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手机键盘面壳的注塑模设计1,手机,键盘,注塑,设计
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文献综述学院（系） 机电工程学院 专 业 材料成型及控制工程 班 级 材控08-2班 姓 名 李晓超 学 号 08024180216 注塑模具的发展现状及设计前言塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。近年来，人们对各种设备和用品轻量化及美观和手感的要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。塑料制品要发展，必然要求塑料模具随之发展。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行，发展迅速，因此，塑料模具也快速发展。而我本次毕业的设计手机键盘面壳更是随着技术的日臻完善朝着轻、薄、小巧方向发展, 功能也越来越丰富。基于此，我需要将问题发现于正式生产之前，我需要在对现代模具行业及注塑模具现状，模具设计制造特点等进行了解和思考，从而更好的培养出一种“将问题发现于正式生产之前，缩短模具生产周期，提高产品质量，降低生产成本”的精神。一我国塑料模具的现状及发展趋势塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的,在我国,起步较晚,但发展很快,特别是最近几年,无论在质量、技术和制造能力上都有很大发展,取得了很大成绩。这可以从下列几个方面来看。1.CAD/ CAM/ CAE 技术的应用现在CAD/ CAM/ CAE 技术在塑料模的设计制造上应用已越来越普遍,特别是CAD/ CAM 技术的应用较为普遍,取得了很大成绩。目前,使用计算机进行产品零件造型分析、模具主要结构及零件的设计、数控机床加工的编程等已成为精密、大型塑料模具设计生产的主要手段。一些塑料模主要生产企业利用计算机辅助分析(CAE) 技术对塑料注塑过程进行流动分析、冷却分析、应力分析等,合理选择浇口位置、尺寸、注塑工艺参数及冷却系统的布置等,使模具设计方案进一步优化,也缩短了模具设计和制造周期。2.电子信息工程技术的应用应用电子信息工程技术进一步提高了塑料模的设计制造水平。国内一些主要的塑料模生产企业已经实现了通过客户提供的产品三维信息盘片和网上产品电子信息来进行预算、报价、设计审定、设计更改等,这不仅缩短了生产前的准备时间,而且还为扩大模具出口创造了良好的条件。由于直接利用了用户提供的产品电子信息,大大缩短了CAD/ CAM 的技术准备时间,也相应缩短了模具的设计和制造周期。3.气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟几年前还是刚刚开始应用的气体辅助注射成型技术近年来发展很快,更趋成熟。目前,不少企业已能在电视机外壳、洗衣机外壳、汽车饰件以及一些厚壁塑料件的模具上成功地运用气辅技术,一些厂家还使用C-MOLD 气辅软件,取得了良好效果。4.热流道技术的应用更加广泛近年来,热流道技术发展很快,热流道模具比例不断提高。虽然在全国范围来说,热流道模具比例仍旧不高,但也有些模具企业,热流道模具已占其模具生产总量的1/ 3 左右。现在,一般内热式、外热式元件以及分流板多点热喷嘴的结构应用已比较普遍,具有先进水平的针阀式喷嘴和通断控制式喷嘴国内也能自行设计制造。与此相应,国产商品化热流道系统元件也已出现。5.精密、复杂、大型模具的制造水平有了很大提高目前,国内生产的小模数塑料齿轮等精密塑料模具已达到国外同类产品水平。在齿轮模具设计中采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型压缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线造型要求。显示管隔离器注塑模、多注射头塑封模、高效多色注射塑料模、纯平彩电塑壳注塑模、洗衣机滚筒注塑模、塑料管路三通接头注塑模、汽车灯及汽车饰件注塑模、冰箱吸塑发泡模等一大批精密、复杂、大型模具的设计制造水平也已达到或接近国际水平。使塑件尺寸精度达到67 级的塑料模具国内已可生产,其分型面接触间隙为0.02mm ,模板的弹性变形为0.05mm ,型面的表面粗糙度为Ra = 0.05mm0.025mm。使用CAD 三维设计、计算机模拟注塑成形、有些模具零件达到互换、抽芯脱模机构设计新颖等,对精密、复杂模具的制造水平提高起到了很大作用。20 吨以上的大型塑料模具的设计制造也已达到相当高的水平。34英寸彩电塑壳和48英寸背投电视机壳模具,615kg洗衣机塑料模具、汽车保险杠和仪表盘的注塑模等大型模具,国内都已可生产。国内最大的塑料模具已达50 吨。