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基于注塑模CAE的计算机显示器底座壁厚的优化
中国科技论文在线
基于注塑模CAE的计算机显示器底座壁厚的优化
1,2 1 1 1
王金龙 , 王鹏程 , 李永艳 张晶
(1、内蒙古工业大学材料科学与工程学院,内蒙古,呼和浩特,010062
、内蒙古农业大学食品科学与工程学院2 ,内蒙古,呼和浩特,010018)
摘要:利用正交试验法设计模拟方案来进行CAE流动模拟分析,优化计算机显示器底座设计,
确定它的最佳壁厚成型范围及最小壁厚值。
关键词:注塑成型;制品设计;计算机辅助工程技术;优化
中图分类号:TP391.7 文献标识码:A
0引言
注塑制品的质量主要取决于注射成型过程,塑料熔体注入模具后的流动行为在决定制品
质量方面具有重要意义,因此对充模过程进行有效地分析是非常必要的。注射过程流动分析
的目的是预测塑料熔体注入模具型腔时的流动情况,从而判断熔体流动给注塑件质量带来的
【1】
影响 。本文应用华塑 CAE(HSCAE 3DRF5.1)模拟软件对计算机显示器底座进行注塑充模
流动模拟分析,优化制品设计,确定制品的最佳壁厚成型范围及最小壁厚值。
1计算机显示器底座的几何造型和网格划分
1.1几何造型
运用 Pro/Engineer2000i 软件对计算机显示器底座进行了三维实体造型,三维实体图如
图1所示。制件长度247mm,宽度200mm,高度34.1mm,最大壁厚为4.84037mm,最小壁厚
为 0.279156mm。本注塑件选择材料为聚苯乙烯 (PS )。考察 HSCAE 的材料库,共有 55种
牌号的聚苯乙烯,选择牌号YANSHAN 666D,其粘度值在各种牌号中居中下等。
(a) 上表面 (b) 下表面
图1 计算机显示器底座实体图
图2 计算机显示器底座三角形网格划分
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1.2网格划分【2,3】
有限元网格的划分是模拟软件进行分析的基础。HSCAE 采用STL 文件格式传送塑件几
何模型。在划分有限元网格时应根据模型的大小及复杂程度,选择合适的有限单元密度。从
Pro/Engineer 中转换输出STL 文件,有两个参数需要选择,其中 “Chord Height ”(弦高)表
示三角形逼近的绝对误差,“Angle Control”表示三角形平面与其逼近的曲面切平面夹角的
余弦。本文中将计算机显示器底座三维模型转化为STL文件所选择的参数为:“Chord Height ”
——0.05mm,“Angle Control”——0.5,得到的网格划分如图2所示,HSCAE软件进行重整
细化后的顶点数为7483个,面片数为 14978个,能够满足精度的要求。
2模拟方案制定
本文是对计算机显示器底座的壁厚进行优化设计。 首先利用壁厚与流程的关系计算出
塑件能够成型的最小壁厚值, 然后根据资料推荐的成型时合理的壁厚范围,确定5个壁厚
值。 对上述6个壁厚值分别按照正交法得出其最优的模拟结果,然后对得到的6个最优模
拟结果进行分析对比,最终得到塑件的最佳壁厚成型范围值。
2.1浇口和流道设计【4】
PS可以采用各种形式的进料口,在对本注塑件模拟过程中,由于该件的壁厚不是很均
匀,所以选择了直接浇口形式。为了使塑料熔体能够均衡的充满型腔,选择浇口位置为(-27,
18,0)。因为采用的是直接浇口形式,因此流道的设计部分只需要设计主流道,具体尺寸为:
大端直径为8mm,锥角为4°,流道长度为60mm,小端直径为4mm。
2.2壁厚值的确定
2.2.1最小壁厚值的确定
PS属于流动性较好的材料,利用壁厚与流程的关系式S=(L/100 +0.5)×0.6(其中L
为流程,由该塑件几何关系可得L=167.6mm)可以得到该塑件成型的最小壁厚值S≈1.3mm。
将制件的主要壁厚改
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