外壳设计和实现 艺术设计专业

题目外壳设计英文并列题目Shelldesign摘要：外壳设计随着我国国民经济的快速发展，各模具设计相关行业对塑料模具的需求不断增加，模具设计要求也不断提高。预计到2020年底，仅汽车行业模具设计手册将需要36万吨各种塑料产品；冰箱模具设计、洗衣机加工模具设计、空调制造工艺模具设计年产量将超过1000万台。到2035年，建筑建材行业的制造工艺模具设计，塑料门窗渗透率为30%，塑料管道渗透率将达到50%，这将大大增加对模具的需求。虽然我国塑料模具行业的技术水平有了很大的进步，但与发达工业国家相比仍存在较大差距。专家认为，落后的制造理念是其发展滞后的直接原因。加快技术进步，调整产品结构，提高高端模具比重，减少对进口模具的依赖，是塑料模具加工制造业的发展方向。而在未来的模具市场中，塑料模具在总模具中的比重将逐步提高，发展速度将高于其他模具。近年来，作为未来模具设计行业的主要发展方向，全球制造业正以垂直整合的模式向中国和亚太地区转移。中国正在成为世界制造业的重要基地。制造模型的变化必然会对新技术产生需求，也将导致CAD/CAM技术的发展。从我国国情出发，面对模具产业发展现状，加快模具CAD/CAM技术推广，建立软件开发和使用评估维护体系，形成区域规模优势，相互交流合作，形成产业集群。国际一体化和参与国际竞争。我们有理由相信，随着中国经济的不断发展，模具行业将逐步与国际CAD/CM行业相结合，适应国内CAD/CM的要求，创造出具有中国特色的模具设计制造模式。关键字：外壳设计制造模型塑料模具Abstract：WiththerapiddevelopmentofChina'snationaleconomy,thedemandforplasticmoldsinvariousmolddesignrelatedindustriesisincreasing,andthemolddesignrequirementsarealsoincreasing.Itisestimatedthatbytheendof2020,onlytheautomotiveindustrymolddesignmanualwillrequire360,000tonsofvariousplasticproducts;theannualoutputofmolddesignforrefrigerators,washingmachineprocessingmolddesignandair-conditioningmanufacturingprocessmolddesignwillexceed10millionunits.By2035,themanufacturingprocessmolddesignintheconstructionandbuildingmaterialsindustry,plasticdoorandwindowpenetrationrateof30%,plasticpipepenetrationratewillreach50%,whichwillgreatlyincreasethedemandformold.AlthoughthetechnicallevelofChina'splasticmoldindustryhasmadegreatprogress,thereisstillalargegapcomparedwithdevelopedindustrialcountries.Expertsbelievethattheoutdatedmanufacturingconceptisthedirectcauseofitslaggingdevelopment.Acceleratingtechnologicalprogress,adjustingproductstructure,increasingtheproportionofhigh-endmolds,andreducingdependenceonimportedmoldsarethedevelopmentdirectionofplasticmoldprocessingandmanufacturingindustry.Andinthefuturemoldmarket,theproportionofplasticmoldsinthetotalmoldwillgraduallyincrease,andthedevelopmentspeedwillbehigherthanothermolds.ThemaindevelopmentdirectionofthefuturemolddesignindustryInrecentyears,theglobalmanufacturingindustryisshiftingtoChinaandtheAsia-Pacificregioninaverticallyintegratedmode.Chinaisbecominganimportantbasefortheworld'smanufacturingindustry.ChangesinthemanufacturingmodelwillinevitablygeneratedemandfornewtechnologiesandwillalsoleadtothedevelopmentofCAD/CAMtechnology.StartingfromChina'snationalconditions,wewillfacethestatusquoofmoldindustrydevelopment,acceleratethepromotionofmoldCAD/CAMtechnology,establishasoftwaredevelopmentanduseevaluationandmaintenancesystemtoformregionalscaleadvantages,exchangeandcooperatewitheachothertoformanindustrygroup.Internationalintegrationandparticipationininternationalcompetition.WehavereasontobelievethatwiththecontinuousdevelopmentofChina'seconomy,themoldindustrywillgraduallyintegratewiththeinternationalCAD/CMindustry,adapttotherequirementsofdomesticCAD/CM,andcreateamolddesignandmanufacturingmodelwithChinesecharacteristics.Keywords:shelldesignmanufacturemodelplasticmould目录1.工程塑料 51.1工程塑料的发展前景 51.2工程塑料的主要品种 51.3工程塑料主要性能 62.外壳设计的选材 62.1ABS塑料简介 62.2ABS塑料的用途 72.3ABS的性能检测 72.4ABS发展前景 93.产品设计 103.1产品开发的结构设计原则： 103.2关于塑料零件的脱模斜度： 103.3关于塑件的壁厚确定以及壁厚处理 113.4关于塑件的加强： 113.5关于塑件的螺钉柱设计 123.6关于嵌件设计： 123.7外观要求及材料、收缩率、分型面 124.塑料外壳在生活中的作用 135.ABS塑料外壳与其他外壳相比的优点 146.ABS的改进方法 147.ABS产品塑料外壳设计图 178.参考文献 171.工程塑料1.1工程塑料的发展前景与通用塑料相比较，工程塑料在诸如力学性能、耐久性、耐腐蚀性、耐热性等很多方面可以满足更高要求，加工更加方便，可替代金属材料。工程塑料广泛应用于电工电子、汽车、建筑、办公设备、机械加工、航空航天等行业。取代钢铁和塑料已成为国际趋势。工程塑料已成为世界塑料工业发展最快的领域。它的发展不仅支持了国家相当多的基础产业和现代高新技术产业，而且促进了传统产业和产品结构的转型。由于中国汽车、电子和建筑业的快速发展，中国已经成为了世界上对工程塑料需求增长最快的国家。据CIC分析，未来随着国内经济的不断发展，对工程塑料的需求将进一步增加，中国工程塑料产业的发展前景十分广阔。在家电行业，冰箱、冰箱、洗衣机、空调、各种小家电等工程塑料的年需求量将达到60万吨/年。在交通基础设施和铁路、公路建设中使用的工程塑料的数量更令人担忧。预计未来几年总需求量将达到450万吨。