车灯支架注塑模设计与

本文利用Moldflow软件对车灯支架进行工艺分析,检验和修改网格状态,选择成型材料,确定最佳浇口位置和工艺参数,并运用NX MoldWizard模块来设计车灯支架注塑模,从而将模具设计与分析结合起来,使设计出的模具最佳化.

车灯支架形状复杂,如图1所示,特征众多,厚度不均匀,故其模具型结构及尺寸也比较复杂.该塑件材料为ABS,由其用途来看,塑件的表面光洁度要求较高,不允许有飞边,色泽均匀,不能出现凹陷、裂纹、波浪痕等缺陷.

一、车灯支架网格处理

在进行一个塑件的CAE分析时,网格的质量是影响分析准确性的重要因素,因此,网格划分和网格修复是车灯支架模具设计的重点工作之一.

1.车灯支架的网格划分

首先将三维模型转化为STL格式并在Moldflow软件中读取,采用三角形单元实现网格划分,通常制件的网格数目在几千到几万不等,甚至更多.随着模型尺寸变大,复杂程度增加和网格密度增大,网格数目也相应增大.本模型划分得到的网格单元数为7 184个,如图2所示.

2.车灯支架的网格优化

网格划分好以后,接下来的工作就是网格信息统计,从统计信息不难发现,主要是纵横比问题较大,其他如重叠单元、配向、自由边、厚度和双层面等方面均良好.为此,只要进行自动修复纵横比即可,其修复结果如图3所示.

二、车灯支架注塑模设计

1.分型面

分型面排位直接影响模具的使用、制造及塑件的形状、外观和精度,因此,必须选择合理的分型面.分型面选择一般应遵循以下原则：确保塑件尺寸精度；尽可能减小塑件在分型面上的投影面积；合理安排浇注系统,特别是浇口位置；分型面是曲面时,应满足模具锁紧要求；尽量使模具结构简单、方便使用和制造容易.

车灯支架的侧向有凸台,需要侧向成型块来侧向成型,以便侧向顶离脱模.在利用NX MoldWizard模块创建分型面时,首先进行侧面分型设计,以方便进行侧面抽芯；同时,利用分型功能识别塑件的分型边缘或最大轮廓线,并选择“条带曲面”的方式,选择合适的延伸距离,创建分型面如图4所示.

2.成型零件

成型零件是指与塑件直接接触、成型塑件内表面和外表面的模具部分.它由凸模（型芯）、凹模（型腔）以及嵌件和镶块等组成,作为塑件的几何边界,包容塑件、完成塑件的结构和尺寸的成型.在NX MoldWizard模块中,创建型腔和型芯,如图5所示.

3.浇注系统设计

浇注系统是熔融塑料在压力作用下填充模具型腔的通道（熔融塑料从注塑机喷嘴进入模具型腔所流经的通道）,浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴等组成.浇注系统对熔体在模内的流动方向与状态、排气溢流、模具压力传递等起到很大作用.通过Moldflow分析得到如图6所示的最佳浇口位置.

通过以上分析,车灯支架采用圆柱形垂直主流道,其断面完成光滑无毛刺,以便型腔打开后可以顺利将主流道脱出.分流道设计在动模板上,形状采用圆形断面.浇口是塑料经过分流道后进入型腔的关键部分,结合一模两腔的模具结构,选择侧面自动切断潜伏式浇口,浇口形状采用圆形.如图7所示为车灯支架的浇注系统.

4.模架

模架是实现型芯和型腔固定、顶出和分离的机构,考虑模具的成本要求,这里采用了HASOC-E296X296标准模架.模架中的定模板和动模板开框.模具的型腔采用了定模型腔镶件和动模镶件、型芯等零件.模具的排气结构主要采用分型面的间隙及成型零件间的间隙、推杆与镶件间的间隙来进行排气.间隙的大小以不超过塑料的溢边值为限.通过按要求对模架的修改,得到如图8所示与车灯支架完全匹配的模架.

5.冷却系统设计

冷却系统的设计对于模具来说是非常重要的,如果冷却不好或是冷却不均匀,必然导致收缩不均匀,会导致塑件的翘曲变形,特别是薄壁件,变形更加严重.冷却系统在设计时应遵守以下几个原则：冷却回路有利于减少冷却水进、出口水温的差值；冷却回路结构应便于加工和清理,其通道孔径一般取812m m；冷却通道的布置要合理；在满足冷却所需的传热面积和模具结构允许的前提下,冷却回路数量应尽量多,冷却通道孔径要尽量大.

常见的冷却系统有直流式和直流循环式、循环式、喷流式和隔板式等结构形式.这里由于模具侧面存在抽芯、点浇口、定模板和动模板开框的结构,所以对型腔部分及浇注系统的冷却更应加强.鉴于以上的考虑,在该模具的定模型腔镶件和动模部分采用了如图9所示冷却回路的结构,冷却水管的直径采用6mm.

三、模具装配

在N X软件生成装配图中,零件数据是对零件本身的链接映像,保证装配模型和零件设计完全双向相关,减少对储存空间的需求.零件设计修改后装配模型中的零件会自动更新,同时可在装配环境下直接修改零件设计.通过以上过程完成了整个车灯支架的注塑模具的设计,其装配图如10所示.

四、结语

本文借助Moldflow软件强大分析能力及NX软件良好设计功能,对车灯支架进行模流分析,将分析后的结果指导模具设计,显著提高了模具的设计水平,重点做了以下几方面的工作.

（1）对塑件进行网格划分与修复,从而对塑件的工艺结构有了很好了解,确定了模具结构设计的总体思路与原则；同时,对塑件成型性能做出了早期判断.

（2）利用Moldflow软件有限元分析对塑料件注塑成型过程进行模拟,确定了分型面形状与位置；利用N X软件完成了型腔和型芯的设计；进行了浇口位置分析,找出了最佳浇口位置；通过理论和模拟分析了各种工艺参数及其对塑件成型质量的影响,并针对其原因确定了修改方案.

（3）Moldflow和NX这种交互设计,一方面充分利用了N X标准化和参数化的特点,使设计效率大大提高；另一方面通过Moldflow分析得到最佳工艺参数,保证了设计过程的准确性,缩短了设计周期,提高了劳动效率.