16_捷荣_蒋忠_手机透明电池盖注射压缩成型分析

1、手机透明电池盖注射压缩成型模流分析东莞捷荣技术股份蒋忠模流分析工程师参赛者介绍 姓名:蒋忠 职称:模流分析工程师 部门:工模部 工作/研究内容:模流分析本参赛者来自于东莞捷荣技术股份模流分析专业技术团队。2公司介绍本参赛者来自于东莞捷荣技术股份，东莞捷荣技术股份于2007年09月25日在东莞市工商行政管理局登记成立。公司经营范围包括生产和销售非金属制品模具；精冲模、精密型腔模等。 。3作品背景背景大纲 该产品或是制程当前的设计开发趋势为何?注射压缩成型（injection compression moulding/icm)是传统注塑成型的一种高级形式。注射压缩成型的主要特点与传统注塑过程相比较

2、，注射压缩成型的显著特点是， 其模具型腔空间可以按照不同要求自动调整。例如，它可以在材料未注入型腔前，使 模具导向部分有所封闭，而型腔空间则扩大到零件完工壁厚的两倍。另外，还可根据 不同的操作方式，在材料注射期间或在注射完毕之后相应控制型腔空间的大小，使之 与注射过程相配合，让聚合物保持适当的受压状态，并达到补偿材料收缩的效果。它 能增加注塑零件的流注长度/壁厚的比例；采用更小的锁模力和注射压力；减少材料内应力；以及提高加工生产率。 注射压缩成型适用于各种热塑性工程塑胶制作的产品， 如：大尺寸的曲面零件，薄壁、微型化零件，光学镜片，透明薄件以及有良好抗特性要求的零件。注射压缩成型已成功地应用多

3、年了，其操作也相对比较容易。只要有合适的设计规范，以及采用恰当的材料和工艺，它完全可能适用现有的注塑设备加上对软件进行某些调整来实现操作。 icm与传统注塑相比，其优势在于有较大的流注长度壁厚比例；锁模力和注射压力可以减少，并在更小的注塑设备上制作大型零件； 它还有较低的材料内应力，并在光的折射上获得良好的效果，因此适于制作一些光学产品，如手机透明电池盖，cds,dvss和眼用镜片等。5挑战及解决方案 当前的挑战/问题是甚么?请阐述其重要性。1） 产品结构需为均匀的胶厚，减少注塑保压时的保压压力，减少应力痕的产生。2） 模具排位一般做一出一或一出二短边方向侧进胶或一出一或一出二长边方向侧进胶。

4、浇口排布到产品边尽可能宽，以证应力痕留在浇口位置。(注：分子链是顺着流动方向排布，折弯强度，反过来另一个方向就会差，所以为什么有些会长边进胶有些又从短边进胶)3） 一般做弹簧方式撑开模板，油缸原理也是一样。(撑开间距待试验，以及撑开间距检测方式)4） 一般做二板模，开模原理稳定，压力损失小。5） 运水必须要充分，以保证模腔内的温度是均匀的，并做隔热结构，以防模具热量流失。6) 淋涂表面必须为平面，以防积油。 为何选择Moldex3D?因为Moldex3D有一个压缩模分析模块而且这个模块分析结果的准确度与实际很接近。做压缩区网格即可以在UG和Moldex3D前处理Designer相结合实现也可以

5、通Designer和犀牛来实现且操作方便灵活且网格匹配率高。6目标 目标-本作品之目标：找到最佳进胶方案与选择合适的塑胶材料达到使用要求。-长期目标：为透明类手机件找到一套切实可行的产品外观 高要求与尺寸高精度的控制方法。 预期效益在偏光镜下产品表面彩虹印光滑均匀过渡，产品X，方向大小头在尺寸精度要求范围内，Z轴方向变形量明显改善。7产品介绍产品及模具开发流程与分工介绍9产品 产品件名称:手机电池盖 产品尺寸长： 175.00宽：105 .00mmmm高：2.50 mm厚度： 0.70 mm 网格模型网格型态 :Mixed/BLM总网格数: 97030210材料分析11流道配置（采用二板模侧向

6、扇形浇口）原始的浇口和流道设计新的浇口和流道设计12冷却水路设计（两个方案水路设计相同）前模：2组运水后模：1组运水13成型条件（两方案一样） 充填时间： 0.35sec 熔胶温度：310 C 模具温度： 90C14成型条件（两个方案一样） 压缩时间： 3.5sec 压缩间距：0.3 mm 压缩速度： 5mm/sec 压缩力：140tf15模流分析结果与应用分析方法及流程 前期准备：产品坯图的设计与浇口流道和水路设计 在Moldex3D的Designer模块划分产品坯图、浇口和流道等网格 在Rhino中制作压缩区的网格 在Moldex3D的Designer模块加运水 在Moldex3D主分析模

7、块设置成型工艺条件与分析 查看分析结果与对比分析结果17原始设计分析结果充填时间(动态图按Shift+F5)18原始设计分析结果充填时间(等位线)19原始设计分析结果流动波前温度20原始设计分析结果充填压力21原始设计分析结果锁模力22原始设计分析结果剪切应力23原始设计分析结果翘曲变形24设计变更分析结果充填时间(动态图按Shift+F5)25设计变更分析结果压缩区动作动画(动态图按Shift+F5)26设计变更分析结果充填时间(等位线)27设计变更分析结果流动波前温度28设计变更分析结果充填压力29设计变更分析结果锁模力30设计变更分析结果剪切应力31设计变更分析结果翘曲变形32原始设计和

