CAE技術(shù)的超薄手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì).pdf

5 6 工程塑料虛用 2 0 0 7 印，第3 5 卷，第8 期 基于C A D C A E 技術(shù)的超薄手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì) 彭響方林海杰孫樹秋陳景偵洪智填 華南卿工大學(xué)聚合物新型成型裝備國家T 程研究中心廣州5 1 0 6 4 0 摘要以某品辟手機(jī)模型為例，分析了其外殼結(jié)構(gòu)特征，利用P r o E 軟件設(shè)計(jì)了手機(jī)外殼豆其注塑模具選用 M t ，1 d 門o w 軟件對模具設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化分析。結(jié)果表明，使用c A D c A E 技術(shù)可以太大縮短制品的開發(fā)周期，降低設(shè)計(jì) 成奉，優(yōu)化注塑模具設(shè)計(jì)，提高倉業(yè)的市場競爭力 關(guān)鍵詞 c A f ) ： 1 1M o j d 日o w手機(jī)外殼 注塑模 在圍內(nèi)外塑料加工行業(yè)r P 約有9 5 的制品靠 模具生產(chǎn)，其中注塑模具的產(chǎn)量占塑料成型模具總 產(chǎn)量的5 0 以上。新產(chǎn)品的開發(fā)也都是以模具的 更新和T 藝的改進(jìn)為前提。因此，應(yīng)用c A D c A E 軟件j 殳計(jì)模具已成為提高模具企、k 競爭力的有力武 器。 筆者依據(jù)某品牌手機(jī)模型設(shè)計(jì)了一超薄手機(jī)外 殼，分析了手機(jī)外殼的有關(guān)結(jié)構(gòu)，j f ：依據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行 合理的模具設(shè)計(jì)，最后運(yùn)用M o l d n o w 軟件對制品進(jìn) 行模流分析，避免注射成型時(shí)可能出現(xiàn)的缺陷，優(yōu)化 了成型工藝參數(shù)。 l 手機(jī)外殼造型 選用P m E 對手機(jī)進(jìn)行造型設(shè)計(jì)的手機(jī)外殼 模型如圖1 所示。 a 一正而；b 一背面 圖l 于機(jī)外殼模型 2 手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì) 在對外殼注蟈模具進(jìn)行設(shè)計(jì)前，要綜合分析制 品的特征，因?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)得好壞將直接影響到制品 的成型質(zhì)量。由于手機(jī)外殼要求較高，因此對模具 的材料、精度等力面的要求都較高，在設(shè)計(jì)模具之 前，要綜合考慮制品的結(jié)構(gòu)，從而合理地確定模具的 結(jié)構(gòu)。 21 模型分析 手機(jī)模型結(jié)構(gòu)分析見圖2 。由圖2 可看出，整 個(gè)手機(jī)外殼有兩處側(cè)P q ，不能直接通過前后模來成 型，需要走行位；為了方便加1 二，不規(guī)則缺L J 處需要 用枕位來成型；另外，制品尾部內(nèi)部有兩個(gè)卡扣位， 不能直接通過| j 訂后模來成型，需要斜頂成型，這樣開 模時(shí)才能脫開陵處的扣位；尾部還有一處缺口，也需 要通過枕位來成型；制品內(nèi)部還有阿個(gè)左右對稱的 卡扣，需要通過斜頂來成型。因此，總的來說，該模 具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要設(shè)計(jì)兩個(gè)行位、四個(gè)斜頂和 兩個(gè)枕位。 幽2 手機(jī)梗型結(jié)構(gòu)分析 2 2 模具設(shè)計(jì) 選用l 一E 的模具沒計(jì)模塊束對制品進(jìn)行模具 設(shè)計(jì)，要求一模兩腔。首先對模具進(jìn)行分模，完成分 模后設(shè)計(jì)相應(yīng)的行位、枕位及斜頂，如圖3 所示。圖 4 為模具裝配圖。 圖3 模具結(jié)構(gòu)周 收稿口期：2 0 0 7 0 5 1 8 萬方數(shù)據(jù) 彭響方，等：甚于c A D c A E 技術(shù)的超薄手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì) 5 7 因此所需注射成型工藝參數(shù)也不同。