新型蓝牙耳机模具设计范文

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摘要：

蓝牙耳机正逐渐成为生活中不可或缺的产品，人们对其外观与功能的要求促进了蓝牙耳机的产品更新与技术升级，而外壳模具设计作为其中一个重要环节得到了越来越多的重视。现对蓝牙耳机模具设计与生产过程的问题进行了探讨与分析，为产品的升级与改进提供了一定的帮助。

关键词：

蓝牙耳机；模具；结构设计；工艺分析

现代社会中，蓝牙技术广泛地应用在了生活与生产的各个领域，蓝牙耳机就是蓝牙技术在通信领域的具体应用。蓝牙耳机可以让使用者不再受电线的牵绊，从而在任意地点轻松通话。自问世以来，蓝牙耳机极大地提高了人们的工作效率及生活便利性。随着智能手机的不断更新，它已成为人们生活中不可或缺的一部分。相应地，蓝牙耳机在人们生活中也显得越来越重要，尤其是新的交通法规的出台加大了对驾驶时接听电话的处罚力度，所以人们对蓝牙耳机的需求日益强烈。由于蓝牙耳机有着广阔的应用前景和巨大的市场需求，各个耳机生产商都在蓝牙耳机产品的研发和升级上投入了很大的精力。对于蓝牙耳机这种对外观要求较高的产品，既要满足产品的美观性又要满足批量订单的交货期，这就对蓝牙外壳模具的设计提出了很高的要求。

1模具结构设计

蓝牙耳机的外壳模具主要是通过注塑CAE技术来实现高效的大规模设计与生产。在进行模具生产前，首先需要运用CAE分析软件对模具进行建模与分析，通过分析尽早地发现产品设计中存在的缺陷与错误，根据分析结果进行重新优化与设计，重复这一过程，直到分析结果能够满足设计要求。模具结构设计好后，有经验的工艺工程师需编制相应的模具生产工艺，对浇注系统、注射过程和冷却过程进行合理优化，以满足实际生产条件的要求。经过这样的设计优化过程，可以大大提高模具设计与生产效率，降低因模具不合格而导致的废品率，并显著缩短生产和制造周期[1]。在进行结构设计时，按模具的功能划分，可分为以下几个部分：（1）成型零部件，蓝牙耳机的外壳形状主要取决于成型零部件，比如蓝牙耳机的外部形状决定于成型零部件的凸起部分，内部结构则决定于成型零部件的凹入部分；（2）合模导向机构，其作用是引导模具型芯进入型腔，保证定模和动模的位置正确，防止与其他零件发生干涉；（3）浇注系统，其主要作用是将注塑机注射出来的熔料引导入模具型腔，其对产品的质量有着重要影响；（4）调温系统，温度在模具工艺中有着重要影响，温度的不同直接影响着最后产品的质量，为满足合适模具生产的温度条件，需要设计温度调节系统，当需要对模具进行冷却时，要有相应的水冷却系统对模具进行降温，当模具生产需要高温环境时，则可通过电热辅助加热对模具进行升温；（5）其他的一些结构，如排气结构、推出机构、分型与抽芯机构等。

