UG注塑模设计

UG注塑模设计（精选5篇）

UG注塑模设计 第1篇

关键词：UG6.0软件,魔方中心轴,注塑模

随着工业技术的快速发展, 塑压产品对模具设计的要求越来越高。传统的模具设计与制造技术已不能适应工业产品快速更新换代和提高质量的要求。而CAD/CAE技术无论在提高生产率、改善产品质量方面, 还是在降低成本、减轻劳动强度等方面, 都具有传统模具设计和制造方法无可比拟的优越性[1,2]。因此近年来模具行业对模具CAD/CAE技术的开发非常重视。模具CAD/CAE技术以其低成本、高效率、全方位、全过程参数化设计及模拟仿真功能等优势, 得到了迅速的发展和广泛的应用。UG软件作为制造行业应用最广泛的大型CAD/CAM/CAE软件之一, 可以实现设计、绘图、装配、辅助制造很多功能。UG软件非常适合注塑模具设计、造型和动态仿真, 具有投资小, 开发周期短, 设计手段灵活等优点[3,4]。

1 塑件工艺性分析

魔方, 又叫魔术方块, 英文名称Rubik's Cube, 是匈牙利布达佩斯建筑学院厄尔诺鲁比克教授在1974年发明的。魔方系由富于弹性的硬塑料制成的六面正方体, 因组成各面的小方块组合图案变化无穷, 而深受智力游戏界人们喜爱。

图1所示为四阶魔方外形及内部构造图。可见其结构相对于普通三阶魔方复杂得多。四阶魔方是以中心十字轴为核心, 结构如图2所示, 中层隐藏侧心块和中棱块, 中轴上有防止锁死的突起装置。魔方中心十字轴是四阶魔方的关键零件, 其制造精度直接影响魔方转动速度。

魔方十字中心轴所用材料为聚酰胺 (PA) , 耐热、耐磨耐油、耐弱酸、弱碱, 而且绝缘性好, 无毒、无味、具有较高的拉伸强度, 熔体流动性好。产品外形尺寸为44.60mm44.60mm 44.60mm, 壁厚不均匀。

由塑件结构图2可知其结构要求在两个方向上采用侧向抽芯机构进行成型与抽芯。由于塑件尺寸较小, 中心壁较薄, 经分析浇口要设在圆柱曲面上, 且尼龙材料的流动性较好, 注射模采用了潜伏式浇口浇注系统。由于塑件与浇注系统在冷凝后需要分别脱模, 所以采用三板式注射模结构较为适宜。

2 模具结构设计

2.1 分型面的选择

根据分型面的分型原则和塑件的结构特点, 为保证成型质量和侧向抽芯机构顺利脱模, 应对塑件的分型面进行分析选择。如图3所示, 选择在B-B位置时, 侧抽芯距较大, 需要较大的开模距, 不适于本例。选择A-A位置时, 虽然投影面积最大, 但塑件较小, 故而不存在超过注塑机许用注射面积而造成的溢料问题。

2.2 浇注系统设计

2.2.1 流道设计

模腔主流道是塑料熔体进入模具型腔时最先经过的部位, 其作用是将注塑机喷嘴注入的塑料热熔体导入各分流道或直接导入型腔。由于本模具整体结构适宜于采用三板式模具结构, 故主流道选择锥形冷料穴。开模时先利用穴内冷料的锥角, 将主流道凝结尾料带出定模, 再用拉料杆将其推出, 使冷料能够与托模板自动分离, 冷料穴的形状不能太深太陡。

分流道的截面大小应与熔体的流动性相适应, 一般对流动性好的尼龙等可取较小截面, 本设计中采用U形截面分流道。

2.2.2 浇口设计

本制品体积小, 流程短, 每个塑件只设一个浇口, 以免增加熔接痕的数量。综合考虑, 本设计采用潜伏式浇口形式。

根据浇口位置选择原则, 将浇口位置设置在中心架壁上距中心x=5mm, y=1.5mm且有矩形槽的位置上。如图4所示。

2.3 成型零件设计

成型零件工作尺寸公差值可取塑件公差的1/3～1/6, 根据目前机械制造和装配的技术水平, 一般将IT7～IT8级作为模具制造公差。在成型小型塑件时, 模具制造公差δZ和成型零件过程中的磨损量δC是影响塑件尺寸精度的主要因素, 因此不能忽略, 本处取δZ=△/3、δC=△/6。这些参数可由UG软件直接计算生成, 在各参量确定情况下UG软件还直接生成了成型零件的结构等。

根据魔方中心轴结构特点, 塑件需要两个方向进行侧向抽芯, 同时为提高生产率, 本设计方案确定为一模两腔型。型腔与型芯结构如图5所示。

2.4 侧向分型抽芯机构与推出机构设计

具有侧抽机构的注塑模具, 由于可活动零件多、动作复杂, 所以在设计过程中特别要注意其机构的可靠性、灵活性和高效性。本塑件需要在两个方向上成型侧方孔, 因此, 必须设计侧向分型抽芯机构, 采用斜导柱式机动侧向抽芯机构。滑块效果图如图6 (a) 所示。

推出机构设计在水平开模方向, 塑件的中心位置加强筋处的脱模阻力最大, 且塑件此处的强度刚度也较大, 因此将推杆设在此处为防止塑件被顶坏、变形。本塑件无特殊要求, 采用普通结构即可。

2.5 模架选用及爆炸图生成

按型腔布局和侧抽芯机构的尺寸及强度要求, 模架选用LKM-PP2540的小浇口三板式模架, 如图7 (a) 所示, 其中定模板厚度为30mm, 动模板厚度为50mm。

通过对模具个成型零件及各结构零件的设计, 最终完成了该产品模具的装配, 如图7 (b) 所示。

3 结论

通过使用UG6.0软件对魔方中心轴注塑模进行了整体结构设计, 极大地提高了模具设计质量与效率。试模结果证明, 注塑模加工的魔方中心轴表面光洁度好, 平整度高, 没有明显的毛刺、飞边、熔接痕等缺陷, 产品质量和精度均符合设计技术要求。

参考文献

[1]杨永顺.塑料成型工艺与模具设计[M].北京:机械工业出版社, 2011.

[2]杨占尧.塑料模具标准件及设计应用手册[M].北京:化学工业出版社, 2008.

