打印機(jī)外殼注射模智能設(shè)計(jì)

彭奇恩，周仕超

（廣東省機(jī)械技師學(xué)院，廣東廣州510450）

1 引言

以打印機(jī)外殼為例，較為全面地闡述了模具智能設(shè)計(jì)流程。由于本塑件尺寸較大、外形較為復(fù)雜，且裝配精度要求較高，這對(duì)模具設(shè)計(jì)和注射成型工藝提出了較高的要求。借助MoldFlow軟件對(duì)塑件進(jìn)行前期分析，然后根據(jù)MoldFlow軟件得出的分析數(shù)據(jù)和各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果對(duì)打印機(jī)外殼進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而達(dá)到降低模具成本、減少設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)和縮短試模周期的效果。

2 塑件分析及模具材料的確定

打印機(jī)外殼結(jié)構(gòu)如圖1所示，該塑件的平均壁厚約為2mm，塑件外形尺寸較大，尺寸為192.13×424.11×84.86mm，需要開(kāi)設(shè)多個(gè)澆口進(jìn)行澆注。塑件為非透明外觀件，材料為ABS屬于無(wú)定型塑料，成型收縮率較小，參考文獻(xiàn)[1]表2-10選擇該塑件上型芯和型腔的統(tǒng)一脫模斜度為1°。產(chǎn)量為50萬(wàn)件，精度等級(jí)為一般等級(jí)精度（MT3）。

3 模具設(shè)計(jì)

3.1 分型面位置的確定與模具的排位方式

由于該塑件的尺寸較大，形狀較為復(fù)雜。經(jīng)綜合評(píng)估該塑件采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。塑件的分型面選擇如圖2所示。

3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于該塑件的設(shè)計(jì)產(chǎn)量較大,為了節(jié)省塑料原料、減少再生料、縮短生產(chǎn)周期和提高生產(chǎn)效率，本模具設(shè)計(jì)采用熱流道澆注系統(tǒng)。通過(guò)MoldFlow軟件對(duì)塑件進(jìn)行前期分析，得出最佳澆口位置如圖3所示。

圖3 最佳澆口位置分析結(jié)果

綜合考慮塑件的體積與表面質(zhì)量，初步選定澆口直徑為φ2mm。并通過(guò)MoldFlow軟件進(jìn)行充填分析，分析結(jié)果為充填時(shí)間1.4s，且充填過(guò)程平穩(wěn)均勻，沒(méi)有出現(xiàn)短射和滯留現(xiàn)象，如圖4所示。

圖4 充填時(shí)間分析結(jié)果

3.3 成型零件設(shè)計(jì)

經(jīng)計(jì)算，模具成型零件尺寸如表1所示。

表1 模具成型零件工作尺寸計(jì)算表 mm

模具成型零部件包括型芯（見(jiàn)圖5）、型腔（見(jiàn)圖6）和斜頂（見(jiàn)圖7）3部分。因?yàn)樗芗^大，為了節(jié)省模具成本，模具設(shè)計(jì)為一模一腔。為了保證型芯型腔合模時(shí)的位移量，在型芯型腔四周設(shè)計(jì)了4組虎口，該虎口在合模時(shí)起到一定的導(dǎo)向作用；同時(shí)在動(dòng)、定模板之間也設(shè)計(jì)了4組邊鎖。由于斜頂?shù)母叨冗^(guò)高，為了延長(zhǎng)斜頂壽命、保證塑件精度、提高模具可靠性，本次在動(dòng)模板下面設(shè)計(jì)了分體式斜頂導(dǎo)向塊，結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖5 型芯3D圖

圖6 型腔3D圖

圖7 斜頂3D圖

3.4 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該塑件選用的是ABS材料注塑，對(duì)于螺桿式注塑機(jī)ABS的成型溫度及模具溫度分別為160℃~220℃和50℃~80℃。由于成型溫度和模具溫度都不算高，所以本次選用常溫水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。但由于本塑件形狀較為復(fù)雜、尺寸較大，為了提高冷卻效率，本模具前后模都設(shè)計(jì)5組獨(dú)立的冷卻水路對(duì)塑件進(jìn)行冷卻，具體布置如圖8所示。

圖8 冷卻水路圖

3.5 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

推出機(jī)構(gòu)將采用推桿+斜頂聯(lián)合推出，采用φ12mm的圓推桿設(shè)置6根，φ4mm的圓推桿設(shè)置4根；兩個(gè)大斜頂，一個(gè)小斜頂?shù)穆?lián)合推出機(jī)構(gòu)，具體如圖9所示。

圖9 推出機(jī)構(gòu)

4 模具結(jié)構(gòu)

模具結(jié)構(gòu)如圖10所示。

圖10 模具結(jié)構(gòu)

5 結(jié)束語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)采用模具UG軟件技術(shù)和Moldflow軟件分析技術(shù)進(jìn)行注射模的全三維設(shè)計(jì)，利用UG軟件可以根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)直接設(shè)計(jì)出模具的全三維模型，并保證塑件形狀尺寸的準(zhǔn)確性。利用MoldFlow軟件可以提前模擬分析模具的各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)，相比于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式可以大幅度降低模具的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，減少試模時(shí)間，降低模具成本，提高塑件成型質(zhì)量等。同時(shí)，型芯和型腔等復(fù)雜零件可以直接從UG中取出相應(yīng)的實(shí)體模型進(jìn)行數(shù)控編程加工和后期的三坐標(biāo)檢測(cè)。