题目

基于solidworks的游戏手柄方四按键的模具设计

题目类别

毕业设计

姓名

专业

机械设计制造及其自动化

班级

学号

一、选题背景及依据（简述国内外研究状况和相关领域中已有的研究成果（文献综述），选题目的、意义，列出主要参考文献）

（一）、选题背景及依据

基于SolidWorks的游戏手柄方四按键模具设计这一课题，其选题背景主要源于现代游戏产业的快速发展以及玩家对于游戏操控体验的不断追求。随着游戏技术的不断进步，游戏手柄作为游戏玩家与游戏世界之间的桥梁，其设计和制造质量直接关系到玩家的游戏体验。特别是方四按键这一设计元素，因其独特的造型和操控便捷性，在游戏手柄中得到了广泛应用。

在模具设计领域，SolidWorks作为一款功能强大的三维CAD设计软件，以其出色的建模、分析和制造能力，成为模具设计师的首选工具。通过SolidWorks，设计师可以精确地构建游戏手柄的三维模型，进行虚拟装配和干涉检查，从而确保模具设计的准确性和可行性。

此外，随着市场竞争的加剧，游戏手柄制造商对于模具设计的要求也越来越高。如何在保证产品质量的前提下，提高生产效率、降低成本，成为模具设计领域亟待解决的问题。因此，基于SolidWorks的游戏手柄方四按键模具设计课题，旨在通过优化模具结构、提高模具制造精度和效率，为游戏手柄制造商提供更为高效、可靠的模具设计方案。

（二）、国内外研究状况和相关领域中已有的研究成果

模具工业被誉为“加工工业”的帝王，在大量产品生产中占有举足轻重的地位。随着计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）技术的不断进步，数字化设计与制造已经成为模具设计的重要手段[1-3]。国内外众多学者和工程师在这一领域进行了深入研究，取得了显著的成果。

在国内，模具设计与制造技术已经逐渐走向成熟，特别是在注塑模具方面，由于塑料产品材料来源广泛，应用广泛，注塑模具的发展尤为迅速。国内学者在模具结构设计、模具材料选择、模具制造工艺等方面进行了大量研究，提出了许多创新性的设计理念和方法[4-6]。例如，利用三维工程软件进行模具结构设计，可以大大缩短设计周期，提高设计精度和效率[7]。

在国外，模具设计与制造技术同样处于领先地位。许多先进的模具设计理念和方法，如并行工程、虚拟制造、精益生产等，已经被广泛应用于模具设计与制造过程中[8-11]。此外，国外学者还在模具优化设计、模具寿命预测、模具失效分析等方面进行了深入研究，取得了丰硕的成果[12]。

在文献综述过程中，我们发现已有研究主要集中在以下几个方面：一是模具结构设计方法的研究，包括三维建模技术、模具结构优化设计等；二是模具材料选择与处理技术的研究，旨在提高模具的耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性能；三是模具制造工艺的研究，如精密加工技术、快速成型技术等[13]。然而，针对特定产品（如游戏手柄方四按键）的模具设计研究相对较少，且多集中于传统设计方法，缺乏创新性和实用性[14-16]。

（三）、选题目的、意义

本课题旨在基于SolidWorks软件进行游戏手柄方四按键的模具设计，旨在解决传统模具设计方法中设计周期长、设计精度低等问题[17]。通过本课题的研究，可以深入了解注塑模具的设计原理和方法，掌握SolidWorks等三维工程软件在模具设计中的应用技巧，提高模具设计的精度和效率[18-20]。同时，本课题还将对模具的制造工艺和成本进行分析，为模具的工业化生产提供理论依据和技术支持。

本课题的研究意义在于：一方面，通过模具设计实践，可以加深对模具设计理论的理解，提高模具设计的实践能力；另一方面，本课题的研究成果可以为游戏手柄等塑料制品的生产提供优质的模具设计方案，降低生产成本，提高产品质量和市场竞争力[21-23]。

（四）、主要参考文献

[1]赵阳.Moldflow在活动接触座浇口优化设计中的应用[J].山东工业技术,2022(05):60-61.

[2]翟林,韩国泰,胡海朝,张建新.基于Moldflow与Abaqus的注射成型及模具结构联合仿真分析[J].中国塑料,2022,32(02):128-133.

[3]何镜奎,陈洪土.汽车侧裙板的热流道大型注塑模具设计[J].中国塑料,2022,32(02):134-140.

[4]朱晓东.基于Moldflow技术的汽车前保吸能块模流分析与优化[J].塑料科技,2022,46(02):85-87.

[5]韦成松.浅谈注塑模具的分类与维护[J].山东工业技术,2022(03):245.

[6]李桂金,匡唐清,金凯.基于随形水路技术的带把双色水杯注塑模具设计[J].中国塑料,2022,32(01):131-136.

