圖文說明價值10萬設(shè)計費的蘋果手機iphone4護套雙色模具

1、價值10萬設(shè)計費的蘋果手機iphone4護套雙色模具 這是一款手機護套，雙色模具設(shè)計要求：! J, x. I1 N J" T$ 二種塑料。PC+TPE動模垂直旋轉(zhuǎn)，射臺中心距490單穴飛邊高度小于0.05mm) y, e* o, g# u, O* s% _' w在機械手和電子眼的配合下可進行無人操作模具壽命500萬次產(chǎn)品如下圖- I. V) B9 k+ R/ a2 ?7 d* O 產(chǎn)品分析： 此款為某品牌手機的外圈護套，由二種塑料（PC+TPE)組成。由于要求外形美觀光滑，分模線必須做在內(nèi)側(cè)圓弧切點，所以外模要四面滑開，再看內(nèi)側(cè)，四周全部是內(nèi)扣的，必須全方位內(nèi)抽芯，也就是俗稱

2、的“爆炸芯”。關(guān)于“爆炸芯”的模具結(jié)構(gòu)，假如是普通的注塑模具，已經(jīng)有非常經(jīng)典的機構(gòu)，我下面將有詳細的介紹?，F(xiàn)在問題是雙色模具，有二組動模和二組定模，二組動模的所有部件是完全一致的，要在雙色注塑機的轉(zhuǎn)盤上進行180度旋轉(zhuǎn)，二種不同的塑料分別射進模腔，注射硬膠(PC)時動模的頂出機構(gòu)和抽芯機構(gòu)不動作，再注射軟膠（TPE)并開模后，對準軟膠料筒的一側(cè)的動模的抽芯機構(gòu)和頂出機構(gòu)才開始動作，將完整的雙色制品頂出。由于動模旋轉(zhuǎn)后，交換又合模后的澆口必須在同一位置，所以軟膠和硬膠的澆口的處理顯得令人困惑。 由于模具必須四周都要進行“內(nèi)外同抽”，內(nèi)、外滑塊怎樣排列，軌道設(shè)置在哪里？這個問題同樣有被逼入墻角的感

3、覺。 且不談模具滑塊機構(gòu)的復雜性，我們從雙色模具的基本原理來考慮，硬膠部分的成型和內(nèi)外同抽機構(gòu)是一定要設(shè)置在定模一側(cè)的，軟膠部分的成型機構(gòu)也要設(shè)置在定模。而且這個部分是由內(nèi)外同抽的機構(gòu)組成的凸起插入到動模的凹槽中。轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)180度后，這組凸起剛好插入到另外一個動模的凹槽中。也就是說，二個定模上的由內(nèi)外同抽滑塊組成的凸起的外部形狀和尺寸是完全相同的。僅僅是成型軟膠和硬膠的型面不同而已。0 , g3 n! c) a問題的難點是，這個凸起會分成上下二層，一層向外移動，另一層向內(nèi)移動，也就是俗稱的“內(nèi)外同抽”，合成的凸起的側(cè)面是一個統(tǒng)一的斜面，但是，傳統(tǒng)的滑塊必須要有滑動軌道等必要的條件，怎樣設(shè)置軌道

4、？這便成了本案例的核心問題。我是這樣設(shè)置動模部分的凹槽和定模部分凸起的。 下面我們來探討 定模部分的設(shè)計1.01定模內(nèi)外同抽的設(shè)計1 L/ a/ |9 S7 ! m9 Y# 2 f基本機構(gòu)是這樣的9 u: o) x s8 m& 當A板和定模底板分開35mm后撥塊撥動內(nèi)滑塊，同時通過齒輪的傳動，外滑塊向外移動。如下圖% J1 G" n, n w 基本構(gòu)想是用上圖的撥塊（圖中玫瑰紅色）撥動內(nèi)滑塊（圖中綠色），在內(nèi)滑塊內(nèi)滑的同時，通過齒輪的傳動，使得外滑塊（圖中黃色）向外滑動。這樣就可以實現(xiàn)制品軟膠部分與模具型面的分離。同樣的方法，相應(yīng)的制品的硬膠部分的缺口也可以用同樣的方法和模具

5、的型面分離。所有的這些機構(gòu)都是設(shè)置在定模一側(cè)的。動模的每一次旋轉(zhuǎn)，與定模間的配合都是吻合的。 內(nèi)滑塊的運動軌道（圖中淡黃色）是很穩(wěn)固地設(shè)置在A板上的，然而與之相對應(yīng)的外滑塊的軌道著落在哪里？豈不是無本之木？5 |9 v, s: J: E% U' Q& q1 o; x我利用內(nèi)滑塊的軌道上增加了一個凸起，兼起到了軸承的作用，見下圖。 軸的另外一端是利用鎖緊塊，上面做了一條半圓槽，起到軸承的作用，并設(shè)置了一個小的擋塊防止軸的軸向移動。見下圖。 我設(shè)計了一個內(nèi)置的軌道（單軌），有點象“工字鋼”同時它又是齒輪軸的固定處。正可謂充分利用資源。因為齒輪軸被限制移動，只能轉(zhuǎn)動，所以內(nèi)置軌道等于

