基于CAE技术的瓶盖组件注射模设计.pdf

塑料注射模技术基于CAE技术的瓶盖组件注射模设计张尚先，程国飞，丁立刚,倪晓江”,郑力（1.广东开放大学，广东广州5 10 0 9 1；2.中山火炬职业技术学院，广东中山5 2 8 4 3 6；3.中山市飞扬精密模具制造有限公司，广东中山5 2 8 4 3 6)【摘要】针对某款化妆品瓶盖和长嘴盖的结构特点，巧妙地将二者设计在一副模具上注射成型，先用中望3 D软件进行静力学分析，验证其方案是否可行，再用MoldFlow软件进行注射模具设计与验证，避免反复修改而影响模具的开发时间。关键词：瓶盖；长嘴盖；CAE；中望3 D;MoldFlow中图分类号：TQ320.66DOl:10.12147/ki.1671-3508.2023.10.007Bottle Cap Assembly Based on CAE TechnologyZhang Shangxian,Cheng Guofei,Ding Ligang,Ni Xiaojiang,Zheng Li?(1.Guangdong Open University,Guangzhou,Guangdong 510091,CHN;2.Zhongshan Torch Polytechnic,Zhongshan,Guangdong 528436,CHN;3.Zhongshan Feiyang Precision Mold Manufacturing Co.,Zhongshan,Guangdong 528436,CHN)Abstract In this paper,for the structural characteristics of a certain cosmetic bottle cap andlong mouth cap,cleverly design the two together in the injection molding,firstly using Zhongwang3D software for static analysis,to verify whether the scheme is feasible.Then use MoldFlowsoftware for injection mold design and verification,to avoid repeated modification and affect thedevelopment time of the mold.Key words:bottle cap;long spout cap;CAE;Zhongwang 3D;MoldFlow1引言随着数字设计趋势的发展，CAE技术已逐渐成为模具设计与验证的主要方法与手段。采用CAE技术可以有效地减少模具的研发时间，从而提高塑件的设计质量，降低塑件的研发成本。本文以某款15 ml化妆品瓶盖组件为例，先用国产CAE软件先对瓶盖组件的塑件进行静力学分析，再用CAE软件进行注射模具设计与验证，避免反复修改而影响模具的开发时间。*基金项目：2 0 2 2 年度广东省教育科学规划课题（高等教育专项）（2 0 2 2 GXJK621），2 0 2 0 年广东省教育科学“十三五”规划课题（2 0 2 0 GXJK554），2 0 2 0 年中山市教育科研课题（B2020138）。文献标识码：BDesign of Injection Mold for2塑件结构及工艺分析2.1塑件结构分析图1所示为某款15 ml的瓶盖组件，其中瓶盖外形尺寸为2.6（小端）19.0（大端）3 7.0 mm（高），公称壁厚为1mm，体积为1,9 3 0 mm；长嘴盖柱身尺寸为7.89.0mm，手柄处长为16.2 mm，厚度为0.8mm，公称壁厚为1.4 mm，体积为3 0 7 mm；组合件总高为3 8.5 mm。2.2塑件工艺分析材质选用通用的聚丙烯，注射成型工艺分析使用材质的缺省建议，模具表面的温度是4 0,熔融的温度是2 4 0。模具制造2 0 2 3 年第10 期23塑料注射模技术微认CSYS注锁停止仿真性静志1三季件S1(PP村料)实体）*连锁团之国定约束Y斜机裁荐回网品结果&Total DispiacementsAvg.vonMises Stress(b)hElement:Strin Energia(c)图1瓶盖组件a一瓶盖b一一长嘴盖c-一组合件3模具排位与分析3.1模具排位通过对瓶身结构分析，瓶身模具需要采用定模滑块结构，为了提高模具利用率，一般采用长一字型排列布局；长嘴盖结构比较简单，可采用对称布局。这样的话将很难设计成1x2的模具，再由于两者体积相差较大的情况下，一般会分开设计成2 副独立模具。本文拟采用如图2 a所示的塑件排位，把长嘴盖倒扣在瓶盖的小端，这样就较容易地完成了1模8 腔的模具排位（见图2 b）。(a)图2 模具排位a塑件排位b一一模具排位为了保证注射成型后能轻易把瓶盖和长嘴盖分开，在长嘴盖顶部做了减胶处理，为了验证次方案设计的可行性，本文采用中望3 D对瓶盖组件塑件进行静力学分析。3.2塑件静力学分析把组件的3 D模型导人到中望3 D中，新建结构仿真任务一线性静力分析;新建PP材料属性,设置弹性模量为12 e8N/m，泊松比为0.4 1,密度为9 2 8.4 2 kg/m，屈服强度为3 e7N/m2;在瓶盖底部区域设置固定约束，在长嘴盖柱身区域设置水平向右的推力，推力大小为2 0 N，如图3 所示；网格单元尺寸为0.6 5，单元类型默认为自动（曲线/三角形/四面体），勾选二阶选项。24图3 分析前设置点击运行计算，得到等效应力如图4 所示，其中最大等效应力发生在瓶盖和长嘴盖交接处，最大应力为82.37MPa，远大于屈服强度3 0 MPa，根据第四强度理论，此时瓶盖组件塑件会在交接处断开，验证此设计方案可行。Avg,vonMises Stress(MPa)82.3774.1465.957.6649.4241.1932.9524.7116.488.2390.0024034楼模具设计与分析4.1模具结构根据塑件结构和模具排位，采用1模8 腔的模具(b)排位（见图2 b）。模具结构如图5 所示，模具分型面为瓶盖底部的大平面。在塑件左右两边设计2 块大的定模滑块，定模滑块受压缩弹簧的力影响，沿着固定在定模板上的斜导柱方向运动，实现定模滑块左右先开模。后塑件跟着推板和动模镶件等一起运动，再顶杆带动推板顶出塑件，实现塑件脱模。