旋鈕注塑模具設計與加工動態(tài)模擬

譚曉波，艾勇，初光勇，劉福強

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旋鈕注塑模具設計與加工動態(tài)模擬

譚曉波1，艾勇2，初光勇1，劉福強1

（1.銅仁職業(yè)技術學院，貴州 銅仁 5 54300；2.四川南駿汽車集團有限公司，四川 資陽 641300）

分析了旋鈕工藝性能，確定其分型面；對注塑機進行合理選型；根據聚乙烯材料的注塑特性，確定了注塑工藝過程中的溫度、壓力和時間等參數(shù)；結合注塑模具設計基本理論，完成了注塑模具的結構設計；通過三維建模軟件Pro/E完成了注塑模具的參數(shù)化建模；基于3ds Max對模具注塑過程進行三維加工動態(tài)模擬。通過理論設計與計算機輔助設計相結合的方法，提高了模具的設計制造效率及準確性。

旋鈕；注塑模具；機械設計；參數(shù)化建模；動態(tài)模擬

圖1為某型號塑料旋鈕，采用PE（聚乙烯）材料，要求有足夠的強度和剛度、外形表面光滑、造型美觀，且生產批量大。通過分析塑件的工藝和結構要求，對模具分型面、澆注系統(tǒng)、結構零部件、成型零部件、導向零部件和定位機構進行設計。通過計算機輔助設計軟件對注塑模進行建模和加工動態(tài)模擬，提高了注塑模具設計制造的效率和準確性，降低了設計成本。

1 塑件的工藝分析

塑件的零件圖如圖2所示，該塑件有內螺紋（M8×0.75）和外螺紋（M27×1.5）各一處，塑件外部均勻分布有8個小半圓柱凸臺。外螺紋和凸臺采用拼合的螺紋型環(huán)成型的模具結構，內螺紋設計一螺紋型芯，利用機床的旋轉運動或安裝專門的原動元件進行脫模。由于該塑件結構復雜，所以采用一模一腔的設計。

圖1 旋鈕模型

圖2 旋鈕零件圖

2 確定注塑成型工藝條件

零件采用PE塑料，屬于結晶高聚物，其熱變形溫度為1.82 MPa下48 ℃、0.45 MPa下60～82 ℃，融化溫度為110 ℃。該零件的注塑溫度如表1所示。料筒溫度應介于可塑態(tài)的流動溫度和分解溫度之間，即讓塑料處于可塑狀態(tài)下。噴嘴溫度通常比料筒溫度略低，以防止熔體在直通式噴嘴上可能發(fā)生的“流涎”，初步確定適當溫度，通過對熔體的“對空注射”進行檢查，再對噴嘴溫度進行調整。模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制，因此模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。

表1 注塑溫度

注塑壓力是克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供充模速度及對熔料進行壓實等。注射壓力的大小取決于塑料品種、注射機類型、模具結構、塑料壁厚和流程。PE塑料的注塑壓力為100～120 MPa。

成型周期包括注射時間、保壓時間、冷卻時間，在整個成型周期中，注射時間和冷卻時間最重要，對塑件的質量決定性作用。PE材料的成型時間如表2所示。

表2 成型時間

3 注塑模結構設計

熔融的塑料在模具型腔冷卻凝固形成塑件，必須將模具型腔打開才能取出塑件，也就是必須將模具分成定模和動模兩部分。在模具設計中，分型面的選擇很關鍵，它決定了模具的結構[6]。分析此塑件，決定采用拼合的外螺紋型環(huán)成型該制件，把分型面放在平分制件的平面上（圖3），利用側向抽芯脫模機構脫模，把注塑成型后塑件留在內螺紋型芯上。

圖3 旋鈕分型面

注塑模具采用一模兩腔，結構如圖4所示。

1.定模板 2.彈簧 3.限位拉桿 4.楔形塊 5.脫料板 6.斜導柱7拉料桿 8、25、26.螺釘 9.澆口套 10.墊圈 11.外螺紋型芯1 12.定模板 13.型芯 14.內螺紋型芯 15.推板導套 16.帶頭導柱 17.帶頭導套 18.動模板 19..動模支撐板 20.型芯固定板 21.推桿 22.推桿固定板 23.推板 24.動模座板 27.墊塊 28.螺母 29.墊片 30.外螺紋型芯2

4 三維建模與動態(tài)加工模擬

基于三維建模軟件Pro/E對注塑模各零部件進行建模并裝配，裝配模型如圖5所示，開模裝配圖如圖6所示。

圖5 注塑模三維模型

圖6 開模裝配圖

基于3ds max建立注塑模具的動態(tài)加工模型，并對其成型過程進行模擬，開模過程動態(tài)模擬效果如圖7所示，模擬結果與理論相吻合。

圖7 開模過程動態(tài)模擬

5 結論

設計出一套適用于旋鈕注塑成型加工的注塑模具，模具結構簡單、緊湊，滿足使用要求。

通過計算機輔助設計軟件完成了注塑模具的虛擬裝配與加工過程的動態(tài)模擬，模擬工作過程與實際注塑成型過程吻合。通過計算機輔助設計的方法可以提高模具設計效率與準確度，縮短了模具設計與制造周期。

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Design and Dynamic Simulation of Manufacturing Process of Injection Mold for Knob

TAN Xiaobo1，AI Yong2，CHU Guangyong1，LIU Fuqiang1

( 1.Tongren Polytechnic College, Tongren 554300, China;2.Sichuan Nanjun Automobile Group Co., Ltd., Ziyang 641300, China )

Analyzed the technological properties of the knob, and determined its parting surface; Selectedthe modelof injection molding machineappropriately; The parameters of temperature, pressure and time in the process of injection molding are determined basied on the injection properties of polyethylene.Completed the structural design of the injection moldon the basis oftheory of injection mold design. The 3D model of injection mold is established through the 3D modeling software Pro/E；At last,dynamic simulation of mold injection process based on 3DS Max. In this paper, the method of combining theoretical design with computer aided design is adopted. Improved the efficiency and accuracy of the design and manufacture of injection molding.

knob；injection mould；mechanical layout；parameterized modeling；dynamic simulation

TQ320.66

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2018.11.012

1006－0316 (2018) 11－0050－03

2018－02－22

銅仁市山地特色果蔬農業(yè)智能監(jiān)測云平臺研究（銅市科研[2016]17號-8）；基于labview的智能農業(yè)監(jiān)測與灌溉系統(tǒng)研究（銅仁職院院級課題TRZY[2016]107號）；基于原始點按摩療法的智能按摩設備研發(fā)（銅市科研[2017]61號）

譚曉波（1992－），男，四川簡陽人，講師，主要研究方向為機械設計與仿真。