新型藍牙耳機模具設計范文

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摘要：

藍牙耳機正逐漸成為生活中不可或缺的產品，人們對其外觀與功能的要求促進了藍牙耳機的產品更新與技術升級，而外殼模具設計作為其中一個重要環節得到了越來越多的重視。現對藍牙耳機模具設計與生產過程的問題進行了探討與分析，為產品的升級與改進提供了一定的幫助。

關鍵詞：

藍牙耳機；模具；結構設計；工藝分析

現代社會中，藍牙技術廣泛地應用在了生活與生產的各個領域，藍牙耳機就是藍牙技術在通信領域的具體應用。藍牙耳機可以讓使用者不再受電線的牽絆，從而在任意地點輕松通話。自問世以來，藍牙耳機極大地提高了人們的工作效率及生活便利性。隨著智能手機的不斷更新，它已成為人們生活中不可或缺的一部分。相應地，藍牙耳機在人們生活中也顯得越來越重要，尤其是新的交通法規的出臺加大了對駕駛時接聽電話的處罰力度，所以人們對藍牙耳機的需求日益強烈。由于藍牙耳機有著廣闊的應用前景和巨大的市場需求，各個耳機生產商都在藍牙耳機產品的研發和升級上投入了很大的精力。對于藍牙耳機這種對外觀要求較高的產品，既要滿足產品的美觀性又要滿足批量訂單的交貨期，這就對藍牙外殼模具的設計提出了很高的要求。

1模具結構設計

藍牙耳機的外殼模具主要是通過注塑CAE技術來實現高效的大規模設計與生產。在進行模具生產前，首先需要運用CAE分析軟件對模具進行建模與分析，通過分析盡早地發現產品設計中存在的缺陷與錯誤，根據分析結果進行重新優化與設計，重復這一過程，直到分析結果能夠滿足設計要求。模具結構設計好后，有經驗的工藝工程師需編制相應的模具生產工藝，對澆注系統、注射過程和冷卻過程進行合理優化，以滿足實際生產條件的要求。經過這樣的設計優化過程，可以大大提高模具設計與生產效率，降低因模具不合格而導致的廢品率，并顯著縮短生產和制造周期[1]。在進行結構設計時，按模具的功能劃分，可分為以下幾個部分：（1）成型零部件，藍牙耳機的外殼形狀主要取決于成型零部件，比如藍牙耳機的外部形狀決定于成型零部件的凸起部分，內部結構則決定于成型零部件的凹入部分；（2）合模導向機構，其作用是引導模具型芯進入型腔，保證定模和動模的位置正確，防止與其他零件發生干涉；（3）澆注系統，其主要作用是將注塑機注射出來的熔料引導入模具型腔，其對產品的質量有著重要影響；（4）調溫系統，溫度在模具工藝中有著重要影響，溫度的不同直接影響著最后產品的質量，為滿足合適模具生產的溫度條件，需要設計溫度調節系統，當需要對模具進行冷卻時，要有相應的水冷卻系統對模具進行降溫，當模具生產需要高溫環境時，則可通過電熱輔助加熱對模具進行升溫；（5）其他的一些結構，如排氣結構、推出機構、分型與抽芯機構等。

