数码相机外壳注射模具设计

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1、基于CAD/CAM/CAE的数码相机外壳注射模具设计匡威华，陈丽斯，咸朕易，陈耀辉(中国广东工业大学材料与能源学院，广州510006)摘要：本文介绍了数码相机外壳采用Moldflow进行注射成型分析，通过有限元分析模型使工程师作出科学的判断，然后数控加工采用UGNX加工制造成型。关键词：注射过程；数值模拟；模具设计；数控加工1•介绍说明注射成型工艺，作为先进制造技术的重要组成部分，已成为一个受欢迎的塑料成型工艺⑴。数码相机外壳传统的制造方法是通过注射成型，工艺参数主要依靠设计者的经验［2】。但是，在现代工业的竞争下促使制造商缩短开发周期和降低调试成本⑵。在塑件被制造出来之前数值模拟的注入过

2、程给工程师提供科学的工具使他们来验证设计的不足。有限元模型可以模拟型腔充满阶段的注射成型工艺和预测热塑性塑料熔体的流动机制UT,确保了零件的高效生产和准确性。借助数值模拟，多次垂复模拟可以很大程度上缩短开发周期。在过去的十年里，计算机数值模拟方法的发展已经取得了很大的进步，这使注射工艺的有限元分析(FEA)越来越高效和方便使用，为了匹配一些特定的参数许多不同的软件被开发用于分析注射过程屮。Moldflow软件是世界领先的注塑工艺在深模拟产品。它能准确的反应塑件制品在成型过程中的充填过程、体积收缩、熔接痕、冷却效果及变形等条件。通过仿真设置和结果阐明来展示壁厚、浇口位置、材料、几何形状变化如

3、何影响可制造性。2.有限元分析模型Moldflow可以由CAD软件导入一个CAD模型，包括中腔模型、线框、曲而模型。在本文屮，数码相机外売如下图所示。图1通过UGNX实现，将它导入Moldflow0图1.数码相机外壳图2.数码相机网格外壳模型导入后一个新的分析是由前处理创建的。为了容易控制模型，不同模型的实体被分成不同的层次。数码相机外壳是网状的融合网，要确保融合网的标准化。由于一些缺陷设计师必须检查融合网，如高纵比和重叠元素，在以后的分析中可能会出现问题。此外，多重网格化完成在圆形区域。多重网格化方法融入后局部网格模型的模态分析精度会更精准。图2显示了网格的数码相机外壳，它由11988元

4、素和5992个节点。3.仿真结果和分析在运行模拟结果时可以通过很多方法，比如屏幕输岀、结果总结和分析检查文件的学习任务窗格。结果总结是非常重耍的，它记录充填时间，总体温度、剪切应力和充填阶段的部分冷凝层⑷。一些重要的结果在以下部分中讨论。数码相机外壳的注塑工艺是非常复杂的，注射位置是最重要的工艺参数，设计者通常会由经验预测位置。现在的数值模拟给工程师分析最好的浇口位置提供了一个科学的工具。图3所示浇口分析表明，最佳浇口位置在中心和最差浇口位置是在边缘。图3•浇口最佳注入分析然而，为了使塑件整体在同一时间完成注射，达到良好的外观,多腔注射位置应该选在中心侧，如图4。图4.多腔设计模具图5展示

5、了像机外壳注塑充填时间的过程。表明摄像机外壳浇口位置在中心侧的充填时间较短,在边缘较长。0眈10UM0J23G0图5.充填时间根据有限元分析,模具为数码相机外壳设计。凸模和凹模的在图6和图7通过UGNX设计，然后他们与其他零件，如模架、导柱、导套、顶出销等进行组装。图6.凸模图7.凹模2.数控加工数控加工是CAD/CAM/CAE系统重要的一个部分。优点在于缩短设计周期,减少生产时间。基于UGNX软件，型芯的加工代码很容易编写。加工代码如下：N0170Z15.1907N0180G1Z12.1907NO190X-7.91Y95.043N0200G2X13.3721Y62.221-14

6、.67J-32.823N0210G1Y17.78N0220G2X-7.91Y-15.0431-35.9521JO.ON0230G1X-5.3447Y.1831N6690Z5.515N6700X-86.9044Y98.9834N6710Z4.6767N6720G1Z1.6767N6730G3X-82.8413Y95.04316.4888J2.6259N6740G2X-75.322Y89.32681-5.6076J-15.18N6750G1X-72.871Y85.3224N6760X-51.8565N6770G2X-42.3012Y95.043115.1365J-5.3224N6780G3X-

7、37.959Y99.8539L2.435J6.5629N6790GOZ23.13N6800M02%图8的加工过程模拟。在图8a),粗加工处理，图8b)显示了在半精加工刀具轨迹。此外，一些复杂区域的模芯是由电火花加工。图&(a)粗加工图8.(b)半精加工5.结论本文介绍了相机外壳的注射成型工艺数值模拟，对最佳浇口位置进行了研究，模具的有限元分析非常符合结果。在UGNX加工仿真显示了凸模的数控加工是正确的。数值模拟对注塑成型