導(dǎo)語：復(fù)雜塑料薄殼件工藝設(shè)計一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：以筆記本電腦外殼件為例，針對復(fù)雜塑料薄殼件的典型零件，從塑件原材料及塑件壁厚、脫模斜度、凹孔、凸臺、卡扣等方面展開工藝分析，然后進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化及工藝設(shè)計，從而獲得較好的制品結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，分析方法及工藝設(shè)計對復(fù)雜塑料薄殼件的生產(chǎn)有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：塑料薄殼件；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；工藝設(shè)計

隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，塑料制品在生活中日益廣泛應(yīng)用，殼體輕薄化已成為發(fā)展趨勢，特別是在手持通訊和計算機設(shè)備應(yīng)用中更為突出。如在筆記本電腦產(chǎn)品中，更新?lián)Q代速度快，對使用壽命、外觀等其它方面要求越來越高，設(shè)計理念朝著“輕、薄、短、小”方向發(fā)展，對塑料外殼厚度要求越來越薄，因而生產(chǎn)難度越來越大。良好的塑件結(jié)構(gòu)工藝性，不僅可以使成型工藝得以順利進行，而且能夠得到最佳的經(jīng)濟效益[1]，結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計要根據(jù)塑件的使用性能、成型的難易性，并兼顧外形造型美觀等進行。

1工藝分析

圖1所示為某企業(yè)開發(fā)的一款筆記本電腦底座外殼件初步樣件造型，塑件外形尺寸為166mm×273.5mm×16.5mm，最小壁厚為0.6mm，與上殼件的尺寸相匹配，塑件成型之后要求外觀不能有凹陷、毛刺等缺陷，內(nèi)部不得有導(dǎo)電雜質(zhì)，表面需進行皮紋處理。從圖1可知，樣件內(nèi)外表面有多處側(cè)孔、卡扣等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且屬于一種薄殼件。為能制造出獲得滿足客戶需求的產(chǎn)品，需對樣件進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和工藝設(shè)計。

2塑件原材料的選擇

塑件原材料的選擇主要考慮塑料的適應(yīng)性（如力學(xué)性能、物理性能、流動性、收縮性和化學(xué)性能等）、制品的使用性能、塑料的加工性能、塑料制品的成本、塑料原料的來源等。筆記本電腦外殼件是整個筆記本電腦的“外衣”，具有“保護、散熱、美觀”作用，因此要求其材料具有高強度、高穩(wěn)定性、良好導(dǎo)熱性等。目前，筆記本電腦外殼采用的材料主要有金屬和非金屬兩類，金屬材料主要由鎂鋁合金、鈦合金等構(gòu)成的合金材料。非金屬材料有ABS工程塑料、聚碳酸酯、碳纖維復(fù)合材料等[2]。經(jīng)生產(chǎn)經(jīng)驗比較，選用ABS/PC塑料，即塑料合金。因其具有PC的優(yōu)良耐熱性、尺寸穩(wěn)定性和抗沖擊性，又兼有ABS的易加工性、良好的耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性、成型加工和機械加工性，這些特性很適合用作筆記本電腦外殼材料[3]。

