任娟 劉紅梅

摘要：針對(duì)塑料制品模具設(shè)計(jì)存在的修模頻繁、試模工作量大、浪費(fèi)大和耗時(shí)長(zhǎng)等問題，本文基于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（computer-aided design，CAD），對(duì)數(shù)字化注塑模具進(jìn)行優(yōu)化，形成數(shù)字模型，并借助逆向工程關(guān)鍵技術(shù)及3D掃描去除雜點(diǎn)，對(duì)塑件的注塑模具進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行優(yōu)化。研究結(jié)果表明，優(yōu)化后，注塑模具成型時(shí)間為0.32 s，保壓曲線使整體塑件收縮更均勻，且塑件的殘余壓力減小，壓力趨勢(shì)保持一致，翹曲變形符合產(chǎn)品工藝要求，且因收縮不均導(dǎo)致的翹曲變形降低到0.69 mm，提高了22%，優(yōu)化效果滿足要求，驗(yàn)證了本文所研究的注塑工藝優(yōu)化方法具有可行性，且注塑模具的功能有所提高，縮短了開發(fā)周期，降低了生產(chǎn)成本。該研究具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：注塑模具； 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)； 塑料模型； CAE技術(shù)； 塑件曲面

中圖分類號(hào)：TP391.4; TQ320.66+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-9798（2023）02-0053-07； DOI：10.13306/j.1006-9798.2023.02.008

基金項(xiàng)目：蘇州市社會(huì)科學(xué)基金資助項(xiàng)目（Y2020LX117）

作者簡(jiǎn)介：任娟（1981-），女，碩士，講師，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械工程、汽車工程和工業(yè)機(jī)器人。

通信作者：劉紅梅（1976-），女，碩士，副教授，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)、工業(yè)機(jī)器人和教育信息化。 Email：wuxiang7210@163.com

目前，塑料制品廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、教育、汽車、建筑等行業(yè)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)（computer aided engineering，CAE）可以早期發(fā)現(xiàn)塑料注塑模具設(shè)計(jì)前期存在的缺陷，從而對(duì)模具參數(shù)予以修正，完善優(yōu)化方案。但傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計(jì)依靠工人經(jīng)驗(yàn)，操作誤差大，需要反復(fù)修正調(diào)試才能投入生產(chǎn)，存在多次調(diào)試增加成本和周期長(zhǎng)等較大局限性，不能滿足規(guī)?；a(chǎn)需求。由于試模工作量大，且修模頻繁，因此為避免浪費(fèi)大、耗時(shí)長(zhǎng)和反復(fù)試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者將數(shù)字化技術(shù)［1］應(yīng)用于注塑模的研究。美國(guó)康奈爾航空工程學(xué)院在研究注塑模的CAE方面成效顯著，通過實(shí)驗(yàn)注塑模擬構(gòu)建塑料性能方面的數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合三維流動(dòng)計(jì)算機(jī)，計(jì)算形成注塑的幾何造型系統(tǒng)［2］；澳大利亞在開發(fā)注塑工藝中，以CAE軟件最具代表性，通過流動(dòng)分析、冷卻分析和保壓分析，制作注塑成型。我國(guó)注塑模以CAD/CAE為主，谷少朋等人［3］基于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，對(duì)防塵攝像機(jī)注塑模具進(jìn)行改進(jìn)；田春燕等人［4］通過計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，對(duì)一氧化碳檢測(cè)儀注塑模具進(jìn)行優(yōu)化研究，該研究降低了人工成本，延長(zhǎng)模具壽命，改善了模具性能，提高模具制造精度，從而確保標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)塑料制品?；诖?，本文借助于數(shù)字化計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)CAD和CAE，對(duì)數(shù)字化注塑模具進(jìn)行優(yōu)化。該設(shè)計(jì)降低了開發(fā)難度，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期，推動(dòng)規(guī)模化生產(chǎn)，改善業(yè)內(nèi)模具過分依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn)及反復(fù)修改模具的情況。該研究對(duì)于物料成本精簡(jiǎn)，延長(zhǎng)模具使用壽命，提高制造產(chǎn)品精度具有重要意義。

1 數(shù)字化注塑模具模型的重建

1.1 逆向工程技術(shù)