6、被固定在定模板上了。 這樣一來，外滑塊就變得非常簡單.4 a8 內(nèi)滑塊比較復雜，如下圖。8 y5 內(nèi)置軌道如下圖 為了實現(xiàn)撥塊撥動內(nèi)滑塊的動作，A板與底板之間必須先分開一段距離（35mm），使得在二板分開的同時，撥塊向內(nèi)撥動內(nèi)滑塊。這個動作是靠設(shè)置在動模上的尼龍膠釘來實現(xiàn)的，導向是靠設(shè)置在底板與A板間的附加小導柱來保證。# 上圖中的齒輪擋塊是防止齒輪和齒輪軸離位而設(shè)置的。 雙物料（雙色）流道的設(shè)計雙物料（雙色）流道的設(shè)計當硬膠注塑完成后，開模后注射滿硬膠的動模的抽芯部分和滑塊部分是沒有任何動作的，主流道和橫流道都留在動模部分，并跟隨動模由雙色注塑機上的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過180度，再次合模時，軟膠部分的定

7、模必須給硬膠的主流道留出一個位置，除非將硬膠部分的主流道取掉，但是這需要機械手多做一個動作，大概要多花10秒鐘的時間。這是會大大影響生產(chǎn)效率的。軟膠部分的澆口怎樣設(shè)置？其實這個問題也是這個案例的最難的地方。我設(shè)計了一個“同床異夢”的方法（比喻可能不恰當）。軟膠部分的主流道是在硬膠部分主流道的基礎(chǔ)上，加上一個錐度半橢圓的空間作為軟膠的主流道，當硬膠的主流道隨動模一起轉(zhuǎn)到軟膠的定模并合模時，直接插入軟膠的澆口套的預留空間，由于軟膠的澆口套留出了一個半橢圓的空間，但是硬膠的主流道是圓錐體的，這就形成了截面為一個月牙形的空腔。軟膠可以順利地被射入軟膠部分的模腔。) J, y g7 b! U D$ k1

8、 T 硬膠的澆口套見下圖 軟膠的澆口套如下圖% p2 二種澆口合在一起是這樣的 其實，這個澆口套又是內(nèi)滑塊的逼緊塊，也是動模一側(cè)內(nèi)滑塊和所有斜頂塊的逼緊塊。二組定模包括所有定模零部件的尺寸是完全相同的，只是有一點，大家仔細看，二個澆口套與注塑機射頭接觸的球面的深度是不同的，硬膠的澆口套深了5mm，其實道理很簡單，當成型的硬膠的主流道插入軟膠的澆口套時會留出5mm空間，讓軟膠通過，進入截面為月牙形的空腔。在這個澆口套里，成型的軟膠和硬膠的主流道各占半壁江山。真是軟硬通殺，左右逢源。 再來看橫流道的設(shè)置1 P 我設(shè)計的硬膠的橫流道是走下半圓的，這樣使得硬膠的流道合模時與軟膠的型腔形成一個上半圓的空

9、間，正好是軟膠橫流道的空間。這樣設(shè)計的流道便于今后可以方便地將二種不同塑料的流道分開，以便合理利用。 定模冷卻系統(tǒng)的設(shè)計在這個模具的定模部分，僅僅是流道有較多的熱量，特別是主流道，它的凝固時間的長短直接影響注塑周期。成型軟膠的部分雖然是在定模但是它是伸入到動模的凹槽里的，熱量基本是集中在動模的。因為內(nèi)外同抽滑塊的體積很小，無法安排水路，因此采用導熱系數(shù)較高的鈹銅來做內(nèi)滑塊，我僅僅在與內(nèi)滑塊貼緊的澆口套（兼逼緊塊）上做了獨立的冷卻水回路，主要的作用是冷卻主流道與橫流道，這樣可以縮短注塑周期。見上圖。二組定模的位置安排二組定模間的距離是由二個因素決定的，第一是雙色注塑機的二組平行的料筒的中心距，第

10、二是在這個中心距的約束下，動模的機構(gòu)可否正常地工作，這個問題我們在下面動模設(shè)計部分會有詳細的介紹。暫時，我選擇的雙色注塑機的料筒中心距是480mm。 動模部分的設(shè)計矩形制品四周全部內(nèi)抽機構(gòu)的動作原理/ Y5 j, Q9 d) S+ F0 b) L0 o( k6 X0 i矩形制品四周全部內(nèi)抽機構(gòu)俗稱“爆炸芯”，內(nèi)抽過程可用一句話來概括，一縮二抽三頂，什么意思呢？一般來說，四周全部內(nèi)抽機構(gòu)分三個部分，首先是中間部分可以縮下去，以便讓出內(nèi)抽芯的空間，第二是內(nèi)抽芯部分，由于縮芯后中間有空位，矩形制品直邊部分的內(nèi)滑塊可以向內(nèi)移動。第三是角部斜頂，由于四面直邊的倒扣已經(jīng)與內(nèi)抽后的內(nèi)滑塊上的型面分開，角部的

