王波
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摘要：在现在的国内社会电力电表的机械结构设计的发展过程中，由于电力行业发展速度快并且对于产品的应用场景有着不同于过去单一放入表箱里的应用场景的需求，现在对于户外、严苛工作环境甚至是高温高寒环境都需要应用到电表，而且很多融入了智能的各种计费模块，比如无线模块，自组网模块，也衍生了物联网的电表等多种产品。这一系列的产品的应用能够明显提高国内电力数据采集的效率，同时也可以对于资源进行高效的应用。本文先阐述了物联网等多种环境下使用的电表的内部结构设计以及其结构设计完毕相应的模具设计中的注意要点，并且还结合实际的应用场景全面分析了了物联网电表的各项结构设计要点和建议，最后还对物联网电表的结构设计的设计趋势进行了综合探究。
关键词：物联网电表机械结构；机械结构设计；模具设计；
在现代的工业或者社会的环境当中，不仅仅是电力成为了人们日常生活和工业各个行业发展不可或缺的能源。这种高速发展的情形也使得国内不管是电力行业还是其他行业都在过去取得了显著的发展成果。但是由于社会里面的企业或者家庭的用电需求是不断的在增加的，各个电力的企业在自身不断发展的过程中同样是承受了越来越大的压力，需要强化电能供应与内部配置管理，在这样的特殊背景下，电力企业逐渐开始引入各类物联网的管理的技术，而物联网的电表也是其中之一。在使用了物联网的电表以后，电力企业就能较好实现电能供应及其配置、调度的更加物联网化的开展。但是如果想要让物联网电表达到良好的应用成效，也应该对物联网电表的机械结构设计及其模具设计进行全面的探究。
一、物联网电表结构设计分析
（一）物联网电表的材料选择
电表的塑料结构壳体的材料选择需要考虑到良好的介电常数和注塑特性，以及机械结构设计的合理性，采用PC材料，所以在注塑模设计过程中，要注意开模时候电表塑料结构壳体的设计要符合良好的拔模角度、加强筋的高度比等，以及模具开模时候的冷热流道，顶针司筒位置等。
电表的塑料结构壳体设计中，第一步是电表的场景的选择，有在配电JP柜里的工作场景，有裸露在室内楼道的工作场景，有需要在户外工业需求的工作场景，所以综合考虑，
一般选择热塑性塑料中的PC+GF10%（百分之十玻纤）再加上抗UV，这样可以保证电表的机械结构材料性能可以抗住室外紫外线辐射的老化，不会在使用寿命中碎裂失效。玻纤也有韧性，可以增加机械结构件中的塑料件的强度和韧性，不会在受力情况下超过许用应力，过早疲劳失效诸如断裂和剪切应力过大而失效，导致电表机械结构壳体内的结构装配件失效导致无法达到机械结构性能的需求。
（二）物联网电表的区域设计原则
在电表的机械结构设计中，要首先在机械结构设计之前，要确定好主壳体的结构外观设计与结构视窗的区域设计，视窗是翻盖铰链开窗结构设计，还是滑盖滑轨开窗设计，这些都要与机械手册中塑胶件的结构设计规范相对应，还要考虑开模过程中，注塑模开模的顶针的布局，整个结构是否好脱出模腔，不能因为机械结构设计只考虑造型和满足功能，不考虑脱模方便，导致大批量开模生产过程中，难以脱模导致废品率增多。在设计主壳体的拔摸角度时候，一般壁厚取1.5到3毫米，在局部需要增强强度的地方，需要用加强筋和加强骨位设计，同时考虑模具顶出。在侧面需要用滑块的地方，需要尤其注意是否滑块在模具设计过程中，与主壳体顶出方向是否干涉，也要考虑好机械结构设计过程中，注意滑块的采用斜顶还是其他同步顶等方式，既能经济加工方便模具设计，也要满足主壳体的结构设计满足功能设计。
（三）物联网电表的卡扣装配件的设计原则
