花灑面板注射模優(yōu)化設(shè)計(jì)

2013-06-06 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來(lái)源:仿真在線

借助CAE技術(shù)對(duì)花灑面板注射模的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和模擬驗(yàn)證.克服了表面變形,保證了出水孔的圓度和位置度.采用變斜度斜頂桿頂出機(jī)構(gòu),避免了斜頂桿頭部的磨損,提高了模具壽命.生產(chǎn)實(shí)踐表明,模具結(jié)構(gòu)合理,生產(chǎn)效率高,所生產(chǎn)的塑件可以滿足質(zhì)量要求.

葛曉宏黃紅武李輝楊輝煌劉亞丹來(lái)源:萬(wàn)方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字:注射模 CAE 澆注系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng) 斜頂桿機(jī)構(gòu)
1塑件結(jié)構(gòu)分析

衛(wèi)浴花灑面板如圖1所示.材料為ABS,重量71 g.該產(chǎn)品呈盤(pán)形狀,直徑大,制品壁厚小且不均勻,表面均布細(xì)孔,外表面中心有凸字,內(nèi)表面有內(nèi)扣、定位筋.產(chǎn)品將與半球形本體配合,邊緣圓周平面度要求高;為保證出水均勻,對(duì)水孔的圓度及位置度,提出了很高的要求;外觀要求不能有縮孔、熔接痕、脫模痕,不能有劃傷、變形、飛邊;保持塑件外表面光整,達(dá)到公司A級(jí)標(biāo)準(zhǔn),供電鍍.

    2模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    2.1澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    2.1.1澆注系統(tǒng)方案確定

該制品為薄壁盤(pán)形類(lèi)產(chǎn)品,對(duì)正面外觀要求高,此類(lèi)型產(chǎn)品一般為反面大水13進(jìn)膠,但制品底部有內(nèi)扣和筋條,若設(shè)計(jì)成反面進(jìn)膠,模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,難于實(shí)現(xiàn).從正面進(jìn)膠,澆口位置應(yīng)避免位于外觀面上,且應(yīng)盡量靠近制品中心.綜合考慮產(chǎn)品外觀質(zhì)量要求、熔體流動(dòng)性、模具結(jié)構(gòu)等因素,該制品的澆注系統(tǒng)擬采用點(diǎn)澆口形式,澆口設(shè)置在靠近制品中心的某孔內(nèi),并在此孔中心搭接一薄片至產(chǎn)品背面作為為進(jìn)澆位置,因此具有以下特點(diǎn):

    1)近中心進(jìn)膠,熔體流動(dòng)均勻,填充迅速,模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,動(dòng)作可靠;

    2)點(diǎn)澆口位置不直接位于制品之上,確保了塑件的表面質(zhì)量,脫模時(shí)澆口處自動(dòng)拉斷,提高了生產(chǎn)效率.

花灑面板注射模優(yōu)化設(shè)計(jì)ansys培訓(xùn)課程圖片1

    2.1.2澆注系統(tǒng)CAE驗(yàn)證

借助CAE(Computer Aided Engineering)技術(shù)對(duì)該方案進(jìn)行模擬分析,從熔體流動(dòng)狀況、溫度分布、剪切速率分布和制品變形情況等方面驗(yàn)證該方案的可行性.

    1)塑料填充過(guò)程模擬

塑料填充過(guò)程如圖2所示.從中可看出,從正面近中心直接進(jìn)膠,熔體均勻向四周流動(dòng),填充進(jìn)展順利.由于未從正中心進(jìn)膠,造成進(jìn)膠有點(diǎn)不平衡(相差0.7 s左右),但仍處于可接受范圍之內(nèi).

花灑面板注射模優(yōu)化設(shè)計(jì)ansys培訓(xùn)課程圖片2

2)料流溫度分布

塑料填充完成后,從正面和背面觀察到的料流溫度分布如圖3(a)和(b)所示.其中,最高溫度為271.2°C,最低溫度為211.1°C,均處于材料推薦使用的溫度范圍之內(nèi)(推薦使用溫度:200-280°C),不會(huì)造成短射和冷膠現(xiàn)象,從而獲得較好的表面質(zhì)量.

花灑面板注射模優(yōu)化設(shè)計(jì)ansys培訓(xùn)課程圖片3

    3)最大剪切速率分布

剪切速率分布圖如圖4(a)和(b)所示.從中可以看出最大剪切速率出現(xiàn)在澆口處,數(shù)值為6 057.6(1/s),遠(yuǎn)低于材料允許的最大剪切速率值50 000(1/s),因此材料不會(huì)發(fā)生降解現(xiàn)象.

