包头机械设备网

当前位置: 首页 >> 机械设备厂家

手机壳CAE可模塑性分析和优化设计下

2021年08月18日 包头机械设备网

手机壳CAE可模塑性分析和优化设计(下)

◆ 充填分析

采用Moldflow默认浇注系统和注塑工艺设置,对模型进行流动分析,结果如下:

图3:浇口位置图 图4:流动前沿温度图

图4表示流动前沿的温度分布情况。从图中可以看出流动前沿的温度分布比较均匀,但是在图中的圆圈标示处,温度较低,浇口位置和大小还需要进行微调。

图5:分子定向

图5表示了分子定向情况,表面分子定向值是2,核心分子定向值为1。

图6表示了熔接痕的分布情况。可以看出,在图中圆圈标示处存在因熔接痕集中分布而使强度降低的危险截面。

图6:熔接痕分布图

从充填分析结果可以看出,采用两个浇口后流动是平衡的,没有出现短射等成型问题,同时注塑压力、锁模力也较低,降低了制件生产对注塑机的参数要求,但是,熔接痕分布不太理想,一些关键部位出现的熔接痕会削弱产品强度。

◆ 翘曲分析

采用Moldflow默认浇注系统和注塑工艺设置,对模型进行翘曲分析,结果如下:X向最大翘曲值为0.16毫米;Y向最大翘曲值为0.2毫米;Z向最大翘曲值为0.2毫米。

从翘曲分析结果可以看出,Y向和Z向翘曲较大,这是由于大的LCD窗口使料只能沿两条狭长区域流动造成的。

分析流动和翘曲结果,制品设计和模具需要进行以下几点变更:

1. 从熔接痕分布图可知,在制品LCD窗口右上角和左下角,存在危险区域。在产品设计和模具设计时,修改产品局部壁厚并调节浇口位置,使熔接痕分布于非危险截面,提高产品强度和外观质量。

2. 翘曲分析结果中,Y向和Z向翘曲较大,在模具设计时,调节冷却系统,使制品均匀收缩。

3. 增加LCD窗口左右壁处的加强筋数量,使熔体在此处的流动加强,这样不仅能使流动前沿的温度更加均匀,熔接痕分布更加合理,而且减少因收缩不均匀在LCD窗口左右壁处产生的翘曲量。

◆ DOE(Fill)和DOE(Flow)分析优化

Moldflow中的DOE提供了两种实验设计方法:Taguchi和Factorial实验设计。Taguchi方法通过运行数目较少的一组优化实验,确定出对实验目标的影响最大的实验参数。Factorial方法运行的实验数目要大于Taguchi方法中运行的实验,它用以确定实验参数的最佳实验水平组合。

本课题首先使用Taguchi方法确定出对实验目标的影响最大的实验参数,然后使用Factorial方法确定实验参数的最佳实验水平组合,分别对Fill 和Flow进行优化。

DOE(Fill)和DOE(Flow)的优化目标为确定手机壳体的最佳壁厚,保证设计的强度和经济性,提高设计质量。设计变量为注射时间(Injection time)、膨胀/压缩注射情况(Expand/compress injection profile)、增厚(Thickness multiplier)。设计变量的值如下表:

因为优化目标是确定手机壳体的最佳壁厚,所以设定“注射时间”和“膨胀/压缩注射情况”为自动,增厚值为在40%范围内变化。优化的结果如下:

当壁厚为1.15毫米左右时,流动前沿温度值最高,熔体流动性最好。壁厚大于或小于1.15毫米时,流动前沿的温度值都低于1.15毫米左右时流动前沿的温度值。当壁厚为1.3毫米左右时,体积收缩变量最小,当壁厚大于或小于1.3毫米左右时,体积收缩变量都增大。这表示当壁厚为1.3毫米左右时,产品的收缩最均匀。当壁厚为1.2毫米左右时,收缩指数最大。当壁厚为0.95毫米左右时,剪切应力最大,当壁厚大于0.95毫米后,剪切应力逐渐减小。

由分析优化结果可以看出制件的平均壁厚为1.25mm时,流动前沿温度、体积收缩变量、收缩指数以及剪切应力得到最佳水平。所以制件的最优壁厚为1.25mm。同传统的实验方法相比,DOE不仅节省了时间和精力,而且利用最少的实验获得覆盖面非常广泛的实验结果,得到了产生最佳效果的实验参数组合。

结论:计算机辅助技术已经成为现代设计方法的主要手段和工具,而其中的CAE技术又成为现代设计流程的核心。文章针对手机产品的特点,研究了将浇口位置分析、充填分析、翘曲分析和DOE分析优化(实验设计分析)相结合的优化设计方法,在设计前期避免将来成型时产品可能出现的缺陷,利用Moldflow的DOE技术,优化了制件的结构和平均壁厚,在保证制件性能和功能的前提下,节省了材料,从而提高了产品设计的质量和效率。

上海交通大学材料科学与工程学院 张涛、郭志英

信息来源:《塑料商情》

声明:

本文来源于网络版权归原作者所有,仅供大家共同分享学习,如作者认为涉及侵权,请与我们联系,我们核实后立即删除。