6.模具寿命不断提高通过采用优质模具钢、对模具工作零件进行相应的热处理、采用高质量模架再镶入淬火工具钢件等结构,近年来模具寿命不断提高,不少模具的寿命已能达到100 万次以上。7.模具效率不断提高挤出速度达215m/ min 以上的高速塑料异型材挤出模国内已能商品化供应。双腔共挤、多腔注塑(塑封膜已达600 腔) 、采用热流道技术等使模具效率不断提高。不少企业在自动脱模(脱流道) 方面精心设计,同时更加重视冷却系统的设计,使模具的效率大幅度提高,有的甚至能使注塑生产效率提高几倍。8.采用模具先进加工技术及设备采用模具先进加工技术及设备,使模具制造能力大为提高。高速铣削技术及高速铣削机床在模具加工中的使用,已使模具加工效率有了显著提高。目前,主轴转速达到25000r/ min 以上的高速铣床国内已引进多台,转速达到8000r/ min 以上的机床就更多了。使用高速铣床,采用高速铣削技术,不但能使模具精度和表面质量得到大幅度提高,而且模具制造周期大为缩短。国外引进的高精度数控电加工机床的使用也使模具制造能力得到提高。某些国外电加工机床具有内容丰富、实用可靠的工艺数据和专家系统,使模具的深槽窄缝加工、微细加工、镜面加工等效率和质量大大提高。新的模糊控制系统具有加工反力的监测和控制,提高了大面积加工的深度控制精度。电火花混粉加工技术的应用有效地提高了模具表面质量。模具逆向工程技术、快速经济模具制造技术、三维扫描测量技术及数控模具雕刻机的发展与应用,对模具制造能力的提高也起到了很大作用。二、注射模具的设计方法随着数字化技术的深入发展, 可穿戴的手机、手表手机、整合在眼镜中的概念手机等的出现, 对手机的造型发展又是一次革命性的突破. 现代手机的造型设计可以说已经完全打破了传统的造型模式, 朝着时尚化、符号化的方向发展.尽管注射模种类很多, 但是一般情况下产品造型中注射模具的设计都要求:第一, 要明确注射模的设计要求, 即分析设计出来的注射模应保证注射成型的制件(塑料制品)符合图纸的形状与尺寸要求, 模具结构简单, 安装牢固, 工作安全可靠, 便于制造, 价格低廉.第二, 收集资料, 分析制件的工艺性, 如发现制件的工艺性差, 则在不影响制件的使用性能的情况下, 提出便于制件的修改意见, 使制件设计、制件的工艺、注射模设计与制造生产相互协调. 实现的方法主要有传统手工设计和CAD 系统设计两种.1.传统的手工设计方法手工设计方法就是靠人工去进行系统中各个环节的设计和实现, 它的流程如图1所示. 手工方法的好处就是比较灵活、不需要太大的初始投入, 但手工方法效率比较低, 而且受不同程度和经验的人为限制, 往往返工率比较高, 造成较大的浪费. 尤其对于技术含量高的注射成型来说, 手工方法更容易造成设计制造的失败. 如果要有比较完善的计算分析, 则人工方法的工作量就非常大, 甚至很难实现. 这样就不利于技术的推广普及.2. CAD系统设计方法CAD 系统设计方法就是计算机辅助设计及辅助分析方法. 模具CAD 系统主要是由计算机和一些外部设备以及相应的软件组成. CAD 技术已经广泛应用于各种模具设计, 以注射模为例, 它以计算机软件为工具, 不仅包括资料查询、设计构思、模型建立、分析计算、自动绘图、零件成型过程、充模过程模拟、产品的整体造型、塑料零件设计、零件的装配、零件的缩水处理、分型面的产生、浇口和浇道设计、注射模拟、模具的分型、模架的选择设计、二维三维图的出图这一系列的过程, 而且包括对制造中的物流和信息进行控制、管理和监督以及相对于物流系统是离线工作的工艺准备、生产作业计划、数控编程等. 目前, 它已被公认为现代注射模具技术的一个重要方面, 是注射模具生产实现自动化的保证. 它的流程如图2所示, 大大提高了模具的设计和制造精度,缩短了新产品的试制周期.3.运用Pro /E实现模具设计的流程模具设计基于Pro /E 环境下进行, 所用到的外挂工具是Pro /E EMX, Pro /E是第一套使用3D实体模型的设计工具, 彻底改变了传统的设计理念. 由于其强大的功能, 已风靡欧美、日本及港台地区, 大有取代传统CAD /CAM /CAE 系统而成为新一代的业界标准之势. Pro /E 全参数设计、特征基础模型、关系数据库等特色都是其他3D 模型工具所不可比拟的. Pro /E与传统的CAD 系统仅提供绘图工具有着极大的不同, 它提供了一个完整的解决方案, 从工业设计、机械设计、模具设计、加工制造、机构分析、有限元分析到数据库管理, 甚至产品生命周期的管理.Pro /E 能够仿真注射模设计的过程. 它能让注射模具设计人员创建、修改和分析模具构件, 并在模具设计变化时, 快速更新它们. 其外挂工具Pro /E EMX能大大缩短模具设计人员花费在创建、定制和细化模架部件以及注射模具和压铸模具所需的模具组件上的时间. 该过程把模具设计人员从耗时、重复性的模具细化工作中解放出来. 