打印机外壳注射模智能设计

彭奇恩，周仕超

（广东省机械技师学院，广东广州510450）

1 引言

以打印机外壳为例，较为全面地阐述了模具智能设计流程。由于本塑件尺寸较大、外形较为复杂，且装配精度要求较高，这对模具设计和注射成型工艺提出了较高的要求。借助MoldFlow软件对塑件进行前期分析，然后根据MoldFlow软件得出的分析数据和各项计算结果对打印机外壳进行设计，从而达到降低模具成本、减少设计风险和缩短试模周期的效果。

2 塑件分析及模具材料的确定

打印机外壳结构如图1所示，该塑件的平均壁厚约为2mm，塑件外形尺寸较大，尺寸为192.13×424.11×84.86mm，需要开设多个浇口进行浇注。塑件为非透明外观件，材料为ABS属于无定型塑料，成型收缩率较小，参考文献[1]表2-10选择该塑件上型芯和型腔的统一脱模斜度为1°。产量为50万件，精度等级为一般等级精度（MT3）。

3 模具设计

3.1 分型面位置的确定与模具的排位方式

由于该塑件的尺寸较大，形状较为复杂。经综合评估该塑件采用一模一腔的模具结构进行设计。塑件的分型面选择如图2所示。

3.2 浇注系统设计

由于该塑件的设计产量较大,为了节省塑料原料、减少再生料、缩短生产周期和提高生产效率，本模具设计采用热流道浇注系统。通过MoldFlow软件对塑件进行前期分析，得出最佳浇口位置如图3所示。

图3 最佳浇口位置分析结果

综合考虑塑件的体积与表面质量，初步选定浇口直径为φ2mm。并通过MoldFlow软件进行充填分析，分析结果为充填时间1.4s，且充填过程平稳均匀，没有出现短射和滞留现象，如图4所示。

图4 充填时间分析结果

3.3 成型零件设计

经计算，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计算表 mm

模具成型零部件包括型芯（见图5）、型腔（见图6）和斜顶（见图7）3部分。因为塑件较大，为了节省模具成本，模具设计为一模一腔。为了保证型芯型腔合模时的位移量，在型芯型腔四周设计了4组虎口，该虎口在合模时起到一定的导向作用；同时在动、定模板之间也设计了4组边锁。由于斜顶的高度过高，为了延长斜顶寿命、保证塑件精度、提高模具可靠性，本次在动模板下面设计了分体式斜顶导向块，结构如图7所示。

图5 型芯3D图

图6 型腔3D图

图7 斜顶3D图

3.4 冷却系统的设计

该塑件选用的是ABS材料注塑，对于螺杆式注塑机ABS的成型温度及模具温度分别为160℃~220℃和50℃~80℃。由于成型温度和模具温度都不算高，所以本次选用常温水对模具进行冷却。但由于本塑件形状较为复杂、尺寸较大，为了提高冷却效率，本模具前后模都设计5组独立的冷却水路对塑件进行冷却，具体布置如图8所示。

图8 冷却水路图

3.5 推出机构的设计

推出机构将采用推杆+斜顶联合推出，采用φ12mm的圆推杆设置6根，φ4mm的圆推杆设置4根；两个大斜顶，一个小斜顶的联合推出机构，具体如图9所示。

图9 推出机构

4 模具结构

模具结构如图10所示。

图10 模具结构

5 结束语

本次设计采用模具UG软件技术和Moldflow软件分析技术进行注射模的全三维设计，利用UG软件可以根据各项数据直接设计出模具的全三维模型，并保证塑件形状尺寸的准确性。利用MoldFlow软件可以提前模拟分析模具的各项风险，相比于传统的设计方式可以大幅度降低模具的设计风险，减少试模时间，降低模具成本，提高塑件成型质量等。同时，型芯和型腔等复杂零件可以直接从UG中取出相应的实体模型进行数控编程加工和后期的三坐标检测。