花灑面板注射模優(yōu)化設(shè)計(jì)ansys分析圖片4

    4)制品變形情況

制品注塑成型后的變形量如圖5(a)和(b)所示.從(a)中可以看出制品變形趨勢(shì)四周邊緣下移.最大變形量為0.871 4 mm,發(fā)生在背面內(nèi)扣頂端處,此處為懸臂結(jié)構(gòu),且懸臂長(zhǎng)度較長(zhǎng),達(dá)到17 mm,容易造成冷卻后產(chǎn)生變形,因此在該部位應(yīng)加強(qiáng)模具冷卻和在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)反變形0.5 mm.

花灑面板注射模優(yōu)化設(shè)計(jì)ansys分析圖片5

對(duì)于花灑表面的變形量很小,。最外沿相對(duì)中心的變形量只有0.05 mm,因此對(duì)直徑為5 mm表面小孔的圓度和位置度無(wú)明顯影響。

通過(guò)對(duì)以上幾點(diǎn)因素的分析,可以看出該澆注系統(tǒng)方案能滿足外觀質(zhì)量、熔體流動(dòng)均勻、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的要求.

    2.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

    2.2.1 冷卻系統(tǒng)方案確定

為了減少變形和提高冷卻效率,定模采用單回路雙圈環(huán)形水路,動(dòng)模采用雙回路環(huán)形水路,動(dòng)模溫度比定模低2-3°C.冷卻水路直接開(kāi)設(shè)在動(dòng)、定模鑲件上,提高冷卻效果和密封性.水路分布情況如圖6所示.

花灑面板注射模優(yōu)化設(shè)計(jì)ansys分析圖片6

    2.2.2冷卻系統(tǒng)CAE驗(yàn)證

為驗(yàn)證冷卻系統(tǒng)方案的可行性,將該方案與普通的直排水路方案就從制品冷卻時(shí)間和溫度分布兩方面進(jìn)行對(duì)比.

    1)制品冷卻時(shí)間

如圖7中(a)和(b)為兩種方案的冷卻時(shí)間圖.其中(a)為環(huán)形水路,其凝固時(shí)間為28..58 s;(b)為直排水路,其凝固時(shí)間為31.66 s.環(huán)形水路的冷卻時(shí)間短.

花灑面板注射模優(yōu)化設(shè)計(jì)ansys分析圖片7

2)制品溫度分布

圖8為制品冷卻后的制品溫度分布圖.比較兩種水路方案中制品同位置上的溫度可以看出,環(huán)形水路方案能更好地降低制品的體溫度,提高冷卻效率.從以上表征冷卻系統(tǒng)效果好壞的兩個(gè)關(guān)鍵因素,看出環(huán)形水路方案冷卻效率高,制品冷卻效果好。

    2.3模具結(jié)構(gòu)總裝圖及工作原理

    2.3.1模具結(jié)構(gòu)總裝圖

采用三板式模具結(jié)構(gòu)形式,一模一腔,內(nèi)扣脫模采用斜頂桿頂出.為了減少斜頂桿頭部的磨損,避免產(chǎn)生毛邊,設(shè)計(jì)成變斜度的結(jié)構(gòu)形式,頭部斜度比頂桿主體大3。.斜頂桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖及模具總裝圖,如圖9所示.

花灑面板注射模優(yōu)化設(shè)計(jì)ansys分析圖片9

    2.3.2模具工作原理
開(kāi)模時(shí),由于尼龍拉釘和拉料釘?shù)淖饔?在分型面II處分型,動(dòng)模部分和定模板后退直到拉桿行程末端限位;接著在分型面I處分型,水口推板、定模板和動(dòng)模部分后退直到限位柱限位,澆注系統(tǒng)凝料從澆口套中被拉出,自動(dòng)掉下;最后動(dòng)、定模從分型面III處分開(kāi);頂出油缸動(dòng)作,斜頂桿機(jī)構(gòu)將制品頂出.再合模,頂出機(jī)構(gòu)復(fù)位,進(jìn)入下個(gè)成型周期.

    3 結(jié)論

經(jīng)批量生產(chǎn)驗(yàn)證,CAE優(yōu)化后的模具設(shè)計(jì)方案合理,變斜度頂出機(jī)構(gòu)壽命長(zhǎng),35萬(wàn)模次后仍未產(chǎn)生毛邊;近中心點(diǎn)澆I:1進(jìn)膠,多圈環(huán)形水路冷卻效果好,制品變形量小,表面小孔圓度和位置度經(jīng)檢驗(yàn)都滿足質(zhì)量指標(biāo),電鍍后的外觀達(dá)到客戶要求.按此結(jié)構(gòu)模型推廣應(yīng)用到同類(lèi)型的六角形的、八角形的以及尺寸更大的花灑面板,實(shí)際應(yīng)用效果良好.

開(kāi)放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才