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基于Pro/E的MP3外壳及其成型模具设计

2020-11-20张晋平 郭亮 赵华民

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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。

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。

上壳尺寸

图1 上壳尺寸

下壳尺寸

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。

剪切后上壳效果图

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。

上壳最终造型图

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。

下壳最终造型图

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。

分型面选择

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。

上模仁的3D效果图

图7 上模仁的3D效果图

下模仁的3D效果图

图8 下模仁的3D效果图

MP3外壳最终效果图

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。

责任编辑:程玥
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