塑料螺纹盖注塑模具设计论文

车辆采用轻型零部件可有效降低CO2排放，因此Mahle公司与FraunhoferICT公司合作开发出了1种通过高强度纤维加强的塑料凸轮轴模块。目前，该模块已成功地通过了零件试验过程。通过选择合适的材料、制造工艺和模块结构型式，并合理实现塑料的功能组合，能有效降低模块的制造成本。下面小编整理了一些《塑料螺纹盖注塑模具设计论文(精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!

塑料螺纹盖注塑模具设计论文 篇1：

基于UG的饮料瓶中空吹塑模具设计

摘   要：经济水平的提升直接扩大了塑料产品的使用范围。吹塑成形作为塑料加工领域非常关键的一种成型方法，在吹塑生产中应用却存在诸多缺陷，人们往往需要通过修模与试模的方式获得理想的效果。但是就生产效率来说，无法满足高效生产的需求。应用CAE软件能够满足模拟设计要求，使模具设计的质量得到提升，减少了生产时间。本文对中空吹塑模具进行模具材料选择、模具分型设计、定位和导向设计、模具冷却系统设计等，利用三维模具设计将模具设计时间缩短，节省生产成本，加快产品的更新换代。

关键词：中空吹塑模具  模具设计  UG建模

中空吹塑成型是通过压缩空气，让热型坯被封闭于模具当中，期间体积不断膨胀，但其完全冷却定型之后进行脱模处理，便可以获得中空塑料制品[1]。中空吹塑是三大塑料成型技术之一，同时也是增长较为迅速的一种塑料成型方式[2]。中空吹塑的生产成本不高，操作过程中工艺简单，设计效率高。以上优点的存在，也使中空吹塑成型在的应用范围得到扩展，从而实现中空吹塑成型的普及。

1  中空吹塑模具设计

1.1 中空吹塑模具的材料选择

500mL饮料瓶中空吹塑模具主要采用的材料是铝合金，其原因是注塑成型的注塑压力大于吹塑成型充气压力，除此之外，铝合金材料在中空吹塑中应用也体现出其他的优势，例如热传导能耗，可以使吹塑模具快速冷却，技术人员可以使用铸造成型的方式进行加工，且加工工艺操作简便。铝合金和钢制模腔对比，其重量更轻，这也是其应用在中空吹塑中的优势之一。

尽管铝合金有诸多优势，但也存在硬度不高、耐磨性能差等不足。以上问题的存在，直接影响到模具使用期限。尤其是随着吹塑成型技术的提升，吹塑制品尺寸、形状精准度也面临更高的要求，因此吹塑制品批量生产的过程中，采用碳素钢、合金结构钢进行模具型腔生产成为常见现象。此次中空吹塑模具的设计，为了切实提升模具型腔与模具的强度，在选择模具材料时，对强度、耐磨性作出综合分析，以碳素结构钢镶件为主，一方面提升了模具导热性能，另一方面也使使用期限延长。

1.2 中空吹塑模具的分型设计

500mL饮料瓶属于小型中空制品，容器零件口部同时作为吹管入口与塑料零件口。由于饮料瓶瓶口有螺纹，成型塑料螺纹、加工金属螺纹之间存在明显的差异，所以设计阶段的要求也比较特殊。

（1）螺纹小于3级精度，如果拆卸频率比较高的螺纹，在制造阶段可以相对较松。根据化工部标准《瓶口螺纹》设计也可设计成不完全螺纹式，凸缘式或凸环式的螺纹。（2）设计与作业阶段不建议使用长螺纹。且螺纹的长度要小于直径二倍。如果必须要使用长螺纹，这时壁厚也要随之增加，并且计算收缩率，以此明确螺距收缩量。

设计模具之前，应该要了解塑料零件性能与成型收缩率，明确模具与机头结构。如果塑料的流动性能差、温度范围窄，必须要控制挤出力，转角位置要有圆弧过渡，模具采用冷却成型的方式，期间要保证温度控制系统的灵活性与稳定性。如果采用透明塑料，模具工作面务必要保证光洁度，塑料的流动性好要严格控制模具的合模间隙防止溢料。此外，500mL中空吹塑模具结构与其他种类的中空吹塑模具存在差异。因此容量为500mL的饮料瓶中空吹塑模具设计，其中包括左模与右模，如图1所示。

