FPC连接器变形翘曲问题----MOLDFLOW软件在连接器行业中模拟分析实例_塑 ...

一 引言

电子工业高密度封装和微型化的发展,要求设计者设计出体积小、壁薄的高性能连接器,而这就要求用于绝缘和固定接触件的塑料产品有更高的质量。

为了提高连接器中的塑料产品的质量,缩短加工周期,快速高效地占领市场,必须采用先进的模流分析技术,在进行实物生产之前,就可以找出制品和模具设计中潜在的问题,并加以改进,从而确保一次试模,就能生产出合格的产品。

计算机辅助工程(CAE)技术已成为塑料产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的xxx的途经。同传统的模具设计相比,CAE 技术无论在提高生产率、保证产品质量,还是在降低成本、减轻劳动强度等方面,都具有很大优越性。利用CAE(Moldflow)技术可以在模具加工前,在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析,准确预测熔体的填充、保压、冷却情况,以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况,以便设计者能尽早发现问题,及时修改制件和模具设计,而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破,而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等,都有着重大的技术经济意义。

二 实例分析

连接器在成型过程中经常出现的质量问题有:制品翘曲严重;某些接插孔处的强度不够,易开裂。下面以一实例来说明MOLDFLOW 软件在优化连接器制品和模具设计中的运用。

某型连接器模型如下图1 所示(尺寸为47.3×8×7.3mm)。

所选择的材料为:Solvay Advanced Polymers LCP Xydar G-930 BK (30% glass filled)
         原始设计方案与改进方案如图2 和图3 所示。


        对于长条形塑料外壳,如果浇口选取得不合理,那么在成型后,塑料件易变形,严重时会因此产生报废。在原始设计方案中,将浇口设置在侧边靠近边缘处。而在改进方案中,将浇口放置在最顶处,并且修改了靠近侧壁处的结构,使壁厚变化更加均匀。下面图4~图7 比较了两种设计方案中,对制品质量起决定因素的X 和Z 方向上的翘曲变形量。

翘曲是指由注塑而不是由加载所造成的{yj}性的平面误差变形,当模塑过程中所引起的内部应力释放后,就会产生不同的收缩,出现这种现象。不同的冷却速度会引起不同的收缩,由于零件较厚部位比较薄部位冷却慢,因而会引起零件翘曲。模具中结晶性材料冷却越慢,聚合物基体结晶越充分,其收缩也越大。因此,模具结构会影响冷却速度,从而引起翘曲。具有复杂型芯或尖角特征的结构会造成模塑冷却方面的问题,因为它们将保持热量,使这些区域内的塑料结晶更慢、更xx,增大局部的收缩。

翘曲的另一原因是由于含有玻璃纤维的零件具有各向异性的特点,从而引起不同的收缩。如前所述,流动方向的收缩会受一玻璃纤维的阻碍,而横向收缩不受影响,近似纯净树脂。应尽量迫使纤维沿零件的长边排列,从而得到均衡、平整的连接器。

从上述所图中比较可得出,采用改进方案后,虽然Z 方向上的翘曲变形量略有增大,但X 方向上的翘曲变形量却大大减小了。这些模拟分析结果就为我们采用改进方案提供了依据。

另外,要注意接插件孔处的强度。图8 是接插件孔处熔接纹形成的模拟图。随着插针密度的增加和壁厚的减小,连接器基体的电绝缘性能变得更加严苛。连接器设计必须重视模制绝缘体的结构要求。在绝缘件与接触件压配合中若出现裂缝,就会破坏互连系统的绝缘性能,这是不能容许的。可通过改变浇口位置、提高模温料温等方法来xx或减弱此处的熔接纹。

接器用玻璃纤维增强零件刚度和热性能,同时,也会引起所设计零件的各向异性和可能的变形。图9 为改进方案中玻璃纤维的取向图。在注塑过程的填充阶段,零件表面玻璃纤维取向为流动方向,而在零件的涡旋中心或模中心,玻璃纤维的取向更加任意,大多数时间垂直于流动方向。因为这些纤维比它们周围的聚合物基料刚度更大,所以,流动方向的机械性能得到显著加强,而垂直方向却比预期的低。

三 结束语

通过MOLDFLOW 软件分析,我们在实物生产制造之前,就可以优化连接器的浇口位置和结构设计,并可以查看关键部位的熔接纹及制品中玻璃纤维的分布情况,从而提高了连接器产品的质量,缩短了产品开发周期。




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