根據(jù)制品形狀 所給出的熔體流動(dòng)通道及制品的表面質(zhì)量和使用要 求，針對原制品的成型問題，按照前面分析得出的 澆口位置區(qū)域，預(yù)設(shè)了圖6 所示的4 種不同的澆注 系統(tǒng)方案，并對它們的流動(dòng)行為進(jìn)行模擬、分析。 ( a )( b ) a 后模；h 一自H 模 圖4 模具裝配圖 3 模具設(shè)計(jì)的c A E 分析 為了提高模具設(shè)計(jì)的成功率，在模具設(shè)計(jì)之前 要對制品進(jìn)行模流分析，現(xiàn)在常用的模流分析軟件 是M o l d n o w 。這里使用M o l 柵o w M P T 軟件來對模具 進(jìn)行模流分析，優(yōu)化制品的成型工豈參數(shù)，保證制品 的成型質(zhì)量。 1l # 屯。廢 一方案1 ，單澆口，b 一方案2 ，三澆口； 將制品模型通過M D L 導(dǎo)人到M P I 模塊中。手 。一山案3 ，三澆口；d 方案4 ，四澆口 機(jī)外殼屬薄壁實(shí)體件，因此和導(dǎo)入模型刪采用n n罔6 韌始澆注系統(tǒng)方案 s i o n 網(wǎng)格對制品進(jìn)行網(wǎng)格劃分。為了保證分析結(jié)果經(jīng)流動(dòng)模擬，方案l 注塑過程中發(fā)生短射。為 盡量準(zhǔn)確，需對所得網(wǎng)格進(jìn)行修改、優(yōu)化。網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)防止熔體動(dòng)能損失過大，避免因分子流動(dòng)取向引起 信息為：三角形單元數(shù)8 8 1 0 ，節(jié)點(diǎn)數(shù)4 3 7 9 ，匹配率為的翹曲變形，保證澆口均勻進(jìn)料及控制熔接痕，應(yīng) 8 8 9 。如果單元匹配率太低，應(yīng)該重新運(yùn)用網(wǎng)格采用多點(diǎn)澆口進(jìn)料，增加澆幾數(shù)量。但方案2 同樣 生成工具來修改網(wǎng)格，直到其匹配率大于8 5 。在注塑過程中發(fā)生短射，也不可取。方案3 和方案 3 2 設(shè)置工藝條件4 中熔體雖可以填充完畢，但熔接痕很明顯，而且大 制品材料選用L cc h e m i c a i 公司生產(chǎn)的牌號(hào)為多數(shù)位于外殼按鍵與按鍵之問的較為薄弱的區(qū)域， L u p o yH R 5 0 0 5 A 的A B s P c 合金。成型工藝參數(shù) 見圖7 。由于熔接痕所在區(qū)域是經(jīng)常受力的部位， 為：熔體溫度2 5 0 ，模具表面溫度8 0 ，注塑機(jī)最制品容易發(fā)生斷裂。因此必須對澆注系統(tǒng)方案進(jìn)行 人注塑壓力3 6 0M P a ，其余采用默認(rèn)值。 測整。 3 3 澆口位置預(yù)分祈 為了更好地設(shè)置撓口位置，利用M P I 軟件中的 G a l eL 0 c a t i o n 分析模塊將分析類型沒為G a t eT D c a t i o n ，該模塊只是為設(shè)計(jì)分析初步找到一個(gè)最佳的 澆口位置。軟件分析得到的最佳澆幾位置見圖5 。 ( a )( b ) a 一 案3 ；h 方案4 刮7 方案3 和方案4 的熔接痕 ( 2 ) 改進(jìn)后的流動(dòng)方案 根據(jù)上述澆注系統(tǒng)方案的分析結(jié)果，調(diào)整方案 4 的四個(gè)澆口位置，改進(jìn)后的澆注系統(tǒng)如圖8 所示。 罔5 最佳澆u 位置分析 34 流動(dòng)模擬與方案比較 ( 1 ) 初始流動(dòng)方案模擬分析 影響順利充模的關(guān)鍵因素之一是澆注系統(tǒng)，它 直接影響熔體的填充行為。由于澆口位置及數(shù)量不 同，熔體流動(dòng)長度、路徑及流動(dòng)阻力足不相同的， 圈8 改進(jìn)后的澆注系統(tǒng) 萬方數(shù)據(jù) 5 8 上程塑料席用2 0 0 7 年，第3 5 卷，第8 期 ( 3 ) 流動(dòng)和翹曲分析 采用流動(dòng)+ 翹曲( n o w + w a r p ) 分析，幾J 檢驗(yàn)制 品成型后的外觀質(zhì)量、內(nèi)在強(qiáng)度、整體變形等力面的 缺陷，從而驗(yàn)證設(shè)計(jì)調(diào)整后的效果。 