在主壳体设计机械结构设计完毕后，对于主壳体与底盖的扣合方式可以考虑多种设计方式，比如卡扣卡榫扣合、外导向槽口卡合、防呆卡槽卡位卡合等方式，在底盖和主壳体的机械结构设计过程中，要同步考虑注塑成型的模具设计过程是否可以实现，比如底壳和主壳体内部腔体的定位柱和机械结构装置的设计，比如机械限位、机械结构安装位、机械零件装配卡槽等，要充分考虑模具设计过程中，对于主壳体和底盖设计的浇注系统、冷却系统、顶出系统、抽芯系统的设计是能够设计实现的，在主流道和分流道、冷料井的设计也要保证合理，方便产品出模后尺寸稳定、冷却均匀。在电表的机械壳体的设计和内部配合实现翻转、滑动、按钮按压等零件设计时也要考虑公差配合和尺寸链，在注塑模具开模的设计过程中，都要综合考虑动模和定模、顶针、司筒、斜顶设计等，要让最终的这一系列零部件都能够顺利脱模，而且在模温控制上，冷热流道选择上，也要根据机械结构设计的零部件的材料特性，料厚和表面要求进行匹配选择。在壁厚的结构设计、加强筋的高度和直径选择，既要考虑增加强度，也要防止开模时候加强筋太高太多会影响脱模，造成缩水变形。加强筋的根部不能太厚一般小于主壁厚二分之一是安全可靠的，加强筋的顶部也不能太薄，不能小于0.8mm。机械结构设计中对于拔摸角度也是非常讲究的，拔摸角度取0.1-2°，根据结构件的整体尺寸来取值，同时对于我们机械结构设计中，带有安装位的螺丝柱加强筋，可以适当做高，以及止口设计防缩水的一些机械结构设计等。这一系列的按照机械结构设计规范进行设计都是可以避免最终模具设计困难，造成出模困难导致机械结构表面拉伤和废品率增多的。
二、物联网电表结构设计的工艺分析
（一）物联网电表的交互零部件的工艺分析
在机械结构设计过程中，对于用户交互的机械零部件要尤其选择好材料和进行机械结构设计和模具设计，保证设计的可靠性和注塑出来的一致性和美观耐用。比如透明件的视窗，屏蔽盖板，塑料带灯按键等，用的注塑材料一般为PMMA、透明PC等。在机械结构设计过程中对于表面光洁度和表面处理的要求也要考虑到，这样在模具设计过程中归于模仁的抛光要求和镜面抛光等要求，或者做电火花纹路等，才有机械结构设计依据，一切都是设计闭环。除此之外机械结构零部件设计有时候牵涉到橡胶件的二次处理以及复合注塑，都要在机械设计过程中，提前把工艺工序都考虑清楚，在三维设计验证过程中，完成相应的验证，这样才能够在机械结构设计过程中既能够实现零部件的巧妙的配合功能设计，使得整个机械结构的成型模具加工容易，尺寸稳定，力学性能良好和稳定，同时又能够兼顾做出复杂的机械结构造型，做出让客户满意的机械结构产品。
（二）物联网电表的安装零部件的工艺分析
在设计完物联网电表的整体结构件后，对于安装配件的设计与开模的模具设计也是同样重要，决定了产品最终交付给用户，是什么样的安装方式，应用于什么样的安装场景，是否可靠安装，是否能够在使用寿命中不出现失效。比如在室内挂攀式安装方式的时候，在JP柜体里进行挂攀式安装的时候，设计机械结构底盖部分的时候要充分考虑好现实场景里的挂攀对应的螺丝头部的直径和深度，设计挂攀的时候要考虑好大小腰型孔的配比尺寸，最终用三维进行模拟挂攀安装时候是否会出现卡阻，难以安装或者挂装容易滑落等问题，需要在结构设计中不停的明确设计需求并且反复干涉模拟仿真，排除设计失误。在设计完挂攀之后，需要考虑挂攀结构在底盖上，对于注塑模具的开模方案里，是否滑块侧面抽芯方便进出抽芯，对于拔摸角度的设计是否方便底盖挂攀生产落料顶出。在通过安装支架与表体的安装铜嵌件进行固定安装的时候，需要考虑安装铜嵌件是否拉脱力符合标准规范，对于表体安装完所有零部件后的载荷需要进行计算，对于安装的动载荷和静载荷都要进行充分仿真分析，最后选用合适的铜嵌件铜柱和铜柱设计，要在模具设计过程中设计好拔摸角度，方便脱模并且铜嵌件在压铆热加工时，余量斜坡足够。
结束语
综上所述，物联网电表的机械结构设计的成败直接决定了物联网电表是否能够在我国电力的复杂的行业环境中能够稳定和可靠，显然成熟的机械结构设计和注塑模设计，可以为客户提供优质的物料网电表，可以带来非常明朗的未来的应用前景。同时物联网电表的良好的结构设计所支撑的电表的各项交互性功能可以切合国内电力体系对于电量物联网化采集的需求。在日常工作中，机械结构人员也需要积极的去收集国内或者国外先进的机械结构设计物联网电表的实际的工程案例，机械结构设计人员也能够多了解前沿的知识。这样才能在整个物联网电表未来大面积铺开应用后，适应技术新时代带来的新元素，促使物联网电表在未来各种用电设备中发挥出良好的价值和作用。