11、斜頂塊可以沿45度方向斜頂出，這時制品是跟著斜頂塊沿開模方向移動的，直到制品上的倒扣與斜頂塊上的型面完全分離。 拿掉外滑塊看，是這樣的 I2 D4 H 內(nèi)抽和斜頂出后是這樣的 為了看得清楚些，上圖有點夸張，其實內(nèi)抽芯僅僅向內(nèi)移動2.5mm。縮芯僅僅縮下30mm。這時制品的整圈倒扣與模具的型面已經(jīng)完全分離了。) 內(nèi)滑塊的設(shè)計內(nèi)滑塊1和2是對稱的，如下圖 有一組獨立冷卻水，齒條和內(nèi)置軌道，這個內(nèi)置軌道較難加工，是熱處理后用火花機硬打出來的。 材料是用8407，硬度是HRC48度。內(nèi)滑塊1在鎖模時是向外撐緊的，是靠定模的澆口套來逼緊。內(nèi)滑塊向內(nèi)滑的動力是靠外滑塊通過齒輪、齒條來傳遞的。外滑塊是靠外置

12、的方形短油缸來拉動的（行程2.5mm）。5 h2 f6 有一個細節(jié)，為了齒輪軸的裝拆，在內(nèi)滑塊的對著齒輪軸的地方開了一條3X3的小槽。要拆齒輪軸時，用一根2.5mm的頂針捅出來就可以了。這個小槽的截面比軸的端面小，還可以有效防止軸的軸向移動。8 n9 V- G內(nèi)滑塊的設(shè)計二另外一個方向的內(nèi)滑塊(內(nèi)滑塊3、4）是這樣設(shè)計的 內(nèi)滑塊3本身帶有齒條，利用外滑塊的力，通過齒輪傳動向內(nèi)移動（2.5mm)。它被限制在外滑塊的凹槽內(nèi)，所以，不需要另外的軌道。 外滑塊3、4的設(shè)計# l$ P2 d4 v! 3 P) F! t外滑塊如下圖 反面是這樣的 冷卻水的設(shè)置是這樣的 動模軌道的設(shè)計動模軌道是動模部分的重

13、要部件，雖然形狀簡單，但是在設(shè)計上有較大的難度。, m/ 我采用有高硬度且比較便宜的材料Cr12MoV來做，硬度采用HRC52度，它有二個方向的摩擦面，要求垂直度比較高。這是我的設(shè)計風格，有很多人喜歡將動模板做得很厚，開槽后再鑲硬片，我認為這樣做不好，動模板開深槽后變形量很難控制，這樣直接貼上去，又簡單又方便，而且動模板絕對不會變形。) U S+ o, q: q2 V/ k( / w$ x2 w/ v/ b 動模軌道的定位是靠滑動導套和一組銷釘來實現(xiàn)的，方便可靠，并且用10毫米的螺絲固定，裝拆很方便。尼龍拉釘也是固定在動模軌道上的。4 摩擦片和齒輪軸座的設(shè)計如下圖. 黃色的是摩擦片，其中外圍的

14、4件是用Cr12MoV備制，硬度為HRC56.。中間二件兼有斜頂塊導向的作用，是用耐磨青銅備制。為了保證斜頂塊的穩(wěn)定，在動模板的反面還有一層青銅做的摩擦片。在齒輪軸座的相應(yīng)位置用線切割做成穿孔，齒輪軸座直接放入，因為齒輪軸座各個方向都有限制，所以不用安排螺釘。 斜頂塊的設(shè)計 斜頂塊用8407備制，硬度HRC52度?；湍Σ疗怯肅r12MoV備制。硬度HRC58度。: s6 d/ V6 A6 5 t6 D斜頂塊與內(nèi)滑塊、內(nèi)縮塊的配合面都是密配的，要起封膠的作用。 斜頂塊的斜頂?shù)慕嵌鹊倪x擇非常的重要，既要能夠?qū)⒅破返男兔娣蛛x，制品可順利取出，又不能與內(nèi)滑塊干涉，具體尺寸可以參考3D圖檔。 期間也犯了幾個大大的錯誤。第一是剛剛開始的方案，外滑塊用了斜導柱，其后果是每一次開模時外滑塊都會開一次，這樣對制品的外表面有一定的傷害。所幸在團隊第一次評估時就看出了問題。* l+ M4 ) R! * T% b第二是齒輪軸沒有固定在模板上，根本不可能進行內(nèi)外同抽。假如做出來一定會是個大笑話。幸虧后來發(fā)現(xiàn)了，做了及時的改正。9