基于proe和moldflow的卡钩式踏板注塑成型模流分析

基于proe和moldflow的卡钩式踏板注塑成型模流分析

塑料薄膜是塑料社会化生产中最重要的环节。注塑成型是塑料制品成型加工最重要的工艺过程之一。迄今,大约多余1/3的热塑性树脂采用注射成型加工,而半数以上聚合物加工设备是用注塑成型的。注塑成型尤其适用于大批量生产、具有复杂外形且尺寸要求精确的制品。本文采用Pro/E建立了塑件三维模型,借助Moldflow对塑件成型模流分析,进行卡钩式盖板塑件模具设计。1确定塑件尺寸塑件成型后表面易产生缺陷,如缺料、溢料、飞边、气孔、熔接痕、斑纹、银纹、凹陷、翘曲与收缩以及尺寸不稳定等。在生产过程中,盖板塑件的表面质量主要考虑填充、飞边、熔接痕、尺寸收缩和尺寸不稳定等因素。这些缺陷主要与塑料成型时原材料的选择、成型工艺条件、模具结构设计等因素有关。卡勾式盖板塑件如图1所示,材质选用成型性能良好的丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。经分析和观察可知,该塑件有两个ϕ14mm通孔,且两边均有倒圆角,故需要使用拼合型芯动定模对碰式成型结构。在生产过程中,为了降低模具的加工难度和生产成本,在满足塑件使用要求的前提下尽可能地把塑件尺寸精度设计的低一些,故塑件公差等级采用MT3进行设计。经观察,该塑件下方有侧凸的倒钩,导致塑件无法脱模。解决方案一:设置侧向分型抽芯机构,在开模时,将倒钩脱出。优点:动作稳定可靠,缺点:结构复杂。解决方案二:设置斜顶推出机构,在推出塑件时,将倒钩脱出。优点:结构简单,拼合痕迹小,缺点:需加工斜槽,加工难度较大。如图4所示,塑件存在侧向凸起,无法正常脱模,所以,需要在脱出前,进行侧向分型,预先脱出凸起。因为侧向凸起在动模侧,故采用动模侧向分型抽芯机构。2塑料流分析2.1moldwell软件三维网格划分将塑件的Pro/E三维模型进行简化处理,移除小圆角和文字特征,之后将PRT格式转换为STL格式,将STL格式的文件导入Moldflow软件中,选择网格类型为双层面,对三维模型进行网格划分,并对网格进行修复。其结果如图2所示。2.2熔体充填分析注塑充填分析目的是为了查看塑件的充填行为是否合理,是否能够充满型腔,避免出现充不满现象以及确定浇口设置的位置是否合理,为后续的分析做好准备。充填分析如图3a所示。塑件在0.9852s时候完成熔体充填动作。通过动画显示可以明显地看到熔体在型腔内的流动且无充不满的现象。图3b中红色线条代表熔接痕的位置图。从图中看出,塑件上熔接痕的数量比较少,对塑件的外观无影响,且没有出现在卡钩处,不影响塑件强度,充填效果良好。3浇注系统设计为了提高生产效率并保证塑件产品精度,经分析计算塑件注射成型模具结构采用一模四件对称式分布,根据塑件的结构形状,推出机构采用推杆加斜滑块联合推出的推出形式。在浇注系统设计时,流道采用对称平衡式,浇口采用侧浇口;模架采用富得巴(futaba)大水口SB型,浇注系统采用侧浇口,推出方式采用推杆推出,冷却方式采用水冷。3.1侧向分型与抽芯动作当塑件侧壁上的孔、凹槽或凸起较浅,所需的抽芯距较小,但侧向凸凹的成型面积较大,需要较大的抽芯力时,多采用斜滑块分型抽芯机构实现侧向分型和抽芯。其特点是:斜滑块抽芯机构通常要比斜导柱抽芯机构简单得多,且制造方便,动作安全可靠。完全开模后,斜滑块在推出机构的推动下沿斜向导槽滑动,塑件被推出的同时,由滑块完成侧向分型与抽芯动作。卡勾式塑件制品侧面带有凸台(见图4)。塑件存在侧向凸起,无法正常脱模,所以,需要在脱出前,进行侧向分型,预先脱出凸起。因为侧向凸起在动模侧,固采用动模侧向分型抽芯机构。又因为侧向凸起很小,只有2.8mm,抽芯距很短,无需采用斜导柱侧向分型机构,只需采用弹簧侧向分型抽芯机构。为减少推出阻力,采用型芯与侧滑块拼合形式,用销钉连接。1)计算抽芯距。抽芯距一般应大于成型孔(或凸台)的深度,塑件凸台长t=2.8mm。2)确定侧型芯与滑块的连接形式。滑块是斜导柱侧抽芯机构中的重要结构,分为整体式和组合式。整体式多用于型芯较小和形状简单的场合;组合式是把侧型芯(或侧型腔)单独加工后,再安装在滑块上,这样可以节省优质模具钢,且加工容易,维修方便,因此在生产中应用广泛。由于测型腔结构复杂,需进行电火花加工,且为减少推出阻力和拼合痕迹,故采用组合式,用销钉将测型腔和滑块连接的形式。3.2斜滑块的设计卡钩盖板塑件侧面有倒钩,如图5所示。为了使塑件能够顺利脱模,设计采用顶杆推出的斜滑块分型抽芯机构。斜滑块的倾斜角与推出行程。斜顶的斜角角度用α来表示。在斜顶机构里α是一个非常重要的参数,角度越小,斜顶的摩擦阻力越小,作用在斜顶杆上的弯曲力也小,斜顶滑动的越顺畅;但是角度越小,在相同的顶出距离的条件下抽芯量也越小。由于滑块的刚性较好,强度较高,因此,倾斜角可比斜导柱的大一些,一般取值为10°~30°,只要抽芯量能满足产品的要求,α值越小越好。若塑件各部位的侧凸凹深浅不同,可将斜滑块相应各部位设计成不同的倾斜角,以便在相同的推出行程下得到不同的侧抽芯距。本次设计的塑件倒钩只有1.5mm,故取较小的倾斜角度10°。斜滑块的推出行程计算:式中:L——推出行程,mm;d——侧抽距离,mm;θ——倾斜角度,(°);H——斜滑块高度,mm;为保证开模时滑块留于动模侧,在定模处设置了顶出杆和弹簧顶出机构(见图6)。开模时,顶出杆在弹簧的弹力作用下,将斜滑块随动模一起推开,避免滑块脱出。注射时,动模、定模闭合,凹模嵌件9和凸模嵌件10构成型腔和浇注系统;开模时,在扁线弹簧29的作用下,滑块带动侧型芯往外运动,接着注塑机液压系统带动推板运动,同时推杆带动斜滑块向外运动,使得斜滑块与塑件倒钩分离,在推杆的作用下,塑件被推出。紧接着进行合模运动,进入下一个循环。4卡钩式立柱注塑模的优点由于运用Pro/ENGINE