[3]杨佳黎, 柳和生, 黄兴元.UG注射模设计系统在模具设计与制造中的应用[J].南昌大学学报, 2010, 32 (2) :196-200.

注塑模毕业设计论文 第2篇

摘 要：本次毕业设计课题来源于生活 应用广泛 但成型难度大 模具结构较为复杂

对模具工作人员是一个很好的考验 它能加强对塑料模具成型原理的理解

同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力

本次设计以注射音乐盒模具为主线 综合了成型工艺分析 模具结构设计

最后到模具零件的加工方法

模具总的装配等一系列模具生产的所有过程 能很好的学习致用的效果

在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤 模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件 把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来 在设计中除使用传统方法外 同时引用了CAD、Pro/E等技术 使用Office软件

力求达到减小劳动强度 提高工作效率的目的

关键词：收缩率、注塑、分流道、浇口、脱模、装配、开模前 言

自二00七年初参加湖南农业大学工学院全日制自学本科模具设计与制造专业的学习至今已有两年时间 在这两年里

所有任课老师尽心尽力

不厌其烦的谆谆教诲使我受益匪浅 为我的学业进步付出了艰辛的汗水 大学生活和学习即将结束

毕业设计作为大学生活的最后一环 设计水平既代表着我的大学学习质量 又表现出我在模具设计与制造专业的潜力 它是大学知识的综合运用 是大学生活的真实检验

在认真听取和学习模具设计与制造专业的相关课程后

我已经能够初步熟练掌握机械制图、机械原理、机械设计等专业基础方面知识 对于机械加工、制造工艺等有了比较全面、系统的了解 达到了当初参加自修模具设计与制造专业的预定目标

在进行毕业设计的过程当中 遇到了一些困难

但在老师的悉心指导和自己的不懈努力下 我坚持完成了毕业设计的任务 由于学生的水平有限 经验不足

设计中存在不妥之处 再所难免

恳请各位老师给予斧正 学琟定会尽力完善设计 争取尽善尽美塑件的工艺分析

2.1 【塑件成型工艺分析】

音乐盒的形状较复杂 带有很多不同形状的孔

在保菁孔间距和孔的形状是给模具的加巡带了往大的难度 音乐盒的注塑材料首先选用ABS 音乐盒绝大部分的决定了音乐盒的重心的位置的所在 所以我们必须很好多处理后盖壁厚的均匀

譬如在注塑成型过程中因为壁厚的不均匀造成了收缩率的不一致 这样就只能通过有效的控制模具温度来调节收缩率

由于音乐盒的主体作用是起固定作用（它的内部结构就相应的给注塑带来了一定的难度 主要是它螺钉孔的壁厚相对壁厚有一定的差距 势必会在注塑的时候到来很大的牛顿减力 造成塑件填充不满的缺陷 可以考虑采用双浇口

但应用了Pro/E的塑料顾问对其进行模仿CAE的注塑之后 发现会给音乐盒的表面带来更多的熔接痕和气孔 也可以利用模具的可靠的精度来定位 但是这样的话成本太高 而且易造成模具损坏

因为考虑到凹凸模形状的复杂 用整体形式是不利于损坏后的维修 适当的使用嵌件就可以解决这些问题 但不能利用过多的嵌件 不然的话就会造成型腔的强度与刚度不够

2.2 【音乐盒原料（ABS）的成型特性与工艺参数】

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS树脂微黄色或白色不透明 是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 丙烯腈使聚合物耐油 耐热

耐化学腐蚀

丁二烯使聚合物具有优越的柔性

韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性 因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能 同时具有吸湿性强 但原料要干燥

它的塑件尺寸稳定性好 塑件尽可能偏大的脱模斜度

2.2.1 ABS塑料主要的性能指标：

密度(Kg.dm-3)1.13--1.14

收缩率 % 0.3~0.8

熔 点 ℃ 130~160

热变形温度 45N/cm 65~98

弯曲强度 Mpa 80

拉伸强度 MPa 35~49

拉伸弹性模量 GPa 1.8

弯曲弹性模量 Gpa 1.4

压缩强度 Mpa 18~39

缺口冲击强度 kJ/㎡ 11~20

硬 度 HR R 62~86

体积电阻系数 Ωcm 1013

击穿电压 Kv.mm-1 15 介电常数 60Hz 3.7 2.2.2 ABS的注射成型工艺参数:

注塑机类型：螺杆式

喷嘴形式： 通用式

料筒一区 150--170

料筒二区 180--190

料筒三区 200--210

喷嘴温度 180--190

模具温度 50--70

注 塑 压 60--100

保 压 40--60

注塑时间 2--5

保压时间 5--10

冷却时间 5--15

周 期 15--30

后 处 理 红外线烘箱

温 度（70）

时 间（0.3--1）3 注塑设备的选择 3.1 【估算塑件体积】

估算塑件体积和质量：

该产品材料为ABS 查书本得知其密度为1.13-1.14g/cm3 计算其平均密度为1.135 g/cm3平均收缩率为0.55﹪

使用PRO/E软件画出三维实体图

软件能自动计算出所画图形浇道凝料和塑件的体积

另预置浇道凝料为2 cm3因此估算塑件体积为9 cm3

3.2 【选择注射机】

根据塑料制品的体积或质量 查书可选定注塑机型号为SZ-40/25.注塑机的参数如下：

注塑机最大注塑量：40cm3

注塑压力：200/Mpa

注塑速率：50(g/s)

塑化能力：20(Kg/h)

锁模力：2500KN

注塑机拉行间距：250×250mm

顶出行程：55mm

最小模厚：130mm

最大模厚：220mm

模板行程：230mm

注塑机定位孔直径：55 mm

喷嘴球半径：SR10 3.3 【模架的选定】

根据塑件选定模架为：S2030-B-I-35-35-70 见图3.1：

图3.1 塑件的模架

3.4 【最大注射压力的校核】

音乐盒的原料为ABS 所需注射为60-100MPa 而所选注射机压力为200 MPa 所以注射压力符合要求

3.4.1 最大注塑量的校核

注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边）通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的80% 所以选用的注塑机最大注塑量应满足：

