超薄手機外殼模具設計范文

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摘要：

以某型號手機模型為例，對其外殼的結構特征進行分析。利用Pro/E軟件進行手機外殼與其注塑模具的設計，并選取Moldflow軟件對設計的模具進行必要的優化分析。通過結果證實，運用CAD/CAE技術進行手機外殼的開發與使用，可以極大的減少開發周期，并降低設計的成本，為企業市場競爭力的提升。

關鍵詞：

CAD/CAE技術；手機外殼；模具

將CAD/CAE技術應用到模具設計中，是提高模具技術和促進手機行業持續發展的有效途徑。通過對某款超薄手機外殼結構進行細致分析，并依據CAD/CAE技術進行模具的生產，最后在通過Moldflow軟件對其進行分析，對其生產工藝提出有效優化方法。

1手機外殼模具設計

當今社會手機外殼是否美觀、結實、精致已經成為人們選購手機的主要因素之一，因此對于手機外殼的生產要求是較為嚴格的[1]。而模具設計的好壞將直接影響到手機外殼成品的質量，因此在對手機外殼進行注塑模具的具體設計之前，一定要從多方面進行考量。對于模具制作的材料、精度、抗壓力等等方面都要經過科學的分析。除此之外還要在模具設計之前對所設計外殼的手機結構進行了解，進而使模具結構的設計更為合理。

2模型分析

手機外殼設計其外側底端是有兩處側凹的，因此在進行模具設計時不能以前后模直接進行成型制作，而要通過走行位的方式進行處理。通常在進行手機外殼模具設計時，為了不受缺口凹陷的影響而快速完成生產，都會通過枕位對缺口進行成型制作[2]。除此之外，目前的超薄手機外殼制品的尾部一般都含有兩個卡扣位，也不能通過前后膜的形式直接進行成品制作。而需要斜頂成型，通過此種方式處理才能保證在制品與模具分離時卡扣位的完整。除此之外手機外殼尾部還有一處缺口，同樣需要枕位來定型。而制品的內部結構中也同樣存在兩個相互對稱的卡扣，與卡扣位一樣通過斜頂來定型。

3模具設計的CAE/CAD分析

基于CAE技術進行超薄手機外殼模具的設計，為了保證模具制品的成功率，在進行模具設計之前對參照制品進行模流分析[3]。采用現今通用的模流分析軟件Moldflow進行分析，來對制品的成型工藝參數進行優化，來確保手機外殼的成型質量。

3.1建模通過MDL將手機外殼制品的模型導進MPI模塊中進行建模。因為手機外殼是分屬于薄壁實體件類型中的，因此在進行制品模型導入的過程中要采用Fusion網格對整個制品進行網格區域劃分。同時為了使制作模具更加的精確，確保分析結構的準確性，因此在導入制品模型之后要對網格進行不斷的修改與完善。通常網格的統計信息對數據精確度是有所顯示的，三角形的單元數如果在8810的，而節點數在4380處，那么該模具的匹配率則達到90%[4]。在制品模具的網格分析中匹配率是不能低于85%的，如果發現單元數與節點數的匹配率過低，就應該應用網格的重新生成工具對網格進行修改，直到達到合格參數為止。

3.2設置工藝條件通過對所選手機成品的模具分析，進行模具實體的制作。將設計材料選為某公司生產的牌號為LupoyHR5005A的ABS/PC合金進行制作；所選用的制作成型工藝的參數為，注塑機的最大注塑壓力值設為360兆帕，手機外殼模具的表面溫度控制在80℃左右，熔體的溫度設置在260℃，其他的工藝數值采用默認值。

3.3澆口位置預分析澆口位置在手機外殼模具的設計中極為重要，因此要通過相應的技術對該位置進行預分析。將要分析的制品模具的分析類型設置為GateLocation，并通過MPI軟件中含有的GateLocation分析模塊對其進行分析。通過數據分析結果為此次的模具設計初步預設一個最佳的澆口位置。