2藍牙耳機工藝分析

根據外形設計師設計的藍牙耳機外觀造型，確定藍牙耳機外殼的尺寸和形狀，利用三維繪圖軟件Pro/E完成其三維造型[2]，如圖1所示。然后將其保存為相應的格式，再導入Moldnow來分析。打開MoldnowMPI軟件，新建項目，導入設計好的藍牙耳機三維模型，打開后，設置模型的材料選項，然后對其進行網格劃分，可以采用自動劃分網格也可以采用人工手動劃分，為提高設計效率，一般先選擇網格自動劃分選項，然后為了提高網格匹配率可以再手動劃分進行局部修改，當網格模型匹配率達到80%以上時，就可以得到比較合理的仿真結果。分析過程中首先涉及到的一個問題就是材料選擇。由于產品外觀的一些要求，需要在成型過程中對產品進行驟熱驟冷，以解決熔接痕問題，并保證產品的外觀質量，在這個過程中容易出現熱疲勞裂紋，所以所選材質也必須要有抗裂紋性能。符合上述要求的模具材質有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚碳酸醋（PC）等，綜合考慮使用壽命的要求，最終選擇ABS為使用材質。進行完注塑前的分析處理后，就需要選擇澆口的位置。澆口是連接型腔和分流道之間的狹小通道，澆口的位置和數量對藍牙耳機的外殼質量影響很大，澆口的選擇是澆注系統設計過程中最重要的一個環節[3]。澆口設計時要遵循的原則有：（1）盡量減少熔料的滯留；（2）避免出現熔接痕；（3）保證合適的壓力；（4）盡量減少澆口長度。澆口的形狀和尺寸要根據藍牙耳機的重量和外觀來選，本產品對外觀性能要求比較高，所以選擇澆口位置時要避開產品外表面，經過綜合考慮之后選擇潛伏式澆口。確定尺寸和形狀后，接下來就該確定澆口的數量和位置，這個過程一般是有經驗的工藝工程師根據相關設計原則來確定，當然也可借助于仿真分析來確定。CAE分析中的GateLocation功能為澆口位置的選擇提供了有效幫助，可利用該功能確定澆口位置。根據FEM分析結果，該產品表面長圓孔處均有熔接痕，這樣會影響到該部位的產品強度，為此，在產品的美觀性與外殼強度上要做出權衡與折中，使產品具有良好的綜合性能。

3藍牙耳機工藝優化

藍牙耳機產品質量會受到模具設計及制造方面的制約和影響。模具的種類繁多，成型的原材料也不盡相同，工人技能水平不同、生產環境變化等因素都可能導致生產的產品存在缺陷。注塑工藝過程中不可避免地會產生這樣或那樣的缺陷，主要包括翹曲、氣穴和熔接痕等。翹曲是由于不均勻收縮導致的產品缺陷[4]。理論上，導致收縮不均勻的因素有取向不均勻和內部溫度不均勻。翹曲不僅會使產品的外觀難以滿足設計要求，而且會導致產品的使用功能受到影響。翹曲可以通過調節模具溫度和注射壓力來改善，選擇適當的頂出機構、采用合適的冷卻方法也是有效的改進措施。氣穴的產生是因為熔體流動匯聚，在模腔表層或者制品內部形成一些氣泡。氣穴會導致熔體不能夠充分充模，嚴重時會有“短射”的發生，最終導致在產品的外觀表面產生缺陷，嚴重影響產品的外觀。為了解決這個問題，需要根據注塑原料開設合適的排氣口。熔接痕是指被型腔內部結構阻擋分割的多股熔料在某處相遇時沒有完全熔為一體，從而在塑件表面形成痕跡。熔接痕處產品的強度會顯著降低，大大縮短了產品的使用壽命。消除熔接痕可以采取的措施有：（1）采用先進的設備使塑化完全；（2）設計合理的模具；（3）改進工藝，如提高注射壓力、延長注射時間等。

4結語

當前，藍牙耳機市場競爭愈發激烈，產品更新換代的速度也逐漸加快，這就對生產企業的創新能力與技術升級能力提出了很高的要求。為了在市場競爭中贏得領先的位置，就必須不斷推陳出新，滿足客戶需求，在設計初期就與客戶進行有效的溝通，同時對產品的生產工藝不斷進行試驗與改進，尋求效率與質量的平衡點。大力推進CAD、FEM等現代化的模具信息技術，將其應用于產品設計、分析及加工等多個階段，能夠有效地發現產品中存在的問題，進而及時解決，有助于生產出高品質的產品。

［參考文獻］

[1]王翠鳳，徐寧.校企合作背景下模具設計與制造專業課程開發與實踐[J].模具工業，2014（2）：67-69.

[2]婁淑杰，李輝平，李冰.基于CAE技術藍牙耳機的成型工藝分析[J].現代制造技術與裝備，2010（3）：47-48.

[3]肖國華.手機結構殼潛伏澆口轉側澆口澆注及模具結構設計[J].模具技術，2014（1）：10-13，44.

[4]莫彥波，李旭東，唐園亮.注塑成型工藝參數對電腦顯示器前框翹曲變形的影響[J].塑料，2015，44（5）：94-96.

作者：黃文強 單位：廣州市高級技工學校