0 引言

    塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程，它包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和塑件生产等几个工序方面。需要产品设计师、模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成。传统的手工设计已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。计算机技术的运用，不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本，正在逐渐取代传统的手工设计方式，并取得了显著的经济效益，越来越引起人们的重视。本文运用Pro/ENGINEER软件，在计算机上实现MP3外壳的虚拟现实设计和制造。

    MP3外壳设计要需要几个步骤，首先，是基于人机工程学原理确定MP3外壳的造型和尺寸，然后通过Pro/E软件进行造型设计，选择材料，最后制作模具。

1 造型设计

    1.1 产品主要尺寸的确定

    根据人机工程学的原理，MP3产品上壳与下壳的尺寸，如图1和图2所示。

图1 上壳尺寸

图2 下壳尺寸

    1.2 MP3的造型方法

    1）首先用Pro/E软件画出MP3播放器上/下壳的基本轮廓长为58mm、宽为29mm，然后通过拉伸命令获得实体，并拔模输入拔模角为1°。

    2）进行边的倒直角和圆角，倒直角大小为C2.5、C2和C3，圆角R=2.5mm。再切减出按键和屏幕所在位置的材料，剪切深度分别为0.8mm和0.9mm，剪切后的效果，见图3。

图3 剪切后上壳效果图

    3）进行抽壳并切减材料。PRO/E软件中点击“插入——壳”命令，选择抽壳平面，定义厚度为1mm，然后再剪切出按键和屏幕孔。

    4）进行拉伸做扣位。首先对剪切后的壳进行边界薄壁切割，然后拉伸扣位和切减扣孔。

    5）最后对产品设计的全过程进行检查及确定，形成最终的上壳，见图4。

图4 上壳最终造型图

    1.3 下壳造型

    下壳造型方法大致与上壳造型方法相同。在这里省略下壳造型过程。下壳的最终造型，见图5。

图5 下壳最终造型图

2 MP3外壳塑料分析和选取

    依据《塑料成型工艺与模具设计》中第3章表3-1，本MP3外壳选用ABS塑胶材料，缩水率取5/1000。

    ABS塑料是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程塑料。它具有良好的机械强度，特别是抗冲击强度；具有一定的耐磨性、耐寒性、耐水性、耐油性、化学稳定性，所以ABS塑料就能满足本设计的需要。

    根据塑料为ABS、产品为小型塑件和商家要求，模具温度选取50°，成型温度为220℃，出气孔适宜深为0.03mm。壁厚取1mm，大于最小壁厚0.75mm。根据常用塑料拔模角度，取拔模角度值为：型腔1°，型芯1°。

3 模具设计

    3.1 确定型腔数量及排位

    考虑到塑件形状较简单、质量较小、生产批量大，所以，应使用多型腔注射模具；又因为塑件内壁有突起的地方，需侧向抽芯，所以，模具采用一模二腔、非平衡式型腔布置。这样模具结构尺寸较小，制造加工方便，生产效率高、塑件成本低，因此，本文中设计的模具为多型腔的模具。

    制品在内模的排位应以最佳效果形式排放位置，要考虑入水位置和分型因素，要与制品的外形大小、深度成比例。

    3.2 分型面位置的确定

    根据分型面选择的原则，为了便于模具加工制造，应尽量选择外形最大轮廓为分型面工和易于加工的分型面，如图6所示，采用A－B之间虚线所示的一个外形最大轮廓的分型面，A向为上模分离的方向，B向为下模分离的方向。

图6 分型面选择

    3.3 成型零件的设计

    成型零件的设计包括凹模和型芯的结构设计。

    1）上盖凹模和型芯设计。上盖与下盖的形式大体相同，所以凹模和型芯都采用相同的结构。凹模采用整体式结构，这可以保证塑件的外表面的质量，且有利于塑件的抛光。型芯采用组合式结构，方便加工，并保证配合精密，防止塑件产生飞边。

    2）镶件的设计。根据产品的尺寸选择制品到精框边的距离为35-50mm。

    3）模仁的设计。型芯到上模仁距离一般要大于35mm，到下模仁距离一般要大于50mm，到两侧长度和宽度方向的距离一般都要大于或等于50mm。根据上面的原则，画出模仁的3D效果图，如图7和8。经过以上设计的MP3外壳效果见图9。

图7 上模仁的3D效果图

图8 下模仁的3D效果图

图9 MP3外壳最终效果图

7 结束语

    本文运用Pro/E、CAD等软件进行了MP3播放器外壳的造型设计和其成型零件的模具设计，本设计中的MP3外壳体积小，时尚，精美，按键采用三环连接设置，使外型美观大方，且容易触摸。这点很容易获得年轻消费者的青睐。