導(dǎo)語：香皂盒模具設(shè)計(jì)與開模溫度的數(shù)值模擬一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:針對(duì)香皂盒的市場(chǎng)需求，提出了香皂盒的模具設(shè)計(jì)方案，通過裝配圖詳細(xì)講解了皂盒模具的組成部件及工作原理;在有限元分析軟件中，完成皂盒模具建模、網(wǎng)格劃分、定義邊界條件等，對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行了40s的瞬態(tài)溫度場(chǎng)分析，得到了皂盒的溫度場(chǎng)云圖，通過云圖確定了40s冷卻時(shí)間設(shè)置合理。此次香皂盒的模具設(shè)計(jì)及溫度場(chǎng)分析，為實(shí)物的生產(chǎn)提供了重要保障，為其他的模具設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞:模具;設(shè)計(jì);溫度場(chǎng);數(shù)值模擬

模具設(shè)計(jì)與注塑成型生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的過程［1］，模具設(shè)計(jì)中的澆注系統(tǒng)、脫模結(jié)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、脫模結(jié)構(gòu)等是整個(gè)模具設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)的不順暢或者停產(chǎn)，所以模具設(shè)計(jì)必須合理。注塑工藝中的開模溫度是重要的工藝環(huán)節(jié)，開模時(shí)間短，易造成產(chǎn)品的尺寸缺陷或者不成型，如果開模時(shí)間過長(zhǎng)則影響生產(chǎn)效率，進(jìn)行了瞬態(tài)溫度場(chǎng)的模擬計(jì)算，得到了合理的開模時(shí)間，為模具設(shè)計(jì)與注塑實(shí)際生產(chǎn)提供了理論基礎(chǔ)。

1皂盒模具設(shè)計(jì)要求

皂盒模具裝配圖如圖1所示。本模具為兩板式結(jié)構(gòu)，一模四腔，分流道形狀如圖，流動(dòng)比、流動(dòng)面積比均為最佳狀態(tài)。圓形分流道分布在分型面兩側(cè)，使流道截面積與周長(zhǎng)的比值達(dá)0．25D形狀效率最高，側(cè)澆口在定模側(cè)，澆口套流道錐度為4°，以防止注射溶體倒流。由于制品有缺口設(shè)計(jì)，所以分型面為空間曲面，采用刮料板脫模。動(dòng)定模均采用水冷卻，保障工作時(shí)模具溫度適中，從而保障生產(chǎn)效率，定模采用直通式水冷卻，動(dòng)模采用型芯冷卻，用隔板形成水道。拉料桿為球形拉料桿，可以保障分型時(shí)制品留在動(dòng)模上，以便于刮料板將制品和流道凝料脫出。推件板6為共用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，推桿固定板不設(shè)導(dǎo)向以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。1．定位圈2．澆口套3．定模固定板4．定模5．型芯6．推件板7．型芯固定板8．拉料桿9．隔板10．限位拉桿11．底板12．O型圈13．螺紋彎通14．螺紋直通15．軟管16．內(nèi)六角圓柱頭螺釘17．標(biāo)準(zhǔn)型彈簧墊圈18．內(nèi)六角圓柱頭螺釘·

2溫度場(chǎng)的模擬計(jì)算

開模溫度是皂盒生產(chǎn)的重要工藝指標(biāo)，如果開模時(shí)候溫度過高，開模后皂盒容易翹曲變形，如果溫度過低，就說明冷卻時(shí)間過長(zhǎng)，降低了生產(chǎn)效率［2］。通過有限元分析，得到合理的冷卻時(shí)間，使得皂盒開模溫度適當(dāng)。

2．1幾何模型

如圖1所示，皂盒模具是軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，為了增加計(jì)算速度，取1/4模型為研究對(duì)象，在邊界上施加對(duì)稱約束即可。采用國(guó)際長(zhǎng)度單位制“m”建立皂盒模具的1/4幾何模型，幾何模型如圖2所示，對(duì)模型進(jìn)行了一定量的簡(jiǎn)化，比如用于連接的螺栓等將其省略，在不會(huì)影響整個(gè)溫度場(chǎng)計(jì)算的同時(shí)，還可以增快計(jì)算速度。

2．2材料特性

溫度場(chǎng)計(jì)算中模具鋼和聚丙烯材料的參數(shù)有:比熱c、材料密度ρ、導(dǎo)熱系數(shù)k，具體數(shù)據(jù)見表1。

2．3網(wǎng)格處理

選用熱分析單元PLANE55用于模型的網(wǎng)格劃分，選取對(duì)應(yīng)的材料特性組編號(hào)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分如圖3所示。

2．4施加約束和計(jì)算

(1)根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可以知道，注射模具在有循環(huán)水冷卻的情況下工作，正常的工作溫度是80℃，對(duì)模具加第一類邊界條件為0℃。(2)根據(jù)聚丙烯材料性質(zhì)可以知道，聚丙烯熔化注射最佳溫度為230℃，所以對(duì)皂盒模型加載230℃。打開自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)，采用瞬態(tài)分析，時(shí)間為40s。

2．5查看結(jié)果

在通用后處理器POST1中［3－4］，可以得的整體溫度場(chǎng)和皂盒溫度場(chǎng)云圖，見圖4和圖5，230℃的聚丙烯與皂盒模具經(jīng)過40s的熱傳遞后，皂盒的大部分面積冷卻到80℃，而最高溫度113．163℃的面積很小，不影響開模，并且最高溫度在圓弧處，這符合傳熱學(xué)規(guī)律。

3結(jié)語

詳細(xì)講解了皂盒模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，又利用有限元分析軟件對(duì)皂盒的開模溫度進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，在軟件中進(jìn)行了建模、網(wǎng)格劃分、施加載荷和求解，得到了皂盒的溫度云圖，并對(duì)所得的云圖進(jìn)行了分析，確定了40s的冷卻時(shí)間設(shè)置是合理的。設(shè)計(jì)與溫度場(chǎng)的分析，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有極其重要的意義。

參考文獻(xiàn):

［1］傅建紅．支架沖壓工藝分析與模具設(shè)計(jì)［J］．山東工業(yè)技術(shù)，2019(13):46．

［2］伍曉紅，郭寶德．臉盆模具設(shè)計(jì)與溫度場(chǎng)的有限元分析［J］．模具制造，2015(4):39－41．

［3］張朝暉．ANSYS8．0熱分析教程與實(shí)例解析［M］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2005．

［4］郝文化．ANSYS實(shí)例分析與應(yīng)用［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2004．

作者：王萬哲 單位：沈陽格勞博鋰電設(shè)備技術(shù)有限公司