[7]张正,张星光,汪凯,程生.一种马芬纸杯成型模具热分析[J].内江科技,2022,39(01):46+13.

[8]董海东.咖啡壶嘴侧抽芯注塑模具设计[J].模具技术,2022(01):6-9.

[9]黄贤页,郝彦琴,赵利平.基于定模抽芯的某大型工具箱面盖注塑模设计[J].模具技术,2022(01):10-15.

[10]谷平东.食物搅拌机香皂盒注射模设计[J].中国新技术新产品,2022(02):63-64.

[11]田园,马学良.塑料行业的计算机网络辅助工业设计应用探讨[J].塑料工业,2022,46(01):58-61+127.

[12]张新聚,刘雷,李亚男.一种基于3D打印的塑料零件快速制造工艺研究[J].塑料工业,2022,46(01):75-78.

[13]邵树锋.基于UG的汽车滤清盖注塑成型与数控加工[J].塑料工业,2022,46(01):62-66+98.

[14]胡智清,周全,熊建武.仿真步枪枪托机械式自动脱模机构及注塑模具设计[J].塑料工业,2022,46(01):54-57.

[15]张晓光.基于CAD/CAM的底座熔模模具设计[J].热加工工艺,2022(01):121-123.

[16]朱佳顺.一出一及一出多外观件产品模具内模精定位结构设计[J].家电科技,2022(01):63-65.

[17]焦冬梅,杨秀国.波轮模具结构的优化设计[J].橡塑技术与装备,2022,44(02):53-57.

[18]卢帅龙,黄聪明,黎懿维,黄金培,林立,林权.基于UG与MOLDFLOW双分型小水口注塑模设计[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2022,36(01):75-79.

[19]肖允鑫.基于UG的塑料模具快速设计二次开发的研究[J].山东工业技术,2022(02):40-41.

[20]许琼琦,梁卫抗,王建杰,刘琼,王乾廷.汽车安全玻璃的嵌装式安装托架注射工艺研究[J].模具工业,2022,44(01):34-39.

[21]  Antolin-Urbaneja J C , Artola H V ,Rios, Eduard BellvertLopez, Jorge GayosoVicente, Jose Ignacio HernandezPizarro, Ana Isabel Luengo.Experimental Characterization of Screw-Extruded Carbon Fibre-Reinforced Polyamide: Design for Aeronautical Mould Preforms with Multiphysics Computational Guidance[J].journal of manufacturing and materials processing, 2024, 8(1).

[22]  Yuan L , Ji J , Liu X ,et al.An Improved Elite Slime Mould Algorithm for Engineering Design[J].工程与科学中的计算机建模(英文), 2023.DOI:10.32604/cmes.2023.026098.

[23]  Ou J .Mechanical mould design based on computer aided technology[J].  2022.DOI:10.1117/12.2626961.

二、主要研究（设计）内容、研究（设计）思想及工作方法或工作流程

（一）研究（设计）内容

1、分析产品：

形状分析：详细研究游戏机手柄方四按键产品的形状，包括其整体轮廓、按键布局及形状等。

结构分析：深入考察产品的结构特点，如按键与手柄的结合方式、内部支撑结构等，并明确各部分的装配关系。

精度分析：根据产品设计图纸，分析并确定各部分的尺寸、比例及精度要求，确保模具设计能够满足产品的制造精度。

材料分析：根据产品的使用环境和功能需求，选取合适的塑料原材料（如ABS），并深入了解该材料的性能特点（如强度、韧性、耐磨性等）和成型工艺（如加热温度、注塑压力等）。

2、方案设计：

模具类型确定：根据产品特点和生产需求，确定采用注塑模具进行生产。

分型面选择：根据产品的形状和结构特点，合理确定分型面的位置和形状，确保模具在合模和开模时能够顺利分离。

型腔布置：根据产品的生产批量和尺寸，合理布置型腔数量和位置，以提高生产效率。

浇口设计：根据产品的成型工艺要求，设计合理的浇口位置和形状，确保注塑过程中塑料能够均匀填充型腔。

3、结构设计：

分型面详细设计：根据方案设计中确定的分型面位置和形状，进行详细的分型面设计，包括分型面的倾斜角度、光滑度等，以确保模具在合模和开模时的顺畅性。

型腔和型芯设计：根据产品的尺寸和形状，设计型腔和型芯的结构。型腔用于复制产品的外部形状，型芯则用于形成产品的内部空腔。设计时需考虑模具的强度和刚度，以及型腔和型芯的耐磨性和耐腐蚀性。

脱模机构设计：根据产品的材料和结构特点，设计合理的脱模机构。脱模机构应能够确保产品在模具中能够顺利脱出，同时避免对产品造成损伤。常见的脱模机构包括推杆脱模、顶块脱模等。

