基于Moldflow仿真分析的格柵注射模設(shè)計

0 引 言

圖1所示為某風(fēng)機(jī)盤的2個相似中蓋格柵，最大外形尺寸為200.3 mm×164.2 mm×58.7 mm，材料為ABS，無任何纖維填充物，采用1模4腔注射成型，2個格柵塑件在柵格數(shù)量及料厚上存在差異，型腔布局實(shí)際為2+2。

根據(jù)2017年的歐洲心臟病學(xué)會外周動脈疾病的診斷和治療指南，束臂試驗(yàn)是針對疑似鎖骨下動脈盜血綜合征患者進(jìn)行的一項(xiàng)重要血流動力學(xué)試驗(yàn)方法［22］。其原理是將血壓維持在超過收縮壓水平并同時反復(fù)握拳時，肢體的血流被擠壓到近心端，當(dāng)突然松開止血帶時，更多的血流進(jìn)入肢體遠(yuǎn)端，使盜血現(xiàn)象得到強(qiáng)化［23］。而當(dāng)鎖骨下動脈狹窄合并椎動脈狹窄性病變時，由于盜血通路的通暢性及血流阻力改變，削弱束臂試驗(yàn)的強(qiáng)化效果，因此在本研究中該組束臂試驗(yàn)的陰性率明顯增高，也證實(shí)了這點(diǎn)。

1 成型工藝分析

塑件特點(diǎn)及技術(shù)要求：①內(nèi)側(cè)卡（倒）扣多，單個塑件有6個，屬于裝配結(jié)構(gòu)，精度要求高；②塑件格柵、筋條結(jié)構(gòu)密布，格柵厚度較薄，成型及脫模困難，注射時存在缺料及粘模的風(fēng)險；③塑件格柵筋位高度較高，注射時容易粘模具零件；④塑件外觀面質(zhì)量要求高，部分區(qū)域需要皮紋處理，外觀面不能有澆口痕，不允許存在凸起、凹陷、縮印、困氣、燒焦、飛邊等缺陷；⑤為控制成本，避免材料浪費(fèi)，需要控制冷凝料體積。

模具采用1模4腔結(jié)構(gòu)，結(jié)合塑件尺寸、質(zhì)量要求、生產(chǎn)批量等因素，如采用普通流道進(jìn)料，浪費(fèi)材料且流道長，成型的塑件會有缺料、收縮等風(fēng)險，難以保證塑件的成型質(zhì)量。塑件外觀面不允許有澆口痕，澆口不能直接設(shè)置在待成型塑件的表面，最終采用熱流道轉(zhuǎn)普通流道的進(jìn)料方式，熱流道尺寸為

18 mm，熱噴嘴直徑為

6 mm，普通流道尺寸根據(jù)不同方案予以設(shè)定。

2 澆注系統(tǒng)方案確定

進(jìn)料方式確定為熱流道轉(zhuǎn)普通流道后，考慮待成型塑件允許設(shè)計澆口的面及模具結(jié)構(gòu)的可行性，普通流道澆口類型只能選擇側(cè)澆口或潛伏式澆口，為此提出5種澆注方案，如圖2所示。通過CAE仿真分析，對比5種方案的優(yōu)劣，確定最終的澆注系統(tǒng)。澆注方案：①側(cè)壁1個側(cè)澆口進(jìn)料，澆口尺寸

6 mm×1.2 mm，流道尺寸

9 mm×7 mm×7 mm；②側(cè)壁2個側(cè)澆口進(jìn)料，澆口尺寸

6 mm×1 mm，流道尺寸

9 mm×7 mm×7 mm；③側(cè)壁4個側(cè)澆口進(jìn)料，澆口尺寸

5 mm×1 mm，流道尺寸

9 mm×7 mm×7 mm；④側(cè)壁6個側(cè)澆口進(jìn)料，澆口尺寸

4 mm×1 mm，流道尺寸

9 mm×7 mm×7 mm；⑤中間筋條潛伏式進(jìn)料，澆口尺寸

4 mm×1 mm，流道尺寸

8 mm×6 mm×6 mm。

以2013年3月至2016年12月于我院接受診治的164例疑似前列腺癌患者為研究對象，其中62例經(jīng)病理學(xué)檢查證實(shí)?；颊吣挲g為56～78歲，平均(64.3±10.6)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①無MRI檢查禁忌證；②檢查前1個月內(nèi)未進(jìn)行過前列腺穿刺活檢、前列腺按摩和膀胱鏡檢；③檢查前未經(jīng)過內(nèi)分泌、放療等非手術(shù)治療；④在檢查前2周未接受過直腸指診或直腸前列腺彩超檢查。研究經(jīng)患者及其家屬知情并簽署知情同意書，且獲醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)。

