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手机外壳的注塑成型技术

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发表于 2011-4-2 09:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 潘多拉 于 2011-4-2 09:06 编辑
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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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, t7 d- O! r3 m. H0 da. 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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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。 & c: h- j6 [  e0 {

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4 E( X: l% x* ^+ F+ @% ^6 d
# `+ X2 c$ B) L" O5 ]c. 确定产品功能是否能实现,用户使用是否最佳。 * y  V/ N( O7 P- i' ]/ N! Y

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d. 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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$ x. J) O6 E" v  l5 t3 se. 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。 7 f( t" e1 V: Q9 m

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8 y1 }! v( o; d9 ?5 }9 a) _7 _/ |/ _9 @3 R0 S
模具设计 # @+ k- o- u& E+ L' O
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) P1 ~8 R6 c- B; L% |1 C/ q6 Y7 t2 x. r+ `% @- G  ]5 v
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。 4 }/ m0 _% y! U0 v2 J/ Q4 Q. `
. F" P# C. p6 }4 Y- S( }) \

& p" w$ L4 ]- g5 H' x( m. U. H2 w' [, x( L
筋条(Rib)的设计 & I: i. b2 ~- T1 O$ n
) \, u+ M. h6 R& C" V* Q
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2 N, y0 C: x9 O9 t·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。
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- \/ Q# S# r4 B9 G5 W0 K·高度不要超过本体厚度的3-5倍。 4 |6 V6 Q/ W" W5 q, _

6 d. O& k$ G4 K, J·拔模角度为0.5-1.0度。 / H# T. b( x+ u7 n6 K, O' k/ a
4 i$ }( h- D+ @  i% q2 e' {
·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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. m1 ~1 f4 f1 {卡勾的设计 3 `! s" B6 C2 h) m2 U/ R% v0 _

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& c9 R  ?. p8 |% H2 T
( s7 T& F- I2 t, B. y·卡勾的卡入尺寸一般在0.5mm-0.8mm。
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* q2 C; X) u/ n4 o- R$ u% G·钩子从分模面下沉0.2mm,有利于模具制造。
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·钩子和卡槽的咬合面留0.05mm的间隙,以便日后修模。 ) U3 T, v: K1 @1 d( a% G8 m

0 T' S. h7 w! R2 U( g/ W& }8 E·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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2 y: F. N: I9 |* r% b" k8 i. G·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。 ; A; ~( O# Y9 U
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·其余配合面留0.1-0.2mm的间隙。
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·钩子的斜顶需留6-8mm的行程。 1 Y+ T( p! P; c1 y8 K  O
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·钩子的尖端导0.1mm的圆角,以便拆卸。
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·卡勾配合面处可以自主导2度的拔模,作为拆卸角。 : X0 _1 z" j' w

6 ~  v! ?' Y6 [5 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。
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, _: Q& Z1 }. {7 R5 [0 P- }. [% G; M  e9 X3 v
螺母孔(Boss)的设计 $ |+ b# @" Q8 K- Y

, g$ X( a* t# {5 R, I" z  |/ a+ p! Z% k4 K! S- B
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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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: J* H# }6 W* q; a* C  F) T5 `, U6 i  f' G- E  ~$ p; s2 V
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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; Z9 g5 E0 a" l1 E2 j: }1 Y注塑工艺 8 b# \- N- d$ b" B- K. F
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2 N9 R0 n; n# d* p+ k9 d8 _0 i" ^, X3 h% k6 g/ V
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。 7 s( y# D* W+ |5 N3 H! q# V! A% {

PC的基本物性参数

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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。 ' l: X' b) Z* n  @! P  R
, _  C# M) `$ `; ?

' }# T: q# c5 c" C
) z& ~: d# ]2 {6 Q熔融温度与模温 ' Z% g/ g1 d' h9 c. o0 z
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5 G. x2 t9 s% \5 i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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- l  m" L8 s4 i5 ^# y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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+ ?, \6 ^5 s# N, T. t6 @# A) c螺杆回转速度
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* }( `; i8 j; q% e" N/ ~. O
# v' V5 v: ^) y0 _. _9 l9 f2 {, S建议40至70rpm,但需视乎机台与螺杆设计而调整。
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: ?+ K: ^/ K/ I4 f' v  \% g; O( q% q+ ]2 U

, q' ^+ }" d2 I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。 & N3 S  c$ b1 v

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背压 0 @. M6 T# v) D. g+ K3 i
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' ?' J) j) X. m+ ]; }/ C4 T9 Z
! P, r' o7 ~9 Z! }% Z* S. ~一般设定愈低愈好,但为求进料均匀,建议使用3至14 kg/cm2。 * ~" @5 ]( X* ~& V  P

7 l( y; n, D0 B/ X
+ T. d% e- V8 E: D8 L- [+ U! j2 w
注塑速度
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) I5 S( B& k( ~! V: g$ P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。
4 d6 X, {, E3 l' N2 i: S
' p0 y& X/ m8 \, u; h7 J4 a6 Q
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9 y4 R& Y* U) ^  T, Y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。 ! U0 v2 ?- |2 j' u2 j: v. E" j1 |- J
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) ^) a: Y4 B& ]5 b" M  e( f; [: N
4 K6 I/ o7 q, H2 S8 e* s8 |
  n* h0 ~! O7 ^* [! H

; m5 i0 P- K( V' y, r常见缺陷排除
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' I# ~$ Z& r9 U6 `5 a
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a.气痕:降低熔体过浇口的流动速率、提高模具温度。
( |$ N, N' D  W  a$ r# ]
8 H( I6 N1 U6 @$ M: L& Y7 D7 `% Z# n. n2 [- h/ @

! F7 v8 d# u% h$ ab.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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; F* a* D8 o' ?( x# Lc.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 Z4 K" v- V  a$ e0 r; y  k) ^4 M8 t# b' |( J" C$ K. f
d.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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, C. B% ?2 L6 W" D) s, k6 n$ e0 L1 Q' F3 m, P
, ~; J/ C8 g- Q6 t9 x0 D. [
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。 1 [' c6 F% |" L# B  ^5 n& }
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5 i3 [1 d9 y" ]( Z' b- \- f) G

- y- S6 }# |" ?8 b3 X7 a二次加工
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3 g0 U3 e9 m5 B
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& M" l" Z- B/ |) ]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。 3 d9 b- I2 f' q$ q% O

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/ X( \+ F  K, m4 v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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