0.8 V机 ≥ V塑＋V浇

式中 V机----注塑机的最大注塑量 40cm3

V塑----塑件的体积 该产品V塑＝18cm3

V浇----浇注系统体积 该产品V浇＝2cm3

故 V机≥（18+4）cm3 3.4.2 锁模力校核

F锁﹥pA

式中 p----熔融型料在型腔内的压力 该产品

A----塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和 经计算A=4641 mm3

F锁----注塑机的额定锁模力

故 F锁＞pA=200Mpa×4641 mm3

选定的注塑机的压力为2500KN 满足要求

3.4.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核

A 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适

模具长×模具宽<拉杆面积

B模具闭合高度校核

Hmin----注塑机允许最小模厚=130mm

Hmax----注塑机允许最大模厚=220mm

H------模具闭合高度=180mm

故满足Hmax＞H＞Hmin

（1）开模行程校核

注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机）故注塑机的开模行程应满足下式：

S机----注塑机最大开模行程 230mm;

H1---顶出距离 16mm；

H2----包括浇注系统在内的塑件高度 52mm;

S机－(H模－Hmin)＞H1＋H2＋(5～10)

因为本模具的浇注系统和塑件的特殊关系 浇注系统和塑件的高度就已经包括了顶出距离

故：

230－(180－130)＞62＋(5～10)

满足条件 塑料件的工艺尺寸的计算

所谓工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸 主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形型芯的长和宽）型腔深度和型芯高度和尺寸 由于音乐盒的后盖须与前盖配合

所以只有音乐盒后盖的边缘的榫才起着配合决定性的作用 还有音乐盒后盖与电池盖的配合 故需要计算相对于榫和铰链的凹 凸模的尺寸 凹

凸模型腔尺寸则直接按产品尺寸确定 因 ABS的成型收缩率为0.4～0.7% 所以平均收缩率取S=0.5% 4.1 [型腔的径向尺寸]

（LM）0+δ=[（1+S）Ls-(0.5～0.75)△] 0+δ=[1.008×Ls-0.75△] 0+δ

其中LM为型腔的基本尺寸公差值为正偏差 Ls塑件的基本尺寸 塑件公差△为负偏差 S为塑料的平均收缩率

δz为模具成型零件的制造公差取1/4～1/6△ 模具型腔按六级精度制造 根据型腔的尺寸 代入数据得：

（一）、Ls=81mm.经计算得：LM=79.440+0.32mm;

(二)、Ls=1mm.经计算得：LM=0.79550+0.07mm;

(三)、Ls=5.5mm.经计算得：LM=5.3250+0.085mm;

(四)、Ls=1.8mm.经计算得：LM=1.5990+0.07mm;

(五)、Ls=10mm.经计算得：LM=9.780+0.1mm;

(六)、Ls=7mm.经计算得：LM=6.750+0.1mm;

(七)、Ls=2mm.经计算得：LM=1.8060+0.07mm;

(八)、Ls=3mm.经计算得：LM=2.8140+0.07mm;

(九)、Ls=4mm.经计算得：LM=3.7770+0.085mm;

(十)、Ls=6mm.经计算得：LM=5.7930+0.085mm;

(十一)、Ls=8mm.经计算得：LM=7.7640+0.0.1mm;

(十二)、Ls=16mm.经计算得：LM=15.7230+0.14mm;

(十三)、Ls=12mm.经计算得：LM=11.7960+0.01mm 4.2 [型芯的计算] 4.2.1 芯径向尺寸的计算：

LM=[（1+S）Ls+3/4△]-ó0

其各字母的含义与前相同 型芯按六级精度制造 根据型芯的基本尺寸 代入数据得：

（1）Ls=81mm 经计算得：LM=82.4050-0.32mm;

（2）Ls=1mm 经计算得：LM=1.2150-0.07mm;

（3）Ls=5.5mm 经计算得：LM=5.7450-0.085mm;

（4）Ls=1.8mm 经计算得：LM=2.0190-0.07mm;

（5）Ls=10mm 经计算得：LM=10.480-0.1mm

（6）Ls=7mm 经计算得：LM=7.4080-0.1mm;

（7）Ls=2mm 经计算得：LM=2.2260-0.07mm;

（8）Ls=3mm 经计算得：LM=3.2340-0.07mm;

（9）Ls=4mm 经计算得：LM=4.2770-0.085mm;

（10）Ls=6mm 经计算得：LM=6.3030-0.1mm;

（11）Ls=8mm 经计算得：LM=8.3640-0.1mm;

（12）Ls=16mm 经计算得：LM=16.5330-0.14mm;

（13）Ls=12mm 经计算得：LM=12.3960-0.1mm;4.2.2 型芯高度尺寸的计算：

HM=[（1+S）Hs+3/4△]-ó0 按六级精度制造

Hs=15mm 经计算得： HM=15.4870-0.13mm;4.3 [模具型腔壁厚的计算]

如果是利用计算公式的话比较烦琐 且不能保证在生产中的精确性 我们可以根据书中的经验值来取的 成型零件材料选择

为实现高性能的目的；选用模具材料应具有高耐磨性 高耐蚀睡

良好的稳定性和良好的导热性 必须具有一定的强度 表面需要耐磨 淬火变型要小 但不需要耐腐蚀性 因为ABS没有腐蚀性 可以采用Cr12 经过调质

淬火加低温回火 正火 HRC≥55 可以去型腔壁厚为：0.20L+17=33 浇注系统的设计

普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成 在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置 可以才用一模两腔

浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节 它对注塑成型周期和塑件质量（如外观 物理性能

尺寸精度）都有直接的影响 设计时必须按如下原则：

（1）型腔布置和浇口开设部位力求对称 防止模具承受偏载而造成溢料现象

（2）型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸

（3）系统流道应尽可能短

断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大 太大则塑料耗费大）：尽量减少弯折 表面粗糙度要低

以使热量及压力损失尽可能小

（4）对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各丢型腔璄深处及角落 及分流道尽可能平衡布置

（5）满足型腔充满的前提下 浇注系统容积尽量小 以减少塑料的耗量

（6）浇口位置要适当 尽量避免冲击嵌件和细小型芯

防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观

5.1 【主流道设计】

主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位 它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔 其形状为圆锥形

便于熔体顺利的向前流动

开模懶主流道凝料又能頺利拉出来

主流道的尺寸直接坱响到塑料熔体的流动速度和充模时间 由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞 通常不直接开在定模上

而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内 主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬 塑件外表面不许有浇口痕 又考虑取料顺利

