基于Creo與MoldFlow電子手表外殼注射模設計

張 躍

（南京理工大學泰州科技學院，江蘇泰州 225300）

1 引言

注射模在現代加工行業有著舉足輕重的地位，也是日常生活中必不可少的元素之一。如今的工業正在飛速發展，這往往使得塑料成型行業也不斷地提高。隨著高分子材料合成技術的提高，成型加工設備的更新改造不斷進步且向成熟化方向發展，而且在塑料的成型加工領域中伴隨著計算機CAD/CAE、數值模擬優化分析技術等的發展而得到長足的發展。

2 塑件結構分析

電子手表外殼塑件壁厚為5mm，屬于壁厚較大的塑件。表面多為曲面特征，其尺寸精度要求相對較高，要求外觀漂亮、耐磨、無毒無味、尺寸穩定性好，不能出現飛邊、翹曲等缺陷塑件，設計中選用的材料是ABS 樹脂，ABS 具有良好的成型加工性，利用ABS 制造出來的制品表面光潔且具有很好的涂裝性和染色性。電子手表外殼如圖1所示。

圖1 電子手表外殼

3 注射成型MoldFlow分析

3.1 最佳澆口位置分析

在Creo中建立三維實體模型，然后把模型轉化為STL 格式并導入MoldFlow，對其表面網格化，借助MoldFlow軟件輔助分析，幫助找到最佳澆注位置如圖2所示，圖2中藍色部分（A處）表示最佳澆注位置。綜合分析采用輪輻式澆口，分流道直徑?10mm，長36mm如圖3所示。

圖2 最佳澆口位置

圖3 分流道設計

3.2 填充分析

3.2.1 充填時間

如圖4 所示，塑件的充填的順序是由澆口向兩側擴散，將型腔完全填充完成的時間為0.1170s。塑件分布相對均勻，說明塑件的成型效果較為良好。

圖4 充填時間

3.2.2 氣穴分析

由圖5 可以看出塑件存在著一些氣穴，主要分布在圓孔處和塑件邊沿，對塑件的影響并不是很大。在生產過程中，由于注射壓力、模具溫度或者注射劑溫度的變化，都會影響塑件氣穴的產生，很難避免氣穴的出現。如果在注射成型過程中合理安排好參數，塑件氣穴就會適當的減少。

圖5 塑件的氣穴位置

3.2.3 熔接線

熔接痕指的是在注射成型中，熔料只能按照塑件的形狀流動，而在交匯處分流匯合，熔料不能完全熔合在一起，因此，不能直接熔接成為整體，這樣就話就會在塑件表面形成熔合留下的印跡。熔接痕在塑件表面會以一種線狀出現，會造成塑件的外觀質量改變及力學性能變差。從圖6可以看出，彩色部分（圖中深色）使可能會出現熔接痕的位置，全部都分布在圓孔的四周。并且塑件整體結構上的熔接線，相對來說分布比較均勻，所以，塑件的質量可以得到保證。

圖6 熔接線

3.2.4 冷卻系統的分析

使用MoldFlow 軟件能夠模擬出注射周期成型表面溫度的變化，以此來確定模具的設計中溫度參數對于加工的影響，圖7所示為澆注系統中回路冷卻液溫度變化。

由圖7 可以看出，回路冷卻液最高溫度大約為25.33℃，最低溫度大約為25.01℃，溫差為0.32℃，體現冷卻水道溫差變化并不大，而對于小的塑件而言，溫度變化影響并不是很大。

4 模具設計

4.1 基于Creo的模具分型設計

設計的電子手表外殼，為斜導柱注射模，有孔結構，建立分型面時要要先側抽芯，然后創建分型面，如圖8所示。完成分型面創建后，設計側抽芯滑塊和斜導柱，如圖9所示。

圖8 分型面的位置示意

圖9 斜導柱二維圖

創建完畢后顯示出的模具型芯和型腔如圖10 和圖11所示。

圖10 型腔徑向尺寸

圖11 型芯徑向尺寸

4.2 基于EMX模架設計

使用EMX 插件進行模架的導入，選擇Fataba_s，300×250mm 的模架并導入，呈現出模架的三維結構，其二維裝配圖如圖12、圖13、圖14所示。

圖12 模架二維圖主視圖

圖13 模架的二維圖左視剖面圖

圖14 模架裝配二維圖俯視圖

電子手表外殼注射模，模具的三維結構及爆炸圖如圖15、圖16所示。

圖15 模架裝配總裝圖三維圖

圖16 模具開模爆炸圖

4.3 模具工作過程

電子手表外殼模具，利用斜導柱使得滑塊完成抽芯機構是側抽芯機構的一種常用方法，它的原理是借助斜導柱等傳動零件，把垂直的開模運動傳遞給側向型芯，能夠讓它產生側向運動并且能夠完成相應的抽芯和分型動作。

開模工作過程：開模時，定模23和動模24沿分型面垂直方向開模，同時，側滑塊拉動桿沿著斜導柱13方向移動，直到限位螺釘彈簧壓緊。當型芯與型腔分開時，推桿16 將塑件從型芯中頂出，同時，拉料桿26拉住冷料穴將流道和塑件拉斷，使塑件有完整的形狀，這樣就完成開模動作。

合模工作過程：注塑機頂桿頂到推板上，將推板向前壓動，同時復位螺釘將斜滑塊沿著斜導柱方向運動，配合著導柱導套，直到型芯型腔完全閉合，完成合模動作，進行下一次注射動作。

5 結束語

利用MoldFlow 軟件完成塑件的模流分析，得到最優的澆口位置、合理的流道系統和冷卻系統；并對型腔、澆口、流道以及冷卻系統等尺寸進行優化，最終得到合理的注射工藝參數。進而利用Creo 完成模具的結構設計，減少了計算，將型芯、型腔的設計和EMX 模架庫有機地統一起來。將MoldFlow、Creo 及模架庫EMX 結合，分別發揮各自的強大功能，優勢互補，大大提高模具設計效率，縮短了模具設計周期。