基于UG與Moldflow的手機(jī)外殼注塑模具設(shè)計(jì)

陸金更， 王金燦， 吳新燦， 秦小濤， 代洪慶

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院，黑龍江大慶163319）

基于UG與Moldflow的手機(jī)外殼注塑模具設(shè)計(jì)

陸金更， 王金燦， 吳新燦， 秦小濤， 代洪慶

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院，黑龍江大慶163319）

以手機(jī)外殼的注塑模具設(shè)計(jì)為實(shí)例，利用Moldflow軟件確定注塑模具的澆注位置。并以注塑填充結(jié)果為設(shè)計(jì)依據(jù)，利用UG軟件設(shè)計(jì)手機(jī)外殼的成型零件、側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)。達(dá)到縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，降低開發(fā)成本的目的。

UG軟件；注塑模；模具設(shè)計(jì)；Moldflow軟件

0 引言

隨著塑料工業(yè)的快速發(fā)展，塑料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，功能也越來越強(qiáng)，伴隨而來的是塑件的設(shè)計(jì)及其成型生產(chǎn)難度較大，周期較長(zhǎng)。Moldflow是以塑料件成型過程為對(duì)象，以塑料流動(dòng)理論、有限單元和數(shù)值模擬等理論為支撐，以計(jì)算機(jī)為運(yùn)行載體的仿真軟件［1］。MoldWizard是UG的一個(gè)應(yīng)用軟件模塊，專門用于注射模具的設(shè)計(jì)，是一個(gè)功能強(qiáng)大的注射模具軟件。本文以某手機(jī)外殼為設(shè)計(jì)對(duì)象，在分析塑件成型工藝和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，利用MoldWizard模塊和Moldflow仿真軟件，闡述注塑模具設(shè)計(jì)過程，達(dá)到減少產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低開發(fā)成本的目的［2］。

1 注塑件工藝分析

該塑件為手機(jī)外殼的上蓋如圖1所示，塑件最大尺寸為長(zhǎng)131.8 mm，寬53.8 mm，高18.7 mm。手機(jī)外殼屬于高精度的塑件，要求其尺寸精度為MT3級(jí)。其表面粗糙度為Ra0.2，手機(jī)外殼的材料要有一定的強(qiáng)度、硬度、耐熱和耐磨損等性能，在一定溫度范圍內(nèi)具有良好的抗沖擊強(qiáng)度。據(jù)此，手機(jī)的材料選擇為PC+ABS，密度為1.18×103kg/m3。手機(jī)外殼有眾多通孔和通槽，其特征決定了熔接線不可避免，熔接線不僅影響制品的外觀質(zhì)量，更重要的是損害制品的力學(xué)性能，應(yīng)盡量進(jìn)行控制。因此，熔接線和氣穴成為本注塑件主要考慮的缺陷。

圖1 手機(jī)外殼模型

2 注塑件澆注位置的選擇

手機(jī)殼體澆口位置的選擇十分重要，澆口設(shè)計(jì)合理與否對(duì)塑件的表面質(zhì)量、性能和塑件的強(qiáng)度影響較大。由于塑料熔體充填型腔時(shí)會(huì)造成兩股或兩股以上的熔體料流的匯合，匯合之處料流前端是氣體，且溫度較低，在塑件上就會(huì)形成熔接痕，使塑件的強(qiáng)度降低。利用Moldflow軟件中的Gate Location（最佳澆口位置），可以分析得出最佳的澆注區(qū)域，如圖2所示。

圖2 手機(jī)外殼的最佳澆口位置

從分析結(jié)果可以看出，模型最佳澆口位置是在手機(jī)外殼鍵盤的上部和側(cè)部的藍(lán)色區(qū)域。由于手機(jī)外殼的表面要求光滑，有一定的質(zhì)感，所以設(shè)計(jì)了潛伏式澆口，澆口開在手機(jī)殼體內(nèi)表面處，如圖3所示。

根據(jù)最佳澆口位置的分析，本文采用中間澆口和側(cè)澆口兩種方案。如圖4所示。利用Moldflow對(duì)兩種澆口方案進(jìn)行填充分析。圖5為中間澆口填充數(shù)值模擬分析結(jié)果圖。從填充圖中可以看出，采用中間澆口的手機(jī)外殼，按鍵之間的連接部位出現(xiàn)較多的熔接痕，且多數(shù)貫穿整個(gè)連接斷面。同時(shí)在其附近也存在較多的氣穴，進(jìn)一步降低手機(jī)外殼的強(qiáng)度。采用側(cè)澆口，氣穴和熔接線的分布位置有了很大的改善，基本上偏離了結(jié)構(gòu)上最薄弱的部位，如圖6所示。