对塑件与浇注系统联接处能自动减断 采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口 为了方便于拉出流道中的凝料 将主流道设计成锥形 锥度为3 内表面的粗糙度为Ra0.8微米 孔径为0.5毫米

主流道的设计要点如下：

（1）为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀 主流道设计成圆锥形 因ABS的流动性为中性 故其锥度取3度 过大会造成流速减慢 易成涡流

内壁粗糙度为R0.8um

（2）主流道大端呈圆角 其半径取r=1～3mm 以减少流速转向过渡的阻力 r=1.5mm.（3）在保证塑件成形良好的情况下 主流道的长度应尽量短 否则会使主流道的凝料增多 且增加压力损失

使塑料熔体降温过多影响注射成形

（1）为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出 应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接 主流道对接处设计成半球形凹坑 其半径为r2=r1+(1～2)其小端直径D=d+(0.5～1)凹坑深度常取3～4mm 在此模具中取r2=11～12mm

（2）由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞 所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套 以便选用优质钢材单独加工和热处理 其大端兼作定位环

圆盘凸出定模端面的长度H=5～10mm 同时因该闹钟后盖采用ABS 需加热

所以在主流道处采用电加热以提高料温

5.2 【冷料井设计】

冷料井位于主流道正对面的动模板上 或处于分流道末端

其作用是接受料流前锋的“冷料” 防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量 开模时又能将主流道的凝料拉出 冷料井的直径宜大于大端直径 长度约为主流道大端直径 基于本次设计的模具

可采用底部带有拉料杆的冷料井 这类冷料井的底部由一个拉料杆构成 拉料杆装于型芯固定板上 因此它不能随脱模机构运动 利用球头形的拉料杆配合冷料井

5.3 【分流道设计】

分流道是主流道与浇口之间的通道 一般开在分型面上 起分流和转向的作用

分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等

圆形和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积）塑料熔体的温度下降小 阻力小

流道的效率最高 但加工困难

而且正方形截面不易脱模

所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形

5.3.1 分流道设计要点：

（1）在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下 分流道截面积与长度尽量取小值 分流道转折处应以圆弧过度

（2）分流道较长时

在分流道的末端应开设冷料井

对于此模来说在分流道上不须开设冷料井

（3）分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上 也可以同时开设在动 定模板上

合模后形成分流道截面形状

（4）分流道与浇口连接处应加工成斜面 并用圆弧过度

5.3.2 分流道的长度

分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置 从在输送熔料时减少压力损失

热量损失和减少浇道凝料的要求出发 应力求缩短

5.3.3 分流道的断面

分流道的断面尺寸应根据塑件的成形的体积 塑件的壁厚

塑件的形状和所用塑料的工艺性能 注射速率和分流道长度等因素来确定

因ABS的推荐断面直径为4.5～9.5(查表4-2)部分塑件常用断面尺寸推荐范围 分流道要减小压力损失 希望流道的截面积大 表面积小

以减小传热损失

同时因考虑加工的方便性

分流道应考虑出料的流畅性和制造方便 熔融料的热量损失小 流动阻力小

比表面和小等问题

由于采用的是潜伏式二级分流道对热损失及流动提出了较高的要求 采用圆形的份流道 为了保证外形无浇口痕

浇口前后两端形成较大的压力差 增加流速

得到外形清晰的制件 提高熔体冷凝速度 保证熔融的塑料不回流

同时可隔断注射压力对型腔内塑料的后续作用 冷却后快速切除

同时它的效果与S浇注系统有同样的效果 有利于补塑

5.3.4 分流道的布局

在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡两种 根据本模具的要求我们选取平衡式 也就是指分流道到各型腔浇口的长度 断面形状

尺寸都相同的布置形式

它要求各对应部位的尺寸相等

这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的 是成型的塑件力学性能基本一致 而且在此模具中不会造成份流道过长的缺点

5.4 【浇口选择】

浇口又称进料口

是连接分流道与型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外）它是浇注系统的关键部分 其主要作用是：

（1）型腔充满后 熔体在浇口处首先凝结 防止其倒流

（2）易于在浇口切除浇注系统的凝料 浇口截面积约为分流道截面积的0.03～0.09 浇口的长度约为0.5mm～2mm 浇口具体尺寸一般根据经验确定 取其下限值

然后在试模是逐步纠正

当塑料熔体通过浇勣时 剪切速率增高

同时熔体的内磨檫加剧 使料流的温度升高 粘度降低

提高了流动性能 有利于充型

但浇口尺寸过小会使压力损失增大 凝料加快 补缡困难

甚至形成喷射现象 影响塑件质量 浇口位置的选择：

（1）浇厣位置应使填充型腔的流程最短 这样的结构使压力损失最小 易保证料流充满整个型腔

同时流动比的允许值随塑料熔体的性质 温度

注塑压力等的不同而变化

所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值?

（2）浇口设置应有利于抒气和补塑

（3）浇口位置的选择要避免塑件变形 采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔 在塑件顶部常留下明显犄熔接痕 而采用点浇口 攉利于排气

