王曉曉
(江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 無錫 214153)
基于CAD/CAE技術(shù)的加濕器外殼注射模具設(shè)計
Design of humidifi er shell injection mold based on CAD/CAE technology
王曉曉
(江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 無錫 214153)
分析了加濕器外殼塑件的工藝性,進(jìn)而初步設(shè)計其注射模具,通過Moldflow軟件對模具中的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)進(jìn)行模流分析,根據(jù)分析結(jié)果對模具的澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,從而縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
注射模具;MoldFlow;模流分析;Ug
注射成型過程中,塑料熔體在模具型腔內(nèi)的流動過程是非常復(fù)雜的物理過程。按照傳統(tǒng)的模具設(shè)計方法,只能憑借經(jīng)驗(yàn)設(shè)計模具,制造出模具后還要反復(fù)進(jìn)行試模、調(diào)整,造成模具設(shè)計周期長、成本高,而且難以保證質(zhì)量。隨著注射模具CAD/CAE技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[1~3],特別是以Moldflow軟件為代表,以模擬分析塑料在模具中的流動來預(yù)測潛在的缺陷并及時修改,取代傳統(tǒng)的反復(fù)試模、修模等過程,從而降低產(chǎn)品制造成本,縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
本文針對加濕器外殼,結(jié)合CAD/CAE軟件設(shè)計其注射模具,通過MoldFlow軟件進(jìn)行模流分析,根據(jù)分析結(jié)果對已設(shè)計的模具進(jìn)行評價,并最終確定模具結(jié)構(gòu)。
如圖1所示,該零件最大外形尺寸為Φ125× 177.25 mm、壁厚為2.5 mm、且外表面不允許有痕跡,因此在設(shè)計模具時,考慮采用一模一腔、點(diǎn)澆口進(jìn)料、推桿推出。
2.1 分型面的選擇
由于該塑件有外觀質(zhì)量要求,因此分型面、澆口、推件的痕跡都不能有,因此分型面選擇在圖2的位置。
2.2 成型零件的設(shè)計
圖1 加濕器外殼外形
圖2 分型面的位置
為了加工、更換方便等方面,采用鑲拼式型芯;塑件外形尺寸較大,為了防止塑件在成型時變形較大,采用整體式型腔,如圖3所示。
圖3 成型零件的結(jié)構(gòu)
2.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
塑件外觀不能有痕跡,且便于簡化模具結(jié)構(gòu)、加工方便、實(shí)現(xiàn)自動化操作,采用點(diǎn)澆口進(jìn)料,如圖4所示。
2.4 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計
該塑件壁厚較薄、且高度尺寸較大,因此采用圓形截面推桿、異形截面推桿相結(jié)合的綜合推出機(jī)構(gòu)推出塑件,如圖5所示。綜上所述并考慮到其他輔助機(jī)構(gòu),該模具總裝結(jié)構(gòu)的初始設(shè)計如圖6所示。
圖4 點(diǎn)澆口
圖5 推出機(jī)構(gòu)
圖6 模具裝配圖
3.1 塑件網(wǎng)格的劃分
首先將產(chǎn)品導(dǎo)入MoldFlow軟件中,并進(jìn)行網(wǎng)格劃分,劃分質(zhì)量如圖7所示。
3.2 分析模型的建立
按照在Pro/e軟件中設(shè)計的結(jié)構(gòu)及尺寸,在MoldFlow軟件中建立相應(yīng)澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng),如圖8所示。
圖8 澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)分析模型
3.3 分析結(jié)果
進(jìn)行充填、保壓、冷卻、翹曲分析,分析結(jié)果如圖9所示。
圖9 充填、保壓、冷卻、翹曲分析結(jié)果
從充填分析結(jié)果來看,充填時間短;氣穴基本集中在分型面或成型零件的拼合處;縮痕指數(shù)較??;熔接線在塑件的內(nèi)部且較少;因此該澆注系統(tǒng)設(shè)計的較為合理。
從冷卻分析結(jié)果來看,回路冷卻水入水口、出水口溫度相差很??;塑件溫度差異不大,收縮率較均勻;塑件達(dá)到頂出溫度的時間相對較長,但塑件尺寸較大,如果冷卻不夠充分的話,塑件很容易產(chǎn)生變形;從翹曲分析結(jié)果來看,塑件由于角效應(yīng)、冷卻不均引起的變形量很小,但由收縮不均引起的變形量稍大了些且主要集中在塑件的底部,實(shí)際生產(chǎn)過程中可通過調(diào)整冷卻水的速度及在底部增加冷卻回路,可以基本解決這個問題。綜上所述,該塑件注射模具的初始設(shè)計較為合理。
根據(jù)模流分析結(jié)果對模具的初始設(shè)計進(jìn)行分析總結(jié),從而能得到最優(yōu)結(jié)構(gòu)和最優(yōu)工藝。實(shí)踐證明,應(yīng)用CAD/CAE軟件進(jìn)行模具設(shè)計可以有效地提高設(shè)計的效率,降低設(shè)計缺陷的發(fā)生率,從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
[1] 王文廣. 塑料注射模具設(shè)計技巧與實(shí)例[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.
