基于Moldflow的后蓋注射模具設計

李衛民，黃淑琴

（泰州職業技術學院 機電技術學院，江蘇 泰州 225300）

0 引 言

近年來塑料業發展快速，塑料成型模具的增長相當迅速。塑料模具的作用更加重要,因此，對模具設計人員的要求也越來越高,已由傳統的平面設計轉向計算機三維輔助設計，設計周期也越來越短。而利用Moldflow 軟件對塑料模具進行分析，根據分析結果給出相應的調整方案,可為模具設計人員進行模具設計和注塑工藝人員進行工藝參數的調整提供依據。

1 塑件分析

圖1 后蓋

圖1 是某產品后蓋零件圖。該塑件材料為ABS。ABS 的外觀為不透明呈象牙色的粒料，具有無毒、無味、收縮率低、同其它材料的配合性好、抗磨性能良好、尺寸相對穩定、具備抗油性等特點。ABS 材料的抗沖擊強度很高，有良好的力學性能，在溫度很低的情況下也可以使用。ABS 的缺點是不耐燃、不透明，流動性差，耐氣候性不好，熱穩定不好，紫外線可使其變色。

該塑料制件在一側面上有孔，注射模設計有側抽芯機構。制件壁厚基本均勻，考慮其結構特點及其對表面質量的要求，在脫模時采用推件板推出。并設計有圓角可降低轉角處產生應力開裂的幾率。設計有相應的拔模斜度以方便開模。

2 塑件模流分析

首先將生成的三維視圖導入MoldFlow 中，并進行網格統計，生成如圖2 所示圖形。

圖2 中顯示模型的縱橫比范圍為1.158 000～40.683 000，匹配率達到93.3%，大于80%，重疊單元個數為0，連通性為1，自由邊為0。因此，劃分的后蓋模型網格匹配率較高，達到計算要求。

圖2 網格統計

對塑件進行初步的成型分析，首先要分析澆口位置，這樣可以避免由于澆口位置選擇不好而導致一些不合理的成型。經MoldFlow 澆口優化分析，得到如圖3 所示內容。

日志窗口中的Gate 信息給出了最佳澆口位置，最佳澆口位置出現在N2770 節點附近（后蓋散熱孔附近），如圖4 所示。根據實際生產，因為后蓋散熱孔處有側抽心機構，澆注口不便放置于此，所以選擇距離最佳澆口位置較近的尾部。

圖3 最佳澆口位置

分析前，根據ABS 塑料的參數特點，首先設定各項參數，選用GE Plas-tics 公司生產的ABS。經分析，充填時間結果如圖5 所示。氣穴位置如圖6 所示，熔接痕如圖7 所示。

由圖6 可知，氣穴較少，主要出現在散熱孔邊緣，排氣無問題；由圖7 可知，熔接痕主要出現在散熱孔附近。經分析得出充填過程中鎖模力的變化曲線如圖8 所示。

圖4 最佳澆口位置

總體變形量、X 方向變形量、Y 方向變形量和Z 方向變形量，分別如圖9～12 所示。

3 模具結構設計

3.1 型腔的分布及分型面選擇

圖5 充填時間

圖6 氣穴

圖7 熔接痕

根據計算結果，選擇一模四腔。型腔的分布結構對稱，均勻分布，即采用平衡式布置，塑件在型腔中的放置方向如圖13 所示。

3.2 澆注系統設計

主流道設計為圓錐形，分流道采用半圓形，只設置在定模板上，動模板上只設置圓頭拉桿拉料。澆口采用側澆口，澆注系統三維示意圖如圖14 所示。

3.3 成型零件設計

型腔采用整體式結構，型芯用整體式結構用型芯固定板固定。凹模板選用T10A，硬度可達53～56HRC。而側型芯選用高級優質工具鋼T10A，保證耐磨性。型芯采用Cr12MoV 淬火后表面硬度為58～62HRC。

圖8 鎖模力變化曲線

圖9 總體變形量

圖10 X 方向變形量

圖11 Y 方向變形量

圖12 Z 方向變形量

圖13 型腔布局

3.4 導向機構設計

設計選用有肩導柱，配合部分表面粗糙度為Ra0.4，與導套的配合為間隙配合H7/f7，與動模板配合部分表面粗糙度為Ra0.8，采用過渡配合H7/m6。材料為T8A鋼，淬火處理硬度為50～55 HRC。

圖14 澆注系統三維示意圖

考慮到推件板的導向問題，在推件板和定模板上均設有導套，分別是直導套和帶頭導套，配合部分表面粗糙度均為Ra0.4，與導柱的配合均為間隙配合H7/f7，與定模板配合部分表面粗糙度均為Ra0.8，并且均為過渡配合H7/m6。都選用T8A，淬火硬度為50～55HRC。

3.5 脫模機構設計

使用推件板推出。推件板的材料選用45 鋼，調制處理，硬度為45～50HRC,表面粗糙度為Ra0.8，與型芯的配合為間隙配合H8/f8。

3.6 側抽芯機構設計

設計選擇的是機動抽芯機構，并且斜導柱、滑塊都在定模。

斜導柱選材T8A，淬火后硬度50～55HRC，斜導柱與定模板為過渡配合H7/m6，配合傾斜角α=20°，表面粗糙度為Ra0.8，其結構如圖15 所示。

側向型芯是一個直徑為3 mm 的小圓柱，屬于重要零件，材料選擇為T10A 淬火處理后硬度為56～60HRC，側型芯結構如圖16 所示。

圖16 側型芯結構示意圖

壓緊塊選用45 鋼，采用嵌入式設計，通過過盈配合固定在定模板上，其楔角取22°，以保證模具一開模壓緊塊就能和滑塊脫開。壓緊塊的結構如圖17 所示。

滑塊使用組合式，有利于節約優質鋼材而且容易機械加工，用螺塞固定，采用T 型導滑槽，滑塊與導滑槽間導滑部位的配合為H7/f7；滑塊采用45 鋼，淬火硬度40HRC 以上。

4 模具裝配圖

圖17 壓緊塊結構示意圖

裝配圖如圖18 所示，開模時，滑塊在斜導柱的作用下，帶動側型芯在定模板的滑槽內向外移動，使側型芯完全從塑件的側孔中抽出，完成側抽芯動作。然后，塑件由頂出機構頂出。該模具結構設計操作方便、使用壽命長，塑件質量達到技術要求。

圖18 模具總裝配圖

5 結 語

后蓋注塑模具設計的是側澆口形式的單分型面注射模，采用的是斜導柱側抽芯機構，其主要工作零件為斜導柱和滑塊，為了保證合模動作準確可靠，還設置了限位擋塊和壓緊塊。在模具設計過程中使用Moldflow 等設計分析軟件，大大縮短了設計時間，提高了設計效率。

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