带金属嵌件的手机外壳注塑成型翘曲变形分析.pdf

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1、贺灿辉，等：带金属嵌件的手机外壳注甥成型翘曲变形分析29带金属嵌件的手机外壳注塑成型翘曲变形分析贺灿辉刘斌邹仕放(华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室，聚合物新型成型装备国家工程研究中心，广州510640)摘要在Moldflow模拟分析的基础上，通过正交试验研究了熔体温度、模具温度、注射时间、保压压力、保压时间和冷却时间等工艺参数对带金属嵌件的手机外壳注塑成型翘曲变形的影响，并优化了成型工艺。结果表明，保压时间和保压压力对翘曲变形的影响最大，最佳工艺组合为：熔体温度310~C，模具温度120qC，注射时间0-3S，保压压力140MPa，保压时间5S，冷却

2、时间6s关键词金属嵌件注塑成型翘曲变形工艺优化Moldflow注塑件的翘曲变形是一个严重的成型缺陷，其首先，利用UG对该手机外壳的3D模型进行产生的根本原因是由于收缩不均匀，使注塑件产生处理，去除不规则小圆角、字符等一些小特征。然内应力而引起的。影响翘曲变形的因素有制品结构、后，转化成STP文件，利用MoldflowDesignLink将模具结构、塑胶材料、成型工艺等。对特定的塑料制其导人MoldflowCADDoctor中，进行模型的修复品，若模具设计合理，翘曲变形主要取决于成型工艺和简化，修复模型的破面，去除模型的小圆角等一些条件。不重要的小特征。这些小特征对

3、分析结果的影响近年来，手机外壳越来越趋向于薄、轻，手机厚可以忽略不计，去除后却可以有效提高网格质量和度的减小，使得其某些局部刚度不足，因而需要在这分析效率。将处理好的模型导人MoldflowPlastics些部位添加金属嵌件。薄壁注塑件的翘曲变形Insight(MPI)中，进行网格划分后得到有限元模非常严重J，而对于带金属嵌件的手机外壳，其变形型』。由于此产品需要采用嵌件成型，因此有限元更加严重，且很难控制。带金属嵌件的塑料制品，由模型需划分为3D网格。PC部分节点数为134876，于塑料的收缩率比较大，而金属的收缩率几乎可以四面体单元数为756975。SUS30

4、4部分节点数为忽略不计，因而成型后制品的内应力很大，翘曲变形127822，四面体单元数为717519。为节省塑料原料，更是非常明显。采用热流道模具，其浇注系统和冷却系统布置如图笔者在Moldflow模拟分析的基础上，运用正交2所示。试验设计方法，结合信噪比、均值分析法和变量分析方法，研究熔体温度、模具温度、注射时间、保压压力、保压时间和冷却时间对带金属嵌件手机外壳注塑成型翘曲变形的影响，并优化其成型：[艺条件。1试验设计1．1有限元模型的建立带金属嵌件的手机外壳结构如图l所示，四周图2模具的浇注系统和冷却系统布置塑料部分采用的是聚碳酸酯(PC)，中间金属部分采1．

5、2试验因素与水平的设计用SUS304不锈钢薄片，厚度为0．3mm。该手机外结合Moldflow和注塑机条件，选取六个重要的壳基本尺寸为102．01TI1TI×58．5mnl×4．5mlrl。可控成型工艺参数(熔体温度、模具温度、注射时间、保压压力、保压时间和冷却时间)作为正交试验的试验因素，它们对成型缺陷的影响较大，通过调节它们的数值可以有效克服大多数成型缺陷。通过正交试验来对工艺参数进行优化，其各试验因素取值范围+通讯作者图1手机外壳结构图收稿日期：2011-08．1830工程塑料应用2011年，第39卷，第11期的选取非常重要。以手机外壳实际生产经验为基础，7

6、7=一10lg(1~--'y)(1)选取各工艺参数的范围为：熔体温度280～320cI=；。’i=1模具温度80—120℃；保压压力80～160MPa；注射式中：，7——信噪比；时间0．1～0．5S，保压时间1～5S，冷却时间6—14S。厂一第f次试验的翘曲变形值；试验因素和水平设置如表1所示。根据选定因素和f——试验的序号；水平的划分，在不考虑各因素间交互作用的情况下，——试验重复次数。选择L，(5。)正交表进行实验。3结果分析表1试验因素与试验水平3．1均值分析试验因素试验水平均值分析可以确定出各个试验因素对试验目12345熔体温度(A)／℃280290300

7、310320标的影响，同时，可以预测出对应于试验目标响应的模具温度(B)／℃8090l00ll0120最优试验因素水平组合。均值即计算各试验因素的注射时间(C)／S0lO．20-3O．4O．5各个水平的信噪比的算术平均值，它是各工艺参数保压压力(D)／MPa8O1O012014016O保压时间(E)／Sl2345对翘曲变形影响的主效应，以A因素的1水平为例，冷却时间(F)／S68lOl214其计算公式为：2试验结果堕(2)利用Moldflow的MPI进行模拟试验，PC选择jSABIC公司的EXL1414，按L25(5)正交表进行工根据(2)式可计算出A因素的1水平

8、对翘曲艺参