整件质量较好?但是塑件壁厚相差较大 浇口开在薄壁处不合理；而设在厚壁处 有利于补缩

可避免缩孔、凹痕产甙

（4）浇?位置的设置?减少或避免生成熔接畕 熐接痕是充型时前端讃冷的料流嘨型腔中的对接部位 它瘄存在?降低塑件的强度

所以设置?口时应考虑料流的方向 浇口数量多

产生熔接痕瘄机会很多

流程不长时应尽量采用一个浇口 以减少熔接痕的数量 对于大多数框形塑件

浇口位置使料流的流程过长 熔接处料温过低

熔接痕处强度佊?会形成明显的接缝＄如果浇口位置使料流的流程短 熔接处强度高

为了提高熔接痕处强度 可在熔接处增设溢溜槽 是冷料进入溢溜槽

筒形塑件采用环行浇口无熔接痕 而轮辐式浇口会使熔接痕产生

（5）浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件

因点口在脱开时会伤塑件的内表面在这里是可以的 考虑到点浇口有利浇注系统的废料和塑件的脱离 所以选取用点绕口 分流道与浇口的连接

在利用了Pro/E的塑料顾问对其进行模仿CAE的注塑之后选择了更具优势的浇口 由于音乐盒的侧内壁与音乐盒芯存在一定的空隙

所以即使是在脱模的时候流在一定的浇口痕也不会影响装配 浇口套见图5.1：

图5.1浇口套 分型面的选择与排气系统的设计 6.1 【分型面的选择】

塑料在模具型腔凝固形成塑件 为了将塑件取出来 必须将模具型腔打开

也就是必须将模具分成两部分 即定模和动模两大部分 定模和动模相接触的面称分型面 通常有以下原则：

（1）分型面的选择有利于脱模：分型面应取在塑件尺寸的最大处 而且应使塑件流在动模部分

由于推出机构通常设置在动模的一侧 将型芯设置在动模部分 塑件冷却收缩后包紧型芯 使塑件留在动模 这样有利脱模

如果塑件的壁厚较大 内孔较小或者有嵌件时 为了使塑件留在动模

一般应将凹模也设在动模一侧 拔模斜度小或塑件较高时 为了便于脱模

可将分型面选在塑件中间的部位 但此塑件外形有分型的痕迹

（2）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求

（3）分型面的选择应有利于成型零件的加工制造

（4）分型面应有利于侧向抽芯 但是此模具无须侧向抽芯 此点可以不必考虑

6.2 【排气糟的设计】

塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气 除此以外

塑料熔体会产生微量的分解气体 这些气体必须及时排出 否则

被压缩的空气产生高温 会引起塑件局部碳化烧焦 或塑件产生气泡

或使塑件熔接不良引起强度下降 甚至充模不满

因该模具为小型模具 且分型面适宜 可利用分型面排气 所以无需设计排气槽 合模导向机构的设计

导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分 因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置 所以必须设有导向机构

导柱安装在动模一边或定模一边均可 通常导柱设在主型腔周围

导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定侧压力

定位作用：

为避免装配时方位搞错而损坏模具 并且在模具闭合后使型腔保持正确形状 不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均

塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力 或由于注射机的精度限制

使导柱工作中承受一不定的导向作用

动定模合模时 首先导向机构接触 引导动定模正确闭合

避免凸模或型芯先进入型腔 产生干涉而坏零件

由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力 导致导柱容易折断 对型芯和型腔改进后 其的配合可以进行定位

导柱、导套零件如下：

图7.1 导柱

图7.2 导套 8 脱模机构的设计

在对音乐盒塑件进行脱模是必须遵循以下原则：

1、因为塑料收缩是抱紧凸模 所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模 因为塑件的壁厚的关系我们可以利用推板

2、顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位 如加强筋 壁厚等处

作用面积尽可能大一些 以防止塑件变形和损坏

3、为了保证良好的塑件外观

顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位 将顶杆设计在塑件的内部型腔

4、若顶出部位需设在塑件使用或装配的基准面上时 对不影响塑件尺寸和使用

一般顶杆与塑件接触处凹进塑件0.1mm；否则塑件会出现凸起 影响基面的平整

由于音乐盒为薄壁圆筒形塑件 用顶管、推板脱模机构和

为了缩短顶杆与型芯配合长度以减少磨擦 可以将顶管配合孔的后半段直径减少

一般减少3--5mm.这是最常用的一种脱模机构 这些顶杆一般只起顶出作用 有时根据塑件的需要

顶杆还可以参加塑件的成型

这时可以将顶杆做成与塑件某一部分相同形状或作为型芯 顶杆多用T8AV、T10A材料 头部淬火硬度达50HRC以上

表面粗糙度取Ra值小于0.8微米 和顶杆孔呈H8/f8配合

温度调节系统的设计

在注射成型过程中

模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等 并且对生产效率起到决定性的作用 在注射过程中

冷却时间占注射成型周期的约80% 然而

由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同 模具温度的要求有尽相同 因此

对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本 模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量 而模具温度的高低取决于塑料结晶性

塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等

影响注射模冷却的因素很多 如塑件的形状和分型面的设计

冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置 模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度 塑件和模具间的热循环交互作用等

（1）低的模具温度可降低塑件的收缩率

（2）模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快 可降低塑件的翘曲变形

（3）对结晶性聚合物

提高模具温度可使塑件尺寸稳定 避免后结晶现象

但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷

（4）随着结晶型聚合物的结晶度的提高 塑件的耐应力开裂性降低 因此降低模具温度是有利的 但对于高粘度的无定型聚合物

由于其耐应力开裂性与塑料的内应力直接相关 因此提高模具温度和充模 减少补料时间是有利的

（5）提高模具温度可以改善塑件的表面质量

在注射成形过程中

模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率 根据塑料的要求

注射到模具内的塑料温度为2000C左右 而从模具中取出塑件的温度约为600C 温度降低是由于模具通入冷却水 将温度带走了

普通的模具通入常温的水进行冷却

通过调节水的流量就可以调节模具的温度

因音乐盒盖使用的塑料是ABS 要求模温高

若模具温度过低则会影响塑料的流动性 增加剪切阻力

使塑件的内应力较大

甚至还出现冷流痕、银丝、注不满等缺陷 因此在注射开始时 为防止填充不足

充入温水或者模具加热

总之

要做到优质、高效率生产 模具必须进行温度调节

对温度调节系统的要求：

（1）确定加热或是冷却；

（2）模温均一 塑件各部分同时冷却；

（3）采用低的模温 快速且大量通冷却水；

温度调节系统应尽量结构简单 加工容易 成本低谦

8.1 [模具冷却系统的设计]

根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多 尺寸尽量大的原则可知

冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的

这样做同时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则 根据书上的经验值取4根 冷却水口口径为6mm.另外

具冷却系统的过程中 还应同时遵循：、浇

口

处

加

强

冷

却、冷

却

水

孔

到

型

腔离

相

等

；、冷

却

水

孔

数

量

应多

孔

径

应

尽

可

能的大；

4、冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位 以防漏水

5、进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧 通常应设在注塑机的背面

6、冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处

而且在冷却系统内 各相连接处应保持密封 防止冷却水外泄

8.2 [模具加热系统的设计]

因在ABS要求的熔融温度为200 而且流动性能为中性

同时在注射时模具温度要求为50--70 所以该模具必须加热 模具加热方法包括：热水 热空气

热油及电加热等

表

面 尽

可

距的；

的 能

由于电加热清洁、结构简单、可调节范围大 所以在该模具应用电加热 模具的装配

装配模具是模具制造过程中的最后阶段

装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能 模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系

