基于注塑模CAE的計算機顯示器底座壁厚的優(yōu)化

1、基于注塑模CAE的計算機顯示器底座壁厚的優(yōu)化         0 引言    注塑制品的質(zhì)量主要取決于注射成型過程，塑料熔體注入模具后的流動行為在決定制品質(zhì)量方面具有重要意義，因此對充模過程進行有效地分析是非常必要的。注射過程流動分析的目的是預測塑料熔體注入模具型腔時的流動情況，從而判斷熔體流動給注塑件質(zhì)量帶來的影響【1】。本文應用華塑CAE（HSCAE 3DRF5.1）模擬軟件對計算機顯示器底座進行注塑充模流動模擬分析，優(yōu)化制品設計，確定制品的最佳壁厚成型范圍及最小壁厚值。 

2、0;      1 計算機顯示器底座的幾何造型和網(wǎng)格劃分    1.1 幾何造型    運用Pro/Engineer2000i 軟件對計算機顯示器底座進行了三維實體造型，三維實體圖如圖1 所示。制件長度247mm，寬度200mm，高度34.1mm，最大壁厚為4.84037mm，最小壁厚為0.279156mm。本注塑件選擇材料為聚苯乙烯（PS）?？疾霩SCAE 的材料庫，共有55種牌號的聚苯乙烯，選擇牌號YANSHAN 666D，其粘度值在各種牌號中居中下等。   

3、圖1 計算機顯示器底座實體圖    (a) 上表面 (b) 下表面        圖2 計算機顯示器底座三角形網(wǎng)格劃分    1.2 網(wǎng)格劃分【2，3】    有限元網(wǎng)格的劃分是模擬軟件進行分析的基礎。HSCAE 采用STL文件格式傳送塑件幾何模型。在劃分有限元網(wǎng)格時應根據(jù)模型的大小及復雜程度，選擇合適的有限單元密度。從Pro/Engineer 中轉(zhuǎn)換輸出STL 文件，有兩個參數(shù)需要選擇，其中“Chord Height”（弦高）表示三角

4、形逼近的絕對誤差，“Angle Control”表示三角形平面與其逼近的曲面切平面夾角的余弦。本文中將計算機顯示器底座三維模型轉(zhuǎn)化為STL文件所選擇的參數(shù)為：“Chord Height”0.05mm，“Angle Control”0.5，得到的網(wǎng)格劃分如圖2 所示，HSCAE 軟件進行重整細化后的頂點數(shù)為7483 個，面片數(shù)為14978 個，能夠滿足精度的要求。        2 模擬方案制定    本文是對計算機顯示器底座的壁厚進行優(yōu)化設計。首先利用壁厚與流程的關系計算出塑件能夠成型的最小壁厚值， 然后

5、根據(jù)資料推薦的成型時合理的壁厚范圍，確定5 個壁厚值。 對上述6個壁厚值分別按照正交法得出其最優(yōu)的模擬結(jié)果，然后對得到的6個最優(yōu)模擬結(jié)果進行分析對比，最終得到塑件的最佳壁厚成型范圍值。        2.1 澆口和流道設計【4】    PS 可以采用各種形式的進料口，在對本注塑件模擬過程中，由于該件的壁厚不是很均勻，所以選擇了直接澆口形式。為了使塑料熔體能夠均衡的充滿型腔，選擇澆口位置為（-27，18，0）。因為采用的是直接澆口形式，因此流道的設計部分只需要設計主流道，具體尺寸為：大端直徑為8mm，錐角為

6、4°，流道長度為60mm，小端直徑為4mm。        2.2 壁厚值的確定    2.2.1 最小壁厚值的確定    PS 屬于流動性較好的材料，利用壁厚與流程的關系式S=（L/100 +0.5）×0.6（其中L為流程，由該塑件幾何關系可得L=167.6mm）可以得到該塑件成型的最小壁厚值S1.3mm。將制件的主要壁厚改變?yōu)?.3mm，得到制件的平均厚度為1.57754mm。       

7、2.2.2 在合理的壁厚范圍內(nèi)選取模擬值    對于材料為PS 的一般注塑制品，壁厚推薦值為2.252.60mm【5】。因為此注塑件的壁厚不很均勻，模擬中通過改變制件的主要壁厚，將制件的平均壁厚控制在推薦值范圍內(nèi)。主要壁厚值的選取分5 級，分別為2.7mm、2.85mm、3mm、3.15mm、3.3mm，得到相應的制品平均壁厚分別為2.29101mm、2.3972mm、2.45497mm、2.52095mm、2.58047mm。因此共有6個壁厚值需模擬分析。        2.3 工藝參數(shù)的確定 

8、;   模擬中考慮了七個注塑工藝參數(shù)。    注射時間【4,5】: 熔體的注射時間Tf 可以由模具所需要的冷卻時間Tc 來估計：    保壓時間：根據(jù)PS 的保壓時間與成型收縮率的關系曲線【6】，取保壓時間范圍為：1025S。        最大注射壓力：PS 屬于粘度不高的塑料，并且本文所選制品的形狀不是非常復雜，精度要求也一般，所以注射壓力范圍取6090MPa。    保壓壓力：根據(jù)最大注射壓力和聚苯乙烯的性能