逆向工程是在原有塑料產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，通過測(cè)量?jī)x器獲取輪廓坐標(biāo)以重構(gòu)曲面，形成模具規(guī)格設(shè)計(jì)圖，建構(gòu)數(shù)字化塑件模型，塑件模型如圖1所示。逆向工程技術(shù)通過數(shù)據(jù)重構(gòu)修正模型，利用樣本塑料樣件特征進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并綜合設(shè)備測(cè)量方法，了解產(chǎn)品表面提供的信息［5］。

處理數(shù)據(jù)是指精簡(jiǎn)采集的數(shù)據(jù)，降噪拼合，結(jié)合軟件處理獲取軟件模型數(shù)據(jù)，以滿足逆向數(shù)字化模型的精度要求。而重建模型的校核修正，是避免數(shù)據(jù)采集存在的誤差重建模型，可保證模型滿足后續(xù)需求，對(duì)其進(jìn)行精度校核與修正［6］。逆向工程技術(shù)流程如圖2所示。

逆向工程軟件是一款專用的逆向軟件，也是數(shù)字化技術(shù)所使用的計(jì)算機(jī)輔助軟件，對(duì)于任意零部件，借助掃描點(diǎn)，自動(dòng)生成準(zhǔn)確的數(shù)字模型。CAD軟件的逆向功能是借助數(shù)字編輯器的模塊、快速曲面重構(gòu)、數(shù)據(jù)點(diǎn)云進(jìn)行采樣、編輯和裁剪，進(jìn)而生成曲線建構(gòu)造型。

1.2 塑件數(shù)據(jù)采集

本研究以不同品牌汽車發(fā)電機(jī)后殼的塑料塑件為例，后殼尺寸平均壁厚1.5 mm，形成不規(guī)則的圓柱形深腔，在采集數(shù)據(jù)設(shè)備過程中，被測(cè)數(shù)據(jù)存在細(xì)節(jié)多、體積小、特征多等一系列問題，容易造成數(shù)據(jù)丟失，導(dǎo)致逆向結(jié)果存在誤差。因此，為考慮塑件本身的細(xì)節(jié)，采用無死角數(shù)據(jù)采集及手持式激光掃描采集數(shù)據(jù)，形成三維激光掃描與通過激光成像點(diǎn)，計(jì)算三維坐標(biāo)［7］，數(shù)據(jù)精度提高了0.05 mm。數(shù)據(jù)采集法如圖3所示。

在數(shù)據(jù)采集過程中，由于塑件表面呈黑色，反光不佳，為避免震動(dòng)導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)出現(xiàn)重疊問題，需要提高塑件數(shù)據(jù)的采集精度，因此需要進(jìn)行特殊處理，如在塑件產(chǎn)品上粘貼分布均勻的標(biāo)記點(diǎn)，保證整體采集數(shù)據(jù)的環(huán)境更穩(wěn)定。具體方法是標(biāo)準(zhǔn)掃描儀，擺放待測(cè)實(shí)物，使拼接好的原始數(shù)據(jù)更豐富，所獲得的點(diǎn)可以直接重構(gòu)曲面，進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理［8］。

1.3 塑件數(shù)據(jù)處理

由于采集到的原始數(shù)據(jù)較多，因此需要去除無用點(diǎn)。數(shù)據(jù)封裝三角形面片，建立點(diǎn)與點(diǎn)之間的直接關(guān)系，形成多個(gè)小三角形片面，并借助底邊和頂點(diǎn)相互連接形成曲面，在相鄰的小片面中形成一條邊線。將所有點(diǎn)建立明確的拓?fù)潢P(guān)系，以修正坐標(biāo)系，重構(gòu)曲面，整體形成沒有破孔的數(shù)據(jù)，而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)擺正，形成三維坐標(biāo)系，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)擬合形成的坐標(biāo)對(duì)齊平面，避免翹曲變形，選擇部分片體擬合所得的平面取直垂線［9］。作為坐標(biāo)系Z軸，擬合坐標(biāo)系形成XOY平面，并對(duì)X軸和Y軸進(jìn)行擬合，得到對(duì)應(yīng)的片體數(shù)據(jù)。坐標(biāo)系對(duì)齊如圖4所示。

1.4 塑件曲面重構(gòu)

塑件曲面重構(gòu)是綜合逆向工程技術(shù)關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品，制造二次開發(fā)形成的三維數(shù)字化模型，因此重構(gòu)曲面質(zhì)量，形成基于點(diǎn)云直接擬合的曲面，由數(shù)據(jù)擬合曲線重構(gòu)曲面，曲面重構(gòu)如圖5所示。

