打印機外殼注射模智能設計

彭奇恩，周仕超

（廣東省機械技師學院，廣東廣州510450）

1 引言

以打印機外殼為例，較為全面地闡述了模具智能設計流程。由于本塑件尺寸較大、外形較為復雜，且裝配精度要求較高，這對模具設計和注射成型工藝提出了較高的要求。借助MoldFlow軟件對塑件進行前期分析，然后根據MoldFlow軟件得出的分析數據和各項計算結果對打印機外殼進行設計，從而達到降低模具成本、減少設計風險和縮短試模周期的效果。

2 塑件分析及模具材料的確定

打印機外殼結構如圖1所示，該塑件的平均壁厚約為2mm，塑件外形尺寸較大，尺寸為192.13×424.11×84.86mm，需要開設多個澆口進行澆注。塑件為非透明外觀件，材料為ABS屬于無定型塑料，成型收縮率較小，參考文獻[1]表2-10選擇該塑件上型芯和型腔的統一脫模斜度為1°。產量為50萬件，精度等級為一般等級精度（MT3）。

3 模具設計

3.1 分型面位置的確定與模具的排位方式

由于該塑件的尺寸較大，形狀較為復雜。經綜合評估該塑件采用一模一腔的模具結構進行設計。塑件的分型面選擇如圖2所示。

3.2 澆注系統設計

由于該塑件的設計產量較大,為了節省塑料原料、減少再生料、縮短生產周期和提高生產效率，本模具設計采用熱流道澆注系統。通過MoldFlow軟件對塑件進行前期分析，得出最佳澆口位置如圖3所示。

圖3 最佳澆口位置分析結果

綜合考慮塑件的體積與表面質量，初步選定澆口直徑為φ2mm。并通過MoldFlow軟件進行充填分析，分析結果為充填時間1.4s，且充填過程平穩均勻，沒有出現短射和滯留現象，如圖4所示。

圖4 充填時間分析結果

3.3 成型零件設計

經計算，模具成型零件尺寸如表1所示。

表1 模具成型零件工作尺寸計算表 mm

模具成型零部件包括型芯（見圖5）、型腔（見圖6）和斜頂（見圖7）3部分。因為塑件較大，為了節省模具成本，模具設計為一模一腔。為了保證型芯型腔合模時的位移量，在型芯型腔四周設計了4組虎口，該虎口在合模時起到一定的導向作用；同時在動、定模板之間也設計了4組邊鎖。由于斜頂的高度過高，為了延長斜頂壽命、保證塑件精度、提高模具可靠性，本次在動模板下面設計了分體式斜頂導向塊，結構如圖7所示。

圖5 型芯3D圖

圖6 型腔3D圖

圖7 斜頂3D圖

3.4 冷卻系統的設計

該塑件選用的是ABS材料注塑，對于螺桿式注塑機ABS的成型溫度及模具溫度分別為160℃~220℃和50℃~80℃。由于成型溫度和模具溫度都不算高，所以本次選用常溫水對模具進行冷卻。但由于本塑件形狀較為復雜、尺寸較大，為了提高冷卻效率，本模具前后模都設計5組獨立的冷卻水路對塑件進行冷卻，具體布置如圖8所示。

圖8 冷卻水路圖

3.5 推出機構的設計

推出機構將采用推桿+斜頂聯合推出，采用φ12mm的圓推桿設置6根，φ4mm的圓推桿設置4根；兩個大斜頂，一個小斜頂的聯合推出機構，具體如圖9所示。

圖9 推出機構

4 模具結構

模具結構如圖10所示。

圖10 模具結構

5 結束語

本次設計采用模具UG軟件技術和Moldflow軟件分析技術進行注射模的全三維設計，利用UG軟件可以根據各項數據直接設計出模具的全三維模型，并保證塑件形狀尺寸的準確性。利用MoldFlow軟件可以提前模擬分析模具的各項風險，相比于傳統的設計方式可以大幅度降低模具的設計風險，減少試模時間，降低模具成本，提高塑件成型質量等。同時，型芯和型腔等復雜零件可以直接從UG中取出相應的實體模型進行數控編程加工和后期的三坐標檢測。