据《中国工程塑料行业产销需求与投资预测分析报告前瞻》数据显示，2010年，我国工程塑料消费达到了244.3万吨，同比增长了11%，是全球需求总量增长最快速的国家；2011年我国工程塑料消费量272万吨，同比增长11.34%。预计到2020年我国工程塑料消费量将达到337万吨，2025年达到417万吨。1.2工程塑料的主要品种工程塑料是一种高性能高分子材料，可作为结构材料，在较宽的温度范围内受较大的机械应力，在恶劣的化学和物理环境中状态稳定。一般来说，它能承受一定的外力，具有优秀的力学性能以及尺寸稳定性。它能在高温和低温下保持优异的性能，可作为工程结构件的塑料。如ABS、尼龙、聚氟橡胶等。1.3工程塑料主要性能热性质：玻璃化温度及熔点；热变形温度高；长期使用温度高）；使用温度的范围大；热膨胀系数比较小。机械性质:稳定强度、高机械模数、低潜变性、强耐磨损和耐疲劳性。其它:耐化学药品腐蚀性、抗电性、耐燃性、耐候性以及尺寸安定性佳。2.外壳设计的选材2.1ABS塑料简介ABS塑料未丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）三种单体的三元共聚物。三种单体的相对含量任意改变，能制备各种树脂。ABS共有三种成分，A使其耐化学腐蚀、耐热，并具有一定的表面硬度。B使其具有很高的弹性以及韧性，具有热塑性塑料的加工特性，提高了电性能。因此，ABS塑料是一种“硬、硬、硬”材料，容易获得原材料，综合性能优异，价格便宜，用途广泛。ABS塑料已广泛应用于机械、电气、纺织、汽车、飞机和造船等制造业和化工行业。塑料ABS树脂是应用最广泛、应用最广泛的聚合物。它有机地结合了Pb、PAN和PS的各种性能，具有优良的韧性、硬度和刚性相平衡等力学性能。实际使用后，发现：ABS制成的塑料管无法耐受硫酸腐蚀，遇硫酸会被磨碎破碎。由于它有三种成分，所以具有优秀的性能；丙烯腈使ABS树脂具有化学稳定以及耐油性、一定的刚性和硬度；丁二烯提高了韧性、抗冲击性以及耐寒性；苯乙烯使其具有优秀的介电性能和优异的加工性能。大多数ABS无毒，不透水，但对水蒸气有轻微的渗透性，吸水性低。室温下吸水率不大于1%，物理性能不变。ABS树脂产品的表面可以抛光以获得高光泽的产品。比普通塑料强度高3-5倍2.2ABS塑料的用途ABS树脂的最大应用是汽车、电子以及建筑材料。汽车行业包括非常多部件，如汽车仪表板、外部面板、内部装饰板、转向板、隔音板、门锁、保险杠以及风道。在电器方面，广泛应用于冰箱、电视机、洗衣机、空调、电脑、复印机等电子电器。在建筑材料方面，ABS管材、ABS卫浴、ABS装饰板在建筑材料行业得到了广泛的应用。此外，ABS还广泛应用在包装、家具、运动和娱乐产品、机械和仪表行业。ABS树脂广泛应用在汽车工业、电器仪表工业和机械工业，常用于齿轮、汽车零部件、挡泥板、扶手、冰箱衬里、刀片、轴承、手柄、管道、接头、仪表箱、仪表盘、面盆、安全帽等：在家用电器和家用电器中的应用前景电子设备更为广泛，如电视机、录音机、冰箱、冰箱、洗衣机、空调、真空吸尘器以及各种小家电：日用品、鞋、包、各种旅行箱、办公设备、玩具以及各种容器等，低发泡的ABS可替代木制品，适用于建筑材料，家具和家居用品。2.3ABS的性能检测性能检测：塑料性能检测技术服务应用于化工行业，从原材料鉴定、化工产品配方分析，到产品生产中的工业问题诊断、产品应用失效分析、产品可靠性检测，都能提供最专业的分析技术服务。ABS树脂结合了三种单体的优良性能，即：光泽、电性能、苯乙烯的成型性；丙烯腈的耐热性、刚性和耐油性；丁二烯的抗冲击性。塑料ABS的性能检测要注意。性能测试是通过自动化的测试工具模拟多种正常、峰值以及异常负载条件来对系统的各项性能指标进行测试。（1）一般性能：ABS的外观是不透明的象牙色颗粒。无毒、无味、吸水性低。其产品可制成各种颜色，光泽度高达90%。ABS与其他材料粘合优秀，易于表层打印、涂层和涂层。ABS的氧指数为18.2，是一种易燃聚合物。火焰是黄色的，有黑烟，燃烧但不滴，散发出一种特殊的肉桂味。ABS是一种综合性能优异的树脂。在较宽的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度。热变形温度高于PA和PVC，尺寸稳定性好。