1.3 中空吹塑模具定位与导向设计

在吹塑模具的设计期间，定位元件可以对装配期间的模具相对位置提供保护，以免因为定位失误而导致模具成型零件破损，模具装配工作结束后，保证模具运行期间的型腔要继续维持相对位置、形状，和元件有效连接。模具合模期间导向元件非常重要[3]。模具闭合环节，导向元件要先进行接触，控制合模部位顺延规定运动方向与位置及时闭合，以免动模、静模闭合期间碰撞，对动模、静模内部相关零件造成损坏。设计容量为500mL的饮料瓶中空吹塑模具，主模设计环节要对铸造、加工、热变形等影响因素进行考虑，模具设计分别按照左模、右模的顺序进行，模具装配期间，左模、右模之间要装配连接。建议通过一面两销定位主模的位置。模具合模、開模操作要保证左右模运动同步进行，所以左右模中间要有正确的导向，提高左右模定位准确性，以免最终制品因为合模误差形成不同轴的现象。

1.4 中空吹塑模具冷却系统设计

500mL的中空吹模具尺寸比较小，模具处于闭合状态下，左右模竖直的高度、水平方向长宽分别为250mm、160mm、140mm。冷却设计环节，要对中空吹塑比较常用的冷却方式进行对比，与500mL中空吹模具实际情况相结合，最终决定本次设计通过预埋式冷却水路这一方法。设计过程中要选择合理的铸造加工技术，充分考虑模具加工环节难度、热变形相关影响因素，将模具分割成为左模、右模，随后再开始单独的加工，例如左模主模的冷却设计，通过黄铜管将其提前弯制成冷却水路的形状，随后开始铸造模具毛坯，完成加工的冷却水路应用定位装置固定于模具毛坯当中。浇筑熔融铝合金到主模毛坯模型的内部。模具毛坯建议使用铸铝材料，因为铸铝的铸造性较好，且熔点低，纯铝熔点为600℃，所以可以保证模具毛坯铸造期间的铸件质量、尺寸精准度与光洁性。除此之外，采用砂型铸造与数控加工可以达到表面要求。铸铝的凝固潜热较大，如果重量一致，铝液凝固时间延续比铸钢、铸铁更长。因为铸铝本身的流动性极佳，以上特征都为500mL中空模具主模制作提供优势，也是成为模具材料的因素之一[4]，如图2所示。

1.5 中空吹塑模具装配设计

在UG建模中，将完整的模具组合安装以后，可以生成模具的爆炸图[5]，如图3所示。爆炸图可以在整个装配图中分解特定部件的图形，在该装配中的部件按照装配组合关系离开原来所在的位置。爆炸图能让我们更加清晰地了解到模具中各个零部件的组合关系[6]。

2  结语

中空吹塑模具设计为左右模两大部分组成，在模具的CAD设计中模具的内腔尺寸主要与500mL饮料瓶的外形、制品缩水率有关。设计尺寸与模具运行状态下的使用、刚度要求一致。设计模具定位和导向原件，分析模具生产过程和工作中的受力情况，初步决定模具采用铸铝，冷却水管为铜，通过计算得出冷却管的尺寸，并采用预埋式冷却系统设计方案模具部分预埋式冷却系统设计和布局，最后应用软件对模具模拟装配。采用三维设计的方式设计模具，可以将模具设计周期缩短，节省生产环节成本，保证中空吹塑产品质量。

参考文献

[1] 秦超，肖志林.中空吹塑技术培训连载（十）吹塑模具的基本结构及材料选用[J].塑料包装，2015，25（5）：37-40.

[2] 王杰.浅析高分子材料成型加工技术[J].城市建设理论研究（电子版），2015（2）：3809.

[3] 臧金友.注塑模具的标准化探讨与其自动化设计研究[J].四川水泥，2017（6）：109.