點(diǎn)云曲面擬合是針對(duì)點(diǎn)予以構(gòu)造，包含盡可能多的點(diǎn)云擬合，成為貼近實(shí)物特征的面，平面擬合取決于所選取的數(shù)據(jù)，低于曲線的曲面擬合，影響曲面擬合質(zhì)量。曲線擬合采用B樣條曲線，B樣條曲線擬合方法使用逆向工程技術(shù)，在需要允許誤差范圍內(nèi)，得到接近的數(shù)據(jù)點(diǎn)曲線［10］。

1.5 產(chǎn)品精度校核與實(shí)體模型

在片體封閉曲面后構(gòu)建逆向模型，獲取模型精度數(shù)據(jù)，通過校驗(yàn)存取數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)偏差大，會(huì)出現(xiàn)變形，而偏差為0.3 mm左右，在允許范圍以內(nèi)。因此，需要對(duì)塑料制品進(jìn)行數(shù)字化模型綜合三維數(shù)據(jù)采集，并利用數(shù)字化技術(shù)建構(gòu)模型，獲取數(shù)據(jù)曲面相關(guān)信息［11］。模型功能部位偏差處理如圖6所示。

結(jié)合產(chǎn)品修正曲面，對(duì)數(shù)字化模型塑料模具制作需降低功能偏差，偏差最大在0.3 mm左右才能達(dá)到生產(chǎn)商家的需求。

2 基于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的數(shù)字化注塑模具

2.1 注塑模具CAD技術(shù)

CAD是利用系統(tǒng)性的技術(shù)操作進(jìn)行計(jì)算繪圖，在智能化操作中，強(qiáng)化人與計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)［12］。自動(dòng)化模塊具有強(qiáng)大的三維建模功能，有助于提高塑料模具的生產(chǎn)工作效率，形成企業(yè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)（包括導(dǎo)套、導(dǎo)柱、推桿、定位環(huán)等），隨時(shí)調(diào)用，滿足設(shè)計(jì)精度要求。

2.2 注塑模具的設(shè)計(jì)安裝

注塑機(jī)上的產(chǎn)品成型尺寸精確，形狀復(fù)雜，可以嵌件塑料制品的專用工具是注塑模具。大量生產(chǎn)塑料制件，以控制產(chǎn)品尺寸，提高生產(chǎn)效率。注塑機(jī)的工作原理是利用熱塑性的塑料和熱固性的塑料制造，使其成為成型的設(shè)備，通過高分子加熱熔融狀態(tài)，在高壓狀態(tài)下，通過噴嘴腔射入模具腔內(nèi)，待冷卻凝固，即成型為需要的塑料制品。而注塑模具的整體結(jié)構(gòu)，按照塑料品種、性能、形狀、結(jié)構(gòu)類型存在著不同變化，但基本結(jié)構(gòu)保持一致，由澆注系統(tǒng)、冷卻、脫模和結(jié)構(gòu)零件等構(gòu)成［13］。

注塑模具設(shè)計(jì)流程為設(shè)計(jì)圖紙、排列型腔、設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)需滿足塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝要求，通過提高塑料的加工性能，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低工作難度，滿足特殊配套結(jié)構(gòu)的需求。

2.3 汽車發(fā)電機(jī)后殼模具的CAD設(shè)計(jì)

本文以汽車發(fā)電機(jī)后殼為生產(chǎn)模具，以CAD技術(shù)的應(yīng)用為研究案例，對(duì)產(chǎn)品拔模進(jìn)行分析，通過檢測(cè)體積厚度，測(cè)量工藝要求，綜合制作材料的成型方法和特征，對(duì)汽車發(fā)電機(jī)后殼的不同模具進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1） 設(shè)計(jì)模仁。模仁是關(guān)鍵精密零件，其制作材料價(jià)格高，結(jié)構(gòu)比其他部分更復(fù)雜，結(jié)合產(chǎn)品生產(chǎn)批量大，本文采用特殊鋼材加工制造模仁［14］。模仁產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，包含30%的玻璃纖維尼龍66，可提高使用率，間隔利于排氣、易于加工、降低生產(chǎn)成本、延長(zhǎng)使用壽命。為避免注塑過程中出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，要進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)配合模仁。模仁鑲件如圖7所示。

