超薄手机外壳模具设计范文

摘要：

以某型号手机模型为例，对其外壳的结构特征进行分析。利用Pro/E软件进行手机外壳与其注塑模具的设计，并选取Moldflow软件对设计的模具进行必要的优化分析。通过结果证实，运用CAD/CAE技术进行手机外壳的开发与使用，可以极大的减少开发周期，并降低设计的成本，为企业市场竞争力的提升。

关键词：

CAD/CAE技术；手机外壳；模具

将CAD/CAE技术应用到模具设计中，是提高模具技术和促进手机行业持续发展的有效途径。通过对某款超薄手机外壳结构进行细致分析，并依据CAD/CAE技术进行模具的生产，最后在通过Moldflow软件对其进行分析，对其生产工艺提出有效优化方法。

1手机外壳模具设计

当今社会手机外壳是否美观、结实、精致已经成为人们选购手机的主要因素之一，因此对于手机外壳的生产要求是较为严格的[1]。而模具设计的好坏将直接影响到手机外壳成品的质量，因此在对手机外壳进行注塑模具的具体设计之前，一定要从多方面进行考量。对于模具制作的材料、精度、抗压力等等方面都要经过科学的分析。除此之外还要在模具设计之前对所设计外壳的手机结构进行了解，进而使模具结构的设计更为合理。

2模型分析

手机外壳设计其外侧底端是有两处侧凹的，因此在进行模具设计时不能以前后模直接进行成型制作，而要通过走行位的方式进行处理。通常在进行手机外壳模具设计时，为了不受缺口凹陷的影响而快速完成生产，都会通过枕位对缺口进行成型制作[2]。除此之外，目前的超薄手机外壳制品的尾部一般都含有两个卡扣位，也不能通过前后膜的形式直接进行成品制作。而需要斜顶成型，通过此种方式处理才能保证在制品与模具分离时卡扣位的完整。除此之外手机外壳尾部还有一处缺口，同样需要枕位来定型。而制品的内部结构中也同样存在两个相互对称的卡扣，与卡扣位一样通过斜顶来定型。

3模具设计的CAE/CAD分析

基于CAE技术进行超薄手机外壳模具的设计，为了保证模具制品的成功率，在进行模具设计之前对参照制品进行模流分析[3]。采用现今通用的模流分析软件Moldflow进行分析，来对制品的成型工艺参数进行优化，来确保手机外壳的成型质量。

3.1建模通过MDL将手机外壳制品的模型导进MPI模块中进行建模。因为手机外壳是分属于薄壁实体件类型中的，因此在进行制品模型导入的过程中要采用Fusion网格对整个制品进行网格区域划分。同时为了使制作模具更加的精确，确保分析结构的准确性，因此在导入制品模型之后要对网格进行不断的修改与完善。通常网格的统计信息对数据精确度是有所显示的，三角形的单元数如果在8810的，而节点数在4380处，那么该模具的匹配率则达到90%[4]。在制品模具的网格分析中匹配率是不能低于85%的，如果发现单元数与节点数的匹配率过低，就应该应用网格的重新生成工具对网格进行修改，直到达到合格参数为止。

3.2设置工艺条件通过对所选手机成品的模具分析，进行模具实体的制作。将设计材料选为某公司生产的牌号为LupoyHR5005A的ABS/PC合金进行制作；所选用的制作成型工艺的参数为，注塑机的最大注塑压力值设为360兆帕，手机外壳模具的表面温度控制在80℃左右，熔体的温度设置在260℃，其他的工艺数值采用默认值。

3.3浇口位置预分析浇口位置在手机外壳模具的设计中极为重要，因此要通过相应的技术对该位置进行预分析。将要分析的制品模具的分析类型设置为GateLocation，并通过MPI软件中含有的GateLocation分析模块对其进行分析。通过数据分析结果为此次的模具设计初步预设一个最佳的浇口位置。