[2] 丁國軍. Moldflow軟件在注射模設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 模具制造,2008,15(6): 13~15.
[3] 俞華英,金杰,呂圣. 基于Moldflow的薄壁注射件的工藝參數(shù)的優(yōu)化[J]. 浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2008,36(4):460~464.
圖6 以太網(wǎng)模塊設(shè)置
首先設(shè)置TCP/IP為固定IP需同以太網(wǎng)設(shè)置的IP地址前三位相同,并且最后一位不同即可,如PLC以太網(wǎng)設(shè)置為192.168.1.40,上位機(jī)的IP地址在這里設(shè)置為192.168.1.100,子網(wǎng)掩碼設(shè)置為255.255.255.0,其他項(xiàng)目設(shè)置為默認(rèn)即可。
5.1 使用labview的ni opc server進(jìn)行與PLC組態(tài)
首先添加一個通道命名通道名稱可以用機(jī)臺號,設(shè)置device driver為 Mitsubishi-Ethernet其他默認(rèn)可,在此通道下添加一個device設(shè)置設(shè)備名稱下一步選擇device model為Q Seies,下一步設(shè)置ID為192.168.1.40 N0:255其中192.168.1.40為連接的PLC以太網(wǎng)模塊設(shè)置IP地址一致,其他項(xiàng)目默認(rèn)即可。在該設(shè)備下添加需要的Tag,如PLC中的檢測數(shù)值、標(biāo)準(zhǔn)值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、狀態(tài)檢測以及規(guī)格名稱等需要的地址值。還有一個需要特別注意的事項(xiàng),我在測試中發(fā)現(xiàn),如果用同一通道使用幾臺設(shè)備的話,在一臺設(shè)備有問題時其他的傳送速率會受到嚴(yán)重影響。因此在添加下一個機(jī)臺時,應(yīng)添加一個新的通道,而不是在同一通道下添加新設(shè)備。
5.2 Laview程序編寫
下面介紹如何在Labview主程序中編寫數(shù)據(jù)運(yùn)算、在文本文件中寫入檢測數(shù)據(jù)及狀態(tài)等。
為了便于快速查詢檢測信息、數(shù)據(jù)分析、異常問題、每天的檢測條數(shù)、不合格條數(shù)等,進(jìn)行程序編寫把每天的數(shù)據(jù)存儲在一個文件中,并且能夠做到檢測數(shù)據(jù)精確到幾點(diǎn)幾分幾秒。
通過輪胎胎坯自動稱量系統(tǒng)檢測、記錄每一條輪胎的重量,能夠及時發(fā)現(xiàn)半成品的異常情況,及時處理避免批量事故的產(chǎn)生;能夠完全避免質(zhì)量不合格胎坯進(jìn)入下工序;同時完整的胎坯稱重數(shù)據(jù)庫,能夠支持各工段及時分析部件的加工精度,既避免因超重而引起的成本上升,又避免了因超輕引起的品質(zhì)不良。
(XS-02)
TQ320.66
1009-797X(2015)13-0072-04
B
10.3520/j.cnki.rpte.2015.13.024
王曉曉(1980-),男,漢族,江蘇無錫人,上海交通大學(xué)碩士,江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,講師,研究方向,注塑模具設(shè)計。
2015-05-15