[4] 林冰靓.汽车发动机气缸盖的低压铸造工艺[D].哈尔滨工业大学，2008.

[5] 张超，刘国强，孙金平， 等.基于UG的模具装配技术[J].山东机械，2004（6）：20-22.

[6] 曲祥.基于UG的模具三维建模与装配设计[D].华北电力大学，2011.

作者：佟克伟

塑料螺纹盖注塑模具设计论文 篇2：

轻型高强度纤维加强塑料凸轮轴模块

车辆采用轻型零部件可有效降低CO2排放，因此Mahle公司与Fraunhofer ICT公司合作开发出了1种通过高强度纤维加强的塑料凸轮轴模块。目前，该模块已成功地通过了零件试验过程。通过选择合适的材料、制造工艺和模块结构型式，并合理实现塑料的功能组合，能有效降低模块的制造成本。高强度纤维;塑料凸轮轴;轻型零部件

0 前言

降低交通运输过程中的CO2排放是1项重要目标，而减轻整车质量有助于实现该目标[1]。在车辆以内燃机作为动力来源的情况下，可通过采用塑料构件以减轻其质量[2]。但是，目前作为发动机重要组成部分的凸轮轴模块始终由铝材制成。

目前，在德国国内开展的研究项目中，部分研究人员已开发出了1种通过高强度纤维加强的塑料凸轮轴模块，并成功地通过了零部件试验。除了可减轻整机质量之外，该措施还可有效改善经济性。研究人员通过选用合适的材料、制造工艺和模块结构型式，并利用塑料的功能组合，可有效降低模块的制造成本。

研究人员选择由Mercedes-Benz公司量产的M282型发动机作为试验载体[3]，这种4缸汽油机的气缸盖采用了三角形的结构型式（图1）[4]。进排气凸轮轴被安装在分立式轴承衬套中，并通过1个罩盖进行密封。该项目的研发目标是通过1种轻型结构塑料凸轮轴模块以替代传统的结构型式。

1 技术要求和材料选择

对材料的选择主要取决于系统对构件的要求。由于材料会直接影响到发动机及整體式凸轮轴轴承的制造过程，即便在环境温度高达180 ℃的情况下，该材料仍具有良好的强度和刚度。同时，考虑到水和机油等介质的影响，该类部件还必须具有较高的耐久稳定性。根据上述要求，研究人员会优先选用热固性塑料以替代热塑性塑料。热固性塑料具有较高的温度和介质耐久稳定性，具有该特点的主要原因在于热固性塑料中的高分子通过网状结构而得以紧密连接。

目前，1种经玻璃纤维加强的酚醛树脂模塑材料已被研究人员正式选用。该类材料除了在较高的使用温度下，仍能保持良好的机械性能和必要的介质耐久稳定性之外，同时还具有较高的抗压强度和较小的密度，并且在长期运行后不会产生蠕变现象。此外，该类材料的热膨胀系数与铝材相似，从而有助于降低发动机运行时所承受的热应力，因为除凸轮轴之外，其周围大多数构件均为铝制件。该类材料的另1项优点是能通过注塑方法进行制造。热固性塑料注塑工艺能在出色的重复精度情况下制造出机械性能较为均衡的构件，而且生产周期较短，制造设备使用寿命较长，并能投入大批量生产。

2 开发方案和结构设计

研究人员针对此类凸轮轴模块的功能和材料要求进行了全新开发，同时将现有的发动机气缸盖作为开发基础，并已在凸轮轴安装位置范围内对样品进行了调整。为了能采用带有封闭轴承座的凸轮轴模块，必须铣削掉气缸盖上现有的凸轮轴轴承座，而其与气缸盖和正时传动机构壳体罩盖的密封面则保持不变，并继续投入使用。热固性塑料特有的性能在设计过程中起着决定性的作用。在原轴承座和模块螺栓的紧固范围内，研究人员通过对几何形状进行设计，可使由气门机构产生的应力优先转化成压力。为此，研究人员将配备有铝制镶嵌件的轴承座设定为分立式，并有足够的空隙以用于凸轮轴的热膨胀过程。由于热固性塑料具有较高的强度和刚度，因而能取消模块与气缸盖及正时传动机构壳体罩盖内的镶嵌件。为了使凸轮轴模块能投入正常运行，其与气缸盖螺栓的连接区域未采用防松装置，从而使整个凸轮轴模块作为1类发动机组件，并投入使用。

