CAE仿真技术在电子产品结构设计的应用
安金昊
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安金昊,. CAE仿真技术在电子产品结构设计的应用[J]. 光电子进展,20229. DOI:10.12721/ccn.2022.160346.
摘要: 随着经济的发展,电子产品也在不断更新,电子产品想要适应现代市场经济的发展就必须重视对电子产品的设计,目前在电子产品结构设计中还存在着较大的提升空间,应充分应用CAE仿真等其他技术,来不断提升电子产品设计性能,促进电子产品的快速发展。
关键词: CAE仿真技术;电子产品结构设计;应用
DOI:10.12721/ccn.2022.160346
基金资助:

随着国家经济的发展,科技日益细致化,高新产品逐渐成为我国民众生活的必须品。对于电子产品的发展,正在不断的更新换代,电子产品应不断引进新型技术,或对电子产品进行创新,由于CAE仿真技术具有灵活的性能,对电子产品的制作能有效节约成本,提高设计师设计效率,因此基于CAE仿真技术的研究能对模具制作和电子产品的发展具有推动作用。应大力开发研究CAE仿真技术,将CAE仿真技术有效的应用在电子产品设计中,不断的促进电子产品的发展和进步。

一、CAE概述

CAE指工程设计中的计算机辅助工程,指用计算机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能,以及优化结构性能等,把工程(生产)的各个环节有机地组织起来,其关键是将有关信息集成,使其产生并存在于工程(产品)整个生命周期。

二、电子产品结构设计要求与原则

1、设计要求。①功能要求,电子产品作为一种商品,要在结构设计中体现自身的使用价值;②产品质量要求,产品美观、实用、环保等质量要求决定了产品的价值,有助于实现电子企业的经济效益;③产品结构优化,电子产品结构设计涉及到工艺、材料、联接方式、形状、位置、尺寸等结构设计元素,找到结构优化的最佳方案;④实现结构设计创新,现代电子产品与信息技术同步发展,在高速发展的现代社会,电子产品更新升级速度相当快速,所以在对电子产品结构设计时要运用创造性思维,运用最先进的电子技术和设备,实现电子产品的盈利。

2、基本原则。①要能将其预期功能实现,在结构整体设计基础上,对各个结构之间的关系进行协调,对电子产品结构实施简化,从而实现一个结构多种功能;②按强度及刚度要求,采用结构设计、减小应力集中、改善受力情况来增加强度,对外科实施检测,以此来有效满足所需强度及刚度;③需能满足制造工艺及装配要求,在实际结构设计中需对电子产品的相关配置进行简化,以及提升产品装配性能、合理划分装配单元等来实现零部件的合理安装;④需确保美观,电子产品除需确保使用性能外,还需其外在的美观性。

三、电子产品优化结构设计的必要性

1、保障产品本身性能。随着我国科技的发展,电子产品数量和种类不断增加,不仅为人们生活提供了便捷,也对我国经济的发展做出了重要贡献。根据电子产品用途不同,其所具有的功能也不相同。在电子产品设计中,融合了多项先进的技术。电子产品的结构一般较复杂,各元件精密度较高,体积越小的电子产品,元器件结构的密度越大,由此增加了结构设计难度。电子产品运行的安全性和精密性会受到外界环境的影响,环境的温度、湿度、压力及电磁干扰等,都会对电子产品产生不同程度的影响,所以在结构设计时,应充分考虑外界因素对电子产品本身可能产生的影响。电子产品结构上的精密性较强,且有极高的精确性,能为用户提供精确的服务。电子产品本身的性能特点决定了需不断优化结构设计,才能为性能的提升提供更加有力的保障。

2、提高产品的市场竞争力。随着人们对电子产品需求量的增加,电子产品制造企业也越来越多,市场竞争愈发激烈,为了能在激烈市场竞争中占有更多的市场份额,不仅需要提升产品本身功能,还需从结构设计方面不断优化提升。因电子产品的功能研发需要的周期相对较长,难度相对更大,所以对具有同等功能的电子产品而言,结构设计更突出电子产品会更能满足用户需求。电子产品的使用寿命越长,产品本身的性价比会越高。在产品使用过程中,若出现故障需维修时,结构设计模式更利于维修的产品,更易提高用户满意度。此外,电子产品外形的美观度,对使用环境的温度和压力范围,是否具有防水性能,使用材料的环保性和抗辐射性等,这些都是影响用户购买电子产品的因素。在结构设计方面不断优化提升,在保证产品本身功能的基础上,更多地从用户需求和社会环保需求出发,提升用户满意度,才能提高产品市场竞争力。