将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具

在模具装配过程中

对模具的装配精度应控制在合理的范围内 模具的装配精度包括相关零件的位置精度 相关的运动精度

配合精度及接触只有当各精度要求得到保证 才能使模具的整体要求得到保证

塑料模的装配基准分为两种情况 一是以塑料模中和主要零件台定模 动模的型腔 型芯为装配基准 这种情况

定模各动模的导柱和导套孔先不加工 先将型腔和型芯镶块加工好 然后装入定模和动模内

将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚 动模和定模合模后用平行夹板夹紧 镗投影导柱和导套孔

最后安装动模和定模上的其它零件 另一种是已有导柱导套塑料模架的

浇口套与定模部分装配后 必须与分模面有一定的间隙 其间隙为0.05--0.15毫米 因为该处受喷嘴压力的影响 在注射时会发生变形

有时在试模中经常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边 就是由于没有间隙的原因 为了有效的防止飞边

可以接近塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽 由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞边

9.1 [模具的装配顺序]

（1）确定装配基准；

（2）装配前要对零件进行测量 合格零件必须去磁并将零件擦拭干净；

（3）调整各零件组合后的累积尺寸误差 如各模板的平行度要校验修磨 以保证模板组装密合

分型面吻合面积不得小于80% 间隙不得小于溢料最小值 防止产生飞边

（4）在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面 以便总装合模调整时检查；

（5）组装导向系统并保证开模合模动作灵活 无松动和卡滞现象；

（6）组装冷却和加热系统 保证管路畅通 不漏水 不漏电

门动作灵活紧固所连接螺钉 装配定位销

装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶 但应防止进入系统中；

（7）试模：试模合格后打上模具标记 包括模具编号、合模标记及组装基面

① 模具预热

模具预热的方法 采用外部加热法

将铸铝加热板安装在模具外部 从外部向内进行加热 这种方法加热快 但损耗量大

②筒和喷嘴的加热

根据工艺手册中推荐的工艺参数将料筒和喷嘴加热 与模具同时进行

③工艺参数的选择和调整

根据工艺手册中推荐的工艺参数初选温度 压力 时间参数

调整工艺参数时按压力 时间

温度这样的先后顺序变动

④注塑

在料筒中的塑料和模具达到预热温度时 就可以进行试注塑

观察注塑塑件的质量缺陷 分析导致缺陷的原因

调整工艺参数和其他技术参数 直至达到最佳状态

（8）模具的维护

优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用 只须更换个别已损坏的零件 不会导致用过程中

会出现正常的磨损或不正常的磨损

不正常的损坏绝大多数是由于操作不当所致模具的彻底报废

最后检查各种配件、附件待零件 保证模具装备齐全

另外在装配过程中应严防零件在装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀 装配滚动轴承允许采用机油进行热装 油的温度不得超过1000C

9.2 [开模过程分析]

注塑机推动推杆垫板兼顶管垫板使动定模分开 在导柱导向的情况下 动定模顺利分型 同时拉料杆拉断浇口

使塑件在推板和顶管的作用下顺利脱出 闭合时

同样在导柱和导套的导向作用下通过顶柱使顶杆先于型腔复位 以免顶杆碰到型腔 损坏模具 结论

通过对音乐盒后盖塑料成型模具的设计

对常用塑料在成型过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解 掌握了塑料成型模具的结构特点及设计计算方法 对独立设计模具具有了一次新的锻炼

在模具制造的加工工艺 来编写加工工艺卡片

在设计过程充分利用了各种可以利用的方式

同时在反复的思考中不断深化对各种理论知识的理解 在设计的后一阶段充分利用CAD软就是一例 新的工具的利用 大在提高了工作效率

以计算机为手段

专用模具分析设计软件为工具设计模具 软件可直接调用数据库中模架尺寸 金属材料数据库及加工参数

通过几何造型及图形变换可得到模板及模腔与型芯形状尺寸迅速完成模具设计

模具CAD技术是模具传统设计方式的革命 大大提高了设计效率

尤其是系列化或类似注射模具设计效率更为提高

总之

通过毕业设计的又一次锻炼完全清楚：充分利用CAD技术进行设计 在模具符合使要求的前提下尽量降低成本 同时在实际中不断的积累经验 以设计出价廉物美的模具

这次设计能顺利完成 还得感谢老师的精心指导 但错误之处在所难免 望批评指正 非常感激！

参考资料

[1]高等教育出版社朱光力主编 《模具设计与制造实训》

[2]中国轻工业出版社贾润礼编 《实用注塑模具设计手册》

[3]中国轻工业出版社 孙凤琴编

《模具制造工艺与设备》

[4]机械工业出版社

《塑料模具技术手册》编委会

[5]《塑料模具技术手册》 机械工业出版社

[6] 上海科学技术出版社冯炳荛

蒋文森等编《模具设计与制造简明手册》

[7]《机械工业出版社》屈昌华主编 《塑料成型工艺与模具设计》

致 谢

通过本次毕业设计真的是让我获易良多

不仅大学三年所学的所有相关的专业知识得到了进一步的了解和巩固 而且还使我掌握了一些实际上机操作的知识 同时也提高了我对模具设计的综合能力

培养了我独立运用所学的知识来解决实际问体的能力和信心 在这次毕业设计中我遇到了很多困难

但在各位老师的耐心和实习单位领导与工人师傅的大力帮助下我终于成功完成了这次设计 因此在此我要衷心的感谢钟波教授对我的指导

同时也要感谢在设计中帮我解决困难的李楷模老师以及所有给我帮助的老师 谢谢你们；

最后我想要谢谢三年来教育我的老师们 是你们培养和造就了我湖南农业大学高等教育自学考试本科生毕业论文（设计）

诚 信 声 明

本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计）是本人在指导老师的指导下 进行研究工作所取得的成果 成果不存在知识产权争议 除文中已经注明引用的内容外

本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担

毕业论文（设计）作者签名：

年 月 日

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基于UG的注塑模具设计分模方法 第3篇

UG软件具有较强大的CAD/CAM/CAE功能,其中Model Wizard模块的模具设计功能非常强大,操作也很方便,因此UG在模具工业中,尤其在塑料模具设计中应用范围非常广泛[1,2]。利用UG的Model Wizard模块,注塑模具的设计过程是一个基本固定的过程,可以方便地进行模具设计[3]。但注塑模具设计的分模是变化莫测的,因而分模成为模具设计的一个重点和难点,同时在实际使用过程中,对于具有复杂曲面的不同塑件,在分模时因其分模线复杂,常出现难以解决的问题,造成分模不能实现。

