两板式注塑模浇口和流道的优化设计

两板式注塑模浇口和流道的优化设计作者：M.A.阿姆兰，M. 哈德斯雷，S.阿姆里，R. 艾木莎，A.哈桑，S.斯姆西，和K.沙希尔

马来西亚Teknikal大学制造工程学院

邮箱：mohdamran@.my

摘要

本文主要介绍了两板式注塑模浇口和流道的大小。此次研究以ECR 塑料产品中的上壳，下壳，支架三个产品作为研究对象，目的是找出浇口，流道的最佳尺寸和型腔的合理布局，并以最优布局消除因浇口和流道不合理产生的缺陷。这项研究使用了三种类型的软件：使用UG软件作为计算机辅助设计工具用来3D建模；使用犀牛软件后期处理工具设计浇口和流道；使用Moldex软件作为仿真工具来分析塑性流动。最终修改了一些两板式注塑模中浇注系统的大小和位置，来消除填充时缺料产生的空腔和熔接痕等问题。

关键词:计算机建模；流体分析；优化

PACS: 07.05Tp

1.介绍

注塑通常包括注射，补缩和冷却三个阶段。随着计算机在工程设计中的大量使用，仿真软件在模具制造行业中产生了重要的影响。目前，市场上这方面商用软件也越来越多地涌现出来[1]。ECR塑料产品的三部分使用相同的材料和颜色，但形状大小却各不相同。原本每一部分都需要独自的模具，此项研究中只需要一个一模多腔的模具便可完成。其难点在于型腔的位置、浇注系统的位置尺寸、以及冷却水道的位置[2]、[6]、[7]。Moldex软件就是用于分析塑性流动的仿真软件。

2.方法

本研究从设计通过UG软件对ECR产品进行3D建模，然后将建好的模型转移到犀牛软件上进行文件处理。在犀牛软件中对浇注系统如浇口，主流道，分流道，以及冷却水道和模架的设计。最后，使用从犀牛软件导出文件到Moldex软件。通过对注射、补缩、冷却、翘曲的分析

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2 来决定塑料材料的加工条件。如果结果不满足，会再做修改，流程如图

1所示：

图1. 分析方法 Unigraphic 进行3D 造型 转换文件到犀牛软件 划分网格 开始 设置环形布局 设置矩形浇口 设置直流道 设置圆形截面流道 设置冷却系统 转换文件到Moldex 软件 集合处理条件 选择材料 运行分析 解释数据并提出结论 结束 NO NO

3.两板式注塑模

ECR所有文件包括上壳，下壳和支架，他们一个一个地从UG软件导出到犀牛软件，以犀牛软件可以读取的DXF文件格式保存。首先上壳文件在犀牛软件中由固体模型转换为网格模型，如图2(a)所示。然后，图2(b)显示下壳的前阶段文件由UG软件导入犀牛软件。下壳的细化网格直到表面的细孔，在通过删除网格去除测抽芯后保留型腔表面。纸盒的方法与以上相同，如图2(c)所示。

2(a)上壳2(a)下壳 2 (a)支架

3.1矩形边缘浇口

两种尺寸的矩形边缘浇口需要决定深度和宽度。这些部分的深度计算使用公式：

h = nt

其中，h是浇口的深度(mm)；t是壁厚(mm) ；n是材料常数[3]。

从这个公式计算套管顶部和底部浇口的深度是1.2毫米和1.8毫米的纸架。

边缘浇口宽度由方程1 [ 4 ]。

W = N xA½／30（1）

其中，W浇口宽度（mm）；A是型腔表面面积（mm2）；N是材料常数。计算上壳表面积是84648mm2，宽5.8mm。

进一步计算，下壳宽度为5.9mm和支架为1.27mm。

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3.2分流道

分流道直径计算是以质量和距离从模具中心的远近为方程2 [ 4 ]。

D = W½x L¼／30（2）

其中，D是流道直径；W是质量；L是距离模具中心的距离。上壳的体积是从犀牛软件是78202mm3，质量为0.08kg，直径6.5mm。

进一步计算，下壳直径为6.7mm，支架为1.5mm。

3.3主流道

主流道尺寸取决于定模板底座厚度和与冷料穴的倾斜角度。冷料穴上端直径为7mm下端直径为10mm。图3显示为上壳，下壳和支架以及浇注系统的位置。

图3 两板模具布局

4.两板模具注塑分析

填充分析结果表明，全填充周期为1.041秒。在完成阶段会产生上壳缺料；支架中的塑料流动不能达到预期的流动效果，如：

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、 图4 注塑过程

由于塑料流动相遇位置位于产品一侧，因此上壳被重新设计，结果

导致熔接痕的位置如图5所示。熔接痕是一个流动的结果，这会使产品很

容易被分解成两个独立的部分。当这两部分相遇时，他们便会熔接起来，

结果形成一条熔接线，它很容易损坏[ 5 ]。

图5 熔接痕在上壳上的位置

4.1修改两板式模具

由于溢料，浇口和分流道都减少25%，浇口从5.9毫米改到4.3毫米，

分流道从6.7毫米减小至5毫米。支架位置从50毫米处移动到距模具中心

25毫米处，增加25%的分流道尺寸。另外在上壳表面增加一组沟槽，以

确保塑料在上壳拐角处的流动，如图6所示。

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图6 双板式模具的修改

4.2注塑过程的修改

结果分析表明熔体填充改性后的三个组成部分的塑料对彼此的平

衡。总填充熔体前沿时间7.804x10-1

秒。熔接痕已经在产品中心一侧的位置消除了，融化的塑料也能流向产品的拐角处，如图7所示。

图7 注塑过程的修改

5.讨论

改变支架分流道的形状并增大其尺寸以消除缺料现象。由于溢料减小下壳上浇口和分流道的尺寸。上壳在其上表面被重新设计了一道沟槽，因此上壳中心一侧的熔接痕被消除。由此得出纸夹双板式注塑模中浇口和分流道的尺寸增加25%可以改善之前的缺料问题，下壳双板式注塑模中浇口和分流道尺寸减少25%可以改善之前的溢料问题。

6.结论

本研究在分析两板模塑料的流动的成功。通过修改型腔布局以及浇注系统从而提高产品质量。此外，在实际模具制造之前就已经解决了塑料制品缺料，溢料以及熔接痕等缺陷。

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