手机外壳注塑成型的数值模拟及翘曲变形控制

论文摘要

近年来随着手机功能的增加,手机外壳的结构越来越复杂,而出于便携性的考虑,手机的壁厚却越来越小,加之各种新材料、新工艺的使用,使注塑成型的难度不断加大,在手机外壳的设计和生产过程中引入CAE模拟具有重大的意义。本文首先叙述了手机外壳注塑成型技术产生的背景和发展现状,并对成型中常见缺陷的成因和解决办法做了介绍,其中重点分析了翘曲变形这一手机外壳注塑成型中的常见问题,指出注塑原料的选择,制件的结构设计,模具结构,成型工艺参数和后处理都会对翘曲变形产生影响。文章以型号为M2832的直板手机的外壳为例,分析了原材料选择和结构设计对注塑成型工艺带来的影响及其解决办法,并在外壳开模前用MOLDFLOW软件对其进行了填充、冷却和保压的模拟分析,为后续的模具设计和成型工艺参数选择奠定了基础。针对手机外壳在试模过程中出现的翘曲问题,设计了一个L18的正交试验,通过MOLDFLOW的模拟,研究了在模具温度、熔料温度、注射时间、保压压力、保压时间、冷却时间六因子三水平下的翘曲变形量,得到了翘曲变形最小的工艺参数组合。通过方差分析,得出保压压力和熔料温度对翘曲量有显著影响,而其余因子的影响则可以忽略,并预测了最优工艺参数组合下的翘曲变形量。最后通过一次试模验证了模拟结果的正确性,表明正交试验与CAE技术相结合,可以方便的实现成型工艺的优化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 手机外壳注塑成型技术产生的背景
• 1.3 手机外壳注塑成型技术的发展现状
• 1.3.1 手机外壳注塑成型的原材料选择
• 1.3.2 手机外壳注塑成型的制品设计
• 1.3.3 手机外壳注塑成型的模具设计
• 1.3.4 注塑成型数值模拟技术
• 1.4 手机外壳注塑成型中的主要问题
• 1.4.1 短射
• 1.4.2 凹陷及缩痕
• 1.4.3 熔接痕
• 1.4.4 气穴
• 1.4.5 翘曲变形
• 1.5 课题的提出和主要研究工作
• 参考文献
• 第二章 注塑成型和翘曲变形的数值模拟理论
• 2.1 薄壁注塑成型充填流动的数学模型
• 2.1.1 充模流动过程的假设与简化
• 2.1.2 熔体粘度模型
• 2.1.3 充填流动方程
• 2.2 翘曲变形的数值分析模型
• 2.2.1 注塑成型CAE 与翘曲变形模拟
• 2.2.2 翘曲CAE 的数学模型
• 2.3 注塑成型的数值模拟工具
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 手机外壳零件设计
• 3.1 手机外壳概述
• 3.2 手机外壳的原材料选择
• 3.3 手机外壳的结构设计
• 3.3.1 外壳的壁厚设计
• 3.3.2 外壳加强肋的设计
• 3.3.3 外壳的圆角设计
• 3.3.4 外壳拔模斜度的设计
• 3.3.5 外壳螺柱与卡扣的设计
• 3.3.6 外壳的尺寸精度和表面质量要求
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 手机外壳开模前的注塑成型模拟分析
• 4.1 MOLDFLOW 软件简介
• 4.2 分析前处理
• 4.2.1 模型导入
• 4.2.2 网格划分
• 4.2.3 材料选择
• 4.2.4 创建浇注系统
• 4.2.5 创建冷却系统
• 4.3 开模前的CAE 模拟及结果分析
• 4.3.1 填充（Fill）分析
• 4.3.2 冷却（Cool）分析
• 4.3.3 流动（Flow）分析
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 试模中翘曲问题的模拟分析
• 5.1 MOLDFLOW 的翘曲分析理论
• 5.1.1 MOLDFLOW 的残余应变预测法
• 5.1.2 MOLDFLOW 的残余应力预测法
• 5.2 对手机外壳的翘曲模拟
• 5.3 数值模拟正交试验
• 5.3.1 正交试验设计方法概述
• 5.3.2 正交试验设计
• 5.3.3 正交试验结果及分析
• 5.4 验证试验与误差分析
• 5.5 本章小结
• 参考文献
• 第六章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文