ABS熔体的流动性比PVC以及PC优秀，但比PE、PA以及PS差，与POM以及HIPS相似。ABS的流动特性为非牛顿流体，其熔体粘度与加工温度以及剪切速率有关，但对剪切速率更为敏感。（2）力学性能ABS有优良的力学性能，其冲击强度较好，可以在极低的温度下使用。即使ABS制品被破坏，也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。ABS的耐磨性能优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷以及转速下的轴承。ABS的蠕变性比PSF及PC大，但比PA以及POM小。ABS的弯曲强度以及压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。（3）热学性能ABS为无定形聚合物，无明显熔点；熔体黏度较高，流动性比较差，耐候性较差，紫外线可使变色；热变形温度为70—107摄氏度，制品经过退火处理后还可提高10℃左右。对温度，剪切速率都非常敏感；ABS在－40℃时仍可以表现出一定的韧性，可以在-40℃到85℃的温度范围内长期地使用。（4）电学性能ABS的电绝缘性较好，可以几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。（5）环境性能ABS不被水、无机盐、碱醇类和烃类溶剂及多种酸而影响，但能溶于酮类、醛类及氯代烃，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。2.4ABS发展前景ABS为20世纪40年代发展起来的通用热塑性工程塑料，成为一种综合力学性能优异的塑料。它不仅具有优秀的刚度、硬度以及加工流动性，而且具有较高的韧性。它能够注塑、挤压或热处理。形成。大多数汽车零件都是通过注射成型加工的。ABS树脂具有耐冲击、隔音、耐刮擦、耐热、比PP更美观的优点，特别是在抗横向冲击以及使用温度方面。更严格的部分。ABS树脂是仅次于聚氨酯以及聚丙烯的第三大汽车用树脂。ABS树脂可用于汽车内外部、方向盘、导油管及手柄、按钮等小零件。汽车的外部包括前散热器格栅以及灯罩。ABS树脂易于加工，具有优秀的尺寸稳定性以及表面光泽，易于涂抹以及着色，可用于金属喷涂、电镀、焊接以及粘接等二次加工。它能够广泛应用于电子以及电气领域，包括各种办公室。以及消费电子/电器、办公设备，包括电子数据处理器、办公设备。目前，在电子电器市场上，ABS树脂将保持其在电子/电器市场的地位，这需要阻燃和高耐热性。阻燃高耐热的ABS树脂与ABS/PC等工程塑料合金具有明显的竞争优势。ABS树脂广泛用于各种消费品，如建筑材料、管道、片材或片材，现在正被更便宜的PVC树脂取代。ABS树脂用于建筑相关领域，挤塑片材用于浴室、游泳池衬里等卫生设备，以及注塑管材和配件，并生产少量挤塑电话电缆线路。3.产品设计3.1产品开发的结构设计原则：a、结构设计需合理：装配间隙合理，所有的插入式的结构都应预留间隙；保证有足够的强度和刚度(安全规测试)，并适当设计合理安全系数。b、塑件的结构设计要综合考虑模具的可制造性，尽量去简化模具的制造。c、塑件的结构一定要考虑其可塑性，即零件注塑生产效率要高，尽量降低注塑的报废率。d、考虑便于装配生产(尤其和装配不能冲突)。e、塑件的结构应可能采用标准、成熟的结构，所谓的模块化设计。f、可通用/公用的，尽量使用目前已有的零件，不新开发模具。g、兼顾成本3.2关于塑料零件的脱模斜度：一般来看，对模塑产品任何一个侧面，都需要有一定量的脱模斜度，以便产品从模具中可以顺利脱出。脱模斜度的大小一般以0.5度至1度间居多。具体选择脱模斜度应注意以下几点：a、塑件表面是光面的，尺寸精度要求高的，收缩率低的，要选用较小的脱模斜度，如0.5°。b、较高、较大尺寸，根据实际计算得出较小的脱模斜度，比如双筒洗衣机大桶的筋板，计算后取0.15°~0.2°。c、塑件的收缩率大的，要选用较大的斜度值。d、塑件壁厚较厚时，会使成型收缩变大，脱模斜度应该采用较大的数值。e、透明件脱模斜度应加大，以免导致划伤。一般情况下，PS料脱模斜度应不少于2.5°~3°，ABS及PC料脱模斜度应不小于1.5°~2°。