4、三维模具设计：

利用SolidWorks等三维CAD软件进行模具的三维设计。通过构建模具的三维模型，进行虚拟装配和干涉检查，确保模具设计的准确性和可行性。同时，利用三维软件进行模具的运动仿真和模拟分析，进一步优化模具的设计。

5、模具工程图：

在完成三维模具设计后，绘制模具的工程图。工程图包括模具的总装图、零件图以及标注尺寸、公差、技术要求等信息的图纸。这些图纸是模具制造和装配的重要依据。

论文框架结构：

第一章 绪论

1.1模具在工业中的地位

1.2 模具发展现状与发展趋势

1.3 本次课题任务目标

第二章 游戏机手柄方四按键的工艺分析

2.1 产品图

2.2 塑件结构分析

2.3 塑件几何尺寸设计

2.3.1塑件壁厚

2.3.2脱模斜度

2.4 塑件的尺寸精度

第三章 塑件材料的性质及成型工艺特点

3.1 ABS的性质

3.1.1 ABS成型加工

3.1.2 ABS的性能

3.1.3 ABS物理和化学性能指标

第四章 确定注塑机的型号及参数校核

4.1确定注塑机型号

4.1.1 计算注塑量

4.1.2 锁模力的校核

4.1.3 注塑机型号的初步确定

4.2 校核注塑工艺参数

4.2.1 最大注塑量的校核

4.2.2校核注射压力

4.2.3校核锁模力

4.3 校核模具安装尺寸

4.3.1 校核喷嘴尺寸

4.3.2 校核定位圈尺寸

4.3.3 模具外形尺寸校核

4.3.4 模具厚度校核

4.4 开模行程的校核

第五章 分型面选择

第六章 浇注系统

6.1 浇注系统的设计原则

6.2 主流道设计

6.3 浇口设计

第七章 成型零部件

7.1 成型零件结构设计

7.1.1 型腔结构

7.1.2 型芯结构

7.2 成型零件工作尺寸的计算

7.2.1 影响工作尺寸的因素

7.2.2 型腔的工作尺寸的计算

第八章 合模导向及定位机构

8.1 导向机构的总体设计

8.2 导柱的设计

8.3 导套和导向孔的设计

第九章 脱模机构

9.1 对脱模机构的要求

9.2 脱模力计算

9.3 推杆复位装置

9.4 推件机构的设计

第十章 温度调节系统

10.1 加热系统

10.2 冷却系统

10.2.1 设计原则

10.2.2 冷却水孔的排列形式

第十一章 总装图

结 论

参考文献

致 谢

（二）研究（设计）思想及工作方法或工作流程

1、研究（设计）思想：

本设计以游戏机手柄方四按键产品为研究对象，以注塑模具设计为目标，旨在通过科学的分析和设计，制定出切实可行的模具设计方案。在研究过程中，注重理论与实践的结合，充分利用现有的模具设计理论和技术手段，结合产品的特点和生产需求，进行模具的设计和优化。

2、工作方法或工作流程：

（1）利用三维软件：

首先，利用SolidWorks等三维CAD软件进行模具的初步设计和建模。通过构建产品的三维模型，进行虚拟装配和干涉检查，确保模具设计的准确性和可行性。同时，利用三维软件进行模具的运动仿真和模拟分析，为后续的模具制造和装配提供有力支持。

（2）三维模具设计流程图：

三、毕业论文（设计）工作进度安排

2024年10月14日至2024年10月21日：调研模具工业现状，特别是注塑模具在塑料产品中的应用。分析游戏手柄方四按键产品的市场需求及潜在用户。研究SolidWorks等三维工程软件在模具设计中的应用。

2024年10月22日至2024年10月28日：明确设计目标为游戏机手柄方四按键产品的注塑模具设计。确定模具设计的关键指标如精度、效率、成本等。

2024年10月29日至2024年11月4日：解决模具结构合理性、材料选用、冷却系统设计等关键问题。

2024年11月5日至2024年11月30日：收集SolidWorks软件操作指南、模具设计手册等资料。规划模具设计的整体流程。

2024年12月1日至2024年12月31日：使用SolidWorks进行产品三维建模。进行模具结构设计，包括分型面、浇口等。完成模具零件的三维建模及装配检查。

2025年1月1日至2025年3月31日：对模具进行虚拟注塑模拟，分析压力、温度分布。根据模拟结果优化模具结构。制作模具实物样件，进行实际注塑测试。

2025年4月1日至2025年5月10日：撰写论文摘要、引言、理论基础等章节。阐述模具设计过程、关键技术及解决方案。编写结论与展望，完成论文排版、校对及打印。

指 导

教 师

意 见

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年   月    日

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意 见

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