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KAPI一體化名目

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咱們的案例

來歷:華之尊激光 ??時辰:2019-02-26??閱讀:
 雙穩態液晶膜產物假想建造KAPI理論名目
 
擇要:本次雙穩態液晶產物假想建造練習中,咱們小組決議從可折疊和曲面外型為動身點,假想并建造了兩款手寫板產物,并對其別離停止了ansys闡發,建造進程中發明了良多假想與建造連系上的缺點,收成了良多經歷.
 
一、計劃的提出
 
名目啟動前,經咱們小組會商,有兩個可行計劃,其一是環繞曲面外型,其二是環繞折疊式手寫板,顛末衡量,斟酌到咱們組有三名隊員,咱們決議把兩個計劃同時停止下去,即便一個計劃不完成也還能有另外一個計劃.
 
二、構想與建模
 
A.曲面手寫板
 
曲面手寫板咱們最想獲得的成果是其空間立體感,即外表上的視覺打擊.開端假想是一個弧面(圖示)全部外表有了便假想細節,起首想到的是筆的安排題目,斟酌到該手寫板的弧形外表會形成底部會有比擬大的空間,恰好能夠或許安排手寫筆同時不會影響到外表.
為了有安排電池電路板的空間,咱們接納夾層式假想,即在這個底板上加一個蓋板,中間的局部能夠或許安排液晶膜、電池板等電路元件.(圖示)
B.折疊式手寫板
 
折疊式手寫板咱們的最大希冀是使其最大限制的靠近產業產物.因為時辰題目,斟酌到加工的裝備無限,咱們不花太多時辰在假想別致外表.兩塊板接納長方形鏡像假想,主體各由三塊板構成.第一塊是外殼,使全部產物能夠或許有無缺的外表;第二塊是中間板,用以蒙受首要壓力和安排電路板、液晶膜等電路元件.第三塊為蓋板,用于牢固電路元件.

(圖示按挨次為底板、中間板、蓋板)全部拆卸圖、爆炸圖以下:
 
三、加工工藝的挑選
 
因為曲面外型金屬加工有較高的難度與工藝本錢,咱們的曲面手寫板不斟酌用金屬加工來做.斟酌到3D打印的矯捷性,曲面手寫板首要接納3D打印工藝,將全部手寫板分為三塊停止別離打印,依托磨擦停止緊固.
 
而對另外一塊折疊式手寫板,鑒于咱們首要以工藝性為首要假想目標,咱們接納鋁合金建造其底板和蓋板,使其全部外表加倍整齊,具備金屬質感.中間板首要為立體加工,斟酌到激光加工立體加工的便利性,中間一塊設定為亞克力板.而對折疊搭鈕、電池槽、筆槽等藐小且形狀龐雜的整機一概斟酌用3D打印工藝.
 
整機細節圖示:
(從左到右順次為搭鈕、電池槽、筆槽)
四、制品展現
(曲面外型手寫板)
(折疊式手寫板 折疊狀)
(折疊式手寫板 睜開狀)
五、仿真闡發
 
起首對咱們組第一塊手寫板來說,因為曲面的存在,金屬加工的難度較大,以是咱們構成員決議用3D打印來建造第一塊手寫板的基體、按鈕和蓋板.
 
咱們從網上找到3D打印資料的楊氏模量、泊松比和密度,自界說到資料庫中,便利咱們以后敵手寫板停止受力闡發.
ABS資料屬性
 
以后咱們將用SOLIDWORKS建好的模子另存為x_t文件,讓后將模子導入到ansys中,在ansys的建模軟件中對模子停止纖細的點竄,簡化一下模子,延長以后的無限元闡發時辰.
 
起首咱們先敵手寫板的基體停止受力闡發,看看在不加別的物體的環境下,本身是不是能蒙受必然的力而堅持變形量很小,實驗一下在底座的哪一個處所是變形比擬嚴峻的點、應力比擬大的點.
Ansys中導入的模子
 
以后咱們將模子的四個支點停止牢固,而后對全部模子施減輕力,重力加速率設為9.8m/,再對底座的上外表施加3000Pa的壓力,看看在模子受壓力和重力的環境下會不會產生大變形能不能蒙受住這么大的壓力.
設定的闡發前提

底座的位移云圖
底座的應力云圖
 
能夠或許經由進程最初的成果圖發明,底座的最大位移呈現在底座的中間處,位移量為1.86mm,數值上是比擬小的;最大應力值呈現在底座的四個撐持點上,最大應力值為19.86MPa,而工程abs塑料的許用應力值為24.5MPa.能夠或許看出即便在3000Pa的壓力感化在全部面下,底座依然能蒙受.那末在凡是在手寫板上寫字的時辰,底座依然能蒙受住壓力,不會產生較大變形.可是有一點須要注重:因為底座是靠4個支點撐持,以是底座上不能安排太重的物體,以避免支點上的應力大于abs的許用應力,致使底座變形.
 
既然底座在通俗狀況下是能夠或許操縱的,那末咱們將拆卸體導入ansys,對拆卸體停止模態闡發,最初用在手寫板加載1—5Hz的諧載荷來摹擬寫字、繪圖狀況下,手寫板會不會呈現松動.
 
將拆卸體導入后,咱們起首將蓋板和底座的打仗設為磨擦打仗,磨擦系數設為0.3.別的處所的打仗因為不是關頭部位,以是就間接設為主體打仗,不設置磨擦.
 
緊固局部假想為磨擦打仗
而后敵手寫板停止模態闡發.
 