3 模拟

研究人员借助于有限元模拟，以此确保了计算的精确性和对设计过程的充分优化。临界机械负荷和热负荷来自于量产发动机，并且被用作于模型模拟过程的边界条件。研究人员对轴承位移进行了限制，因为热固性塑料的弹性模数比铝更小，因此该目标通常难以实现。但是，在研究人员经过多次优化设计后，依然改善了整个模块的刚度，从而使轴承位移保持在容许的误差范围内（图2）。同样，研究人员通过设计优化，使局部应力的最大值降至最低程度，从而实现了所要求的疲劳强度（图3）。

4 模具设计和制造

在结构设计得到最终认可之前，由材料制造商对其进行充填模拟，以查明理想的浇注位置，并检验模具腔能否被完全填满。为了有效制造出该类凸轮轴模块，需要使用由几部分组成，并配备有镶嵌件和自由活动模块的注塑模具。其中1个平均直径为8 mm的活动模块被拔出，并以此作为贯穿整个凸轮轴模块的机油主油道（图4）。该活动模块在拔出过程期间仍支承着油道，以保持其方位。研究人员对相应的工具与模具结构进行了协同设计，并在注塑机上进行调试，注塑机可注塑体积约为0.6 L的构件。制成的样品后续将会经历1个退火过程，从而使塑料分子得以结合，以释放材料中的应力，并改善机械性能。

由于气缸盖和凸轮随动件的接口界面上的公差范围较小，研究人员必须对凸轮轴模块进行机械加工。该机械加工流程通常须经历2次装夹过程。研究人员在第1次装夹过程中对密封面、基准孔、长占孔、密封定位孔及机油孔进行了加工，并在第2次装夹过程中加工全部的轴承衬套孔。为了使轴承保有较小公差，研究人员使用了1种可实现自行支承的专用工具，并且在压紧状态下进行加工，以便使凸轮轴模块的变形与通过螺栓压紧时的效果相同。

研究人员借助于传统的热压配合方法以实现凸轮轴的套装接合过程。为此，在凸轮位置传感轮和轴向轴承衬套有效接合在芯轴上之前，研究人员必须使其角度方位实现有效对中，紧接着对上述套装件进行加热，并将其接合在芯轴上。在套装接合的过程期间，因接合时间较短，热固性塑料不会出现过热的风险。待套装接合好后，采用机油润滑轴承，以此可避免轴承部位和凸轮轴颈因运转而损坏。为此，研究人员要对凸轮轴的重要特性进行测量和验证，此外还要测试凸轮轴在轴承衬套中的转动灵活性，在没有对螺栓压紧状态进行查明时，应使其转动力矩小于3 N·m。

5 试验台验证

研究人员在试验台上进行验证之前，就已对样品的品质和机械性能进行过试验，其中重点对热固性塑料及其与镶嵌件的接口界面进行了检测，并借助于计算机扫描软件检查出了构件塑料中的缺陷并将其妥善解决，以此有效避免了重大问题的产生。此外，研究人员还对螺纹镶嵌件从外侧进行了拉拔试验，并对周围注塑的凸轮轴轴承衬套进行了扭转和压出试验。试验取得了令人满意的结果，凸轮轴轴承衬套的扭转力矩大于186 N·m，轴向压出力大于9.9 kN，螺纹镶嵌件的平均拉出力为4.3 kN。

继预试验后，研究人员随即在倒拖发动机试验台上对凸轮轴模块进行了验证，将尚未配装曲柄连杆机构的量产发动机（Mercedes-Benz公司M282型发动机）安装在气缸盖试验台上，并在气缸盖排气侧换装了量产的凸轮轴模块。同时，在当前的螺栓紧固条件下，配装在模块中的凸轮轴转动力矩同样应小于3 N·m。图5详细描述了试验台的结构。

