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摘要：

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

關(guān)鍵詞：

藍牙耳機；模具；結(jié)構(gòu)設(shè)計；工藝分析

現(xiàn)代社會中，藍牙技術(shù)廣泛地應(yīng)用在了生活與生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，藍牙耳機就是藍牙技術(shù)在通信領(lǐng)域的具體應(yīng)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(yīng)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(guī)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(yīng)用前景和巨大的市場需求，各個耳機生產(chǎn)商都在藍牙耳機產(chǎn)品的研發(fā)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(chǎn)品，既要滿足產(chǎn)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(shè)計提出了很高的要求。

1模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

藍牙耳機的外殼模具主要是通過注塑CAE技術(shù)來實現(xiàn)高效的大規(guī)模設(shè)計與生產(chǎn)。在進行模具生產(chǎn)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(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計中存在的缺陷與錯誤，根據(jù)分析結(jié)果進行重新優(yōu)化與設(shè)計，重復(fù)這一過程，直到分析結(jié)果能夠滿足設(shè)計要求。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計好后，有經(jīng)驗的工藝工程師需編制相應(yīng)的模具生產(chǎn)工藝，對澆注系統(tǒng)、注射過程和冷卻過程進行合理優(yōu)化，以滿足實際生產(chǎn)條件的要求。經(jīng)過這樣的設(shè)計優(yōu)化過程，可以大大提高模具設(shè)計與生產(chǎn)效率，降低因模具不合格而導(dǎo)致的廢品率，并顯著縮短生產(chǎn)和制造周期[1]。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)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(nèi)部結(jié)構(gòu)則決定于成型零部件的凹入部分；（2）合模導(dǎo)向機構(gòu)，其作用是引導(dǎo)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(fā)生干涉；（3）澆注系統(tǒng)，其主要作用是將注塑機注射出來的熔料引導(dǎo)入模具型腔，其對產(chǎn)品的質(zhì)量有著重要影響；（4）調(diào)溫系統(tǒng)，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(chǎn)品的質(zhì)量，為滿足合適模具生產(chǎn)的溫度條件，需要設(shè)計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)需要對模具進行冷卻時，要有相應(yīng)的水冷卻系統(tǒng)對模具進行降溫，當(dāng)模具生產(chǎn)需要高溫環(huán)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(jié)構(gòu)，如排氣結(jié)構(gòu)、推出機構(gòu)、分型與抽芯機構(gòu)等。

2藍牙耳機工藝分析

根據(jù)外形設(shè)計師設(shè)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(yīng)的格式，再導(dǎo)入Moldnow來分析。打開MoldnowMPI軟件，新建項目，導(dǎo)入設(shè)計好的藍牙耳機三維模型，打開后，設(shè)置模型的材料選項，然后對其進行網(wǎng)格劃分，可以采用自動劃分網(wǎng)格也可以采用人工手動劃分，為提高設(shè)計效率，一般先選擇網(wǎng)格自動劃分選項，然后為了提高網(wǎng)格匹配率可以再手動劃分進行局部修改，當(dāng)網(wǎng)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(jié)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(chǎn)品外觀的一些要求，需要在成型過程中對產(chǎn)品進行驟熱驟冷，以解決熔接痕問題，并保證產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，在這個過程中容易出現(xiàn)熱疲勞裂紋，所以所選材質(zhì)也必須要有抗裂紋性能。符合上述要求的模具材質(zhì)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(zhì)。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(shù)量對藍牙耳機的外殼質(zhì)量影響很大，澆口的選擇是澆注系統(tǒng)設(shè)計過程中最重要的一個環(huán)節(jié)[3]。澆口設(shè)計時要遵循的原則有：（1）盡量減少熔料的滯留；（2）避免出現(xiàn)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(jù)藍牙耳機的重量和外觀來選，本產(chǎn)品對外觀性能要求比較高，所以選擇澆口位置時要避開產(chǎn)品外表面，經(jīng)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(shù)量和位置，這個過程一般是有經(jīng)驗的工藝工程師根據(jù)相關(guān)設(shè)計原則來確定，當(dāng)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(jù)FEM分析結(jié)果，該產(chǎn)品表面長圓孔處均有熔接痕，這樣會影響到該部位的產(chǎn)品強度，為此，在產(chǎn)品的美觀性與外殼強度上要做出權(quán)衡與折中，使產(chǎn)品具有良好的綜合性能。

3藍牙耳機工藝優(yōu)化

藍牙耳機產(chǎn)品質(zhì)量會受到模具設(shè)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(chǎn)環(huán)境變化等因素都可能導(dǎo)致生產(chǎn)的產(chǎn)品存在缺陷。注塑工藝過程中不可避免地會產(chǎn)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(dǎo)致的產(chǎn)品缺陷[4]。理論上，導(dǎo)致收縮不均勻的因素有取向不均勻和內(nèi)部溫度不均勻。翹曲不僅會使產(chǎn)品的外觀難以滿足設(shè)計要求，而且會導(dǎo)致產(chǎn)品的使用功能受到影響。翹曲可以通過調(diào)節(jié)模具溫度和注射壓力來改善，選擇適當(dāng)?shù)捻敵鰴C構(gòu)、采用合適的冷卻方法也是有效的改進措施。氣穴的產(chǎn)生是因為熔體流動匯聚，在模腔表層或者制品內(nèi)部形成一些氣泡。氣穴會導(dǎo)致熔體不能夠充分充模，嚴(yán)重時會有“短射”的發(fā)生，最終導(dǎo)致在產(chǎn)品的外觀表面產(chǎn)生缺陷，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的外觀。為了解決這個問題，需要根據(jù)注塑原料開設(shè)合適的排氣口。熔接痕是指被型腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(chǎn)品的強度會顯著降低，大大縮短了產(chǎn)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(shè)備使塑化完全；（2）設(shè)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(jié)語

當(dāng)前，藍牙耳機市場競爭愈發(fā)激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度也逐漸加快，這就對生產(chǎn)企業(yè)的創(chuàng)新能力與技術(shù)升級能力提出了很高的要求。為了在市場競爭中贏得領(lǐng)先的位置，就必須不斷推陳出新，滿足客戶需求，在設(shè)計初期就與客戶進行有效的溝通，同時對產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝不斷進行試驗與改進，尋求效率與質(zhì)量的平衡點。大力推進CAD、FEM等現(xiàn)代化的模具信息技術(shù)，將其應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、分析及加工等多個階段，能夠有效地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中存在的問題，進而及時解決，有助于生產(chǎn)出高品質(zhì)的產(chǎn)品。

［參考文獻］

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

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

[3]肖國華.手機結(jié)構(gòu)殼潛伏澆口轉(zhuǎn)側(cè)澆口澆注及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].模具技術(shù)，2014（1）：10-13，44.

[4]莫彥波，李旭東，唐園亮.注塑成型工藝參數(shù)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(xué)校