摘要：塑料尤其是热塑性通用塑料，由于具有良好的可塑性和熔融流动性及质量轻、成本低等优点，已成为最常见的家电产品外壳结构材料。塑料产品成型工艺包括注塑成型、吹塑成型、气体辅助成型等，其中注塑成型是所有成型工艺中应用最为广泛的塑料成型技术。家电产品注塑外壳的结构设计主要包括功能结构设计、造型结构设计和工艺结构设计，其功能结构设计是家电产品注塑外壳结构设计的核心部分。
关键词：家电产品；注塑外壳；结构设计
引言
本文以普通32寸平板电视注塑外壳模型设计为例，基于UGNX4.0平台，探究一款注塑模CAD系统的功能实现过程，最终得出符合实际生产要求的注塑模具三维图像。对常用塑料材料聚丙烯（PP）、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯（ABS）和高冲击强度聚苯乙烯（HIPS）进行力学性能、热稳定性和阻燃性能测试，得到的结果为HIPS塑料力学性能、热稳定性和阻燃性能较其他两种材料更好。
1 注塑模CAD系统设计及实现
本文以平板电视为例，结合上文提出的设计要点，选用UGNX4.0作为其塑料外壳注塑模CAD系统的开发和运行平台，对该CAD系统功能实现过程进行研究。
1.1产品项目初始化
在进行平板电视注塑外壳设计前，需先将UGNX4.0软件中产品模具快速设计系统调出进行产品结构合理性分析。具体操作过程为：首先打开产品模具快速设计系统，单击“项目初始化”按钮，对产品参数进行初始化设置，内容包括项目名称、保存路径、模具坐标和产品收缩率，点击“确认”按钮后系统开始对产品项目进行初始化。产品初始化完成后会显示装配结果，通过该结果确定产品结构设置是否合理。
1.2特征建模
特征是指产品零件上的几何实体特定拓扑关系，包括形状特征、精度特征、材料特征、装配特征及技术特征。UGNX4.0软件具有完善的三维实体特征造型工具，能通过改变产品输入参数对几何实体造型进行编辑和修改，本系统结合UGNX4.0软件中的建模、关联技术，建立平板电视三维实体模型库。在该模型库中，建立所有零部件参数模型及其对应的参数配置文件，实际运行过程中通过程序驱动零件特征参数，快速生成系统化产品模具结构。
1.3型腔和型芯设计
确定产品结构设置合理后，进行产品分步模具建立，该步骤灵活性较高，需采用设计人员操作和程序自主识别相结合的方式进行。具体操作步骤为：首先确定分型线，点击“自动选择分型线”由程序自动搜索产品分型线，若产品表面结构较复杂，则用户可根据实际情况选择“手动选择分型线”。然后确定分型面，点击“自动创建分型面”由已确定的分型线沿平面轴方向进行拉伸形成分型面，或点击“手动创建分型面”手动设置部分过渡片体，将这些平面作为分型面的一部分再沿平面轴方向进行拉伸形成完整分型面。然后进行修补破孔面，提取相连型腔分模面片体表面参数，通过表面修复功能进行破孔修补，使产品表面形成封闭连续状。最后进行自动分型，利用分型功能对生成的型腔和型芯分模面进行实体分割，得到完整的型腔模具和型芯模具，完成分模过程。
1.4其他系统设计
完成型腔和型芯设计后，对注塑模具其他系统进行设计，包括浇注系统、冷却系统、侧抽系统和顶出系统。根据平板电视模具结构特点，导入每个系统对应的实体模型，结合数据库及具体产品尺寸参数，使用驱动程序进行快速设计即可得出各系统的三维模型。
2 产品注塑材料的性能研究
2.1注塑材料的力学性能
本文选取市售工业级的PP、ABS和HIPS粉料，通过熔融加热分别制备尺寸为76mm×10mm×4mm的样条3组，2组采用微机控制拉力机（QT-6100A）进行拉伸强度性能测试；按照GB/T9341进行弯曲强度测试；另一组采用缺口冲击机（XSC-200）进行缺口冲击强度性能测试。得到的结果如表1所示。
从图4中可看出，三种塑料在不加TDE时氧指数在18%左右，说明三种材料均为易燃材料。随着阻燃剂量的增加，三种塑料的氧指数与TDE加入量近似呈线性关系；在相同的阻燃剂加入量下，HIPS的氧指数比ABS和PP大，说明在实际产品选材制作时，达到相同阻燃性HIPS塑料需添加的阻燃剂比ABS和PP塑料小。
结束语：本文从家电产品结构设计出发，利用UGNX4.0平台，以平板电视的注塑外壳结构设计为例，探究注塑模CAD系统的功能实现过程。最后以PP、ABS和HIPS塑料作为家电产品常用注塑材料的典型代表，对其力学性能、热性能和阻燃性能进行研究和改性分析，以便满足塑件的使用性能。同时在外形设计和工艺设计上，应综合考虑各项设计要素，以便减小注塑成型的难度。
参考文献
[1]李进卫．透析家电用热塑性塑料的性能特点及其应用［J］．聚氨酯工业，2014，21（12）：62－67．
[2]王雪莹．3D打印技术与产业的发展及前景分析［J］．中国高新技术企业，2012，11（26）：3－5．
论文作者:梁文武
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第25期
论文发表时间:2018/1/29
标签：注塑论文; 产品论文; 系统论文; 结构设计论文; 塑料论文; 家电产品论文; 外壳论文; 《建筑学研究前沿》2017年第25期论文;