基于UG软件的手机主面板模芯设计

  • 投稿月岛
  • 更新时间2015-09-14
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胥永林

(广东科技学院,广东东莞,528000)

摘要:本文首先分析了手机主面板塑件的成型工艺,由于塑件结构复杂,塑件多方位、多数量具有侧向分型机构,这对内模芯设计提高了一定的要求。笔者巧妙的将多个侧抽芯位置设计成一个抽芯机构,简化了模具的复杂性。

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关键词 :塑件, 模芯设计,抽芯结构,简化

1 引言

手机主面板是手机安放芯片、电池、手机卡、内存卡等小部件的一块塑件,由于手机主面板整体外形尺寸较小,内部还要安放各种配件,这就使得手机主面板结构显得非常复杂;而且塑件的结构尺寸要求较高,这不但对后续的模具加工提出了很高的要求,同时模具设计也显得至关重要。本文对手机主面板的模芯做了详细的设计,首先是对塑件的结构分析,在此分析的基础上设计分型线、分型面;塑件的周边具有多个侧孔,所以设计侧向分型机构;在塑件的开模方向具有很多的通孔,所以需要设计好型芯和型腔的碰穿面,手机主面板的模芯设计是一个复杂的设计过程。

2 塑件的分析

2.1 塑件材料的分析

由于手机主面板较小,生产中常用ABS塑料生产。

ABS塑料,化学名称: 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,ABS树脂是五大合成树脂之一,其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良,还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点,容易涂装、着色,还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工,广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域,是一种用途极广的热塑性工程塑料。ABS树脂是目前产量最大,应用最广泛的聚合物,它将PS,SAN,BS的各种性能有机地统一起来,兼具韧,硬,刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物,A代表丙烯腈,B代表丁二烯,S代表苯乙烯。

在此我们选用ABS材料作为手机主面板的原因正式在于它具有较好的冲击力、硬度较高、耐磨、流动力好、不易变形等特点。

2.2 塑件的结构分析

由于塑件中配件的安放位置较多,所以塑件的结构非常复杂,较为突出的就是模芯的碰穿位和侧抽芯结构较多,这给分型面的设计带来很大的难度,我们根据实体图形来认识塑件的碰穿和侧抽芯位置,如图1所示。

3 模芯设计

3.1 碰穿面的体积块设计

所谓碰穿,即是塑料模具在合模过程中型腔和型芯的两个面相互接触,达到注塑机在浇注完成后,塑件上留有通孔的情况。

在UG环境下,我们运用注塑模向导下的模具工具→创建箱体命令,将需要做碰穿位的面分别选出来,系统自动生成这些面的最大外形箱体,再运用替换命令将要替换掉的面进行替换,创建出如图2所示的碰穿位体积块。

3.2 侧抽芯体积块设计

塑件侧壁有多个侧孔,其垂直于脱模方向,阻碍成型后的塑件从模具脱出,因此成形时必须设置侧向分型抽芯机构,经前面对塑件的结构分析,本模具所有侧抽芯结构采用斜滑块抽芯机构原理,如图3所示。

分开模具取出制品(注塑件)或分开模具取出浇注系统、既可以接触又可以分开的面叫做分型面。分型面通常是平面,也有斜面或阶梯面。一般的注塑模至少有一个分型面。分型面的选择对塑件的质量有直接的影响,因此要认真考虑分型面的位置(如图4所示)。

3.4 模芯零件体积块设定

模芯零件是指使塑件成型的型腔和型芯机构。在UG环境下,需要设计一块工件来切割成型腔和型芯,而这块工件就是模芯零件。模芯的尺寸大小一般根据塑件的体积来决定,通常以塑件的最大外形放大25~50(mm),当然会考虑塑件是否一模多穴。为了保证塑料模具的生产寿命,模芯的材料选用要求严格,一般选用2738/P20/718/NAK80/SKD61或者S136等,这些材料的价格非常贵,甚至比模架的材料贵出好几倍,所以在确定尺寸上尽可能准确。

3.5 型腔和型芯设计

前面我们已经建立了分型面碰穿体积块、侧抽芯体积块和分型面。在UG环境下,我们只要将设计的碰穿体积块和侧抽芯体积块同时与模芯工件求差布尔运算,再用手机主面板体积块与工件求差布尔运算(求差时选用保留工具体的方法),就可以将工件的内部抽空,再选用建立的分型面将工件体积块分割开,即就可以完成型腔和型芯的设计(如图5所示)。

4 侧向抽芯机构的设计思路

通过前面对塑件的分析,我们也了解到手机主面板的侧面具有很多侧凹特征,而这些侧凹都得按照垂直于开模方向来打开,由于手机主面板体积较小,我们不可以将一个侧凹就设计为一个侧抽芯机构,而是将在同一个方向的所有侧凹设计为一个较大的侧抽芯机构,使得模具容易加工,而且相对使用寿命得到保证。

4.1 斜导柱形状

保证侧抽芯的运动距离和运动精度的零件就是斜导柱,斜导柱都是圆形截面。

4.2 斜导柱倾角的计算方法

一般在设计时不大于2 5 ° , 最常用为12°≤22°,通常抽芯距短时取小些,抽芯距长时取大些;抽芯力大时可取小些,抽芯力小时可取大些。另外,斜导柱在对称布置时,抽芯力可相互抵消,可取大些,而斜导柱非对称布置时,抽芯力无法抵消, 要取小些。综上所述,因模具的斜导柱为对称布置,且抽芯距较小,抽芯力也不大,取斜角度值=15°。

4.3 斜导柱的直径计算方法

由抽芯力Fc,倾角=15°,查表得最大弯曲力Fw、Hw,根据Fw和Hw以及 ,查表得斜导柱直径为10mm。

4.4 导柱的材料及安装配合

斜导柱的材料多为T8,T10等碳素工具钢,也可以用45钢渗碳处理,该手机主面板侧向分型斜导柱材料选45钢。由于斜导柱经常滑动摩擦,热处理要求硬度HRC≥55。表面粗糙度Ra≤0.8μm。斜导柱与其固定的模板之间采用过度配合H7/m6。为了运动的灵活,滑块上斜导孔与斜导柱之间可以采用较松的间隙配合H11/b11,或在两者之间保留0.5~1mm的间距。

5 结束语

本文通过对手机主面板的材料和结构分析,设计出模具模芯零件。首先设计碰穿面体积块、侧抽芯体积块和分型面,巧妙的运用UG软件的布尔运算方法将工件求差运算,再利用设计的分型面将工件分割开,即就完成型腔和型芯的设计。由于塑件体积较小,笔者将多个侧凹设计为一个整体的侧向抽芯结构,来保证模具的加工方便而且保证模具的使用寿命。