3.4流动模拟与方案比较

3.4.1初始流动方案模拟分析手机外壳模具系统的设计制作中，最为重要的就是浇注系统的构建，它是决定模具能否完成顺利充模工作的主要因素[5]。与此同时，浇注系统也对熔体的填充行为造成直接的影响。在模具的制作过程中由于手机外壳的浇口位置和数量并不相同，导致熔体的流动路径、长度和所遇到的阻力也都是情况不一的。所以在模具设计时，对于模具所需要成型的制作注射的工艺参数要依具体情况进行选择。根据所选制品的实际形状，将熔体流动通道以及模具制品的表面质量和使用要求以及制品成型参数等，依据PMI软件分析出结果确定浇口位置。通过对数据的分析制定出不同的浇口位置预方案，并对其流动行为进行模拟与分析。

3.4.2改进后的流动方案通过对最初预设的浇口位置方案设计的分析，需要对其进行改进。将浇口位置设置为四处，分别布置在手机前模的按键与屏幕接口处两点，上半部分两侧各设一点。之后进行流动模拟试验。改进后的浇口位置设计方案完全可以满足熔体条件，且浇口位置与熔接痕都较为均匀。

3.4.3流动和翘曲分析为对设计调整之后成型的成品进行检验来观察制作效果，可以通过流动+Flow+Warp对成品的内在强度、整体的变形程度以及外观的质量等进行分析。（1）熔接痕由于手机壳多采用注塑形式进行制作，因此，塑料结构制品熔接痕的产生是不可避免的。针对此现象，在设计中要尽可能对熔接痕进行优化，以免出现融合不良的现象，进而导致手机成品的取向不良，并且表面出现裂痕其力学能力也会骤减。通过对浇口位置的方案进行调整之后发现熔接痕的位置也发生变化，不再集中于手机外壳最为薄弱的区域，并且熔接痕数量也大大减少。（2）填充时间整个手机外壳模具的设计中，出现翘曲变形的主要原因是由于在充模阶段的熔体流动不平衡。填充过程如果熔体的流动不平衡，则会造成整个外壳的型腔内部分位置过保压，从而使整个制品的整体收缩不均，内应力加大，最后曲翘变形。因此为了防止曲翘变形现象的发生，保证熔体流动的平衡性，就应对熔体的填充时间加以控制[6]。在进行熔体填充过程中，熔体到达模型腔末端的最长时间与最短时间的差值，是反映熔体不平衡程度的主要参考值。所以要将这个差值控制在最小范围内，才能够达到熔体的相对平衡。通过对本文设计的模具进行熔体流动平衡性的分析，该方案下的熔体末端的充满时间应设为0.8～1.1秒之间。

4结语

综上所述，基于CAD/CAE软件技术对超薄手机外壳制品进行开发与注塑模型的设计方案优化，可以极大地缩短手机外壳制品的开发时间和周期，并且能够提升手机模具设计的效率以及对于其结构的优化也具有重要意义。目前手机行业发展景象繁荣，为提升企业竞争力，就要提升手机外壳制品的生产质量、生产效以及降低生产成本，因此企业可以大力应用CAD/CAE技术，进而满足企业发展需求。

参考文献：

［1］臧昆岩.手机壳注塑模具设计及仿真［D］.天津：天津大学，2009.［2］王强.手机外壳注射模具设计与制造［D］.南昌：南昌大学，2007.

［3］左小刚.汽车玻璃升降器外壳的冲压模设计及数值模拟［D］.乌鲁木齐：新疆大学，2007.

［4］孙健.基于Pro/E的手机外壳注射模CAD系统的研发及应用［D］.成都：电子科技大学，2011.

［5］李庆.基于CAD/CAE集成模型的塑料注射模优化设计系统［D］.武汉：华中科技大学，2012.

［6］杨亚男.手机外壳注塑成型的数值模拟及翘曲变形控制［D］.上海：上海交通大学，2010

作者：司海涛 李春林 曲尔光 单位：山西运城学院 晋中学院