图6示出了用于运行过程的试验程序。试验期间，机油温度为100±5 ℃，机油最高压力为0.30±005 MPa，并且发动机机体侧的84 ℃冷却水循环可用于调节机油温度，试验程序中的最高转速约为6 250 r/min。试验进行100 h后即告暂停，研究人员首次对凸轮轴模块的状况进行了检查。如果所有构件均未出现明显的异常状况，随即开展时长为500 h的后续试验过程。

这种凸轮轴模块成功地完成了超过600 h的耐久试验过程。在该试验过程的前后，研究人员均采用光学三维（3D）测量系统对该模块进行了变形分析，同时后续的试验过程仍显示出良好的结果。将凸轮轴从模块中解体就能检查出耐久运行后的轴承部位状况。如图7所示，所有轴承部位均未出现明显的异常状况，因此成功地展示和证实了新开发的轻型凸轮轴模块的工作能力。

6 减轻质量并节约成本

除了成功地展示出轻型凸轮轴模块的工作能力之外，该项技术改良也充分实现了减轻质量和降低成本的目标。与量产发动机上的传统结构型式相比，采用热固性塑料模块的气缸盖的质量减轻了0.6 kg。一方面是因为采用了模块结构型式，另一方面則是由于使用了塑料材质。针对区分效果的分析表明，应用热固性塑料能使模块的质量比同款的铝制件减轻约20%。与传统量产发动机的结构型式相比，在使用批量生产的轻型凸轮轴模块的情况下，与成本密切相关的轴承衬套、凸轮轴相位调节器和传感器也应考虑在内。

7 结语和展望

正如新开发的轻型凸轮轴模块所示，在动力总成系统中使用塑料可有效减轻质量，并充分降低成本。目前，研究人员正计划在实际运转的发动机上试验该类模块，并且还对其声学特性开展了相关研究。试验表明，应用热固性塑料能充分改善整机声学性能，并能相应降低噪声辐射[5]。除此之外，最佳的制造工艺和模具在批量应用方面有着广阔前景，以致于构件在无需刀具加工的前提下，即可弃用常规的后处理流程。同样，将温室气体排放降至最低程度的研究也势在必行。在后续使用过程期间，研究人员需要对其环保效果开展评估，同时也应对其技术潜力进行分析及验证。

[1]FRIEDRICH H E.Leichtbau in der fahrzeugtechnik[C]. Springer Vieweg，Wiesbaden，2017.

[2]BERG L.Phenolharzspritzgieen-anwendung in modernen PKW antriebsstrangkomponenten[C]. VDI-Konferenz Hochleistungskunststoffe in der Anwendung，Berlin，2017.

[3]SCHNPKE H.Modern，compact and efficient： M 282-the new 1.4-Liter gasoline engine from Mercedes-Benz[C]. 26. Aachener Kolloquium Fahrzeug-und Motorentechnik，Aachen，2017.

[4]MB passion.Neue A-klasse： alle details zuden neuen motoren[OL]. https：//blogmercedes-benz-passioncom/2018/02/neue-a-klasse-alle-details-zu-den-neuen-motoren-und-getriebe/.

[5]BERG L.Gewichtsreduktion und verbesserte akustik-mgliche vorteile eines zylindergehuses aus faserverbundwerkstoff[C]. 9. Symposium Motor-und Aggregateakustik，Magdeburg，2017.

范明强 译自 MTZ，2020，81（09）

作者：K.SCHINDELE T.SORG T.HENTSCHEL J.LIEBERTSEDER

塑料螺纹盖注塑模具设计论文 篇3：

断路器塑壳注塑模具设计研究

摘要：塑壳式断路器以塑料外壳作为密封、绝缘装置，其塑料外壳的加工成型质量将直接影响断路器的运行性能。为解决现有注塑模具存在的结构简单、固定效果不理想、加工精度偏低等问题，通过引入一种一体式注塑模具结构设计方案，将模具整体结构划分为固定上壳、固定下壳两部分，借助固定外壳的卡接实现对注塑加工过程中塑壳零件的有效固定，且加工精度及加工质量均得到显著提升，能够为同类注塑模具设计优化及产能提升提供重要参考价值。