四、CAE仿真技术在电子产品设计中的应用

1、电子产品的仿真技术。电子仿真技术主要是通过模型理论和其他相关技术为基础现代化电子产品设计,所有的设计是以计算机媒介进行工作。CAE仿真技术的出现是应用于模拟高度仿真的事物上,通过CAE仿真技术的电子产品设计可有效实现人们对未知事物的认识,为电子产品事业的发展带来巨大的推动作用。目前,随着现代科技的发展,电子产品也出现急速更新换代的现象,要想保证电子产品在市场经济中的占有份额,就必须将CAE仿真技术充分的应用在电子产品设计中,优化电子产品的设计结构,促进其在科技产业的可持续性发展。

CAE仿真技术主要应用电子产品的设计中,利用CAE仿真技术能实现对草图的重建,并在设计中添加相关的设计概念,采取系统模块处理,在曲面特征设计上,添加了众多的审美概念,例如对车身概念性造型设计时,可先运用CAE仿真技术进行模型和仿真,CAE仿真技术不论在车身顺向还是逆向设计中,都占据很大优势。计算机CAE仿真技术还能监控机械设备的运行,采用小波分析技术与共振解调在强大的低频信号中提取夹带的微小冲击信号是非常有效的方法,恰好满足于诊断轴承及齿轮的机械故障,此方法已应用在轧机生产线上,对于传动机构的初始故障进行准确预报,避免了各种事故的发生,提高了机器的安全性和高效性。利用CAE仿真技术能达到对电子产品中众多产品的设计,其原因在于CAE仿真技术将图例模型和其他电子设计相关数据信息进行存储,CAE仿真技术和模具概念形成仿真,其重要的应用就在于在冷冲压成形和热作成形中。

2、冷冲压成形。冷冲压模具主要用于金属和非金属冷态成型,运用CAE仿真技术能检验模具材料强度、水平和强韧性等。例如冲压模具的工程模块中,其功能包括冲压工艺将过程进行定义,运用CAE仿真技术对电子产品中的补充面进行设计、拉伸压料面进行设计,在分析模具材料强度、水平和强韧性是否满足相关设计的要求,最后再帮助用户完成冷冲压成形模具设计。

3、热作成形。热作成形与冷冲压成形不同,热作成形模具是指在高温条件下对模具进行设计和制作。热作成形模具制作一般情况下对模具材料的要求较高,这些模具通常采用金属模具,不断的对金属模具进行高温氧化和烧损,并在水冷条件下经受冷热变化引起热冲击作用。CAE仿真技术被广泛的应用在热作成形模具制作中,如对注塑的成型,CAE仿真技术借助于有限元法,进行分析型强中塑料的流动、对模具变形电子产品的相关条件进行分析,最后形成热作模具。

4、在注塑模型中CAE仿真技术的应用。注塑模型先应收集了解有关制件的实际应用性能,对于尺寸精度等技术要求还要选择成型的设备进行设计,即CAE仿真技术,在注塑模型中应了解注射容量、锁模程序、注射压力大小,选好模具尺寸,应用CAE仿真技术对模具的外形尺寸进行仿真,并判断模具能否真正的安装和能否用于实际电子产品设计中。CAE仿真技术还被应用与压铸模具、拉伸模具及冲压模具展开的技术中,在这些相关技术应用中,基于CAE仿真技术的模具设计方法能有效的将设计师创新性发挥出来,并在设计过程中将设计成果有效进行修改,应用pro/e程序分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、模型设计等一系列的加工处理,只有这样才能有利于促进仿真技术的快速发展。

参考文献:

[1]程华.CAE仿真技术在电子产品结构设计的应用[J].电子工程师,2015(08).

[2]丰博.CAE仿真技术在电子产品结构设计的应用[J].中国机械,2015(01).