基于3D打印技术的手机外壳注塑模具设计

基于 3D打印技术的手机外壳注塑模具
设计
摘要：手机外壳生产中，为了进一步提升生产效率，充分将手机外壳注塑模具设计以及生产工作进行优化十分有必要。

在此基础上，本次研究中提出了将3D 打印技术应用于手机外壳注塑模具的设计流程中，借此进一步促使手机外壳生产效率及品质得以优化。

关键词：3D打印技术；手机外壳；注塑模具
一、手机外壳注塑模设计分析
（一）设计模具坐标系
设计人员在进行模具设计时，需要在进入Mold Wizard环境之前，针对用户坐标系进行设计，并确保实体用户的坐标系设计正确，确保ZC方向与脱模方向保持一致。

期间设计人员还需注意，分型面必须与X-Y面保持共面状态。

（二）针对项目初始化以及模具坐标系
开展此项工作时，应该从以下几方面着手展开设计工作：
其一，借助初始化项目的展开，充分将手机外壳建模所必需的实体模型的资料，在成注塑模向导中导入上述对应的数据资料，用作后续注塑模具设计可用于识别的模型。

其二，进行当前注塑坐标系的设定时，需提前设置对应的模具坐标系。

其三，选择注塑材料。

期间需重点考量所选取材料的充型特征，本次设计中，设计人员主要选用了型号为ABS型号的注塑材料，该材料在注塑成型之后，收缩量一般可以有效把控在0.3-0.8%范围之间。

此外，还需考量材料选择的经济效益。

其四，根据所选择的注塑材料，需重点把控其在注塑流程中的收缩特征，据此，涉及人员进行模具收缩率的参数设计时，设定为1.005。

（三）创建手机外壳模具工件
进行手机外壳模具工件的创建工作时，设计人员需要遵照以下流程展开：
①在注塑模向导中，点击工件命令；
②定义工件中，进行截面选取，点击草图命令达成；
③针对手机外壳注塑模的毛坯进行性定义，包括长度和宽度两个尺寸。

④完成模具草图创建；
⑤极限内，针对模具的型芯以及型腔进行高度调设，最后点击确定，完成手机外壳模具工件的创建工作。

（四）修补模具破孔
本次应用3D打印技术进行手机注塑模具设计期间，设计人员在模具之上发现了数个破孔，经统计为20个，对此设计人员决定在开模之前做好对应的修补工作。

首先，应将模具分型工具点开，将工具内的曲面补片命令点开，随后进行环选择类型的更改，改为体，最后点击确认。

（五）进行分型面的创建
在模具分型工具之内，将定义区域点开，随后点击新区域，并在新区域内设置对应的区域和分型线创建设计，勾选完创建命令后，点击确定。

完成上述分型线创建操作后，设计人员想要查看分型线的形状时，可以在分型导航其内进行查看。

本次设计中，设计人员进行手机外壳注塑模型的实例分析中，将分型线设置在了同一个平面之内，目的在于确保后续分型面创建时，能够借助有界平面的方式完成。

此外，进行设计分型面的处理时，设计人员还需确保分型面的边界必须超出工件外，此举在于避免后续设计生产中出现工件分割时无法得出更适宜的型腔及型芯情况。

（六）生成型腔/型芯
完成分型面的生成处理后，当单击系统中“定义型腔和型芯”这一按钮之后，其会瞬时弹出一个对话框，为：定义型腔和型芯，此时可在“选择片体”区域的基础上，再次选择“所有区域”，这一选项确认后，在窗口的下拉菜单之内，就可创建出一个名为“mold_cavity.prt”的型腔和一个名为“mold_core.prt”的型芯，具体如图1所示
图1型芯与型腔图
二、基于3D打印技术的手机外壳注塑模具设计
（一）切片处理设计
设计人员应用3D打印技术进行手机外壳注塑模具的切片处理时，首先需围绕型芯以及型腔进行切片分析，期间可选用创立德切片软件完成，分析工作的重点应集中在顶层及底层结构的特点方面，并加强一下对于无悬臂结构的关注，本次设计中，技术人员进行3D打印技术应用时需做好如图2所示的支撑设计工作：
图2型芯与型腔切片处理示意图
（二）设计更加科学合理的打印参数
本次手机外壳注塑模具设计中，想要进一步提升应用3D打印技术的应用效果，还必须针对打印参数的设计工作进行重点关注。

具体的技术操作如下：
其一，设计人员可以借助UG软件的使用，将之前设计流程中的“mold_core.prt”以及“mold_cavity.prt”进行格式转换，形成stl格式。

此
操作的作用，主要体现在促进创立德切片软件在进行打印参数数据识别时，能够更加快速、精准，从而进一步提升手机外壳注塑模具的打印效果。

其二，设计人员在设计过程中，针对本次设计所使用的手机外壳注塑模具实例进行了分析发现，所有手机外壳在整体外形上，主要呈现规则性的无异型结构形式，所以在进行模具的质量层高及壁厚设计时，分别设计为了0.15mm、0.8mm。

随后，进行注塑模具填充时，上面及下面厚度均设定为0.6mm，主要目的是为了达到手机外壳设计标准：满足20%的填充密度。

其三，受到手机底部为大平面因素的影响，设计人员在进行其外壳注塑处理时，为了进一步提升3D打印技术应用下的打印效率，将底层打印速度设定在了20mm/s标准内，对应的空走速度、顶层打印速度分别为：60mm/s、20mm/s。

其四，上述所有参数设计完成后，将手机外壳注塑模具的型芯及型腔分别保存下来。

（三）做好3D打印机的打印导入处理
上述所有设计工作完成后，需将3D打印机导入工作完成，过程中可通过U 盘导入到3D打印机中，如图3所示：
图3型芯与型腔3D打印
结束语：
综上所述，与传统实体行业中数控机床类制造生产工艺相对比，3D打印技术的应用，不仅在产品制造周期缩短方面起到了显著的促进作用，同时在生产成本以及制造精准度提升方面，也明显发挥出了更大的优势。

在此基础上，进行手机
外壳注塑模具制造前，作为设计人员，不仅需要针对模具的使用需求加以满足，还必须同步做好每一类新模具设计的合理性检验工作，此间3D打印技术的有效引进，全面提升模具零部件设计特征的期间，对于设计人员自身的想象力激发、空间思维创造能力优化均可起到帮助。

此外，3D打印技术有效与手机外壳注塑模具设计相结合，对于未来模具制造产业进一步发展也可起到一定助推效用。

参考文献：
[1] 厉邵, 王小新, 董志家,等. 基于3D打印的仪表罩壳注塑模具随形冷却水路设计[J]. 中国塑料, 2020, 034(002):85-89.
[2] 黄炜林, 何晓洋, 李佳,等. 基于新型快速成型技术的砂芯3D打印机设计[J]. 电子世界, 2020, No.584(02):121-122+125.。