面殼注射模具設計分析范文

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摘要：

通過對面殼制品的面拆分、編輯分型線，簡化了分型面，提高其合模精度，降低了成型零件制造難度。在NX6．0軟件中完成了模具設計，結構為兩腔、平衡式布局、潛伏式澆口及推桿推出。利用有限元分析，優化了注射成型工藝參數。經實踐證明，該模具結構合理，產品合格。

關鍵詞：

面殼；注射；分型面；計算機輔助工程

在注射模具的設計中，分型面是決定模具結構形式的重要因素，其設計質量對塑件品質、模具使用和制造工藝有很大的影響。一般，分型面是基于塑件的外形結構、型腔排列和澆口位置確定［1］。于同敏等提出了基于事例推理的注塑模分型面設計方法，從理論上探索了分型面設計的新方法［2］。劉保臣等討論了在Pro／E中各種分型面設計方法的優缺點［3］。郭光宜等針對直壁矩形深孔的分型面中增加了斜度，修改了分型線，以便于制品拔模［4］。周曉華等根據下罩的形狀特點，將分型面設計為由幾個帶角度的面相交而成，從而簡化模具結構［5］。下面將根據制品的結構特征，通過優化分型線實現優化分型面的目的，以簡化模具結構。

1制品成型工藝分析

面殼的原材料為ABS（丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物），是當今應用最廣泛的工程塑料之一，其成型性能好，收縮率僅為0．5％。成型后制品精度高，綜合力學性能好。制品的最大尺寸為60．1mm×51．7mm×24．6mm，平均厚度為0．85mm，屬于小型薄壁制品；制品輪廓復雜，形狀不規則，底部有較多的加強筋。圖1為制品的拔模分析結果。由圖1可知，制品有足夠的拔模斜度，易于成型；但制品側面為豎直面，必須手工將其分配到型腔或型芯的一側；A處孔壁的拔模斜度有＋、－、03種情況，孔的修補難度較大；B處空隙為多個不同方位曲面的交匯所得，結構特殊，修補難度極大。綜上所述，該制品易于成型，但制品中有較多復雜孔，修補困難；制品輪廓結構復雜，分型面設計較為困難。

2分型面的設計

確定分型面時應遵循以下原則：1）應使模具結構盡量簡單；2）有利于塑件的順利脫模；3）保證產品的尺寸精度；4）不影響產品的外觀質量；5）保證型腔的順利排氣。分型之前，需要修補制品破孔、創建分型線和分型面。利用對應方法對孔進行修補。

2．1分型面的自動設計利用NX6．0中的自動搜索功能，得到的分型線如圖2（a），分型線位于制品的下邊緣；對分型線進行調整，圖2（b）為分型面。由圖2可知，制品的豎直面全部分在了型腔一側，不利于制品留于動模，可能造成模具推出機構復雜化［6］；另外，分型面不平整、不規則，影響模具的制造和裝配。

2．2分型面的優化設計由于制品側面上邊緣比較規則，故將分型線取在上邊緣，以簡化分型面，同時保證制品留在動模，便于制品推出。為了進一步簡化分型面，對制品分型線進行規則化處理，見圖3。其中A處，添加一條直線作為分型線，減少分型線的轉折，將面拆分為上下兩部分，上部分配到型腔，下部分配到型芯；B處添加一個補片，保證分型線與左側直線連續；C處添加一條直線代替原有的圓弧分型線，將面分割并添加到相應區域；D處采用面分割、添加直線、重新分配面所在的區域，編輯分型線使其簡化。優化后的結果見圖4，優化后的分型線和分型面簡單、規則，易于保證配合精度。完成后的成型零件見圖5，可見型腔和型芯表面平整、結構簡單，易于制造；制品側面被分配到動模，保證了制品留于動模。

3模具總體結構及工作過程

該模具采用一模兩腔，平衡式布局，選擇直澆口模架，采用潛伏式澆口、S型分流道，采用推桿推出，動、定模均設計了循環式冷卻系統［7］，模腔內氣體能從分型面及推桿間隙排出，模具結構緊湊，總體裝配結構見圖6。如圖6所示，注射結束后，模具在分型面打開，制品脫離定模并包緊在型芯9上，主流道在拉料桿5的作用下脫離澆口套17。開模結束后，推桿4，6，26將制品從型芯9上推出，拉料桿5將澆注系統推出。合模時，動定模在導柱22和導套21的作用下準確合模，同時利用型芯9和型腔11上的4個鎖緊虎口進一步提高合模精度；推桿在復位桿23的作用下順利復位。

4充模及翹曲的有限元分析

注射成型計算機輔助工程（CAE）分析可以為模具設計和制造提供可靠、優化的參考數據［8］。以翹曲值為目標，對該模具結構進行模流分析，以優化工藝參數和模具結構。

4．1原始分析結果原始分析結果見圖7。熔體充填時間為0．26s，能實現快速充模。翹曲分析結果發現，最大翹曲值為1．02mm，超過了制品的公差，需要優化工藝參數，以減小制品翹曲。

4．2優化后分析結果對保壓壓力和冷卻系統進行優化后，分析結果見圖8，熔體充填時間增加到0．34s，比原始方案時間稍長，對注塑周期影響不大；最大翹曲值減小到0．7mm，并且大部分區域的翹曲值在0．2mm內，滿足制品的公差，較原始方案有較大改善。

5結語

通過對分型面的優化設計，降低了成型零件的制造難度、提高了分型面的配合精度。經實踐驗證，該模具結構合理、工作穩定、效率高，制品合格，其精度與CAE分析結果基本吻合。在面殼注射模具設計中，主要解決了以下技術問題：1）根據制品孔壁拔模特性，通過修補孔及分配區域實現分型線的重定義；2）通過面分割和編輯分型線，對分型面進行了優化，提高了合模精度，降低了成型零件的制造難度；3）通過有限元分析，優化了注射工藝參數，提高了制品質量。

參考文獻

［1］范希營，郭永環，李順才．分型面為曲面的套類注射制品的有限元分析［J］．高分子材料科學與工程，2013，29（7）：170－174．

［2］于同敏，李冠華，姜開宇．基于事例推理的模具分型面設計方法研究［J］．中國機械工程，2004，15（13）：1167－1170．

［3］劉保臣，楊曉東，申長雨．注塑模分型面設計方法及應用［J］．工程塑料應用，2007，35（5）：64－66．

［4］郭光宜，郭瑤．雙側合頁護套精密注射模設計［J］．模具工業，2013，39（4）：56－61．

［5］周曉華，寇娟利，閆鳳英，等．CCD掃描器外罩模具設計［J］．新技術新工藝，2013，39（4）：80－83．

［6］申開智．塑料成型模具［M］．北京：中國輕工業出版社，2006：61－70．

［7］屈華昌．塑料成型工藝與模具設計［M］．北京：高等教育出版社，2010：136－140．

［8］李雯雯，盧軍，劉洋．Moldflow軟件在注塑模具CAE中的應用［J］．工程塑料應用，2009，37（9）：80－82．

作者：熊毅 張成光 單位：河南工業職業技術學院