熔接痕塑料制品結(jié)構(gòu)本身的特j ! | J 設(shè)計(jì)使熔 接痕不可避免。但熔接痕熔合不良將導(dǎo)致表面裂 紋、取向不良，力學(xué)性能下降。圖9 為澆口位置凋 攀后熔接痕的分巾。由圖9 可看出，澆口位置調(diào)整 后熔接痕的位置有了很大的改善，基本I 倔離r _ r 鉆構(gòu)上最薄弱的環(huán)節(jié)，而且數(shù)量有所減少，這晚明設(shè) 計(jì)方案的調(diào)幫是有效的。 罔9 澆u 位置嗣枯后的熔接痕分布 填充時(shí)間影響制品翹商變形的一個(gè)重要因 素是充模階段熔體流動(dòng)不平衡。非平衡的填充過程 往往造成型腔內(nèi)局部過保壓，使制品各部分收縮不 均，產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，從而發(fā)生翹曲變形。熔體 到達(dá)型腔末端所需最長L j 最短時(shí)間之差反映了熔體 在刑腔巾流動(dòng)的不平衡程度，應(yīng)將這個(gè)時(shí)問差最小 化，使熔體流動(dòng)過程盡可能平衡。圖1 0 為填充時(shí) f 、開j 模擬結(jié)果。圖1 0 表明，熔體末端充滿的時(shí)問為 0 8 5 1 0 5s ，相差只有O 2s ，填充基本平衡。 幽1 0 填充時(shí)間模擬! i 果 保壓后的體積收縮率保壓補(bǔ)縮階段，塑料 熔體囚冷卻發(fā)牛收縮。為了對型腔內(nèi)的塑料熔體進(jìn) 行壓實(shí)及維持向橫內(nèi)補(bǔ)充料流，需要合理的保壓壓 力及保壓時(shí)問?，F(xiàn)采用8 0 滓塑壓力的保壓力進(jìn) 行恒定保壓，保壓時(shí)間6s ；然后在6s 內(nèi)將保壓壓力 線性減小為O 。保壓模擬結(jié)果見圖1 1 。由圖l l 可 看出，保壓結(jié)束后的體積收縮率為一2 7 2 o ， 閣1J 株壓結(jié)束后的體積收縮率 且絕大多數(shù)在一0 9 3 2O 。保壓后降低了制 品填充過程南 ：收縮、翹曲引起的質(zhì)量缺陷。 頂出后的體積收縮率頂出后的體積收縮率 才是制品的最終體積收縮率，整個(gè)型腔的收縮率應(yīng) 較為均勻。同1 2 為頂出后的體積收縮率。從圖1 2 可以看出，制品的體積收縮率在一2 5 9 2 o ， 除J ，澆幾處稍微膨脹外，絕大多數(shù)在一O 8 4 20 囝1 2 顧出后的體秋收縮率 翹曲分析結(jié)果翹曲分析結(jié)果如圖1 3 所示。 a 一總儺變】髟；b J 方向變形；c y 方向變形；d z 方向韭形 圖1 3 翹曲分析結(jié)果 由圖1 3 口J 以看出，制品總體變形量在O 叭0 0 o1 9 5 3m ”；x 方向的最大變形量為O 0 4 1 9m m ； y 方向的最大變形量為0 1 2 6 6m 跳z 方向的最大 變形晨為o 0 8 4 6m m 。圖1 3 表明，改進(jìn)后的澆注系 統(tǒng)可以滿足制品成型的需要。 4 結(jié)語 應(yīng)用c A D c A E 軟件進(jìn)行制品的丌發(fā)和注塑模 具的優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅大大縮短了制品的開發(fā)周期，f I i 且提高r 模具設(shè)計(jì)的效率，優(yōu)化了模具的結(jié)構(gòu)。這 對丁二提高制品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量及降低模具制造成 本都具有重要的指導(dǎo)意義，可以提高氽、k 的市場競 爭力。 參考文獻(xiàn) 1 陳己明，謝龍救u GN x 4 橫其設(shè)計(jì)實(shí)崩教程 M 北京：清華 大學(xué)出版社，2 0 0 6 2 1徐小青基于P u E 和M o 【d n o w 的顯示器外殼注射模具設(shè)計(jì) J 塑料工業(yè)，2 0 0 5 ，3 3 ( 1 2 ) ：2 6 2 8 萬方數(shù)據(jù) 彭響方，等：藎于c A D c A E 技術(shù)的趟r 坪r “ L 外先坎j 波 5 9 3 陳吉_ l | ，丁智平皋于M P I 平臺(tái)隨身聽面板往塑戚型優(yōu)化設(shè)計(jì) J 塑料上- ，2 6 3 4 ( j ) ：2 2 2 5 4 單巖，F(xiàn) 蓓，剛M d d n 州模具分析技術(shù)基礎(chǔ) M ：北京：清華 大學(xué)山版社，2 0 0 4 5J 工剛單巖M 。