关键词：塑壳断路器;注塑模具;仿真分析

引言：

塑壳断路器是一种常用于低压配电系统的开关，由触头、灭弧装置、脱扣器及塑壳等组成基本结构，以塑料外壳作为绝缘体进行开关封闭处理，用于隔离导体及接地金属，保证断路器运行过程的安全性与密封性。但现有注塑模具普遍面临注塑效果不佳的问题，对于注塑模具结构设计改进提出现实要求。

1注塑模具设计

1.1结构设计方案

1.1.1整体结构方案

现有塑壳断路器在加工环节面临一定技术难题，虽然能够完成一体式塑壳的制作，但仍存在结构简单、固定效果差的问题，导致在注塑过程中可能因注塑件位置偏移影响到最终塑壳成型质量，因此对于注塑加工效率与加工精度的提升提出现实要求^[1]。为解决上述问题，拟采用一体化结构进行注塑模具设计，按功能将整体模具结构划分为固定下壳、固定上壳两部分，由固定上壳、固定下壳、固定块、固定杆、固定槽、定型盖板、定型下模与输料管连接组成模具主体结构。

1.1.2关键结构设计

（1）在固定下壳设计上，将固定底座在壳内顶部安装固定，在固定底座的上部开设一个卡槽，使底座通过卡槽连接定型下模的底面;在底座上部左、右两侧分别连接一个固定杆、呈对称分布，选取固定杆的中心部位连接螺纹杆;螺纹杆两端分别与定型下模、调节旋钮固定连接，其中与定型下模连接一端在连接部位设有定位板，将调节旋钮以对称形式安装在螺纹杆的另一侧;壳体底部四角处分别设有支撑地脚进行连接固定，用于增强注塑模具的稳定性、减轻工艺操作过程中产生的磨损现象。

（2）在固定上壳设计上，在壳体底部两端分别安装一个支座，经由压力弹簧分别与定型盖板顶部铰接，借助弹簧将盖板固定;在定型盖板底部开设一个截面呈环形的固定槽，通过固定槽与定型下模实现固定连接，起到有效定位作用、防止盖板发生偏移，并且利用盖板将定型下模顶部密封;在定型盖板上方的中间部位安装有输料管，输料管贯穿盖板与壳体，管体顶部设有一密封盖，保证输送物料的过程中拦截杂物进入输料管内。

（3）在固定下殼的顶部设有一锁扣与卡销，与固定上壳顶部的固定块之间连接，且锁扣一端与旋紧按钮连接固定，利用旋紧按钮将锁扣锁死;固定块另一侧设有转轴，以铰接方式实现上、下两壳体的固定安装，将上壳开关进行有效固定，完成注塑模具的整体组装。

1.2工艺操作要点

在工艺操作环节，先转动转轴将固定上壳开启，将定型下模置于底座卡槽内;随后转动调节按钮，借助螺纹杆控制定位板移动、固定定型下模;再转动转轴将固定上壳盖好，利用固定槽、弹簧分别将定型下模与盖板固定;将卡销插入锁扣中，旋转旋紧按钮将其锁死。将注塑模具应用于实际生产环节，先开启输料管一端的密封盖，将输料管与物料传输部位连接，使熔融状物料通过输料管送入定型下模中，完成物料装填后将密封盖关闭;待定型下模中物料冷却成型后，松开旋钮、移出卡销，最后将定型下模取出。

2基于CAD技术的注塑模具仿真分析

2.1构建三维模型

以断路器塑料外壳作为注塑件，以注塑模具结构与工艺参数优化作为基本目标，根据注塑成型环节塑壳表面质量、结构应力及应变特征进行注塑模具设计合理性的评价，保证在优化注塑模具结构的同时，实现注塑工艺参数的系统优化^[2]。以某断路器塑壳为例，采用CAD/CAE集成软件建立注塑件模型，将塑料外壳尺寸、规格、PVC材料以及注塑机型号、模具制作材料、注塑时长、保压压力、模具外形尺寸、熔融状物料温度等参数输入系统中，利用UG软件建立注塑模具的三维网格模型。