3塑件結(jié)構(gòu)優(yōu)化與工藝設(shè)計

塑件工藝性關(guān)系到塑件成型、塑件質(zhì)量以及模具結(jié)構(gòu)經(jīng)濟成本，塑件工藝性的好壞主要取決于塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計塑件時不僅要滿足使用要求，而且要符合實際成型工藝特點，且盡可能簡化模具結(jié)構(gòu)，從而保證成型工藝順利實施，提高生產(chǎn)率，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量[4]。3.1壁厚。塑件的壁厚是重要結(jié)構(gòu)要素之一，壁厚降低具有減小制品質(zhì)量及外形尺寸、縮短生產(chǎn)周期、節(jié)約材料、降低成本和便于集成設(shè)計及裝配等優(yōu)點，已成為塑料制品輕薄化的研究熱點。但若壁厚過小，將導(dǎo)致成型時流動阻力大，大型復(fù)雜塑件就難以充滿型腔。塑件壁厚的最小尺寸應(yīng)滿足這方面要求：具有足夠的強度和剛度；脫模時能經(jīng)受推出機構(gòu)的推出力而不變形；能承受裝配時的緊固力。此外，壁厚應(yīng)盡量均勻。若不均勻，可能會因冷卻速度不同產(chǎn)生附加內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致塑件產(chǎn)生縮孔、翹曲、裂紋甚至開裂，壁厚較大處內(nèi)部會產(chǎn)生氣泡，外表可能會出現(xiàn)凹痕[4]。圖2所示利用CAD/CAE、Moldflow技術(shù)對樣件進行壁厚分析，結(jié)果顯示①處“壁厚太小”，容易引起產(chǎn)品破裂，須將此處加厚或者掏空；②處“壁厚不均”，會導(dǎo)致收縮不均，尤其是過渡處局部縮水過大；③處原則上應(yīng)減小此處的壁厚。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗和產(chǎn)品的使用性能要求，對以上壁厚不合理處進行優(yōu)化，②處將其形狀改為圖3所示結(jié)構(gòu)；②處在滿足使用要求的前提下將厚壁處適當(dāng)減小厚度；③處因此處為孔位，若減小壁厚，將影響到使用性能，所以此處不進行修改，在模具上稍作局部處理。3.2凹孔、凸臺、卡扣。從樣件分析得知，該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有多處凹孔、凸臺、卡扣。凹孔設(shè)計依裝配件的不同形狀各異，設(shè)計時孔的形狀大小和位置具體的尺寸設(shè)計應(yīng)根據(jù)其裝配件的大小來定。凸臺是用來增強孔或裝配附件用的，設(shè)計時為保證凸臺有足夠的強度，又因與凸臺裝配的零件為旋入式的，零件壁厚取適當(dāng)取大值，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗此處壁厚應(yīng)為0.7mm以上，為便于成型一般應(yīng)設(shè)置2°脫模斜度。因產(chǎn)品需與上蓋件裝配使用，內(nèi)部應(yīng)設(shè)置卡扣，結(jié)合產(chǎn)品使用性能及裝配可靠性，在塑件的內(nèi)部邊緣設(shè)置卡扣，卡扣設(shè)置還應(yīng)考慮脫模的難易程度。圖4箭頭所示位置為優(yōu)化設(shè)計的卡扣，采用斜頂機構(gòu)成型，箭頭方向表示脫模時斜頂?shù)倪\動方向。為放置便攜電池，在塑件殼體上設(shè)計有凹槽，圖5a）是外殼與電池連接固定處，該結(jié)構(gòu)需設(shè)置側(cè)孔成型機構(gòu)來成型，不利于塑件脫模，優(yōu)化為圖5b）所示結(jié)構(gòu)，可采用碰穿面成型，有利于塑件脫模。3.3脫模斜度。為了便于從塑件中抽出型芯或從型腔中脫出塑件，防止脫模時擦傷塑件，在設(shè)計時，應(yīng)在塑件內(nèi)外表面沿著脫模方向留有足夠的斜度。PC/ABS塑料脫模斜度的參考值為型腔35′~1°30′、型芯30′~40′[4]。根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，結(jié)合moldflow軟件對零件進行內(nèi)外表面脫模的分析，該產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，脫模困難。為保證模具開模時不產(chǎn)生粘?，F(xiàn)象，適當(dāng)增大拔模角，取其拔模角為2°。3.4加強筋。加強筋是復(fù)雜薄殼塑件不可缺少的一部分，在塑件的適當(dāng)位置上設(shè)置加強筋，不僅有助于提高塑件的強度和剛度及減薄塑件的壁厚，且還可以改善成型時熔體的流動狀態(tài)。加強筋主要設(shè)置在塑件的內(nèi)表面，其厚度應(yīng)比塑件壁厚適當(dāng)小些。圖6所示，結(jié)合實際生產(chǎn)經(jīng)驗設(shè)計加強筋厚度為0.6mm，高度最小值為0.4mm。另外，在凸臺和凹槽的四周也適當(dāng)布置若干加強筋，用于加強它們的保護作用。3.5圓角。塑件除了使用上明確要求采用尖角外，從避免在塑件尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中，有利于塑料充模時的流動，減少使用時因應(yīng)力集中而開裂，塑件變得美觀等方面考慮，轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡可能采用圓角過渡。綜合考慮以上因素，該產(chǎn)品圓角值設(shè)置為Rmin=0.2mm，Rmax=2mm。

4塑件成型方法的選擇及制樣

在塑件工藝性分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)塑料原料的特性及塑件的工藝性要求確定塑件成型方法。表1列舉了不同成形方法與塑料的適應(yīng)關(guān)系[4]。本例塑件選用ABS/PC塑料屬熱塑性塑料，可選用注射成型或擠出成型方法來，對于筆記本這種復(fù)雜的薄殼零件，采用注射成型方法更適合。圖7所示是通過優(yōu)化設(shè)計后生產(chǎn)試制的筆記本電腦外殼樣件，經(jīng)工廠質(zhì)量檢測及客戶現(xiàn)場驗收，該制品滿足客戶需求，符合實際生產(chǎn)，適合批量生產(chǎn)。

5結(jié)語

復(fù)雜薄殼制品要求具有更高的使用性能和實際生產(chǎn)要求，設(shè)計時應(yīng)綜合考慮制品工藝設(shè)計的各項因素，優(yōu)化設(shè)計出合理的結(jié)構(gòu)，最終滿足制品生產(chǎn)需求。筆記本電腦外殼件是典型復(fù)雜薄殼件之一，針對這種典型零件，從塑件原材料及塑件壁厚、脫模斜度、凹孔、凸臺、卡扣等方面展開工藝分析，然后進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化及工藝設(shè)計，可以獲得滿足客戶需求的產(chǎn)品。

參考文獻：

[1]沈言錦.電腦主機外殼注塑模設(shè)計[J].工程塑料應(yīng)用,2013,10(41):68-70.

[2]陳思.碳纖維復(fù)合材料在筆記本電腦后蓋中的應(yīng)用研究[D].南京:東南大學(xué),2016.

[3]施維德.應(yīng)用于筆記本電腦外殼的玻璃纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的設(shè)計及性能研究[D].上海:東華大學(xué),2015.

[4]李學(xué)峰.塑料模具設(shè)計與制造[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010.

作者:魏清蘭 單位:漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院