2） 澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)主要分為澆口分流道和主流道?？紤]使用的熔料快速充滿模具，腔體以內(nèi)降低壓力損失，減少熱量，盡量減少小流道凝料體積，避免浪費(fèi)原料［15］。澆口痕跡要小，并清除，其中主流道設(shè)計(jì)要從注塑機(jī)的噴嘴開始分流形成，使熔料進(jìn)入流動(dòng)通道中。澆注系統(tǒng)流道通道設(shè)計(jì)如圖8所示。

目前，熱塑塑料模具往往借助于可拆卸的唧嘴操作使用，或者采用U型截面分流道，設(shè)計(jì)主流道末端澆口為止的熔料流動(dòng)通道。采用多腔模具和多點(diǎn)進(jìn)膠模具會(huì)產(chǎn)生多極流道，采用U形流道，二級(jí)分流借助于圓形截面流道。澆口設(shè)計(jì)時(shí)，注重注塑模具分流道和模具型腔通道，填充結(jié)束之后冷卻凝固，防止熔料倒流，連接流料和塑件，改變其中的原料玻璃纖維取向，使產(chǎn)品成型滿足要求［16］。本文采用側(cè)澆口進(jìn)膠，側(cè)膠口進(jìn)膠截面面積小，距離短，熔體進(jìn)入膠口后受剪切速率大，降低熔體粘度，避免填充難度過大，影響產(chǎn)品外觀。

本設(shè)計(jì)采用二級(jí)冷料穴，設(shè)計(jì)模式與一級(jí)冷料穴相同，使冷料穴凝料順利被頂出，加大拔模角度，更好地頂出冷料穴。

3 基于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)Moldflow的數(shù)字化注塑模具CAE的優(yōu)化

3.1 注塑模具CAE技術(shù)

計(jì)算機(jī)輔助工程（computer aided engineering，CAE）可以降低注塑模具開發(fā)成本，優(yōu)化產(chǎn)品出現(xiàn)的翹曲狀況［17］。其中，塑料產(chǎn)品CAE軟件主要使用Moldflow，有助于澆口位置分析流動(dòng)模擬模塊。對(duì)不同類型的塑件進(jìn)行網(wǎng)格類型劃分，可劃分為3D網(wǎng)格、雙層面網(wǎng)格、中性面網(wǎng)格。Moldflow分析流程主要是對(duì)普通塑件的分析，屬于前處理，而構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)模型，設(shè)定分析參數(shù)，屬于后處理。

3.2 發(fā)電機(jī)后殼模具的CAE

在熱塑性注塑模模流中，導(dǎo)入三維模型并劃分網(wǎng)格，結(jié)合軟件為專業(yè)模流分析軟件。建模功能需要在CAE之前，采用軟件導(dǎo)出能夠識(shí)別的格式文件，形成有限元網(wǎng)格劃分，澆口位置影響塑件成型質(zhì)量［18］。為此，熔料模型腔體內(nèi)流動(dòng)的熔料，會(huì)影響塑件的翹曲面和原料中的玻璃纖維，通過對(duì)比，利用計(jì)算機(jī)輔助軟件，確定最佳澆口位置，明確一點(diǎn)（1個(gè)位置進(jìn)膠）、二點(diǎn)（2個(gè)位置點(diǎn)同時(shí)進(jìn)膠）、三點(diǎn)（3個(gè)位置點(diǎn)同時(shí)進(jìn)膠）進(jìn)膠方案，并進(jìn)行分析。創(chuàng)建澆注系統(tǒng)如圖9所示。

由圖9可以看出，三點(diǎn)位置可以均勻分布澆注熔料，翹曲變形主要是塑件沒有按照預(yù)期設(shè)計(jì)，模具形狀表面出現(xiàn)扭曲變形，不同區(qū)域的收縮厚度不均及分子垂直平行收縮不均，均會(huì)影響塑件質(zhì)量。進(jìn)膠產(chǎn)品最大變形是1.17 mm，選擇合理化的進(jìn)膠設(shè)計(jì)，其中以兩點(diǎn)進(jìn)膠產(chǎn)品最大翹曲變形是0.85 mm成為最優(yōu)設(shè)計(jì)方案［19］。因此，嘗試分離翹曲原因，進(jìn)一步探究翹曲變形值的成因，選擇翹曲變形最低工藝，從而進(jìn)行優(yōu)化。