l o m 模具分析麻用實(shí)例 MJ 北京：清華大學(xué) 出版杜，2 5 6 i 申開智塑料模具垃計(jì)與制造：M 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2 0 0 6 7 汀半華，何云飛P R o E 野火版v 20r l t 史版注塑模具設(shè)計(jì)實(shí) 操訓(xùn)練教程【M 廣州：畢南理工天學(xué)出版社2 0 0 6 D E S I G No FI N J E C T I o NM O U L DF o RU L T R A - T NM o B I L EP H o N E C O V E R B A S E Do NC A D C A ET E C H N o L o G Y P e ”gx i a n g f a “g ，L l nH 嶼l e ，s ns h “q l u ，( ：h e nJ i “g z h e n ，o n gz h i t i a n ( N l I m a lE “w r 。gR 比hC c n t 帥fN o 代lE q u l P m c n t 如rI k 】y m 婀P 呲s s l ”g ，s o u t hC b l n aI J n l v er s l 押o f J 1 P t - h 一o g y ，C u 1 9 z h n u5 1 0 6 4 0 ，c h l 兒a ) A B S T I t A C TT h es t m c t u r a lf e a t u r e s 村o n em o b i j op h o n ec o 托rw e r ea a I y z e d ，a n d 【h e nt h ep 甜tn r l dt h cl n i c m n I ) n 】d e d e s l 掣l e dh 日s c r ( ) nP r o Es o n w a r e T h ed e s i 鼬o fi n i e c t l o nm o u l dw a sa n a l v z e db a s e do nM o l d n o ws ur 【w a 此 T h cH - s u h ss h o w 刊t h a tt h e 呲u fC 1 ) f A Kt e c h n o J o g yc o u l dg r e a ys h o n e nt h ed e s i g “t i m eo p a n s ，1 0 w e rn l ec o s ta n dl m p m v eL l e d e s l g nt ) fi i e c t i o u 1 ( 】 T 】e s ec f ) u 】f ic n h a n c et h e p c t l o na K l l t vo fl h ec o 叩n r a t l o ni nt 1 em a r k e t K E Y w o R D Sc A D c A E ，M 0 1 d n o w ，m o b j I ep h o n ec o v e r 1 n l e c t l o n m o u J d 甘蔗渣木塑復(fù)合材料工藝通過鑒定 南中科院廣州化學(xué)有限公司和廣西貴港U 訛股份有限 公一j 等單位臺(tái)作開發(fā)的“以甘蔗渣P V c 、H J ) P K 為基材的高 性能木塑復(fù)合材料”項(xiàng)日于近甘通過了廣西科技廳組織的 科技成果技術(shù)鑒定。 該技術(shù)必制糖副產(chǎn)物甘蔗渣為原材料，通過預(yù)處理、表 面改性增容后與塑料( P V c 、H D P E ) 戈混復(fù)合，生產(chǎn)出各種形 狀的高降能甘蔗渣P v c 、川J P E 術(shù)塑復(fù)合扳= 這種木塑復(fù)合 板兼具木材L j 塑料的特性，主要用于家具家裝、建筑裝飾等 領(lǐng)域中的裝飾型材、模板耐腐裝飾板。目前該項(xiàng)目已建立 越年產(chǎn)6 0t 盼甘蘸渣前崩預(yù)垃理巾試線和年產(chǎn)1 5 0t 的甘蔗 渣P V c 、H D P E 木塑復(fù)合材料中試生產(chǎn)線。