2023年基于Moldflow手机后盖模具优化设计.doc

基于Moldflow 后盖模具优化设计 ：注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形状复杂的精密塑件。本设计是 后盖塑料模具的设计，对零件结构进行了工艺分析，采用PC+ABS作为塑件的材料。首先利用MOLDFLOW软件对制品进行模流分析，主要对其浇口位置进行优化，选择最正确的浇口位置以及最好的工艺条件。然后采用单分型面，根据模具的型腔数目以及最大注塑量、注射压力、锁模力、模具的安装尺寸等因素选择了注射机，选择成型零部件的尺寸；采用侧浇口；利用直导柱导向，斜滑顶杆顶料,斜滑顶杆侧抽，同时完成侧抽和顶出完成脱模，并对模具的材料进行了选择，如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠,而且我们还对对模具结构与注射机的匹配进行了校核。 关键词：注塑成型，模具，MOLDFLOW。 Abstract： Injection molding is one of the key ways of thermoplasticity plastic molding which can mold precise plastic part with complex shape. The design is a plastic mould design of the back over of mobile, which analysis part structural with PC+ABS as the material of plastic part. First, using MOLDFLOW software products for mold flow analysis, primarily in the gate position to optimize and to select the best gate location, as well as the best process conditions. The design adopt single parting surface, choose injection machine, the dimension of molding parts according to the factors of the number of molding die cavity and the maximum injection, injection pressure, locking force and so on, adopt fan gate, use straight guide pillar guiding, slanting ejector to eject materials and side core pulling to side core pulling and ejecting, and choose the materials of mold, which can ensure the reliability of molding. Key words: injection mold, mold process, MOLDFLOW 1 绪 论 1.1注塑模具现状[1] 随着近代工业的快速开展，塑料制品用途越来越广。注塑成形是塑料加工中重要成型方法之一，但是在注塑生产过程中产品存在许多缺陷，据统计，制件问题与模具冷却系统设计不合理有关，而且冷却时间在模具中占成型时间80%以上，人们主要通过反复修模、试模到达较好的效果，现在已不能满足快速生产的要求，CAE软件的出现解决了结构合理性的模拟需求，提高模具设计质量，缩短生产周期。 1.2MOLDFLOW软件简介[2] Moldflow软件可以模拟整个注塑过程以及这一过程对注塑成型产品的响。Moldflow软件工具中溶合了一整套设计原理，可以评价和优化组合整个过程，可以在模具制造之前对塑料产品的设计、生产和质量进行优化。该软件是运用有限元技术对塑件进行模拟分析，可以建立双层面、中性面以及3D三种模型，且每种模型有相同的功能，也有独立的功能。Moldflow软件能通过模拟仿真，进行诸如填充、冷却、收缩和翘曲等分析，发现塑件在注射成型过程中，由于材料、成型工艺参数的不同，使塑件产生飞边、气穴、缩痕、翘曲、欠注以及熔接痕等各种各样的缺陷，从而进行相应的优化。 1.3本论文的研究内容 本文主要结合用户的需要对 后盖模具进行了设计，这主要包含注塑模具的建立、利用软件进行三维图形的绘制和建立效果图、充分表达出冷却系统的设计思路、确定相应的模具零件、建立模具的总体装配和相应参数的计算，最后利用MOLDFLOW 软件对 后盖注塑模具进行仿真，并应用它进行了 后盖注塑过程充填模拟。在模拟过程中分析了各种注塑工艺参数如浇口位置、翘曲、压力等参数影响。在应用实例中以 MOLDFLOW 作为工具，以 PC+ABS 塑料为例，模拟了塑件的侧浇口模具的填充过程、翘曲分析、温度变化等，使其到达制品合格率大幅提高的要求，改变了大局部企业依靠手工试模的传统模式，起到很好的社会效应。 2 注塑机的选择 2.1注塑机的选择 通过塑件单个体积约为3.95cm3，两个约为7.90cm3。按经验公式计算得：实际注射量为V=1.6×7.90cm3=12.64cm3。 查表得ABS密度取1.03g/cm3。过所需塑料质量为：实际注射质量为M=12.64cm3×1.03g/cm3≈13.02g。 