在“山大王”的綠色種植園區(qū)，每年生產(chǎn)加工野生食用菌600多噸，人工種植食用菌和各種果蔬900多噸，蓋著黑色遮陽網(wǎng)的大棚整齊有序地排列著，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去就像片靜謐的黑色海洋。

5.質(zhì)量安全。健全畜產(chǎn)品質(zhì)量安全法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)體系；對畜產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、貯運(yùn)、銷售過程進(jìn)行全程控制；嚴(yán)密的畜產(chǎn)品質(zhì)量安全管理組織機(jī)構(gòu)體系；強(qiáng)化生產(chǎn)源頭控制和進(jìn)出口檢疫。

（3）熔接線如圖5所示。塑件為格柵結(jié)構(gòu)，各個區(qū)域厚度存在一定差異，因此無論是何種澆注方案，都會有多條熔接線產(chǎn)生。但塑件顏色為白色，在外觀面的熔接線痕跡較小，可以忽略其對塑件外觀的影響，但需要注意的是熔接線對成型塑件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響，需避免熔接線出現(xiàn)在受力區(qū)域。格柵在裝配和日常使用拆裝中，兩側(cè)壁是受力區(qū)域，需要確保其強(qiáng)度。根據(jù)圖5所示，方案1、2、5熔接線均出現(xiàn)在兩側(cè)側(cè)壁，對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響較大，方案3、4熔接線出現(xiàn)在柵格位置，對整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響較小，方案3、4更為合理。

通過Moldflow軟件對以上5種澆注方案進(jìn)行CAE仿真分析，從充填平衡性、注射壓力合理性、熔接線可行性、流動前沿溫度合理性、體積收縮率均勻性、冷凝料體積量等6個方面進(jìn)行對比，確定最終的澆注系統(tǒng)。

（2）最大注射壓力如圖4所示，方案1、2的最大注射壓力均較大，超過70 MPa，方案3～5最大注射壓力均為60 MPa左右，較大的注射壓力會引起較大的殘余應(yīng)力，因此方案3～5更合理。

（5）體積收縮率如圖7所示，方案1、2表面最大收縮率差值較大，超過3%，外觀面會有收縮痕。方案3～5表面最大收縮差值較小。

（4）流動前沿溫度如圖6所示，在待成型塑件表面，方案1、2、5在流動末端溫度降低均較大，超過5℃，會發(fā)生滯流。方案3、4溫度降低較小，最大差值小于3℃，在材料流動的合理范圍內(nèi)。

根據(jù)以上各個參數(shù)的匯總對比，方案3在確保型腔充填、保證塑件成型質(zhì)量、控制材料成本等各方面均較優(yōu)，最終確定采用方案3的澆注方式。

（6）對比5種澆注方案的冷凝料體積，方案4冷凝料體積最大，材料浪費(fèi)較多，方案1、2、3、5所產(chǎn)生的冷凝料體積相對較小，從成本及廢料方面考慮，方案4較差。

（1）充填平衡性如圖3所示，方案1、2存在流動不平衡的問題，無法保證各型腔均勻充填熔體，方案3～5熔體能同時到達(dá)流動末端，較為合理。

在處理“雙反”問題時，應(yīng)該重視問題預(yù)防與事后補(bǔ)償相結(jié)合的方法。通過計算方法上的調(diào)整來消除“雙反”問題固然是一種方法。但是正如美國法院所說，通過細(xì)微的調(diào)整來抵消雙重征稅的問題存在很大的困難。并且，這種救濟(jì)方式屬于被動的救濟(jì)，即存在貿(mào)易損失已經(jīng)發(fā)生后再通過手段進(jìn)行彌補(bǔ)。但是，既然問題已經(jīng)明確，更好的方式則是通過預(yù)防來防止問題的產(chǎn)生。如果調(diào)查機(jī)構(gòu)在調(diào)查中能夠具體問題具體分析，嚴(yán)格仔細(xì)審查中國的市場以及相關(guān)企業(yè)和商品的情況，那么就可以避免采取不必要的救濟(jì)措施，而“雙反”問題從根源上也不會發(fā)生。