本文根据注塑模具设计分模的基本原理,以风扇叶注塑模具为例,采用自动分模和手工分模两种方法对其进行分模,说明用两种方法进行注塑模具分模的整个过程。

2 分模的基本原理

注塑模具的分型面,通常是动模和定模两部分的接触面,它是注塑模具的三维设计和数控加工能否顺利进行的关键[4]。

2.1 分型面的概念

分模的目的是为了获得型芯与型腔,以分型面作为分界面要将工件分成两半,一半是型芯,另一半是型腔[5]。

这个分界面又由几部分组成,一部分是补片得到的面,它是填补产品内部的孔而得到的面;另一部分是分型面,它是扩展产品外围的面,以便能切割整个工件;再有就是抽取区域得到的产品的表面。将这些面合在一起,就可以将型芯与型腔分割开来。

2.2 设计分型面的基本原则

在UG中设计分型面,必须遵守以下两个基本原则:

(1)分型面必须与工件或模具体积块完全相交;

(2)分型面不能与自身相交。

3 分模方法

在模具设计中,分模是灵活多变的,将UG的分模方法分为自动分模与手工分模两种方法。其中,应用最多的是自动分模,但有时也会碰到手工分模的情况,而且有些模具用手工分模法更简单。

自动分模是指利用UG的Model Wizard模块,根据注塑模向导的自动分模功能来完成注塑模具的分模过程,主要是使用“分型”命令来完成。

手工法分模就是在UG的建模模块环境下,利用实体操作命令及布尔运算命令来完成分模过程。

其实,在分模时,不管是使用手工法还是使用自动法,其目的都是要分出型芯与型腔两大部分,因此,两种方法都是可行的,同时,在用自动法分模时,有时可能借鉴手工法分模的特点来协助分模。

4 分模实例

下面以风扇叶塑件(如图1所示)为例,在UG NX4.0中分别采用自动分模和手工分模两种方法对其进行分模。

4.1 自动分模

(1)项目初始化

启动UG后,进入Model Wizard环境,首先打开风扇叶塑件,定义一种材料同时给定其相应的收缩率,接着确定模具坐标系,使工作坐标系的ZC方向指向定模方向,然后设计工件,最后进行模腔布局。

(2)表面补片

第一步:开模方向上的孔补片。在图1中,开模方向上的孔需要补片,使用“模具工具”中的“表面补片”命令(Surface Patch)将装螺丝面上的孔补好。

第二步:任意两个叶片之间补片。首先建立其中两个叶片之间的网格曲线,并使用“通过曲线网格”命令来创建这组网格曲线所确定的曲面,然后使用“变换”命令完成其余两个面的复制,最后使用“已存在的表面”(Existing Surface)命令将这三个曲面转化为补片体。最终补片的效果,如图2所示。

(3)创建拆分面

使用“面分割”命令,将中间圆柱体外表面分割成上下两部分。此外,三个叶片外边缘面沿厚度方向进行分割。

(4)分型

第一步:创建分型线。单击“模具工具”工具条中的“分型”按钮,在弹出“分型管理器”对话框中,使用“编辑分型线”命令创建分型线,如图3所示。

第二步:创建分型面。在创建分型面之前,使用“创建/编辑分型段”命令创建6条引导线,然后使用“创建/编辑分型面”命令,完成分型面的创建,如图4所示。

第三步:抽取区域。使用“抽取区域与分型线”命令,核对总面数等于型腔面数与型芯面数之和,完成区域复制。

第四步:创建型芯与型腔。使用“创建型芯与型腔”命令,完成型腔与型芯的创建,风扇叶最后的分模结果如图5所示。

4.2 手工分模

(1)确定模具坐标系

启动UG后,进入建模环境,修改工作坐标系,使ZC方向为开模方向。

(2)设置收缩率

使用“特征操作”工具条中的“比例体”命令,设置比例因子的值为1.005,完成收缩率的设置。

(3)创建模具工件

以XC-YC平面作为草图平面,绘制一个矩形草图,然后使用“拉伸”命令,对矩形草图进行拉伸,完成模具工件的创建。

(4)模型修补

第一步:创建有界平面。单击“成型特征”工具条中的“有界平面”命令,创建装螺丝面上的孔的有界平面,如图2所示。

第二步:创建任意两个叶片之间的曲面。首先建立其中两个叶片之间的网格曲线,然后使用“通过曲线网格”命令来创建这组网格曲线所确定的曲面,最后通过“变换”命令完成其余两个面的复制,最终效果如图2所示。

(5)创建分型面

第一步:创建抽取特征。单击“成形特征”工具条上的“抽取几何体”命令,选取图1中风扇叶的外表面(15个面),完成抽取特征的创建。

第二步:修剪片体特征。单击“曲面”工具条上的“修剪的片体”命令,将由中间圆柱外表面和三个叶片沿厚度方向外边缘面抽取得到的片体进行修剪,完成修剪片体特征,如图6所示。

第三步:创建外围曲面。首先以XC-YC平面作为草图平面,绘制一个直径为400mm的圆,将其分割成相等的24段,然后使用“曲面”工具条中的“直纹”命令,完成外围曲面的创建,如图7所示。

第四步:创建缝合特征。单击“特征操作”工具条中的“缝合”命令,选取外围曲面作为目标片体,然后框选其余的片体作为工具体,完成曲面缝合特征的创建,缝合之后的片体,如图7所示。

(6)创建型芯和型腔

第一步:创建求差特征。单击“特征操作”工具条中的“求差”命令,完成工件与风扇叶实体之间求差特征的创建。

第二步:拆分型芯和型腔。先单击“特征操作”工具条中的“分割体”命令,完成工件与缝合后的片体之间分割体特征的创建。然后使用“变换”命令,得到型芯和型腔是分解视图,如图8所示。

5 结论

在注塑模具的三维设计和数控加工的整个过程中,分模是一个既复杂又关键的问题。UG提供的Mold Wizard模块和建模模块的功能非常强大,它为注塑模具设计人员进行高品质高效率的模具开发提供了强有力的工具。本文介绍了注塑模具分模的基本原理和方法,基于Mold Wizard模块和建模模块平台,以风扇叶塑件为例,详细阐述了自动分模与手工分模方法的分模过程,为注塑模具在三维设计和后续数控加工时提供了技术基础,具有一定的理论及实际应用价值。

参考文献

[1]罗纲.基于UG的复杂曲面塑件的曲面分模技术[J].工具技术,2009,43(5):85-87.

