弧形基座合件的翹曲分析及結構優(yōu)化

0 引 言

塑件的結構是其注射成型后是否變形的決定因素之一，對于壁薄結構及壁厚不均的塑件，其變形將影響成型塑件的尺寸，因此有成型難度的塑件必須在模具設計前對其進行結構分析和模流分析，便于有針對性地進行結構優(yōu)化及成型優(yōu)化，縮短模具設計周期、降低制造成本。

1 弧形基座合件結構分析

弧形基座合件為1/3圓環(huán)結構，外環(huán)直徑

125 mm，內(nèi)環(huán)直徑

112 mm，最大壁厚處6.5 mm，最小壁厚處2.5 mm，整個基座厚度5 mm，中間有2個金屬彈片嵌入，厚度方向均勻分布3個螺釘過孔，用于后期安裝固定，材料為PA66，含33%玻璃纖維。

第一步，教師從學生習作中挑選幾篇問題典型的習作，分印全班進行共同閱讀，并分好學生評改小組。第二步，教師以其中一篇習作為例文，參照，評改標準進行示范評改。第三步，學生根據(jù)教師要求進行個體修改（或生生共改），運用標準修改符號，參照評改標準進行評分并寫上評語，最后將評分表和修改后的習作上交到老師處。

從塑件外形及結構可知，由于其壁厚的變化以及開放式的1/3圓結構，注射成型的最大難點在于其翹曲變形量的控制，其次是金屬彈片模內(nèi)注射成型的定位。

2 模流分析

熔體流動分析結果如圖2所示，采用點澆口從中間進料的方式，整體流動較為正常，沒有存在填充不足的現(xiàn)象。

純化前后玫瑰茄提取物凍干粉末中花色苷濃度、蛋白質(zhì)和糖濃度、色價以及花色苷回收率如表1所示，純化后，玫瑰茄花色苷的顏色更加鮮艷，其色價為43.10±2.17，約為純化前的 6倍；花色苷回收率為（83.62±5.72）%，用pH示差法測得凍干粉末中花色苷含量為216.50±2.17 mg/g，約為純化前的8倍。同時，經(jīng)過純化后蛋白質(zhì)和多糖的濃度顯著下降（p＜0.05），表明該方法能有效地除去雜質(zhì)。這與范碧琴等人[34]在用 Sp 850樹脂對玫瑰茄花色苷純化的研究結果相似。

3 模具結構設計及應對措施

根據(jù)模流分析結果，變形主要集中在圓弧的兩端，解決了末端的變形問題就解決了塑件的整體變形問題。結合模流分析

方向的最大變形量，對尾端圓弧部分的尺寸進行相應的加大處理，模具成型分段鑲拼結構如圖5所示，尾端分為變形區(qū)域1和變形區(qū)域2，按照模流分析結果及趨勢進行不同變形量處理。針對變形較大的區(qū)域2進行鑲拼處理，如設定的變形量不如預期而出現(xiàn)尺寸超差時，只需對鑲件進行返修或重新加工，減少整體的返工量以縮短模具制造時間、節(jié)約成本。

翹曲分析結果如圖3所示，塑件的綜合變形最大達到了1.074 mm，變形集中在基座合件兩端，從

方向的變形量來看，變形主要是由

方向的收縮變形導致，如圖4所示。

例2(2012湖北卷·理10)我國古代數(shù)學名著《九章算術》中“開立圓術”曰：置積尺數(shù)，以十六乘之，九而一，所得開立方除之，即立圓徑.“開立圓術”相當于給出了已知球的體積V，求其直徑d的一個近似公式人們還用過一些類似的近似公式.根據(jù)π=3.14159…判斷，下列近似公式中最精確的一個是( ).

（1）模內(nèi)注射成型部分及非成型部分的固定可以通過分型面的設置進行解決，如圖6所示，在塑件的內(nèi)圓和外圓分別設置不同位置的分型面，外圓面整體下沉至動模，塑件的內(nèi)圓分型面為彈片與模具零件的接觸面，避免彈片懸空。定模和動模鑲件在內(nèi)圓分型面上形成凹凸配合。此外，利用彈片非模內(nèi)注射成型部分，采用鑲件對彈片進行定位，同時將連接的導線部分用鑲件卡住，卡線鑲件的分布如圖7所示。

3.1 反變形及鑲拼設計

綜合結構分析及模流分析結果，需要對變形進行處理，防止收縮過程的翹曲變形過大導致成型塑件尺寸不符合圖紙要求，成型時還需對薄彈片進行固定處理，防止彈片在注射成型時被熔融塑料沖擊變形，導致成型塑件尺寸不符合要求。

3.2 彈片固定設計

由于模內(nèi)注射成型的彈片較薄，如果不采用有效的固定方式，在注射成型過程中熔融塑料會對彈片形成巨大的沖擊力，造成彈片模內(nèi)注射成型失敗。從彈片的結構和成型位置看，彈片完全懸空在型腔中間，必須進行固定處理。

近日，美國《石油情報周刊》(簡稱PIW)公布了2018 年世界最大50 家石油公司排名；中國石油穩(wěn)居第3 位，已連續(xù)18 年躋身世界十大石油公司行列。

（2）減小模內(nèi)注射成型部分的注射沖擊力。采用減料的方式減小沖擊力，即在型腔中進行加鋼處理，減小彈片在模具型腔中的變形空間，避免熔料的沖擊力造成彈片變形過大，導致彈片模內(nèi)注射成型失敗。減料處理的塑件結構如圖8所示，減料的深度與彈片放置面平齊，即與分型面平齊。

4 模具結構

模具整體結構如圖9所示，采用標準模架，型號CT-3340-A70-B100-C80，定模和動模成型鑲件分別沉入定模板和動模板中，在型腔中的分型方式見圖6，采用中間進料、1模2腔的方式進行布局，如圖10所示，開模后，將成型彈片放入對應的定位鑲件中，注射成型后利用推桿將塑件推出脫模。

5 成型效果

經(jīng)優(yōu)化后，注射成型的弧形基座合件如圖11所示?；⌒位霞尚秃蟮某叽鐫M足裝配需求，變形在預計的范圍內(nèi)，說明反變形的設計達到了預期的效果；彈片在成型過程中沒有變形和移位，尺寸符合要求，定位設計達到預期效果。

6 結束語

結合模具設計前期弧形基座合件結構分析和模流分析的結果，識別基座合件成型的翹曲變形問題及彈片成型過程中的定位問題，并分別采用反變形設計、多分型面選擇、相關位置減料處理以及鑲件卡位等方式解決，縮短了模具設計的周期，降低了加工成本，并為類似結構基座合件的模具設計提供經(jīng)驗支持。

[1]劉 斌,閆竹輝.帶金屬嵌件注射成型工藝研究現(xiàn)狀及分析[J].模具工業(yè),2020,46(5):1-7.

[2]王瑞歌,李延杰,黃 榮,等.MOLDFLOW在帶嵌件塑件注射過程中的應用[J].模具工業(yè),2010,36(5):14-16.

[3]劉志良.細長基座翹曲變形分析及改進措施[J].模具工業(yè),2016,42(7):19-22.