可以说, Pro /E 为业界专业人士提供了一个艺术般的创作环境, 让您的创意得到淋漓尽致的表现. 三.本课题发展中的重大事件分析在如今这个手机产品业高速发展的今天，要挑选出具有代表性的产品是相当难的，手机技术的不断成熟天的“时尚产品”就是明天的“昨日黄花”。这样的情况，我们用今天的眼光追溯这些曾经的拥有品，带着点怀的情绪。在44款具有代表性的手机中，其中诺亚公司的出现了13次，摩托罗拉公司出现7次，三星公出现6次，西门子公司出现4次，四大品牌的数字之和约占了所有记录的70%。这样的数据体现了通讯巨头不仅占据了高端技术，更是成功地完成了很多“技术与造型相结合”的范例。那么，这44款当中有20款是具有 “第一次”创新意义的手机， 到底是具有怎样的创新意义呢？在这20款具有第一次创新意义的手机中，他们当中或是最早进入中国市场，或是在使用方式上进行了创新，或是在技术上进行了革新， 或是在材料上进行了变革等等。四本课题设计形式及创新方法1. 手机外观设计形式手机的外观设计一直在寻求着变化，但我们可以看到，按其使用形式来划分，大致分为五类：直板式、翻盖式、滑盖式、横板式和旋转式。2. 手机外观设计创新方法手机的外形不断突破、发展，呈现出多样化和人性化的趋势， 未来手机外形创新的方法通过归纳总结主要有以下五点:1）“加减法”创新设计:三星SH511的360度旋转、翻盖手机可以说是翻盖式和旋转式的有效结合，现在的概念手机也很多在用加减法创新设计的原则进行设计，即将手机与其他电子消费类产品功能的整合与减少进行设计。2）从自然形态中得到灵感:自然界中存在的很多优美的形式都是我们设计的来源，有相当多的成功的产品形式的灵感源于自然，不光是手机产品。像是西门子概念手机Product Visionaires GmbH，它荣获了多个国际大奖，这款概念手机的外观就是从自然届中的蛇的形态借鉴而来的，这个手机可以缠绕在手臂上。3）探索新的功能及需求:生活水平的不断提高，消费者对手机提出了越来越多的需求，基于这些新的需求的出现，手机的使用形式相应地发生变化。如诺基亚公司宣称，2006年将全面推出高性能手机“N系列” 的最新机型N92、N80和N71，并将开创手机加电视的新服务。4）借助新的技术及工艺:技术的飞速发展带来了手机外形的剧变，而对手机发展与创新影响最深的当属电子技术与材料技术。近日，诺基亚和剑桥大学联合展示了一款名为Morph的概念手机。 据称，由于这款手机采用了纳米技术的柔软材料，使得该手机具有灵活柔软和可塑的特性。人们可以改变这款手机的形状，甚至折叠，可以变成腕表、手机或大屏幕。此外这款手机还具有透明和自我清洁的特性。5）其他产品形式的借鉴:不可否认，不同的产品之间存在着共性，相互之间也有借鉴的可能，如摩托罗拉V70的设计灵感来源于折扇。因此未来手机的形式设计也可来源于不同类别的其他产品。再比如，诺基亚一款名为 “SCENTSORY” 的概念手机， 这款手机的设计灵感来源于我们小时候都会玩的 “折纸”，并将“折”的概念体现得淋漓尽致，在平常状态下，它不仅可以像一本书那样对折，同时底部的三角形还可以再继续上翻，露出样式极为怪异的键盘供用户使用。综上，在手机外观创新设计中，我们用到了如上总结的五种创新设计方法，相信这五种创新设计方法在未来的手机外观创新设计中能起到指导作用。五.本课题设计分析及趋势1.时尚化设计随着手机的不断普及，消费者的差异化越来越明显，多层次的需求越来越强烈，对手机外观设计的要求也越来越高。消费者追求个性化的特点让他们往往对外观设计平庸或雷同的手机不屑一顾， 而对外观设计特点明显并符合自己身份的手机情有独钟。2.传统工艺与新兴工艺结合在未来的手机外观设计中，个性化、时尚化、身份化将成为手机外观设计的主题，手机会变得越来越轻、越来越薄，而这一切都依赖于工艺与材料的快速发展与进步。近年来，将新兴的IMD、IML、铝合金、镁合金、不锈钢等工艺及材料与传统工艺有机结合，使手机外观设计由传统设计进一步走向多元化的设计。尤其IMD、IML等新材料，具有清晰度高、立体感好、表面耐划伤的特点，可随意更改设计造型图案，能更好地增强产品美观外形，体现完美异形结构的优势。3.运用色彩增强视觉冲击当色彩的元素悄然走进手中那方寸天地之后，信息的传递从此变得绚丽多彩，人们的喜怒哀乐从此拥有了更丰富的手段和更具个性的表达方式。在使用功能之外，手机也被赋予了个性、时尚、装饰等多种附加功能。色彩美使人的视觉感官感知空间美，每种色彩组合都有自己的特性，在视觉上、感性上和意象上产生不同的审美效果。4.与传统文化融合人类社会创造的文化能影响设计，使之生动地表现在产品设计之中，同时一个符合社会所需的设计产品，其文化风格特征必定会被社会接受，并产生良好的效果。一个好的产品设计能指导人们的生活， 并带来新的潮流和设计风格，甚至推动设计理念的更新。5.产品设计文化与国际化一个国家的设计风格应是独特的
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