模具结构设计与制造研究

摘要：文章通过塑件分析、模具结构设计、CAE分析、模具制造和三维装配对一复杂塑件进行了模具设计、分析与制造。该模具采用三板模，点浇口三点进料。模流分析显示成型后的塑件性能优良。实践表明，设计的模具结构合理，生产的塑件质量良好。

关键词：模流分析；模具结构；三板模；点浇口

1塑件分析

相对于传统模具设计与加工而言，模具CAD/CAM/CAE技术的应用可以让模具的设计过程更轻松、制造过程更精确、注塑的塑件更精美，本文正是基于模具CAD/CAM/CAE技术进行一复杂塑件的模具设计分析与制造。图1所示即为一结构复杂的板型塑件，并运用moldflow软件进行了最佳浇口位置分析[1]，其结构尺寸为175mm×427mm，最大高度41mm，壁厚2.5mm。从图中可看出中心的蓝色区域为最佳位置浇口区域，蓝色的绿色区域为次佳区域，考虑到塑件面积较大，一个浇口难以保证融料快速充填型腔，故模具方案选择采用点浇口围绕中心成三角形三点进料。

2模具结构设计

模具因采用点浇口，所以需要使用双分型面模具，一个分型面用来脱出塑件，一个分型面用来脱出浇注系统凝料；面上的四个小孔因为上大小小，所以采用小型芯成型，安装在型腔，其余孔采用整体式直接在型腔上加工；冷却水道采用上下各两出两进四个水道；塑件的外侧有一侧孔，需要采用斜导柱侧向抽芯机构成型；塑件内侧有四个侧凸和侧凹，考虑到简化模具结构，故直接采用四个斜顶成型，在推出塑件的同时实现内侧测抽[3]；具体结构形状如图2所示。

3CAE分析

通过moldflow软件对塑件进行注塑模流分析，并可在软件中选择注塑机、设置冷却水路参数和注塑参数，模拟真实注射环境以求找到塑件成型的合适参数，减少实际注射时的调试次数和原料浪费。经过多次试验对比和参数调整，按以下参数进行模流分析[4]：注射机主要参数：注射机型号250ton；最大注射量580cm3；最大注射压力180Mpa；注射行程350mm；锁模力2500N；最大注射速度160cm3/s，螺杆直径46mm。冷却回路信息：回路总长度734mm；直径6mm；流量2.59L/min；回路弯头数12个；压力降5634Pa；最小雷诺数10195。分析数据如下：充模时间1.8s；熔体温度230°C；模具温度45°C；顶出温度79°C；可顶出面积比95%；保压压力59Mpa；保压时间20s；各浇口凝固时间10s、10.7s、10.2s；最大收缩指数0.06；冷却时间26s；型芯型腔平均温差5.67°C；X方向长度变化值0.54mm，Y方向长度变化值0.5mm，Z方向长度变化值0.03mm。从分析数据中可以看出，在本次参数设置下的注塑成型塑件质量是比较好的，这是因为：（1）三个浇口的凝固时间几乎是同时，说明浇口位置的设置非常合理，三个浇口的输出量相当，补缩时间、压力也相同，塑件各部分性能均匀；（2）型芯型腔平均温差5.67°C，说明塑件各部位温差不大，收缩和应力均匀；（3）XYZ三个方向的长度变化值也就是翘曲值最大的一个方向也只有0.54mm，说明塑件在成型过程中的翘曲是很小的，这和塑件的收缩均匀也有很大的关系。

4模具制造

模具型腔的制造加工工艺表如表1所示，可根据工艺表上的工艺进行CAM制造[5]，型芯的加工可按类似方式加工。5模具三维装配图模具采用市场上比较流行的龙记模架，图3为模具的三维装配图，三维装配图的优势在于可以全真模拟模具各部分结构、无死角观察和自由查看零件间的装配关系。

参考文献

[1]曾喜生，林启权.Moldflow在选择浇口位置中的应用[J].模具技术，2011（2）:51-55.

[2]潘建新.一种典型的底盖注射模设计[J].模具工程，2010（3）:65-67.

[3]王乾，张平，徐自明.一种端盖类塑件的模具创新优化设计[J].塑料科技，2015，43（10）:90-94.

[4]王博.基于CAE的电池盖注塑模具设计及成型工艺优化[J].中国塑料，2015，29（8）:106-110.

[5]陈煦，喻艳梅.注射模具型芯加工工艺优化设计[J].电器与能效管理技术，2012（3）:6-8.

作者：奚晓嬿 单位：常州纺织服装职业技术学院