基于UG与Moldflow的手机外壳注塑模具设计

陆金更， 王金灿， 吴新灿， 秦小涛， 代洪庆

（黑龙江八一农垦大学工程学院，黑龙江大庆163319）

基于UG与Moldflow的手机外壳注塑模具设计

陆金更， 王金灿， 吴新灿， 秦小涛， 代洪庆

（黑龙江八一农垦大学工程学院，黑龙江大庆163319）

以手机外壳的注塑模具设计为实例，利用Moldflow软件确定注塑模具的浇注位置。并以注塑填充结果为设计依据，利用UG软件设计手机外壳的成型零件、侧向抽芯机构和冷却系统。达到缩短产品的设计周期，降低开发成本的目的。

UG软件；注塑模；模具设计；Moldflow软件

0 引言

随着塑料工业的快速发展，塑料产品的结构越来越复杂，功能也越来越强，伴随而来的是塑件的设计及其成型生产难度较大，周期较长。Moldflow是以塑料件成型过程为对象，以塑料流动理论、有限单元和数值模拟等理论为支撑，以计算机为运行载体的仿真软件［1］。MoldWizard是UG的一个应用软件模块，专门用于注射模具的设计，是一个功能强大的注射模具软件。本文以某手机外壳为设计对象，在分析塑件成型工艺和产品结构特点的基础上，利用MoldWizard模块和Moldflow仿真软件，阐述注塑模具设计过程，达到减少产品的设计周期、提高产品质量、降低开发成本的目的［2］。

1 注塑件工艺分析

该塑件为手机外壳的上盖如图1所示，塑件最大尺寸为长131.8 mm，宽53.8 mm，高18.7 mm。手机外壳属于高精度的塑件，要求其尺寸精度为MT3级。其表面粗糙度为Ra0.2，手机外壳的材料要有一定的强度、硬度、耐热和耐磨损等性能，在一定温度范围内具有良好的抗冲击强度。据此，手机的材料选择为PC+ABS，密度为1.18×103kg/m3。手机外壳有众多通孔和通槽，其特征决定了熔接线不可避免，熔接线不仅影响制品的外观质量，更重要的是损害制品的力学性能，应尽量进行控制。因此，熔接线和气穴成为本注塑件主要考虑的缺陷。

图1 手机外壳模型

2 注塑件浇注位置的选择

手机壳体浇口位置的选择十分重要，浇口设计合理与否对塑件的表面质量、性能和塑件的强度影响较大。由于塑料熔体充填型腔时会造成两股或两股以上的熔体料流的汇合，汇合之处料流前端是气体，且温度较低，在塑件上就会形成熔接痕，使塑件的强度降低。利用Moldflow软件中的Gate Location（最佳浇口位置），可以分析得出最佳的浇注区域，如图2所示。

图2 手机外壳的最佳浇口位置

从分析结果可以看出，模型最佳浇口位置是在手机外壳键盘的上部和侧部的蓝色区域。由于手机外壳的表面要求光滑，有一定的质感，所以设计了潜伏式浇口，浇口开在手机壳体内表面处，如图3所示。

根据最佳浇口位置的分析，本文采用中间浇口和侧浇口两种方案。如图4所示。利用Moldflow对两种浇口方案进行填充分析。图5为中间浇口填充数值模拟分析结果图。从填充图中可以看出，采用中间浇口的手机外壳，按键之间的连接部位出现较多的熔接痕，且多数贯穿整个连接断面。同时在其附近也存在较多的气穴，进一步降低手机外壳的强度。采用侧浇口，气穴和熔接线的分布位置有了很大的改善，基本上偏离了结构上最薄弱的部位，如图6所示。

图3 手机外壳潜伏式浇口

图4 两种形式的浇口模型

图5 中间浇口的填充模拟结果

图6 侧浇口的填充模拟结果

3 注射模设计

3.1 成型零件的设计

利用UG/Moldziard完成手机外壳的分型。为了使塑件更易脱模，分型面为曲面。图7、图8分别为手机外壳的型芯和型腔。型芯和型腔为镶嵌结构，这种结构加工效率高，拆装方便，容易保证塑件的形状和尺寸精度。

图7 手机外壳型芯

图8 手机外壳型腔

3.2 模架的设计

根据型腔的布局和尺寸，型腔件分布尺寸为180 mm× 105 mm，又根据型腔侧壁最小厚度为25.612 mm，再考虑到导柱、导套、及连接螺钉布置应占的位置、斜滑块和采用推件板推出等各方面问题，则确定选用模架为在“模架管理”对话中的“目录”对话框中选择“HASCO-E”系列标准模架，在“模架尺寸系列”中选择“296×346”型，系统将自动装载装配模架，如图9所示。

图9 手机外壳模架

3.3 标准件的添加

标准件广泛应用于模具的设计中，利用UG/moldwizard中的标准件管理功能，用户可以添加和定义定位圈、浇口套、顶杆和侧向抽芯机构等标准件。图10分别为手机外壳注塑模的定位圈、浇口套、顶杆和侧向抽芯机构。

图10 手机外壳模具的标准件

3.4 冷却系统设计

该塑件小，单位时间注射量小，成型周期比一般小型塑件长，释放热量少，所需冷却水道也比较小，但是在浇注系统的设计上采用了热流道浇注系统，型腔部分温度较高，需要进行冷却，1条冷却水道对模具来说是不可取的，会导致冷却不均匀，故该模具在型腔设置2条对称进出水道，布置方式见图11。

图11 冷却水道布置

在UG“注塑模向导”工具栏中选择“水道”，按照上面的分析来设置水道及水嘴的相关参数。

4 结语

本文以手机外壳的注塑模具设计为例，详细介绍了模具设计优化的全过程。首先通过Moldflow的注塑分析，确定最佳浇注位置，然后根据填充分析结果，再利用UG/ Moldwizard模块设计模具成型零件、模架、手机外壳的侧向抽芯机构和冷却系统。两个软件相结合，缩短了设计周期，减少了试模时间，对实际生产设计有实际意义。

［1］ 刘琼.塑料注射Moldflow使用教程［M］.北京：机械工业出版社，2008.

［2］ 王高潮.模具CAD-UGNX应用［M］.北京：机械工业出版社，2007.

（编辑昊 天）

Injection Mold Design of Mobile Up-cover Based on UG and Moldflow Software

LU Jingeng， WANG Jincan， WU Xincan， QIN Xiaotao， DAI Hongqing
（College of Engineering,Heilongjiang Bayi Agricultural University,Daqing 163319,China）

Taking a mobile phone cover as an example,gate location is determined by the simulation and analysis on Moldflow software.According to the fill simulation analysis results,molding parts cooling system and side core-pulling mechanism are designed by UG software.The method effectively shortens the design cycles and decreases the production cost.

UG software;injection mold;mold design;Moldflow software

TP 391.7

A

1002－2333（2014）05－0118－02

陆金更（1990—），男，本科生，研究方向为机械设计制造及其自动化。

2014-02-23

校级大学生创新创业训练计划项目（xc2013013）