2蓝牙耳机工艺分析

根据外形设计师设计的蓝牙耳机外观造型，确定蓝牙耳机外壳的尺寸和形状，利用三维绘图软件Pro/E完成其三维造型[2]，如图1所示。然后将其保存为相应的格式，再导入Moldnow来分析。打开MoldnowMPI软件，新建项目，导入设计好的蓝牙耳机三维模型，打开后，设置模型的材料选项，然后对其进行网格划分，可以采用自动划分网格也可以采用人工手动划分，为提高设计效率，一般先选择网格自动划分选项，然后为了提高网格匹配率可以再手动划分进行局部修改，当网格模型匹配率达到80%以上时，就可以得到比较合理的仿真结果。分析过程中首先涉及到的一个问题就是材料选择。由于产品外观的一些要求，需要在成型过程中对产品进行骤热骤冷，以解决熔接痕问题，并保证产品的外观质量，在这个过程中容易出现热疲劳裂纹，所以所选材质也必须要有抗裂纹性能。符合上述要求的模具材质有丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚碳酸醋（PC）等，综合考虑使用寿命的要求，最终选择ABS为使用材质。进行完注塑前的分析处理后，就需要选择浇口的位置。浇口是连接型腔和分流道之间的狭小通道，浇口的位置和数量对蓝牙耳机的外壳质量影响很大，浇口的选择是浇注系统设计过程中最重要的一个环节[3]。浇口设计时要遵循的原则有：（1）尽量减少熔料的滞留；（2）避免出现熔接痕；（3）保证合适的压力；（4）尽量减少浇口长度。浇口的形状和尺寸要根据蓝牙耳机的重量和外观来选，本产品对外观性能要求比较高，所以选择浇口位置时要避开产品外表面，经过综合考虑之后选择潜伏式浇口。确定尺寸和形状后，接下来就该确定浇口的数量和位置，这个过程一般是有经验的工艺工程师根据相关设计原则来确定，当然也可借助于仿真分析来确定。CAE分析中的GateLocation功能为浇口位置的选择提供了有效帮助，可利用该功能确定浇口位置。根据FEM分析结果，该产品表面长圆孔处均有熔接痕，这样会影响到该部位的产品强度，为此，在产品的美观性与外壳强度上要做出权衡与折中，使产品具有良好的综合性能。

3蓝牙耳机工艺优化

蓝牙耳机产品质量会受到模具设计及制造方面的制约和影响。模具的种类繁多，成型的原材料也不尽相同，工人技能水平不同、生产环境变化等因素都可能导致生产的产品存在缺陷。注塑工艺过程中不可避免地会产生这样或那样的缺陷，主要包括翘曲、气穴和熔接痕等。翘曲是由于不均匀收缩导致的产品缺陷[4]。理论上，导致收缩不均匀的因素有取向不均匀和内部温度不均匀。翘曲不仅会使产品的外观难以满足设计要求，而且会导致产品的使用功能受到影响。翘曲可以通过调节模具温度和注射压力来改善，选择适当的顶出机构、采用合适的冷却方法也是有效的改进措施。气穴的产生是因为熔体流动汇聚，在模腔表层或者制品内部形成一些气泡。气穴会导致熔体不能够充分充模，严重时会有“短射”的发生，最终导致在产品的外观表面产生缺陷，严重影响产品的外观。为了解决这个问题，需要根据注塑原料开设合适的排气口。熔接痕是指被型腔内部结构阻挡分割的多股熔料在某处相遇时没有完全熔为一体，从而在塑件表面形成痕迹。熔接痕处产品的强度会显著降低，大大缩短了产品的使用寿命。消除熔接痕可以采取的措施有：（1）采用先进的设备使塑化完全；（2）设计合理的模具；（3）改进工艺，如提高注射压力、延长注射时间等。

4结语

当前，蓝牙耳机市场竞争愈发激烈，产品更新换代的速度也逐渐加快，这就对生产企业的创新能力与技术升级能力提出了很高的要求。为了在市场竞争中赢得领先的位置，就必须不断推陈出新，满足客户需求，在设计初期就与客户进行有效的沟通，同时对产品的生产工艺不断进行试验与改进，寻求效率与质量的平衡点。大力推进CAD、FEM等现代化的模具信息技术，将其应用于产品设计、分析及加工等多个阶段，能够有效地发现产品中存在的问题，进而及时解决，有助于生产出高品质的产品。

［参考文献］

[1]王翠凤，徐宁.校企合作背景下模具设计与制造专业课程开发与实践[J].模具工业，2014（2）：67-69.

[2]娄淑杰，李辉平，李冰.基于CAE技术蓝牙耳机的成型工艺分析[J].现代制造技术与装备，2010（3）：47-48.

[3]肖国华.手机结构壳潜伏浇口转侧浇口浇注及模具结构设计[J].模具技术，2014（1）：10-13，44.

[4]莫彦波，李旭东，唐园亮.注塑成型工艺参数对电脑显示器前框翘曲变形的影响[J].塑料，2015，44（5）：94-96.

作者：黄文强 单位：广州市高级技工学校