摘 要：文章通過塑件分析、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、CAE分析、模具制造和三維裝配對(duì)一復(fù)雜塑件進(jìn)行了模具設(shè)計(jì)、分析與制造。該模具采用三板模，點(diǎn)澆口三點(diǎn)進(jìn)料。模流分析顯示成型后的塑件性能優(yōu)良。實(shí)踐表明，設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)合理，生產(chǎn)的塑件質(zhì)量良好。

關(guān)鍵詞：模流分析；模具結(jié)構(gòu)；三板模；點(diǎn)澆口

1 塑件分析

相對(duì)于傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)與加工而言，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用可以讓模具的設(shè)計(jì)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(shù)進(jìn)行一復(fù)雜塑件的模具設(shè)計(jì)分析與制造。圖1所示即為一結(jié)構(gòu)復(fù)雜的板型塑件，并運(yùn)用moldflow軟件進(jìn)行了最佳澆口位置分析[1]，其結(jié)構(gòu)尺寸為175mm×427mm，最大高度41mm，壁厚2.5mm。從圖中可看出中心的藍(lán)色區(qū)域?yàn)樽罴盐恢脻部趨^(qū)域，藍(lán)色外圍的綠色區(qū)域?yàn)榇渭褏^(qū)域，考慮到塑件面積較大，一個(gè)澆口難以保證融料快速充填型腔，故模具方案選擇采用點(diǎn)澆口圍繞中心成三角形三點(diǎn)進(jìn)料[2]。

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具因采用點(diǎn)澆口，所以需要使用雙分型面模具，一個(gè)分型面用來脫出塑件，一個(gè)分型面用來脫出澆注系統(tǒng)凝料；面上的四個(gè)小孔因?yàn)樯洗笮⌒?，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(jìn)四個(gè)水道；塑件的外側(cè)有一側(cè)孔，需要采用斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)成型；塑件內(nèi)側(cè)有四個(gè)側(cè)凸和側(cè)凹，考慮到簡化模具結(jié)構(gòu)，故直接采用四個(gè)斜頂成型，在推出塑件的同時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)側(cè)測(cè)抽[3]；具體結(jié)構(gòu)形狀如圖2所示。

3 CAE分析

通過moldflow軟件對(duì)塑件進(jìn)行注塑模流分析，并可在軟件中選擇注塑機(jī)、設(shè)置冷卻水路參數(shù)和注塑參數(shù)，模擬真實(shí)注射環(huán)境以求找到塑件成型的合適參數(shù)，減少實(shí)際注射時(shí)的調(diào)試次數(shù)和原料浪費(fèi)。經(jīng)過多次試驗(yàn)對(duì)比和參數(shù)調(diào)整，按以下參數(shù)進(jìn)行模流分析[4]：注射機(jī)主要參數(shù)：注射機(jī)型號(hào)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(shù)12個(gè)；壓力降5634Pa；最小雷諾數(shù)10195。分析數(shù)據(jù)如下：充模時(shí)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(shí)間20s；各澆口凝固時(shí)間10s、10.7s、10.2s；最大收縮指數(shù)0.06；冷卻時(shí)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(shù)據(jù)中可以看出，在本次參數(shù)設(shè)置下的注塑成型塑件質(zhì)量是比較好的，這是因?yàn)椋海?）三個(gè)澆口的凝固時(shí)間幾乎是同時(shí)，說明澆口位置的設(shè)置非常合理，三個(gè)澆口的輸出量相當(dāng)，補(bǔ)縮時(shí)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(yīng)力均勻；（3）XYZ三個(gè)方向的長度變化值也就是翹曲值最大的一個(gè)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(guān)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(jù)工藝表上的工藝進(jìn)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(chǎng)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(yōu)勢(shì)在于可以全真模擬模具各部分結(jié)構(gòu)、無死角觀察和自由查看零件間的裝配關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

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

[2]潘建新.一種典型的底蓋注射模設(shè)計(jì)[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(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計(jì)[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(shè)計(jì)及成型工藝優(yōu)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(yōu)化設(shè)計(jì)[J].電器與能效管理技術(shù)，2012（3）：6-8.

作者簡介：奚曉嬿（1982-），女，學(xué)士，講師，主要從事機(jī)械制造及自動(dòng)化方面的研究。