4.2浇注系统为了保证各塑件的质量一致,采用平衡式浇注系统如图6 所示。由于瓶盖为外观件，采用潜人式浇口，浇口设置在瓶盖上端大平台处，进浇口直径大小按60%壁厚设置。为了提高试模的成功率,降低生产成本,并缩短生产周期。在设计过程中,采用MoldFlow软件对塑件填充过程展开动态模拟仿真分析 2,以便发现塑件在成型过程中存在的潜在缺陷，避免出现重大工艺问题。模具制造2 0 2 3 年第10 期Avg.von82.3774.1465.957.6649.4241932.9524.7116.488.2390.002403图4 等效应力塑料注射模技术再通过添加模型，把以上4 种网格模型添加在一起4,再利用柱体单元构建浇口网格单元并划分网格。因单个模型有近5 5.6 万个四面体单元，为了提高分析效率，确定通过指定单元属性的出现次数来节省建模和分析时间，总网格模型如图8 所示。在默认的注射工艺条件下，进行“冷却+填充+保压+翘曲”分析，填充时间模拟结果如图9 所示，由不同填充时间下型腔的填充状态云图可知，该模具的注8图5 模具结构1.塑件2.定模镶件3.斜导柱4.弹簧5.定模滑块6.推板7.动模镶件I射填充过程平稳，流动状态良好。8.动模镶件图8 总网格模型图6 浇注系统4.3CAE分析首先把塑件3 D文档导入到CADdoctor软件中，去除1mm以下的圆角和倒角，便于减少网格数量。再把优化后的.sdy文件导人到MoldFlow软件中进行3 D网格划分。本文中的浇注系统和冷却系统的中心线可在3 D软件绘制好，再通过.iges格式导人到MoldFlow中 3,单独对每个系统进行网格划分,如图7 所示。#(a)(b)(a)a图10 所示为翘曲变形云图，最大变形量为长嘴盖端面处,但整体均向内收缩,收缩较为均匀,可满足塑件质量要求。mml0.23460.1824(b)图9 充填时间-60%的状态云图b80%的状态云图一10 0%的状态云图0.1824(c)0.13030.:3030.0710.07810.0259图10翘曲变形(c)(d)图7 网格模型a-塑件网格模型b一一浇注系统网格模型定模水路网格模型d一动模水路网格模型模具制造2 0 2 3 年第10 期5结论本文针对某款化妆品瓶盖和长嘴盖的结构特点，巧妙地将二者设计在一副模具上注射成型,并利用中25塑料注射模技术滑块联动多向抽芯机构注射模设计吴朋余，于利英，张铁辉，代人杰（浙江正泰电器股份有限公司，浙江温州3 2 5 6 0 3）【摘要】以控制电器基座为例,介绍了一款控制电器基座的结构特点及成型工艺难点，完成了注射模成型结构设计；采用了滑块联动多向抽芯机构，并着重介绍联动抽芯机构、转向型芯结构和侧型芯固定方式等，为类似问题提供一种新的思路和方法。关键词：控制电器基座；注射模；联动多向抽芯机构；转向型芯结构中图分类号：TQ320.66DOl:10.12147/ki.1671-3508.2023.10.008Design of Injection Mold for Sliding Block LinkageMultidirectional Core-Pulling MechanismWu Pengyu,Yu Liying,Zhang Tiehui,Dai Renjie(Zhengjiang Chint Electrics Co.,Ltd.,Wenzhou,Zhengjiang 325603,CHN)Abstract Taking the control electrical base as an example,the structural characteristics andmolding process difficulties of a control electrical base were introduced,and the injection moldmolding structure design was completed.It have adopted a slider linkage multi directional corepulling mechanism,with a focus on introducing the linkage core-pulling mechanism and the sidecore fixing method of the stering core structure.Provide a new approach and method for similar problems.Key words:control electrical base;injection mold;linkage multi directional core-pulingmechanism;steering core structure1塑件结构分析图1所示制品为控制电器的基座立体图，材料：PA6GF30FR（4 0）V-0，颜色：浅灰色（PANTONE文献标识码：B428C），收缩率：0.6%。塑件外形尺寸长4 2.5 mm，宽3 9.4 mm，高2 4.6 mm。塑件结构复杂，正表面凸出部分为外观面，两侧伸出部分各有一方孔，望3 D软件进行静力学分析，验证其结合强度是否可行。再利用MoldFlow软件对瓶盖组件注射过程进行仿真分析,以便发现可能存在的成型缺陷，并应用于指导实际生产。结果表明，瓶盖组件注射模结构合理，能实现自动化生产，塑件质量符合设计要求，瓶盖组件模具和塑件实物如图11所示。图11模具和塑件实物图26参考文献1】古家希.工业机械臂结构设计要点和性能探究 山东工业技术,2 0 18,2 6 0(0 6):2 22】姜文尧,周志明，梁珊等.型芯快速可换的多功能样条模具设计.塑料工业，2 0 19,4 7 0 7)：5 8 6 0+12 03 汤汤陆文，卢广彬.基于Moldflow的薄壁深腔类塑件注塑成型过程研究 J.科技与企业，2 0 15,2 7 7(0 4)：2 12 2 134】林鹏，仲崇成.某发电列车车下燃油箱受纵向冲击的流固耦合分析 J.科技创新导报，2 0 15,12(3 2):14 15第一作者简介：张尚先，男，19 6 9 年10 月生，教授，主要从事机械设计与制造、高等教育管理等研究。通信联系人：程国飞。（收稿日期：2 0 2 3-0 6-2 0）DMM模具制造2 0 2 3 年第10 期