f、带皮纹、喷砂等外观处理的塑件侧壁需要根据具体情况来取2°~5°的脱模斜度，视具体的皮纹深度来定。皮纹深度越深，脱模斜度应越大。g、结构设计成对插时，插穿面斜度一般为1°~3°3.3关于塑件的壁厚确定以及壁厚处理合理确定塑件的壁厚是非常重要的。塑料件的壁厚首先由塑料件的要求确定：包括强度、质量成本、电气性能、尺寸稳定性和零件的装配要求。一般壁厚具有经验值。铁一般厚2毫米，真空吸尘器厚2.5毫米。说明如下：a.塑料件的壁厚应尽可能均匀，避免过薄、过厚和壁厚突变。如果塑件需要改变壁厚，应采用梯度或圆弧过渡，否则塑件会因收缩不均匀而变形。影响塑料件的强度，影响注塑过程中的流动性等成型过程。b.塑料件的壁厚一般在1-5mm范围内。最常用的值是2-3毫米。c.常用塑料件的最小壁厚和普通壁厚：（mm）d.尽量不要设计肋和螺旋柱太厚。一般建议取车身壁厚的一半比较安全，否则会引起外观问题，如微观。e.尽量不要将零件设计成单独的平板。尺寸小，否则变形会导致零件不均匀。3.4关于塑件的加强：为了确保塑件的强度和刚性，而又不致使塑件的壁厚过厚，可以在塑件的适当部位设置加强筋。加强筋还可以避免塑件的变形，在某些情况下，加强筋还能改善塑件成型过程中塑料流动地情况。a、加强筋的厚度不应大于壁厚的1/2，以免引起塑件表面缩影；同时从成型流动性计算，最小不宜低于0.8mm。b、在必须采用较大的加强筋时，在容易形成缩痕的部位考虑设计成纹理，来遮盖缩痕。c、加强筋应加脱模斜度，筋应标注大端尺寸（但是考虑加工工艺，3D图上可以不做出，模具加工时EDM加工会自然产生斜度，高精度零件另论）d、除特殊要求，加强筋应尽可能短，加强筋的高不要超过（3~4）*T（T为零件厚度）3.5关于塑件的螺钉柱设计塑件之间的连接往往采用自攻螺钉的连接方式，在螺钉柱的设计过程中应注意以下几点：a、在允许的情况下，螺钉柱应尽量低一点

