Abaqus在耳机金属弹片优化设计中的应用研究.pdfVIP

Abaqus 在耳机金属弹片优化设计中的应用 1 2 林 丽 ， 郭秋凤 大北欧通讯设备（中国）有限公司 摘要: 本文利用Abaqus 软件，对耳机长度调整机构中的关键金属弹片进行了优化设计，使其能够在有限的空间 内提供足够的弹力，而不至发生塑性损伤及断裂，延长了其使用寿命。优化后的结果可应用到实际产品中，以 提升消费者的用户体验，本文方法也可以应用到类似的关键性弹片设计中。 关键词：Abaqus; CAE分析；金属弹片；头戴式耳机；滑动装置 The Application of Abaqus in Optimization Design for Headset Metal Shrapnel 1 2 LIN Li GUO Qiu-feng Abstract: In this paper, the Abaqus software was used for the optimization design of the metal shrapnel in headset headband slider ，to make it offer enough resilience force in limited space without obvious plastic damage or even crack, and increase its durability. The optimization design could be converted to actual product, to improve the user experience. This method could also be applied to similar shrapnel design in consumer electronics. Key words: Abaqus; FEM simulation; Metal shrapnel; Headset; Slider 1. 引言 近年来，随着“体验经济”时代的到来，人们对电子消费产品提出了越来越高的要求，CAE 分析软件可以帮助产品 工程师提高设计效率，缩短研发时间，在竞争日益激烈的消费电子市场争取一席之地，因此，如今CAE 分析在消费电 子领域也逐渐成为一种不可或缺的设计辅助工具。 如图1 所示的金属弹片，是头戴式耳机滑动机构中的关键部位（图中对与之配合的棘齿片及支撑结构做了一定简 化），其作用是调节头带长度以适应不同人群需求。若其一旦在使用过程中发生断裂失效，将会对整个产品的使用产生 非常大的影响，甚至无法再使用，另一方面，过于保守的设计则会导致弹力不足，滑动时手感很差，给消费者造成很 不好的用户体验。 图1. 耳机头带滑动机构中的金属弹片位置及结构示意 此外，追求轻薄的外观也局限了内部结构空间。传统的塑胶棘齿强度差，占据空间大，金属弹片，尤其是弹簧钢， 铍铜这类高弹性金属材料，则能极大程度的节省空间，与之配合的棘齿片可以采用耐摩的工程塑料POM 材料。 然而即便是采用金属材料，若设计不当，仍有失效的风险。不断尝试也许能得到可以接受的结果，但其中设计时 间成本及改模费用是高昂且难以估量的。而在初始设计阶段采用CAE 分析，则能帮助我们快速确定可行的设计参数， 且针对后期验证阶段仍可能存在的问题，也能有较为明确的改进方向。 由于弹片使用过程中涉及大变形，材料非线性及复杂接触，因此本文选用Abaqus 软件进行模拟分析，因其具有 1 强大的处理非线性问题的能力，同时也具有优秀的前后处理模块 。 2. 金属弹片设计要求 如上文所述，金属弹片设计需满足以下需求： 1．提供合适的弹力，从而获得合适的摩擦力，保证好的滑动手感—既不能太松，又不能发生卡涩； 2 ．正常使用时，弹片本身没有塑性损伤； 此外，在满足以上要求的前提下，