彭奇恩,周仕超
(廣東省機械技師學院,廣東廣州510450)
以打印機外殼為例,較為全面地闡述了模具智能設計流程。由于本塑件尺寸較大、外形較為復雜,且裝配精度要求較高,這對模具設計和注射成型工藝提出了較高的要求。借助MoldFlow軟件對塑件進行前期分析,然后根據(jù)MoldFlow軟件得出的分析數(shù)據(jù)和各項計算結(jié)果對打印機外殼進行設計,從而達到降低模具成本、減少設計風險和縮短試模周期的效果。
打印機外殼結(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,需要開設多個澆口進行澆注。塑件為非透明外觀件,材料為ABS屬于無定型塑料,成型收縮率較小,參考文獻[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50萬件,精度等級為一般等級精度(MT3)。
由于該塑件的尺寸較大,形狀較為復雜。經(jīng)綜合評估該塑件采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu)進行設計。塑件的分型面選擇如圖2所示。
由于該塑件的設計產(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,本模具設計采用熱流道澆注系統(tǒng)。通過MoldFlow軟件對塑件進行前期分析,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MoldFlow軟件進行充填分析,分析結(jié)果為充填時間1.4s,且充填過程平穩(wěn)均勻,沒有出現(xiàn)短射和滯留現(xiàn)象,如圖4所示。
圖4 充填時間分析結(jié)果
經(jīng)計算,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算表 mm
模具成型零部件包括型芯(見圖5)、型腔(見圖6)和斜頂(見圖7)3部分。因為塑件較大,為了節(jié)省模具成本,模具設計為一模一腔。為了保證型芯型腔合模時的位移量,在型芯型腔四周設計了4組虎口,該虎口在合模時起到一定的導向作用;同時在動、定模板之間也設計了4組邊鎖。由于斜頂?shù)母叨冗^高,為了延長斜頂壽命、保證塑件精度、提高模具可靠性,本次在動模板下面設計了分體式斜頂導向塊,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
該塑件選用的是ABS材料注塑,對于螺桿式注塑機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模具進行冷卻。但由于本塑件形狀較為復雜、尺寸較大,為了提高冷卻效率,本模具前后模都設計5組獨立的冷卻水路對塑件進行冷卻,具體布置如圖8所示。
圖8 冷卻水路圖
推出機構(gòu)將采用推桿+斜頂聯(lián)合推出,采用φ12mm的圓推桿設置6根,φ4mm的圓推桿設置4根;兩個大斜頂,一個小斜頂?shù)穆?lián)合推出機構(gòu),具體如圖9所示。
圖9 推出機構(gòu)
模具結(jié)構(gòu)如圖10所示。
圖10 模具結(jié)構(gòu)
本次設計采用模具UG軟件技術(shù)和Moldflow軟件分析技術(shù)進行注射模的全三維設計,利用UG軟件可以根據(jù)各項數(shù)據(jù)直接設計出模具的全三維模型,并保證塑件形狀尺寸的準確性。利用MoldFlow軟件可以提前模擬分析模具的各項風險,相比于傳統(tǒng)的設計方式可以大幅度降低模具的設計風險,減少試模時間,降低模具成本,提高塑件成型質(zhì)量等。同時,型芯和型腔等復雜零件可以直接從UG中取出相應的實體模型進行數(shù)控編程加工和后期的三坐標檢測。