3.3 冷卻系統(tǒng)分析

按照參數(shù)要求，冷卻系統(tǒng)要明確冷卻時(shí)間，通過數(shù)字化計(jì)算獲取最佳冷卻時(shí)長(zhǎng)，指導(dǎo)設(shè)計(jì)模具。冷卻回路具有合理流動(dòng)速率，流動(dòng)速率是每分鐘流過的冷卻介質(zhì)總量，以達(dá)到介質(zhì)流動(dòng)的要求［20］?；芈防字Z數(shù)會(huì)影響流量，要求冷卻回路流量的雷諾系數(shù)要超過10 000，以提高冷卻效率，因此冷卻回路的流動(dòng)速率最小為3.387 m/min。冷卻回路分析如圖10所示。

3.4 注塑工藝優(yōu)化研究

在注塑過程中，需要借助注塑機(jī)生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，而注塑工藝主要是結(jié)合注塑機(jī)的生產(chǎn)工藝參數(shù)，通過調(diào)節(jié)參數(shù)，最終調(diào)整模具，將熔料汁放在模具中生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。由于塑件成型受到注塑工藝參數(shù)的影響，對(duì)于注塑生產(chǎn)各環(huán)節(jié)，工藝參數(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。注塑工藝參數(shù)包括產(chǎn)品成型時(shí)間、冷卻時(shí)間、注塑壓力保壓、模料冷卻介質(zhì)溫度以及模具溫度各工藝參數(shù)相結(jié)合，影響塑件產(chǎn)品質(zhì)量。為提高模具生產(chǎn)的整體效率，確保產(chǎn)品質(zhì)量，需要對(duì)工藝予以進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)［21］。

3.4.1 成型時(shí)間優(yōu)化

本文采用Moldflow對(duì)注塑模具進(jìn)行成型時(shí)間優(yōu)化，通過借助剪切熱算法，對(duì)模腔和流道進(jìn)行優(yōu)化［22］。

1） 確定最佳成型時(shí)間。為優(yōu)化模具成型的最佳時(shí)間，采用Moldflow軟件對(duì)模具空間進(jìn)行探測(cè)，計(jì)算塑件最佳成型的曲線函數(shù)時(shí)間，首選成型窗口時(shí)間是0.23～0.43 s，結(jié)合計(jì)算圖，明確成型窗口的質(zhì)量，綜合函數(shù)曲線數(shù)據(jù)所選的塑件最佳成型時(shí)間是0.32 s。為保障結(jié)果確實(shí)可行，本文主要從最低流動(dòng)前沿溫度和最大剪切應(yīng)力及剪切速率3個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證。

2） 最佳成型時(shí)間驗(yàn)證。為驗(yàn)證塑件最佳成型時(shí)間0.32 s是否具有可行性，在最低前沿流動(dòng)溫度中，統(tǒng)計(jì)出最佳成型時(shí)間為0.32 s，然而熔體最低流動(dòng)前沿溫度是290 ℃，超過0.32 s時(shí)，不利于塑件成型。最低流動(dòng)前沿溫度如圖11所示。由圖11可以看出，在使用最佳成型時(shí)間0.32 s的條件下，熔體最低溫度達(dá)到290 ℃，與推薦的工藝接近。最大剪切應(yīng)力和剪切速率如圖12所示。最佳成型時(shí)間對(duì)應(yīng)的最大剪切應(yīng)力和剪切速率處于原料推薦的工藝窗口中，結(jié)合驗(yàn)證計(jì)算，得出最終時(shí)間參數(shù)優(yōu)化為0.32 s。

3.4.2 保壓曲線的優(yōu)化

1） 初始保壓時(shí)間計(jì)算。在計(jì)算保壓時(shí)間中，主要了解熔料充填入道澆口到完全凝固整體時(shí)間段，而在初次充填的母基礎(chǔ)模型中，需要計(jì)算初始保壓時(shí)間。本文采用Moldflow建立澆口凍結(jié)層因子圖，溫度驟降，為一般溫度時(shí)計(jì)算澆口處的熔料，凝結(jié)凝固時(shí)間是4.5 s。說明在4.5 s時(shí)，數(shù)字化注塑模具的塑件達(dá)到填充和保壓的目的，結(jié)合初次流動(dòng)的分析，塑件填充時(shí)間為0.46 s，進(jìn)而得出塑件保壓時(shí)間為4.1 s。