3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 推出系統(tǒng)設(shè)計

塑件成型時易粘模具零件，尤其是卡扣、螺釘柱以及格柵筋條位置，因此在這些位置需設(shè)置平衡的推出機(jī)構(gòu)，確保成型塑件能順利脫模。在成型塑件螺釘柱位置設(shè)置推管機(jī)構(gòu)，通過二次推出，避免該位置粘模具零件。在成型塑件中間的筋條位置，設(shè)置扁推桿，其厚度單邊小于筋條厚度0.1 mm，規(guī)避筋條粘模具零件的風(fēng)險。此外在兩側(cè)壁布置直推機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)塑件的整體推出，確保成型塑件的推出平衡，推出系統(tǒng)設(shè)計如圖8所示。

3.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則以及塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計圖9所示的冷卻系統(tǒng)，共有8條冷卻水路，型芯與型腔板各4條，水路直徑為

10 mm，以保證冷卻液充分的流動速率。此外結(jié)合塑件脫模方向，為使冷卻水路距離成型塑件表面的尺寸一致，保證成型塑件的均勻冷卻，水路沿待成型塑件邊緣呈曲線布置，實(shí)現(xiàn)適應(yīng)塑件及形狀特點(diǎn)的網(wǎng)狀水路結(jié)構(gòu)。

3.3 模具結(jié)構(gòu)

模具結(jié)構(gòu)如圖10所示，在實(shí)際注射生產(chǎn)過程中，熔融的塑料經(jīng)過注塑機(jī)噴嘴進(jìn)入模具熱流道，經(jīng)熱流道10、熱噴嘴11的持續(xù)加熱后進(jìn)入型腔，經(jīng)過充填、保壓、冷卻后塑件13成型。當(dāng)成型塑件達(dá)到推出溫度時，定模板12與動模板5通過注塑機(jī)滑塊分開，隨后經(jīng)注塑機(jī)頂桿、推板9、推桿固定板8、推出機(jī)構(gòu)組件等作用將塑件13推出，即完成其注射過程，隨后合模進(jìn)入下一個注射周期。

4 結(jié)束語

通過模流分析對5個澆注方案進(jìn)行對比，確定合理的澆注系統(tǒng)，避免了熔料充填不平衡、注射壓力大、成型塑件收縮不均等問題；采用推桿、扁推桿、推管等推出零件，解決了成型塑件抱緊力大，易粘模具零件的問題，保證了模具生產(chǎn)的順暢、高效。

[1]郭廣思.注塑成型技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008:48-56.

[2]張維合,鄧成林.汽車注塑模具設(shè)計要點(diǎn)與實(shí)例[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2016:23-125.

[3]高長有.高分子材料概論[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2018:192-199.

[4]羽田武榮.熱塑性塑料及其注塑[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001:62-75.

[5]周慧蘭,匡唐清,湯學(xué)輝.基于CAD/CAE/CAM技術(shù)的電話機(jī)注塑模設(shè)計[J].中國塑料,2012,26(2):63-67.

[6]周大路.基于Moldflow的注塑模流道平衡分析[J].塑料工業(yè),2011,39(8):52-54.

[7]趙龍志,趙明娟,付 偉.現(xiàn)代注塑模具設(shè)計實(shí)用技術(shù)手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012:98-115.

[8]匡唐清.基于模流分析技術(shù)的壁掛式揚(yáng)聲器外殼注塑模具設(shè)計[J].中國塑料,2010,24(6):97-101.

[9]查 東,匡唐清,劉文文.模流分析技術(shù)在電飯煲上蓋注塑模設(shè)計中的應(yīng)用[J].塑料,2017,46(3):103-108.

[10]付 偉,陳碧龍.注塑模具設(shè)計原則:要點(diǎn)及實(shí)例解析[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010:58-65.

[11]張曉陸.多側(cè)澆口塑件成型熔體流動分析[J].模具工業(yè),2010,36(12):43-46.

[12]熊利軍,文根保.轎車后背門拉手注射模設(shè)計[J].模具工業(yè),2019,45(6):45-48.