( 中聚網(wǎng)) 藍(lán)星集團(tuán)蘭州建聚苯醚生產(chǎn)基地 在H 前召開的第1 4 屆蘭州投資貿(mào)易洽談會(huì)上，中國藍(lán) 旱( 集團(tuán)) 總公司與蘭州市絳委、蘭州市西| 占| 醫(yī)政府簽署合 作協(xié)議，將在蘭州新城工業(yè)園總投資1 1 億元，建設(shè)年產(chǎn)55 萬L 丁二一醇、年產(chǎn)3 萬L 聚苯醚生產(chǎn)基地項(xiàng)目。 據(jù)了解，此項(xiàng)目建設(shè)期為3 年，加之其它配套項(xiàng)目丁程， 蘭卅I 新城工業(yè)園將被打造成藍(lán)星集團(tuán)的新型材料化工基地。 ( 中聚網(wǎng)) c l a r i a n t 公司推出新型重型塑料共混物 來自于c l a n a n t 公一j 的新型系型塑料共混物可以替代金 屬制料而應(yīng)用丁要求有一定自重和它金屬特性的領(lǐng)域。 c l a r I a n t 公_ J 在熱塑性顰料如P A 6 、P A 6 6 、P P 、A B s 、P B T 、P P s 、 P E E K 和T P u 樹脂中添加r 鎢、硫酸鋇、鉍填料，其密度接近 丁石器，可達(dá)到兒c m 3 。這種材料的應(yīng)用范圍包括醫(yī)用產(chǎn) r 錦( 如輻射屏蔽裝置) 、體育器材( 如釣角和高爾夫器具) 及 化妝品和個(gè)人護(hù)理袋等。( 中聚網(wǎng)) 河北金輪塑業(yè)突破汽車水室尼龍材料瓶頸 日前，河北金輪塑業(yè)響限公司依靠科技創(chuàng)新突破汽車水 室尼龍專用材料生產(chǎn)技術(shù)瓶頸，研制成功玻璃纖維增強(qiáng)尼龍 6 6 牛J 虻新T 藝，并開發(fā)出汽車水竄尼龍用材料新產(chǎn)品。 設(shè)產(chǎn)品的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在必下幾個(gè)方面：一是在工藝L 研制開發(fā)m 尼龍專用耐水解助劑；二是研制牛產(chǎn)出高強(qiáng)度尼 龍6 6 艤I 脂產(chǎn)品；二是產(chǎn)品光澤度極佳；叫是產(chǎn)品具有良好的 市場價(jià)格競爭優(yōu)勢，與舊外類廣晶相比價(jià)格低3 0 。 R 前，該產(chǎn)品已申報(bào)了國家專利，并建成1 條年產(chǎn)2 ( ) ( ) o t 的生產(chǎn)線( 中聚網(wǎng)) 韓國研制出塑料太陽能電池 韓國光州科學(xué)技術(shù)院宣布，該院研究人員利用植物光合 作用原理，開發(fā)出了一種以塑料為材料的太陽能電池，這種 電池造價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通太陽能電池。 據(jù)報(bào)道，塑料太陽能電池的光電能量轉(zhuǎn)換率達(dá)6 5 ， 已經(jīng)接近7 的商_ k 化標(biāo)準(zhǔn)。與以往只能吸收太5 日光巾可 見光的太陽能電池不心，這款電池除能吸收可見光外，還可 以吸收近紅外線，時(shí)為它采用j 兩塊太陽能電池重疊的疊層 結(jié)構(gòu)，從而提高r 對太陽能的利用率。( 中聚網(wǎng)) 路博潤集團(tuán)推出柔軟耐磨熱塑性聚氯酯 同前，路博潤集團(tuán)旗下路搏潤先進(jìn)材料部門推卅種新 型柔軟通用系列的E s t a n e 熱塑性案氨酯。 E s i a n ec P 8 0 A s 2 適用于不_ j 功能自弛線電纜和軟管應(yīng) 用。市場部經(jīng)理王俊杰先生指出：“我們將這一系列與P v c 混合應(yīng)用丁對耐磨要求較高的情況進(jìn)行了評估，我們發(fā)現(xiàn)在 控制成本的條件下大幅度提高了P V c 的耐磨性能，”E s t a n e c P 8 0 A s 2 在無需預(yù)f 昆的情況下就可很好與P V c 兼容并易分 散。 E t a n rc P 8 0 A s 2 是一種硬度為8 0 A 并具備良好柔韌性 的聚酯型熱塑性聚氨酯。經(jīng)過擠m 仍具備良好的透明虞并 在吸塵管的應(yīng)j i | ；I 時(shí)有極好的表現(xiàn)。其優(yōu)越的性能尤其適用 于園藝管材、水泥管捌、廢液轉(zhuǎn)移管材等。土俊杰先生再次 強(qiáng)調(diào)：“與E s t a ec P 8 0 A 鯉共混更好提升了材料的延展降、 耐磨性、抗磨損性和低溫適