2.2模拟注塑工艺

在利用注塑模具进行断路器塑料外壳注塑成型时，因熔融状塑料流体在模具挤压作用下将产生一定的应力与应变，在此过程中倘若未能控制好物料的变形量，将影响最终塑料外壳的成型质量，因此还需模拟注塑工艺过程进行塑壳各部位变形情况及分布特征的描述，并在实际测量环节选取模具表面产生最大变形量的部位设置测点，收集最大应变数值进行统计分析。在塑壳成型过程中，利用CAD软件中建立的注塑模具模型进行变形分布特征的模拟分析，采用四面体网格进行模具变形情况的分析，并根据静力学求解结果获取注塑模具的应变分布情况，将模拟分析结果与实测值进行比较，判断经结构优化后注塑模具性能是否得到改善。

通过获取注塑模具变形的模拟分析结果可知，塑料外壳的成型质量取决于注塑速度、熔融状塑料温度、保压压力等指标，其中伴随注塑模具温度的升高，当模具温度控制在50°C时，熔融状塑料的温度达到290°C，此时塑壳质量达到稳定状态;伴随注塑速度的持续加快，填充质量呈现出稳中有升趋势，在注塑速率达到10.5cm?/s时塑壳达到稳定状态;伴随保压压力的持续增大，在保压时间达到6s后，塑壳填充质量达到稳定状态。基于上述模拟分析结果可知，当以10.5cm?/s注塑速率、以1.7×108Pa保压压力，且模具升温至50°C时进行塑壳的注塑加工，可使熔融状物料温度保持在290°C左右，此时达到最佳工艺参数，保证注塑成型产品的质量符合要求。

2.3三维分模设计

利用UG软件、基于NX8.0进行注塑模具的三维分模设计，基本流程如下：

（1）基于Moldwizard环境进行断路器塑壳的初始化处理，将PVC塑料规格、塑壳名称、收缩率等参数输入系统中，以实体塑壳为基准确定仿真模型，并利用平台中的缝合工具进行塑壳整体建模，生成实体模型。

（2）在平台中建立注塑模具的坐标系，以实体塑壳为核心，取中心点作为坐标原点O，将塑壳零件的X、Y两轴分别对应的平面与分型面之间形成重合关系，将Z轴方向设定为与塑壳脱模方向保持同向，并参考经验值或标准化塑壳件的实体测量结果进行注塑件尺寸参数的设置，用于最大限度减少注塑过程中的原料浪费情况，兼顾生产效率与成本节约目的。

（3）考虑到分型面的设计将直接影响到注塑模具的加工过程及模具外观质量，因此还需细化分模工序设计：在UG软件中参考塑壳的脱模角度、方向进行注塑模具内部定型下模尺寸的自动计算，对塑壳先修补、再分模;在塑壳曲面设计上，运用“体”进行塑壳曲面的修补，由系统自动定位开设孔洞及凹槽位置，借此有效简化工艺操作;在塑壳分型线选择上，基于分段设计、多段提取顺序选取分型线，并依次创建面、拉伸面的命令，确认分型面，最终将注塑模具建模结果导出，生成二维CAD图纸，用于实现对原结构设计方案合理性的检验。

结论：

通过结合塑壳式断路器的加工质量要求，提出一种一体式注塑模具设计方案，并运用仿真分析工具进行注塑模具结构设计合理性及注塑件加工质量的检验，最终有效提升注塑模具对注塑件的固定效果，使塑壳零件的加工效率、产品工艺精度均得到显著提升，为不同规格型号塑壳断路器的生产工艺优化及产品质量提升提供良好示范经验。

参考文献：

[1]马龙涛，戴铭磊.塑壳断路器操作机构疲劳寿命仿真研究[J].电器与能效管理技术，2020，（03）：6.

[2]孔凡良，曹鹏飞，肖文华，等.基于ANSYS Workbench的塑壳断路器热脱扣器特性仿真分析[J].船电技术，2021，（04）：5.

作者：敖展 周思亮 卓建业