圖3 手機(jī)外殼潛伏式澆口

圖4 兩種形式的澆口模型

圖5 中間澆口的填充模擬結(jié)果

圖6 側(cè)澆口的填充模擬結(jié)果

3 注射模設(shè)計(jì)

3.1 成型零件的設(shè)計(jì)

利用UG/Moldziard完成手機(jī)外殼的分型。為了使塑件更易脫模，分型面為曲面。圖7、圖8分別為手機(jī)外殼的型芯和型腔。型芯和型腔為鑲嵌結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)加工效率高，拆裝方便，容易保證塑件的形狀和尺寸精度。

圖7 手機(jī)外殼型芯

圖8 手機(jī)外殼型腔

3.2 模架的設(shè)計(jì)

根據(jù)型腔的布局和尺寸，型腔件分布尺寸為180 mm× 105 mm，又根據(jù)型腔側(cè)壁最小厚度為25.612 mm，再考慮到導(dǎo)柱、導(dǎo)套、及連接螺釘布置應(yīng)占的位置、斜滑塊和采用推件板推出等各方面問題，則確定選用模架為在“模架管理”對(duì)話中的“目錄”對(duì)話框中選擇“HASCO-E”系列標(biāo)準(zhǔn)模架，在“模架尺寸系列”中選擇“296×346”型，系統(tǒng)將自動(dòng)裝載裝配模架，如圖9所示。

圖9 手機(jī)外殼模架

3.3 標(biāo)準(zhǔn)件的添加

標(biāo)準(zhǔn)件廣泛應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)中，利用UG/moldwizard中的標(biāo)準(zhǔn)件管理功能，用戶可以添加和定義定位圈、澆口套、頂桿和側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)等標(biāo)準(zhǔn)件。圖10分別為手機(jī)外殼注塑模的定位圈、澆口套、頂桿和側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。

圖10 手機(jī)外殼模具的標(biāo)準(zhǔn)件

3.4 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該塑件小，單位時(shí)間注射量小，成型周期比一般小型塑件長(zhǎng)，釋放熱量少，所需冷卻水道也比較小，但是在澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上采用了熱流道澆注系統(tǒng)，型腔部分溫度較高，需要進(jìn)行冷卻，1條冷卻水道對(duì)模具來說是不可取的，會(huì)導(dǎo)致冷卻不均勻，故該模具在型腔設(shè)置2條對(duì)稱進(jìn)出水道，布置方式見圖11。

圖11 冷卻水道布置

在UG“注塑模向?qū)А惫ぞ邫谥羞x擇“水道”，按照上面的分析來設(shè)置水道及水嘴的相關(guān)參數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以手機(jī)外殼的注塑模具設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)介紹了模具設(shè)計(jì)優(yōu)化的全過程。首先通過Moldflow的注塑分析，確定最佳澆注位置，然后根據(jù)填充分析結(jié)果，再利用UG/ Moldwizard模塊設(shè)計(jì)模具成型零件、模架、手機(jī)外殼的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)。兩個(gè)軟件相結(jié)合，縮短了設(shè)計(jì)周期，減少了試模時(shí)間，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)有實(shí)際意義。

［1］ 劉瓊.塑料注射Moldflow使用教程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［2］ 王高潮.模具CAD-UGNX應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

（編輯昊 天）

Injection Mold Design of Mobile Up-cover Based on UG and Moldflow Software

LU Jingeng， WANG Jincan， WU Xincan， QIN Xiaotao， DAI Hongqing
（College of Engineering,Heilongjiang Bayi Agricultural University,Daqing 163319,China）

Taking a mobile phone cover as an example,gate location is determined by the simulation and analysis on Moldflow software.According to the fill simulation analysis results,molding parts cooling system and side core-pulling mechanism are designed by UG software.The method effectively shortens the design cycles and decreases the production cost.

UG software;injection mold;mold design;Moldflow software

TP 391.7

A

1002－2333（2014）05－0118－02

陸金更（1990—），男，本科生，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。

2014-02-23

校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（xc2013013）