+ |3 ~  A& 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。
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; T4 o  ?; h* I/ m% eb. 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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, Q' c6 Q4 h8 c! F8 h8 a0 i$ I% Bc. 确定产品功能是否能实现，用户使用是否最佳。
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& {! M8 H9 A' _% v* ~( x% Vd. 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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f.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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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。



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。

·高度不要超过本体厚度的3-5倍。

·拔模角度为0.5-1.0度。
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+ l: g# V' a# l. C7 v4 ?( @7 V·在Rib的根部导Rib厚度的40%-60%的圆角。
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·两根Rib之间的间距最好在壁厚的3倍以上。


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卡勾的设计
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·卡勾的卡入尺寸一般在0.5mm-0.8mm。

# W7 y9 E1 {2 }! j5 _·钩子从分模面下沉0.2mm，有利于模具制造。

6 g! ?) Q* b6 k·钩子和卡槽的咬合面留0.05mm的间隙，以便日后修模。

·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。
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·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。
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  i  v# P* M; k2 n& u$ N# W$ i* \·其余配合面留0.1-0.2mm的间隙。

·钩子的斜顶需留6-8mm的行程。
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" @5 t$ ?0 e3 H3 e# h/ n' a·钩子的尖端导0.1mm的圆角，以便拆卸。

6 n) Y1 _9 O( i# ]·卡勾配合面处可以自主导2度的拔模，作为拆卸角。
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·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。

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螺母孔（Boss）的设计
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& d! k9 b8 r# |. `' ?·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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7 L7 h* o& R8 t8 o3 T0 r) I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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注塑工艺
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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

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。
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熔融温度与模温



& C% a' O  j1 j4 W, a4 l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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螺杆回转速度



建议40至70rpm，但需视乎机台与螺杆设计而调整。
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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。
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背压
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! o) {  ]- }- b, _4 I一般设定愈低愈好，但为求进料均匀，建议使用3至14 kg/cm2。



注塑速度
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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。



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。


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( ^1 l5 p8 ]2 }3 _; Q常见缺陷排除

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+ r8 V2 ~* e( }! @& O, w) Ya.气痕：降低熔体过浇口的流动速率、提高模具温度。

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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。



, r9 {/ J1 X* l6 A- b8 Cc.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。

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7 _! c  c5 y0 E8 v2 S/ Kd.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。
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6 ]% ^6 f# `( ce.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。
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; a& t; v1 I1 x" k8 e2 R二次加工
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; U' Z8 W+ k/ v) R: W! t2 D2 P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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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。