將模子的四個支點牢固后,對全部模子停止模態闡發,計較脫手寫板的固有頻次,經由進程這個底子,再向手寫板立體上施加頻次為1—5Hz、巨細為30N的諧載荷,察看形變.用以摹擬人在手寫板上寫字的時辰,手寫板的變形環境.
諧載荷闡發模子
手寫板的固有頻次
5Hz諧載荷呼應表                            5Hz諧載荷呼應圖
 
從下面的諧載荷闡發成果能夠或許看出,在30N的諧載荷感化下,手寫板立體的變形時很小的,最大只要0.00412mm,在日常平凡的操縱中,根基不會影響操縱者的休會.
 
對折疊式手寫板所資料屬性也都迥然不同,所加載荷為底板牢固,下面給一個壓力載荷.從成果可見手寫板完整蒙受在一般操縱環境下所受的力.
(全部應變云圖)
(全部位移闡發)
 
五、假想亮點舉例
 
本次名目外面的折疊式手寫板首要是由我假想并加工的,是以這里首要談折疊手寫板的假想亮點.
 
(1)折疊板的閉合與睜開體例. 最初我的假想是接納門閂布局,將兩塊板看成門,手寫筆看成閂,手寫板閉合,可將筆拔出,完成鎖緊.前期斟酌到功效完成所須要的建造精度與難度都絕對較高,該計劃未能完成.
 
最初接納的是磁鐵吸附的體例,模子中板兩側的圓形沉孔用于安排磁鐵,磁鐵吸附的長處在于可反復操縱率高,且操縱便利,該功效得以完善完成.

2)可改換電池假想. 在兩塊板的內側設有電池槽,電池槽的孔位布局如圖:
,電池槽上半局部有一個V形槽,許可必然量的形變,頂端有一個圓形凸起,用于將電池槽牢固于板內,須要改換電池的時辰只須要按壓V形槽,使其產生形變,就能夠將電池槽掏出.
 
(3)筆架假想 這塊折疊式手寫板咱們并不相沿形變式卡槽假想,而是操縱其蓋合特征假想了一個筆槽,兩塊板閉合的時辰能夠或許把筆緊緊卡住.同時睜開手寫的時辰筆槽也能臨時放筆.
 
七、碰到的堅苦與缺乏
 
這兩塊板的加工進程也并不是風平浪靜的,相反,咱們在加工建造中碰到了良多的堅苦.
 
第一大堅苦是加工精度題目.最為較著的是3D打印,所打印的產物外表精度難以到達預期須要,激光加工也存在較大偏差.這些存在的精度題目終究致使了拆卸進程中的共同題目,在solidwork拆卸圖外面能夠或許完成完善共同的尺寸現實建造出來后底子沒法完成共同,這是因為斟酌的余量不夠,出格是對零部件比擬多的折疊式手寫板,尺寸點竄了屢次才勝利共同.對曲面手寫板,更是顛末屢次磨削才使外表品質委曲過得去.
 
第二大堅苦是電路板的毗連題目.因為咱們須要把電路板和電池溫馨地安排在槽中,咱們把電路板停止了略微的革新,用導電帶完成正負極毗連,使電池得以平放.但是因為電路板與液晶膜極為敏感懦弱,研討若何毗連能力使其一般任務花了咱們較長時辰,乃至燒壞了不止一塊電路板.
 
第一個缺乏在于電池槽的假想因為終究共同時電池與電路板呈現一點擾動城市失靈,終究拋卻了電池槽的拆卸,沒能完成隨時改換電池的功效.
 
二是因為不時辰讓咱們去做陽極氧化,咱們只得用絕緣膠帶停止絕緣處置.
 
三是假想上不夠完善和新奇.比方搭鈕的假想,比擬的慣例,膜的形狀比擬單一,兩塊板加在一路會比擬的重,也即輕量化假想方面咱們仍有較大未斟酌到的余量.
(電路板外部布局圖)
 
八、 感悟與瞻望
 
此次手寫板的建造進程我的收成很是多.究竟結果這是第一次從布局假想、工藝挑選到詳細名目計劃都自立完成的產物建造,并且我以為咱們組的制品成果都比擬不錯.
 
良多細節上的工具,比方我為了進步3D打印的外表精度曾就教過教員,曉得了較小整機的外表品質是能夠或許經由進程調理打印速率、資料密度、連系體例等來保證的.比方假想的時辰必然要留下充沛的加工余量,同時也要斟酌到資料強度請求.比方鋁合金加工的時辰能夠或許操縱適當的筋布局減小加工的形變量.
 
看到了3D打印手藝存在的缺乏,比方打印效力和加工精度,這也是將來打印機的可成長標的目的.
 
板的假想有良多可改良的處所,如將搭鈕假想為埋沒式的,將兩塊屏幕拼接在一路、板的形狀新奇化和輕量化假想等等.有些假想下面的靈感咱們應當多察看收集上先輩們的假想以羅致經歷.
 
對功效方面,手寫板的功效有待開辟.咱們今朝只能完成口角的擦寫,這與一塊通俗條記本無異.將來如有前提,我會斟酌加裝藍牙裝備,與電子裝備毗連,完成及時貯存,同時可加一些幫助謄寫的網格于手寫膜外表.最等候的則是敵手寫板的焦點——雙穩態液晶手寫膜的研討,完成手寫板的彩繪功效.
 
最初對授與咱們練習機遇和共同咱們加工的全部教員表現由衷的感謝感動.
 
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