3.4流動模擬與方案比較

3.4.1初始流動方案模擬分析手機外殼模具系統的設計制作中，最為重要的就是澆注系統的構建，它是決定模具能否完成順利充模工作的主要因素[5]。與此同時，澆注系統也對熔體的填充行為造成直接的影響。在模具的制作過程中由于手機外殼的澆口位置和數量并不相同，導致熔體的流動路徑、長度和所遇到的阻力也都是情況不一的。所以在模具設計時，對于模具所需要成型的制作注射的工藝參數要依具體情況進行選擇。根據所選制品的實際形狀，將熔體流動通道以及模具制品的表面質量和使用要求以及制品成型參數等，依據PMI軟件分析出結果確定澆口位置。通過對數據的分析制定出不同的澆口位置預方案，并對其流動行為進行模擬與分析。

3.4.2改進后的流動方案通過對最初預設的澆口位置方案設計的分析，需要對其進行改進。將澆口位置設置為四處，分別布置在手機前模的按鍵與屏幕接口處兩點，上半部分兩側各設一點。之后進行流動模擬試驗。改進后的澆口位置設計方案完全可以滿足熔體條件，且澆口位置與熔接痕都較為均勻。

3.4.3流動和翹曲分析為對設計調整之后成型的成品進行檢驗來觀察制作效果，可以通過流動+Flow+Warp對成品的內在強度、整體的變形程度以及外觀的質量等進行分析。（1）熔接痕由于手機殼多采用注塑形式進行制作，因此，塑料結構制品熔接痕的產生是不可避免的。針對此現象，在設計中要盡可能對熔接痕進行優化，以免出現融合不良的現象，進而導致手機成品的取向不良，并且表面出現裂痕其力學能力也會驟減。通過對澆口位置的方案進行調整之后發現熔接痕的位置也發生變化，不再集中于手機外殼最為薄弱的區域，并且熔接痕數量也大大減少。（2）填充時間整個手機外殼模具的設計中，出現翹曲變形的主要原因是由于在充模階段的熔體流動不平衡。填充過程如果熔體的流動不平衡，則會造成整個外殼的型腔內部分位置過保壓，從而使整個制品的整體收縮不均，內應力加大，最后曲翹變形。因此為了防止曲翹變形現象的發生，保證熔體流動的平衡性，就應對熔體的填充時間加以控制[6]。在進行熔體填充過程中，熔體到達模型腔末端的最長時間與最短時間的差值，是反映熔體不平衡程度的主要參考值。所以要將這個差值控制在最小范圍內，才能夠達到熔體的相對平衡。通過對本文設計的模具進行熔體流動平衡性的分析，該方案下的熔體末端的充滿時間應設為0.8～1.1秒之間。

4結語

綜上所述，基于CAD/CAE軟件技術對超薄手機外殼制品進行開發與注塑模型的設計方案優化，可以極大地縮短手機外殼制品的開發時間和周期，并且能夠提升手機模具設計的效率以及對于其結構的優化也具有重要意義。目前手機行業發展景象繁榮，為提升企業競爭力，就要提升手機外殼制品的生產質量、生產效以及降低生產成本，因此企業可以大力應用CAD/CAE技術，進而滿足企業發展需求。

參考文獻：

［1］臧昆巖.手機殼注塑模具設計及仿真［D］.天津：天津大學，2009.［2］王強.手機外殼注射模具設計與制造［D］.南昌：南昌大學，2007.

［3］左小剛.汽車玻璃升降器外殼的沖壓模設計及數值模擬［D］.烏魯木齊：新疆大學，2007.

［4］孫健.基于Pro/E的手機外殼注射模CAD系統的研發及應用［D］.成都：電子科技大學，2011.

［5］李慶.基于CAD/CAE集成模型的塑料注射模優化設計系統［D］.武漢：華中科技大學，2012.

［6］楊亞男.手機外殼注塑成型的數值模擬及翹曲變形控制［D］.上海：上海交通大學，2010

作者：司海濤 李春林 曲爾光 單位：山西運城學院 晉中學院