李衛(wèi)民，黃淑琴

（泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電技術(shù)學(xué)院，江蘇 泰州 225300）

0 引 言

近年來塑料業(yè)發(fā)展快速，塑料成型模具的增長相當(dāng)迅速。塑料模具的作用更加重要,因此，對模具設(shè)計(jì)人員的要求也越來越高,已由傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)三維輔助設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)周期也越來越短。而利用Moldflow 軟件對塑料模具進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果給出相應(yīng)的調(diào)整方案,可為模具設(shè)計(jì)人員進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和注塑工藝人員進(jìn)行工藝參數(shù)的調(diào)整提供依據(jù)。

1 塑件分析

圖1 后蓋

圖1 是某產(chǎn)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(wěn)定、具備抗油性等特點(diǎn)。ABS 材料的抗沖擊強(qiáng)度很高，有良好的力學(xué)性能，在溫度很低的情況下也可以使用。ABS 的缺點(diǎn)是不耐燃、不透明，流動性差，耐氣候性不好，熱穩(wěn)定不好，紫外線可使其變色。

該塑料制件在一側(cè)面上有孔，注射模設(shè)計(jì)有側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。制件壁厚基本均勻，考慮其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其對表面質(zhì)量的要求，在脫模時(shí)采用推件板推出。并設(shè)計(jì)有圓角可降低轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生應(yīng)力開裂的幾率。設(shè)計(jì)有相應(yīng)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(dǎo)入MoldFlow 中，并進(jìn)行網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)，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(dá)到93.3%，大于80%，重疊單元個(gè)數(shù)為0，連通性為1，自由邊為0。因此，劃分的后蓋模型網(wǎng)格匹配率較高，達(dá)到計(jì)算要求。

圖2 網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)

對塑件進(jìn)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(dǎo)致一些不合理的成型。經(jīng)MoldFlow 澆口優(yōu)化分析，得到如圖3 所示內(nèi)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(xiàn)在N2770 節(jié)點(diǎn)附近（后蓋散熱孔附近），如圖4 所示。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)，因?yàn)楹笊w散熱孔處有側(cè)抽心機(jī)構(gòu)，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(jù)ABS 塑料的參數(shù)特點(diǎn)，首先設(shè)定各項(xiàng)參數(shù)，選用GE Plas-tics 公司生產(chǎn)的ABS。經(jīng)分析，充填時(shí)間結(jié)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(xiàn)在散熱孔邊緣，排氣無問題；由圖7 可知，熔接痕主要出現(xiàn)在散熱孔附近。經(jīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 型腔的分布及分型面選擇

圖5 充填時(shí)間

圖6 氣穴

圖7 熔接痕

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇一模四腔。型腔的分布結(jié)構(gòu)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(tǒng)設(shè)計(jì)

主流道設(shè)計(jì)為圓錐形，分流道采用半圓形，只設(shè)置在定模板上，動模板上只設(shè)置圓頭拉桿拉料。澆口采用側(cè)澆口，澆注系統(tǒng)三維示意圖如圖14 所示。

3.3 成型零件設(shè)計(jì)

型腔采用整體式結(jié)構(gòu)，型芯用整體式結(jié)構(gòu)用型芯固定板固定。凹模板選用T10A，硬度可達(dá)53～56HRC。而側(cè)型芯選用高級優(yōu)質(zhì)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(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)選用有肩導(dǎo)柱，配合部分表面粗糙度為Ra0.4，與導(dǎo)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(tǒng)三維示意圖

考慮到推件板的導(dǎo)向問題，在推件板和定模板上均設(shè)有導(dǎo)套，分別是直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，配合部分表面粗糙度均為Ra0.4，與導(dǎo)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

使用推件板推出。推件板的材料選用45 鋼，調(diào)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(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)選擇的是機(jī)動抽芯機(jī)構(gòu)，并且斜導(dǎo)柱、滑塊都在定模。

斜導(dǎo)柱選材T8A，淬火后硬度50～55HRC，斜導(dǎo)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(jié)構(gòu)如圖15 所示。

側(cè)向型芯是一個(gè)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(cè)型芯結(jié)構(gòu)如圖16 所示。

圖16 側(cè)型芯結(jié)構(gòu)示意圖

壓緊塊選用45 鋼，采用嵌入式設(shè)計(jì)，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(jié)構(gòu)如圖17 所示。

滑塊使用組合式，有利于節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材而且容易機(jī)械加工，用螺塞固定，采用T 型導(dǎo)滑槽，滑塊與導(dǎo)滑槽間導(dǎo)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(jié)構(gòu)示意圖

裝配圖如圖18 所示，開模時(shí)，滑塊在斜導(dǎo)柱的作用下，帶動側(cè)型芯在定模板的滑槽內(nèi)向外移動，使側(cè)型芯完全從塑件的側(cè)孔中抽出，完成側(cè)抽芯動作。然后，塑件由頂出機(jī)構(gòu)頂出。該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)操作方便、使用壽命長，塑件質(zhì)量達(dá)到技術(shù)要求。

圖18 模具總裝配圖

5 結(jié) 語

后蓋注塑模具設(shè)計(jì)的是側(cè)澆口形式的單分型面注射模，采用的是斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，其主要工作零件為斜導(dǎo)柱和滑塊，為了保證合模動作準(zhǔn)確可靠，還設(shè)置了限位擋塊和壓緊塊。在模具設(shè)計(jì)過程中使用Moldflow 等設(shè)計(jì)分析軟件，大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)效率。

［1］ 黃小華，徐建成.Pro/ENGINEER 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2010.

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