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连接器/插头 |
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MOLDFLOW 软件在连接器行业中的应用 |
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作者：安费诺东亚电子科技有限公司 |
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摘要：文章论述了连接器中的塑料制品在成型时易出现的问题，并运用MOLDFLOW 软件对某一产品的原始设计和优化设计进行了模拟分析比较，论证了优化方案的可行性，从而提高了注塑产品的质量、缩短了开发周期、降低了生产成本。
关键词：MOLDFLOW；连接器；模拟分析
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最有效的途经。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) 
图1 连接器模型
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永久性的平面误差变形，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、更完全，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（蓝字去掉）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(蓝字去掉)容许的。可通过改变浇口位置、提高模温料温等方法来消除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。(end)
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(8/26/2006) |
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