8、设计变更比较33分析机台：NEX220-18E / NISSEI220T 32290MPa项目名称原始设计设计变更模具温度90 90 注塑料温310 310 填充时间0.52 s0.35 s注塑成型周期30+5 s25+5 s注塑压力265MPa202MPa锁模力331Ton216 Ton波前温度分布中间低周边高不均匀分析均匀剪切应力整体较大整体较小X方向变形量-0.4190.418-0.1480.142X方向变形量-0.8421.005-0.2050.298Z方向变形量-0.2640.407-0.0190.046验证模拟分析 在只改变产品浇口设计情况下，采用相同的水路设计与成型工艺条件（成型

9、工艺条件参考实际试模调试参数来设置）通过Moldex3D各模块与相关软件辅助得出分析结果来对比验证本作品分析结果。34模流分析结果与试模结果对比 模流分析结果显示和实际试模结果高度符合35浇口设计方案对比(充填动画请按Shift+F5)颜色混乱，NGOld Gate颜色均匀过渡，OKNew Gate36结论及未来应用结论 通过以上手机透明电池盖的注射压缩分析案例，可以看出一个产品的质量关键与浇口样式的设计有很大关系，浇口在设计变更后让充填时间缩短找到最佳成型周期，让流动波前温度分布更均匀从而减小产品内应力的产生让产品在偏光镜下彩虹印更均匀光滑呈现，同时降低了充填整体注射压力与锁模力才能得到更小

10、的变形量让产品质量大大提高。同时可以看出Moldex3D模流分析软件功能的强大以及压缩分析功能与实际试模准确性很接近，为产品高质量保驾护航。38Moldex3D应用效益分析 请具体描述 Moldex3D 的价值及带来的效益 (请涵盖量化数据) 本研究依托Moldex3D精确的数值模拟能力，成功解决了透明电池盖透光折射的问题，大幅度降低了废品率，废品率由82%降低到5%以下，有效减小资源浪费，为企业带来巨大的利益。Moldex3D精确注射压缩成型分析功能与实际成型相关工艺参数相符 合，给本例成功的关键所在。39Moldex3D未来应用及研究发展 未来应用计划技术的革新，仿玻璃工艺的塑胶外壳成为手

11、机行业中低端主流品牌的选择。华为、OV产品的仿玻璃塑胶外壳手机，一经上市，便受到了消费者的热捧，其销量非常可观。 未来研究计划在4G时代塑料、玻璃、陶瓷后盖、金属都是被证明可行的。5G高频下，相比4G频率增加了约10倍，真空损耗相比4G增加了20dB，将导致传送距离不到4G的1/8。由于金属会对电磁波有屏蔽作用，因此在5G来临前，手机市场趋势已由金属外壳转为非金属，玻璃、陶瓷、塑 胶等，非金属成为手机外壳材质的选择。iPhone X带来的玻璃后盖浪潮，让仿玻璃工艺塑胶外壳粉墨登场。手机外壳材质的探索，技术的更迭，仿玻璃工艺为塑胶外壳增添质感、触感，而且在手机行业中低端市场更具有性价比。40附1

12、：关于怎样建模产品浇口与压缩区网格方法探讨（ Designer)1、在NX中打开图档（前提：产品坯图和浇口及流道都已经设计好）。 浇口 产品 压缩区41Page 412、在前处理模块Designer中划分网格。42Page 422、在前处理模块Designer中划分网格（注意要R16版本才有这个功能与犀牛类似命令功能）。43Page 432、在前处理模块Designer中划分网格（注意不要一次性点后面流道生成网格，建议逐步生成，有问题处理再下一步，每做好一步保存，这样节省时间减少出错与避免软件出现崩掉的现象，）。44Page 442、在前处理模块Designer中划分网格：把嵌件属性改为压缩区

13、，注意压缩方向设置。45Page 452、在前处理模块Designer中划分网格：设置压缩移动面。46Page 462、在前处理模块Designer中划分网格：保存文件。47Page 47附2：关于怎样建模产品浇口与压缩区网格方法探讨（ Rhino）1、打开Rhinoceros 。48Page 482、导入Designer文档。（把光标放到此图标上按右键）49Page 493、双击右上视图名Perspective。50Page 504、层下关闭不要对象（模架、水路等）,显示模式选择着色模式，按F7关闭网格平面。51Page 515、抽取要做压缩区域的网格面：点此图标按左键，然后单击要抽取压缩面

14、，按Enter,确定。52Page 526、在层下面仅显示抽取对象。53Page 537、选择要压缩的网格面把其他抽取的网格面删除。54Page 548、设定实体B.C边界面：单击此图标中选择，选择网格面，按ENTER,在弹出对话框Moving Surfacd,输入偏移方向（0 0 1），输入压缩量（本例0.3mm)，点OK55Page 559、创建压缩区域实体网格：单击此图标数（本例1），点OK，在弹出对话框中输入网格划分层56Page 5610、打开所有层和显示模式改为线框模式：57Page 5711、导出所有网格：单击此图标（注意无水路按左键，有水路按右键），点取消两次，选择所有网格对象，按ENTER,输入文件名，保存，开模方向点OK（如果还出现保存对话直接点关闭即可）.58Page 58成型条件设置59Page 59成型条件设置两种情况(仅供参考）：1、喷嘴关闭，后续充填需要靠压缩完成，