一復雜塑件的模具設計分析與制造

摘 要：文章通過塑件分析、模具結構設計、CAE分析、模具制造和三維裝配對一復雜塑件進行了模具設計、分析與制造。該模具采用三板模，點澆口三點進料。模流分析顯示成型后的塑件性能優良。實踐表明，設計的模具結構合理，生產的塑件質量良好。

關鍵詞：模流分析；模具結構；三板模；點澆口

1 塑件分析

相對于傳統模具設計與加工而言，模具CAD/CAM/CAE技術的應用可以讓模具的設計過程更輕松、制造過程更精確、注塑的塑件更精美，本文正是基于模具CAD/CAM/CAE技術進行一復雜塑件的模具設計分析與制造。圖1所示即為一結構復雜的板型塑件，并運用moldflow軟件進行了最佳澆口位置分析[1]，其結構尺寸為175mm×427mm，最大高度41mm，壁厚2.5mm。從圖中可看出中心的藍色區域為最佳位置澆口區域，藍色外圍的綠色區域為次佳區域，考慮到塑件面積較大，一個澆口難以保證融料快速充填型腔，故模具方案選擇采用點澆口圍繞中心成三角形三點進料[2]。

2 模具結構設計

模具因采用點澆口，所以需要使用雙分型面模具，一個分型面用來脫出塑件，一個分型面用來脫出澆注系統凝料；面上的四個小孔因為上大小小，所以采用小型芯成型，安裝在型腔，其余孔采用整體式直接在型腔上加工；冷卻水道采用上下各兩出兩進四個水道；塑件的外側有一側孔，需要采用斜導柱側向抽芯機構成型；塑件內側有四個側凸和側凹，考慮到簡化模具結構，故直接采用四個斜頂成型，在推出塑件的同時實現內側測抽[3]；具體結構形狀如圖2所示。

3 CAE分析

通過moldflow軟件對塑件進行注塑模流分析，并可在軟件中選擇注塑機、設置冷卻水路參數和注塑參數，模擬真實注射環境以求找到塑件成型的合適參數，減少實際注射時的調試次數和原料浪費。經過多次試驗對比和參數調整，按以下參數進行模流分析[4]：注射機主要參數：注射機型號250ton；最大注射量580cm3；最大注射壓力180Mpa；注射行程350mm；鎖模力2500N；最大注射速度160cm3/s，螺桿直徑46mm。冷卻回路信息：回路總長度734mm；直徑6mm；流量2.59L/min；回路彎頭數12個；壓力降5634Pa；最小雷諾數10195。分析數據如下：充模時間1.8s；熔體溫度230°C；模具溫度45°C；頂出溫度79°C；可頂出面積比95%；保壓壓力59Mpa；保壓時間20s；各澆口凝固時間10s、10.7s、10.2s；最大收縮指數0.06；冷卻時間26s；型芯型腔平均溫差5.67°C；X方向長度變化值0.54mm，Y方向長度變化值0.5mm，Z方向長度變化值0.03mm。從分析數據中可以看出，在本次參數設置下的注塑成型塑件質量是比較好的，這是因為：（1）三個澆口的凝固時間幾乎是同時，說明澆口位置的設置非常合理，三個澆口的輸出量相當，補縮時間、壓力也相同，塑件各部分性能均勻；（2）型芯型腔平均溫差5.67°C，說明塑件各部位溫差不大，收縮和應力均勻；（3）XYZ三個方向的長度變化值也就是翹曲值最大的一個方向也只有0.54mm，說明塑件在成型過程中的翹曲是很小的，這和塑件的收縮均勻也有很大的關系。

4 模具制造

模具型腔的制造加工工藝表如表1所示，可根據工藝表上的工藝進行CAM制造[5]，型芯的加工可按類似方式加工。

5 模具三維裝配圖

模具采用市場上比較流行的龍記模架，圖3為模具的三維裝配圖，三維裝配圖的優勢在于可以全真模擬模具各部分結構、無死角觀察和自由查看零件間的裝配關系。

參考文獻

[1]曾喜生，林啟權.Moldflow在選擇澆口位置中的應用[J].模具技術， 2011（2）：51-55.

[2]潘建新.一種典型的底蓋注射模設計[J].模具工程，2010（3）：65-67.

[3]王乾，張平，徐自明.一種端蓋類塑件的模具創新優化設計[J].塑料科技，2015，43（10）：90-94.

[4]王博.基于CAE的電池蓋注塑模具設計及成型工藝優化[J].中國塑料，2015，29（8）：106-110.

[5]陳煦，喻艷梅.注射模具型芯加工工藝優化設計[J].電器與能效管理技術，2012（3）：6-8.

作者簡介：奚曉嬿（1982-），女，學士，講師，主要從事機械制造及自動化方面的研究。