b、应加一字形或十字形斜筋加强螺钉柱的强度，并考虑防止缩影

c、外观要求严格的表面螺钉柱应做斜顶式的结构以防止缩影d、螺钉柱内侧要加倒角，利于螺钉的安装，倒角大小一般为（1~1.5）X45°.3.6关于嵌件设计：在嵌件的设计过程中应注意以下几点：

a、嵌件周围塑料层厚度不能够太薄，否则会因收缩而破裂。

b、嵌件各尖角部位应倒圆角，这样能减少内应力。

c、嵌件在塑件中应固定牢固，可采用开槽、加凸台，或滚花结构。

d、在设计中应考虑嵌件在模具中便于安装，正确以及牢固定位，成型时有利于塑料流动，模具制造方便。在注塑成型时，塑件会发生紧缩，金属件不会收缩，所以嵌件周围会出现内应力，过大则塑件开裂，解决办法，其一是塑件包围嵌件的尺寸不能太薄，其次，选择弹性较好，收缩率较小的塑胶材料，比如ABS，PC等，而脆性材料则不适合嵌件，比如PS。3.7外观要求及材料、收缩率、分型面a、产品使用的材料

b、外观光洁度要求，如镜面、皮纹、喷砂、亚光、喷漆等，以及需处理的范围。

d、分型面的位置、滑块抽芯允许的分型线位置，允许设浇口的位置、哪些地方不允许有顶出痕迹…

e、若塑件上需要文字、符号等标识，应落实文字、符号的大小、深度、位置等。f、对塑件成型后难以避免的缺陷如：融接痕、微量收缩等应尽量采取措施减轻缺陷。

g、修饰特征如logo，塑件上刻字等,宜设计先沉下然后凸起，模具加工时为下凹，加工容易实现。4.塑料外壳在生活中的作用塑料盒已经渗透到人们的生活和工作中，给我们带来了很多便利。塑料外壳对电子产品有一定的保护作用。普通塑料手机壳在使用寿命中不仅具有防坠落功能，而且具有一定的绝缘效果；GPS外壳能有效地保护GPS电路板，延长GPS定位器的使用寿命；防水箱能保护室外电表不受水的侵害。塑料外壳广泛应用于各种电子产品中，按其用途可分为GPS定位外壳、机电外壳、移动电源外壳、手机外壳等。虽然现在很多主流高端产品都是越来越多的金属，但金属本体显然是一种趋势。从外观上看，它质地更丰富，手感更舒适，能体现高端手机的品味。缺点，例如，金属材料会对信号造成干扰、油漆脱落等。然而，塑料套管的优缺点正逐渐被人们有效地推广和避免，使塑料套管的实用性最大化。塑料材质轻，柔韧，不易变形。其中，塑料外壳的配色、图案可通过喷油、丝印工艺实现，操作简单、成本低，更方便人们使用。例如，常用的ABS工程塑料，即ABS工程塑料，即PCABS，化学工业中的中文名使塑料合金，因其具有PC树脂优异的耐热性和耐候性而得名PCABS。具有尺寸稳定性以及抗冲击性，并具有优良的ABS树脂加工流动性。因此，它被应用于薄壁以及复杂形状的制品，以保持其优良的性能，并保持塑料和由酯组成的材料的可成形性。ABS工程塑料的最大缺点是重量大，导热性差。一般来说，ABS工程塑料因为成本低而被大多数制造商所采用。目前，大多数塑料外壳是由ABS工程塑料制成的。5.ABS塑料外壳与其他外壳相比的优点该仪器的塑料外壳由ABS材料制成，具有优异的机械冲击强度，可处于极低的温度下使用。即使ABS产品被破坏，它也只能是拉伸损伤而不会有冲击损伤，ABS耐磨性好。性能优异，尺寸稳定性好，耐油性好。在中等载荷和速度下，轴承的蠕变均大于psf和pc，但小于pa和pom。塑料中ABS的弯曲强度和抗压强度较差。温度对ABS的力学性能影响很大。ABS的外观是不透明的象牙色颗粒。它无毒无味，可以制成各种风格，具有90度的高光泽。abs的相对密度为105abs。它很容易与其他材料结合。涂层ABS的氧指数为182可燃聚合物。火焰是黄色的，有黑烟和灼伤，但不滴落，给人一种特殊的肉味。ABS是一种综合性能很好的树脂。在较宽的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度。热变形温度高于PAPVC，尺寸稳定性好。收缩率在04到08之间。纤维增强后，可减至02～04，塑性收缩后的收缩临界表面张力为3438mncm。6.ABS的改进方法ABS是一种易燃材料，根据UL94标准属于HB等级。ABS在着火时燃烧迅速，排放大量有毒气体和黑烟，不利于实际应用。随着科学技术的进步以及生活质量的提高，人们对安全的认识越来越高。国内外对汽车、建筑、家电、办公用品等塑料材料提出了严格的塑料阻燃要求，并制定了相应的技术。因此，对阻燃ABS的研究具有十分重要的意义。降低ABS树脂可燃性的主要方法有三种：1将阻燃聚合物与CPE、PVC等ABS共混；2对现有的ABS进行化学改性，如加入三溴苯乙烯作为第四单体，制备四组分的ABS；3通过一般的方法，我想给ABS添加阻燃剂，包括无机阻燃剂（如MoO3）和有机阻燃剂（如卤素化合物、磷阻燃剂）。阻燃型阻燃效果好，但其它性能较差（如老化、成本高）。化学改性ABS需要一个特定的生产工艺，工艺更为复杂。第三种方法平衡了成本和性能，在设计多功能材料时更加灵活。目前，ABS材料的阻燃改性主要是在添加高效含卤阻燃剂的基础上进行的。耐热（耐高温）级ABS耐热ABS树脂的热变形温度一般是90～105℃，具有优秀的耐热性、韧性以及流动性。可用于汽车门、后轮罩、面板、面板等的生产，也可用于微波炉、电饭煲、吹风机等家用电器中，通过降低橡胶含量、增加SAN分子量以及丙烯腈含量，可提高ABS的耐热性，但采用DEVELO法。通过添加耐热单体或耐热添加剂对耐热ABS进行Ping，α-甲基苯乙烯（MS）、顺丁烯二酸酐在ABS树脂中的应用，引起了人们的更多关注。其途径主要有两种：1MS、MI等作为第三单体同苯乙烯、丙烯腈共聚，提高了基体树