2） 優(yōu)化保壓曲線。收縮不均是造成塑件翹曲的原因，需要優(yōu)化調(diào)整保壓曲線的方法，確保塑件收縮率分布均勻。借助于軟件提取的塑件，對(duì)末端壓力圈數(shù)進(jìn)行壓力充填，充填時(shí)間為0.9 s，直到衰減到0時(shí)，達(dá)到使用時(shí)間為2.5 s。保壓曲線參數(shù)表如表1所示，由表1可以看出，第1階段持續(xù)時(shí)間為0.1 s，填充壓力為90%。

3） 保壓曲線優(yōu)化前后對(duì)比。采用對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)默認(rèn)值，構(gòu)建初步保壓優(yōu)化曲線，初步優(yōu)化保壓曲線如圖13所示，優(yōu)化后的保壓曲線如圖14所示。

由圖14可以看出，保壓曲線達(dá)到了優(yōu)化后的要求，末端路徑體積收縮率由優(yōu)化前的8%降低到優(yōu)化后的5%。由于翹曲變形影響產(chǎn)品使用質(zhì)量，而優(yōu)化后的保壓曲線，使整體塑件收縮更均勻，且塑件的殘余壓力減小，壓力趨勢(shì)保持一致，且由于收縮不均導(dǎo)致的翹曲變形降低到0.69 mm，提高了22%，初步優(yōu)化效果滿足要求。

3.4.3 工藝優(yōu)化結(jié)果

通過對(duì)注塑工藝參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化，最終確定注塑工藝參數(shù)：融料溫度為280 ℃，模具溫度為75 ℃，充填時(shí)間為0.46 s，注塑壓力為70 MPa，保壓時(shí)間為4.1 s，保壓壓力為63 MPa，冷卻介質(zhì)為使用水，冷卻溫度為50 ℃，冷卻時(shí)間為15 s，開模時(shí)間為5 s。

綜合對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)輔助軟件，將其輸入最佳注塑工藝參數(shù)中，降低產(chǎn)品翹曲變形，塑件所有效應(yīng)翹曲變形如圖15所示。在對(duì)應(yīng)的參數(shù)效應(yīng)下，最終得到塑件產(chǎn)品優(yōu)化后的最大翹曲變形為0.65 mm。整體使用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的數(shù)字化注塑模具，優(yōu)化之后的翹曲變形符合產(chǎn)品工藝要求，驗(yàn)證了注塑工藝優(yōu)化方法具有可行性。

4 結(jié)束語

本文主要對(duì)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的數(shù)字化注塑模具進(jìn)行研究。通過對(duì)塑件的注塑模具進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)設(shè)計(jì)及對(duì)注塑工藝進(jìn)行優(yōu)化，避免成品表面摩擦，確保產(chǎn)品密度均勻。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在優(yōu)化過程中，通過借助激光掃描儀對(duì)產(chǎn)品的點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行擬合，得到與原產(chǎn)品功能相同的數(shù)字模型，使用對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)軟件，模擬注塑過程與驗(yàn)證模具的可行性和合理性。同時(shí)，通過注塑工藝參數(shù)，可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量，保證生產(chǎn)效率。由于本文主要分析了有關(guān)塑料制品產(chǎn)品利用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行模型重建，有待于進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)字化技術(shù)。該研究在實(shí)際生產(chǎn)中具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

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Abstract：Aiming at the problems of frequent mold repairs，large mold trial workload，large waste，and long time-consuming problems in mold design of plastic products，it is necessary to use computer-aided technology to optimize mold design functions by digital injection molding. The digital injection mold based on computer-aided technology was used to form a digital model，and the injection mold was optimized. With the help of the key technology of reverse engineering and 3D scanning to remove impurities，the CAD design of the injection mold of plastic parts is carried out by computer-aided technology，and the process is optimized. The results show that the molding time was optimized，the shrinkage distribution was balanced after the optimization of the packing curve，and the optimized warpage deformation met the product process requirements. The function of injection mold is improved under the design and application of computer aided technology，and the reliability of the structural function application of the mold is improved，so as to shorten the development cycle and reduce the production cost.

Key words：injection mold； computer-aided technology； plastic model； CAE technology； surface of plastic part