面壳注射模具设计分析范文

摘要：

通过对面壳制品的面拆分、编辑分型线，简化了分型面，提高其合模精度，降低了成型零件制造难度。在NX6．0软件中完成了模具设计，结构为两腔、平衡式布局、潜伏式浇口及推杆推出。利用有限元分析，优化了注射成型工艺参数。经实践证明，该模具结构合理，产品合格。

关键词：

面壳；注射；分型面；计算机辅助工程

在注射模具的设计中，分型面是决定模具结构形式的重要因素，其设计质量对塑件品质、模具使用和制造工艺有很大的影响。一般，分型面是基于塑件的外形结构、型腔排列和浇口位置确定［1］。于同敏等提出了基于事例推理的注塑模分型面设计方法，从理论上探索了分型面设计的新方法［2］。刘保臣等讨论了在Pro／E中各种分型面设计方法的优缺点［3］。郭光宜等针对直壁矩形深孔的分型面中增加了斜度，修改了分型线，以便于制品拔模［4］。周晓华等根据下罩的形状特点，将分型面设计为由几个带角度的面相交而成，从而简化模具结构［5］。下面将根据制品的结构特征，通过优化分型线实现优化分型面的目的，以简化模具结构。

1制品成型工艺分析

面壳的原材料为ABS（丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物），是当今应用最广泛的工程塑料之一，其成型性能好，收缩率仅为0．5％。成型后制品精度高，综合力学性能好。制品的最大尺寸为60．1mm×51．7mm×24．6mm，平均厚度为0．85mm，属于小型薄壁制品；制品轮廓复杂，形状不规则，底部有较多的加强筋。图1为制品的拔模分析结果。由图1可知，制品有足够的拔模斜度，易于成型；但制品侧面为竖直面，必须手工将其分配到型腔或型芯的一侧；A处孔壁的拔模斜度有＋、－、03种情况，孔的修补难度较大；B处空隙为多个不同方位曲面的交汇所得，结构特殊，修补难度极大。综上所述，该制品易于成型，但制品中有较多复杂孔，修补困难；制品轮廓结构复杂，分型面设计较为困难。

2分型面的设计

确定分型面时应遵循以下原则：1）应使模具结构尽量简单；2）有利于塑件的顺利脱模；3）保证产品的尺寸精度；4）不影响产品的外观质量；5）保证型腔的顺利排气。分型之前，需要修补制品破孔、创建分型线和分型面。利用对应方法对孔进行修补。

2．1分型面的自动设计利用NX6．0中的自动搜索功能，得到的分型线如图2（a），分型线位于制品的下边缘；对分型线进行调整，图2（b）为分型面。由图2可知，制品的竖直面全部分在了型腔一侧，不利于制品留于动模，可能造成模具推出机构复杂化［6］；另外，分型面不平整、不规则，影响模具的制造和装配。

2．2分型面的优化设计由于制品侧面上边缘比较规则，故将分型线取在上边缘，以简化分型面，同时保证制品留在动模，便于制品推出。为了进一步简化分型面，对制品分型线进行规则化处理，见图3。其中A处，添加一条直线作为分型线，减少分型线的转折，将面拆分为上下两部分，上部分配到型腔，下部分配到型芯；B处添加一个补片，保证分型线与左侧直线连续；C处添加一条直线代替原有的圆弧分型线，将面分割并添加到相应区域；D处采用面分割、添加直线、重新分配面所在的区域，编辑分型线使其简化。优化后的结果见图4，优化后的分型线和分型面简单、规则，易于保证配合精度。完成后的成型零件见图5，可见型腔和型芯表面平整、结构简单，易于制造；制品侧面被分配到动模，保证了制品留于动模。

3模具总体结构及工作过程

该模具采用一模两腔，平衡式布局，选择直浇口模架，采用潜伏式浇口、S型分流道，采用推杆推出，动、定模均设计了循环式冷却系统［7］，模腔内气体能从分型面及推杆间隙排出，模具结构紧凑，总体装配结构见图6。如图6所示，注射结束后，模具在分型面打开，制品脱离定模并包紧在型芯9上，主流道在拉料杆5的作用下脱离浇口套17。开模结束后，推杆4，6，26将制品从型芯9上推出，拉料杆5将浇注系统推出。合模时，动定模在导柱22和导套21的作用下准确合模，同时利用型芯9和型腔11上的4个锁紧虎口进一步提高合模精度；推杆在复位杆23的作用下顺利复位。

4充模及翘曲的有限元分析

注射成型计算机辅助工程（CAE）分析可以为模具设计和制造提供可靠、优化的参考数据［8］。以翘曲值为目标，对该模具结构进行模流分析，以优化工艺参数和模具结构。

4．1原始分析结果原始分析结果见图7。熔体充填时间为0．26s，能实现快速充模。翘曲分析结果发现，最大翘曲值为1．02mm，超过了制品的公差，需要优化工艺参数，以减小制品翘曲。

4．2优化后分析结果对保压压力和冷却系统进行优化后，分析结果见图8，熔体充填时间增加到0．34s，比原始方案时间稍长，对注塑周期影响不大；最大翘曲值减小到0．7mm，并且大部分区域的翘曲值在0．2mm内，满足制品的公差，较原始方案有较大改善。

5结语

通过对分型面的优化设计，降低了成型零件的制造难度、提高了分型面的配合精度。经实践验证，该模具结构合理、工作稳定、效率高，制品合格，其精度与CAE分析结果基本吻合。在面壳注射模具设计中，主要解决了以下技术问题：1）根据制品孔壁拔模特性，通过修补孔及分配区域实现分型线的重定义；2）通过面分割和编辑分型线，对分型面进行了优化，提高了合模精度，降低了成型零件的制造难度；3）通过有限元分析，优化了注射工艺参数，提高了制品质量。

参考文献

［1］范希营，郭永环，李顺才．分型面为曲面的套类注射制品的有限元分析［J］．高分子材料科学与工程，2013，29（7）：170－174．

［2］于同敏，李冠华，姜开宇．基于事例推理的模具分型面设计方法研究［J］．中国机械工程，2004，15（13）：1167－1170．

［3］刘保臣，杨晓东，申长雨．注塑模分型面设计方法及应用［J］．工程塑料应用，2007，35（5）：64－66．

［4］郭光宜，郭瑶．双侧合页护套精密注射模设计［J］．模具工业，2013，39（4）：56－61．

［5］周晓华，寇娟利，闫凤英，等．CCD扫描器外罩模具设计［J］．新技术新工艺，2013，39（4）：80－83．

［6］申开智．塑料成型模具［M］．北京：中国轻工业出版社，2006：61－70．

［7］屈华昌．塑料成型工艺与模具设计［M］．北京：高等教育出版社，2010：136－140．

［8］李雯雯，卢军，刘洋．Moldflow软件在注塑模具CAE中的应用［J］．工程塑料应用，2009，37（9）：80－82．

作者：熊毅 张成光 单位：河南工业职业技术学院