基于cad／cae技术的超薄手机外壳模具设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com56工程塑料应用2007年，第35卷，第8期基于CAD／CAE技术的超薄手机外壳模具设计彭响方林海杰孙树秋陈景侦洪智填(华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心，广州510640)摘要以某品牌手机模型为例，分析了其外壳结构特征，利用Pro／E软件设计了手机外壳及其注塑模具，选用Moldflow软件对模具设计进行优化分析。结果表明，使用CAD／CAE技术可以大大缩短制品的开发周期，降低设计成本，优化注塑模具设计，提高企业的市场竞争力。关键词CAD／CAEMol

2、dflow手机外壳注塑模在国内外塑料加工行业中约有95％的制品靠模具生产，其中注塑模具的产量占塑料成型模具总产量的50％以上。新产品的开发也都是以模具的更新和工艺的改进为前提。因此，应用CAD／CAE软件设计模具已成为提高模具企业竞争力的有力武器。笔者依据某品牌手机模型设计了一超薄手机外壳，分析了手机外壳的有关结构，并依据结构进行合理的模具设计，最后运用Moldflow软件对制品进行模流分析，避免注射成型时可能出现的缺陷，优化了成型工艺参数。1手机外壳造型选用Pro／E对手机进行造型，设计的手机外壳一模型如图1

3、所示。(a)(b)选用Pro／E的模具设计模块来对制品进行模具a一正面；b-背面设计，要求一模两腔。首先对模具进行分模，完成分图1手机外壳模型模后设计相应的行位、枕位及斜顶，如图3所示。图2手机外壳模具设计4为模具装配图。在对外壳注塑模具进行设计前，要综合分析制品的特征，因为模具设计得好坏将直接影响到制品的成型质量。由于手机外壳要求较高，因此对模具的材料、精度等方面的要求都较高，在设计模具之前，要综合考虑制品的结构，从而合理地确定模具的结构。图3模具结构图2．1模型分析手机模型结构分析见图2。由图2可看出，整收

4、稿日期：2007—05—18维普资讯http://www.cqvip.com彭响方，等：基于CAD／CAE技术的超薄手机外壳模具设计57因此所需注射成型工艺参数也不同。根据制品形状所给出的熔体流动通道及制品的表面质量和使用要求，针对原制品的成型问题，按照前面分析得出的浇口位置区域，预设了图6所示的4种不同的浇注-◆系统方案，并对它们的流动行为进行模拟、分析。(a)(b)a一后模；b-前模图4模具装配图■■3模具设计的CAE分析为了提高模具设计的成功率，在模具设计之前要对制品进行模流分析，现在常用的模流分析软件是

5、Moldflow。这里使用Moldflow／MPI软件来对模具进行模流分析，优化制品的成型工艺参数，保证制品■■的成型质量。(C)(d)3．1建模方案1，单浇口；b-方案2，三浇口；将制品模型通过MDL导人到MPI模块中。手c一方案3，三浇口；d-方案4，四浇口机外壳属薄壁实体件，因此在导人模型时采用Fu—图6初始浇注系统方案sion网格对制品进行网格划分。为了保证分析结果经流动模拟，方案1注塑过程中发生短射。为尽量准确，需对所得网格进行修改、优化。网格统计防止熔体动能损失过大，避免因分子流动取向引起信息为：三

6、角形单元数8810，节点数4379，匹配率为的翘曲变形，保证浇口均匀进料及控制熔接痕，应88．9％。如果单元匹配率太低，应该重新运用网格采用多点浇口进料，增加浇口数量。但方案2同样生成工具来修改网格，直到其匹配率大于85％。在注塑过程中发生短射，也不可取。方案3和方案3．2设置工艺条件4中熔体虽可以填充完毕，但熔接痕很明显，而且大制品材料选用LGChemical公司生产的牌号为多数位于外壳按键与按键之间的较为薄弱的区域，LupoyHR5005A的ABS／PC合金。成型工艺参数见图7。由于熔接痕所在区域是经常受力

7、的部位，为：熔体温度250~C，模具表面温度8O℃，注塑机最制品容易发生断裂。因此必须对浇注系统方案进行大注塑压力360MPa，其余采用默认值。调整。3．3浇口位置预分析为了更好地设置浇口位置，利用MPI软件中的GateLocation分析模块将分析类型设为GateLoca—tion，该模块只是为设计分析初步找到一个最佳的浇口位置。软件分析得到的最佳浇口位置见图5。(a)(b)最好a一方案3；b一方案4图7方案3和方案4的熔接痕(2)改进后的流动方案最差簟根据上述浇注系统方案的分析结果，调整方案4的四个浇口位置

8、，改进后的浇注系统如图8所示。图5最佳浇口位置分析3．4流动模拟与方案比较(1)初始流动方案模拟分析影响顺利充模的关键因素之一是浇注系统，它直接影响熔体的填充行为。由于浇口位置及数量不同，熔体流动长度、路径及流动阻力是不相同的，图8改进后的浇注系统维普资讯http://www.cqvip.com58上程塑料应用2007年，第35卷，第8期(3)流动和翘曲分析采用流动+翘曲(Flow+W