锁模力的计算： 被成型制品在成型时所需要的锁模压力必须小于注塑机的额定锁模力。制品在成型时所需要的锁模压力，即在注射和保压时保证动、定模不别离所应给予的力，一般可采用公式： F=PA 计算，其中F-制品成型时所需要的锁模力。 A- 制品的投影面积。 P-型腔内部压力。 通过三维建模软件分析，可知单个塑件投影面积约为2382.44mm2。两个面积约为4764.88mm2。按经验公式算得4764.88mm2×1.35≈6432.59mm2。 又因为制品材料为ABS,所以可选取P=35MPa 所以 F=PA=6432.59mm2×35MP≈225140.65×10-3KN≈225KN 注射机的选择：查表得选择XS-ZY-125A型注射机 2.2注射机有关参数的校核 ⑴最大注射量的校核[3] 为了保证正常注射成型，注射机的最大注射量应稍大于制品的质量或体积〔包括流道凝料〕。通常注射机的实际注射量最好在注射机的的最大注射量的80%以内。所选注射机的最大注射量为60cm3利用系数取0.8。 0.8V=0.8×125cm3=100cm3； V=12.64cm3； 0.8V≧ V。 即 最大注射量符合要求。 ⑵注射压力的校核 安全系数去1.3，注射压力根据经验取80MPa。 1.3×80MPa=104MPa；120MPa≧104MPa 即 注射压力校核合格。 ⑶锁模力校核 安全系数去1.2, 1.2×F=1.2×225KN=270KN，小于900KN，锁模力校核合格。 第三章制品结构分析 3.1 后盖材料 塑件所用材料为 PC+ABS。前者化学名为聚碳酸脂，其物理性能为冲击强度高、尺寸稳定性好、无色透明、着色性好、电绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性好、但自润滑性差、有应力开裂倾向、高温易水解、与其它树脂相溶性差的性能。适于制作仪表小零件、绝缘透明件和耐冲击零件。后者化学名称叫丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，其物理性能为综合性能较好、冲击强度较高、化学稳定性高、电性能良好的性能。有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。流动性比 HIPS 差一点，比 PMMA、PC 等好，其柔韧性好。适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。ABS 工程塑料一般是不透明的，外观呈绿牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性。ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能。 3.2 后盖零件结构分析 图3.1 后盖制品 该类零件的特点是薄壁件，尺寸不大质量轻、零件的壁厚小、壁厚四处均匀，不利于原料流动，在壳空隙易产生熔积痕与气穴，其制件外表光滑、无融合线、应力均匀等的高强度高精度产品，其产品不但加工精度要求高，而且零件的一致性和互换性要求也很高，主要考虑的问题是 壳上下在注塑后两壳的对正性和紧密性。 壳体材料为 PC+ABS，将它看作一般的弹塑性材料，其参数为：屈服强度为 80MPa，密度为 1140kg/cm3，弹性模量为 2.50GPa，泊松比为 0.3， 壳体厚度为 1.5mm, 总体质量为 80g。外形结构比拟复杂，四周都有圆角过渡。要求塑件外表美观、光洁、无明显熔接痕、银丝和流痕，同时不产生明显的翘曲变形。塑件两侧都带有侧孔，需采用侧抽芯机构。可设置侧型芯，利用侧滑块和斜导柱驱动，便于分型[5]。另外，为了从成型零件上顺利脱出塑件，必须在塑件内外外表沿脱模方向设计足够的脱模斜度。塑件的转角处应尽可能采用圆弧过渡，以增加塑件的强度和改善充模流动性，同时增加美观程度。 第四章MOLDFLOW模流分析 4.1 浇口位置分析优化 首先通过自带的模型转换器，MOLDFLOW 将模型转换为自己可以识别的格式。有限元网格划分格式转换完毕后就要进行有限元网格的划分，有限元网格的划分是软件进行分析的根底，MOLDFLOW 可以完成划分工作。划分时，有限单元的大小很重要，有限单元大，即整体单元密度小，会造成分析结果粗糙、不精确。太小，整体单元密度大，分析时会占用大量机时。所以在划分时应根据模型的大小及复杂程度选择适宜的有限单元密度，被分析模型的网格划分和修改是MPI 分析前处理中最为重要，同时也是最为复杂繁琐的环节。网格划分是否合理，将直接影响到产品最终的分析。本设计导入 MOLDFLOW 模形网格化后的 壳模型如以下列图： 图4.1 壳网格划分 分析前处理完毕后，首先进行最正确浇口位置的分析。因为准备采用单个浇口进浇方式，所以不需设定浇口，其分析结果会显示放置单个浇口的最正确位置。在设定分析次序中选择Gate Location选项，材料为Daicel Polymer Ltd制造商生产的PC+ABS材料，其牌号为Novalloy S 1220。工艺参数选择默认，执行分析。 图4.2最正确浇口位置 从上图中可以看出最正确浇口位置在盖体的中心位置。但是 后盖是外表制品，保证制品外表光滑至关重要，再考虑到制品的结构，故采用三种浇口位置进行比拟。 浇口1 浇口2 浇口3 图4.3 三种不同浇口位置 4.2填充分析 采用 MOLDFLOW 默认浇注系统和注塑工艺设置，对模型进行流动性能分析。结果表示流动前沿的温度分布情况。 浇口1