基于CAE技術的深腔薄壁塑件注塑模設計

王洪磊

（蘇州健雄職業技術學院 中德工程學院，江蘇 太倉 215411）

基于CAE技術的深腔薄壁塑件注塑模設計

王洪磊

（蘇州健雄職業技術學院 中德工程學院，江蘇 太倉 215411）

介紹了HSCAE軟件在深腔薄壁塑件注塑模成型中的應用，探討了產品的結構工藝、分型面、型腔數量和布局及澆注系統設計，對模具成型零件和模具整體結構進行了設計。經實際驗證，該模具設計合理，具有較好的參考價值。

銑刀盒；模具結構；深腔薄壁；型腔布局

在注塑模成型過程中，由于工程技術人員經驗不足或者產品的復雜性等因素，一個塑料產品在成型中產生的缺陷很難預知。如果按照傳統經驗進行模具設計，而不是先通過CAE模流軟件進行模擬分析，就會造成后期花費大量時間對模具進行修改，導致模具制造成本增加，效率降低。采用CAE軟件可以及時找到產品在注射過程中存在問題的解決辦法，提高和改善模具質量，從而降低模具制造成本，提高生產效率。

1 產品結構工藝分析

如圖1所示產品為N350 Ф20銑刀盒，該產品的材料為PE，屬于深腔薄壁塑料制件，其填充能力以及填充時間決定了產品的成型質量，通過控制澆口出尺寸大小和合理型腔布局，可以使成型后的產品更加合理，提高塑件成型能力和塑件產品的質量。

圖1 銑刀盒

2 確定分型面位置

產品為殼體類零件，首先從其外輪廓線展開尋找分型線，然后由分型線展開設計型腔和型面尺寸。在這中間必須考慮頂出機構、冷卻機構和復位機構的空間位置（留足空間以免干涉），待型腔型面尺寸確定后即確定動、定模板厚度，然后從動模板底面延伸開始設計定位墊塊、推板，頂桿固定板，動模底板，以及模具頂出、冷卻、復位等機構，最終確定模具總裝結構。經分析，產品的分型面位置如圖2 所示。

圖2 分型面位置設計

3 確定型腔數目和型腔布局

確定型腔數目時，應考慮技術和經濟兩方面的因素，如注塑機型號、產品結構尺寸以及質量要求、交貨期等等。本產品為大批量生產，綜合產品結構尺寸及質量要求，設計模具為1模8件。由于產品制件表面有商標文字和紋路，加之屬于深腔薄壁零件，故開模取件還要考慮適當的側向分型，一方面確保開模時塑件留在型芯，另一方面確保塑件順利頂出，其布局如圖3所示。

圖3 型腔模具

4 澆注系統設計

澆注系統設計直接關系到塑件的質量。設計澆注系統時，首先要了解塑料的工藝特性，考慮澆注系統尺寸對熔體流動的影響。一般情況下，澆注系統不宜太大和行程太長。設計分流道時，應盡量遵循排列緊湊以縮小模板尺寸，減少流程，鎖模力平衡等原則。此外，澆注系統的進澆形式及位置決定了模具優劣及產品的外觀質量。因此必須清楚所設計的模具對應的產品類型，并在此基礎上合理選擇進澆方式，并確定分流道的長度和截面形狀尺寸。這些因素直接決定著熔融塑料的流動性，從而影響注塑產品的質量。本產品澆口基本尺寸如圖4所示，其余尺寸通過HSCAE調整達到流動平衡。

圖4 澆注系統尺寸

5 成型零件的結構設計

考慮到產品尺寸不是很大，而且型芯屬于較細長，又為多腔模具，為方便加工與更換，本案例采用嵌入式組合凹模，結構如圖5所示。

圖5 成型零件結構

6 推出機構機構設計

產品推出是注塑成型過程中最后一個環節，推出質量的好壞將最后決定產品的質量。產品的推出形式歸納起來可分為機械推出、液壓推出、氣動推出三大類。其中機械推出是最常用的推出機構，選擇推出結構時還需要綜合考慮塑件留模位置，保證塑件質量、推出機構和復位機構的可靠和靈活等，本次案例采用推板推出+二次推出機構，如圖6所示。

7 模具結構設計

在設計模具前，需要確定好模架結構，以確定標準模架的的規格和型號、導向機構的結構形式和安裝方式、動定模板厚度及墊塊高度等。模架的選擇是基本確定模具型腔型面尺寸以及頂出機構、復位機構、冷卻機構后，再從標準模架庫里選取，最終選取的模架結構及尺寸如圖6所示。考慮到產品澆口為點澆口，最終采用三板式模具，該模具的總裝結構設計如圖7所示。

圖6 模架結構及尺寸

圖7 模具結構

8 結語

隨著CAE 技術的發展，其應用在塑料模具成型分析上越來越廣泛，改變了傳統的產品開發和憑經驗進行模具試生產的方式。通過CAE技術對注塑模成型前期進行成型分析，可預估缺陷并加以修正，從而縮短模具設計周期，提高模具制造效率，保證產品質量。經實際驗證，模具結構設計合理，注塑的產品質量合格，具有較好的參考價值。

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TQ320.662

A

1671-0711（2017）05（上）-0129-02