[2]杨佳黎,等.UG注塑模设计系统在模具设计与制造中的应用[J].南昌大学学报(工科版),2010,32(2):196-200.

[3]李玉龙,王学军.基于Mold Wizard的注塑模自动设计[J].电加工与模具,2003(5):32-37.

[4]王利民.基于UG的注塑模三维分模设计[J].装备制造技术,2009(10):91-92.

UG注塑模设计 第4篇

关键词：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]。Mold Wizard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Mold Wizard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1.18103kg/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。

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。

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。

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。

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 mm105 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“296346”型, 系统将自动装载装配模架, 如图9所示。

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。

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。

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。

参考文献

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

UG注塑模设计 第5篇

1 流道加工的工艺分析

流道分为两种:水平面上流道(即2D流道);非水平面上流道(即3D流道)。如图1,流道的截面形状有半圆形、梯形等。图1如果是半圆形,直接用等大球刀加工,首先每层吃料0.1-0.15mm左右进行开粗,最后留余量0.06-0.1mm精加工。粗加工刀路轨迹如图2,精加工时最好换一把大小相等新球刀,把余量一层铣完。如要想加工效果更佳,可把余量分为二层精铣,每层铣0.03-0.05mm即可。精加工刀路轨迹如图3,截面非半圆形状的流道加工工艺、编程方法与截面是半圆形状的流道加工工艺、编程方法相类似,只是加工时用相应流道截面一致的成形刀,编程时用骗刀法(计算时采用较小刀具,实际加工时采用较大刀具,被称为骗刀法)。因为对截面非半圆形状的流道数控编程时,在MasterCAM、UG等软件中很难创建与相应流道截面一致的成形刀,即使勉强创建出来,刀路也很难运算出来。鉴于此,编程时往往使用骗刀法即用直径为0mm或0.1mm的球刀代替成形刀编程,运算产生程序,把此程序输入机床加工时,则装上与相应流道截面一致的成形刀加工即可。

2 MasterCAM的流道数控编程加工

2.1 水平面上流道(即2D流道)数控编程加工

作2D流道中心线如图1(注意两端要各短一流道半径),然后用二维外形铣削刀路,刀具用与流道截面等大球刀,Z向分层铣削,每层吃料0.15mm,留余料0.1mm,主要参数如图4,粗加工刀路如图2。精加工换新球刀(刀具仍完好可不换刀),仍用二维外形铣削刀路,把余料0.1mm分两层精铣,每层吃料0.05mm。也可把余料0.1mm一层精铣到位,但效果相对差些。精加工刀路如图3。

2.2 非水平面上流道(即3D流道)数控编程加工

(1)MasterCAM的3D流道数控编程加工方法一

作3D流道底部中心线,(如图1流道底部红色中心线注意两端要各短一流道半径),然后用3D曲线外形铣削刀路,刀具用与流道截面等大球刀,每层吃料0.15mm,留余料0.1mm,主要参数如图5,粗加工刀路如图2。精加工换新球刀(刀具仍完好可不换刀),仍用3D曲线外形铣削刀路把余料0.1mm分两层精铣,每层吃料0.05mm。也可把余料0.1mm一层精铣到位,但效果相对差些。精加工刀路如图3,以上常用来加工坡度较平坦的3D面的流道。

(2)MasterCAM的3D流道数控编程加工方法二

作3D流道中心线(如图1,3D流道蓝色的中心线,两端要各短一流道半径)。作流道底部中心线(见图1,3D流道槽底部红色中心线,两端要各短一流道半径),利用此两中心线作直纹曲面。如图6,再用此直纹曲面作曲面流线刀路,编程时为了产生合理刀路运用骗刀法,即编程定义刀具直径为0的球刀,对话框余量设为0。每层吃料0.15mm,运算产生所需程序,主要参数如图7,可把刀路Z正向变换0.1(即把刀路向上平移0.1),以便余料0.1mm,粗加工刀路如图2,程序输入数控机床加工时装上与流道截面等大球刀。精加工换新球刀(如观察上述刀具仍完好可不换刀),仍用曲面流线刀路把余料0.1mm一次精铣,精加工刀路如图3,以上常用来加工坡度较陡的3D面的流道。

(3)MasterCAM的3D流道数控编程加工方法三

作3D流道中心线的水平面投影线(如图1黄色水平线,注意两端要各短一流道半径),然后用此水平线作2D外形铣削刀路,刀具用与流道截面等大球刀,每层吃料0.15mm,留余料0.1mm,再把此2D外形铣削刀路作曲面投影来加工3D流道。粗加工刀路如图2。精加工换新球刀(若刀具仍完好可不换刀)。仍用2D外形铣削作曲面投影刀路,把余料0.1mm分两层精铣,每层吃料0.05mm。也可把余料0.1mm一层精铣到位,但效果相对差些。精加工刀路如图3,以上常用来加工坡度较陡的3D面的流道。

3 UG的流道数控编程加工

3.1 水平面上流道(即2D流道)数控编程加工

作2D流道中心线如图1(两端要各短一流道半径),然后用二维外形铣削刀路,注意进行进退刀设置如图8,直接下刀和提刀,刀具中心走线上,刀具用与流道截面等大球刀,每层吃料0.15mm,主要参数如图8,特别注意进退刀参数设置,如图9,留余料0.1mm,开粗刀路如图2。精加工仍用同类型的二维外形铣削刀路,换新球刀或刀具仍完好可不换刀,把余料0.1mm分两层精铣,每层吃料0.05mm。也可把余料0.1mm一层精铣到位,但效果相对差些。精加工刀路如图3。

3.2 非水平面上流道(即3D流道)数控编程加工

(1)UG的3D流道数控编程加工方法一

作3D流道底部中心线(如图1,3D流道蓝色的中心线,两端要各短一流道半径),然后选用3D流道底部中心线作点线驱动刀路。为了产生合理刀路,编程时运用骗刀法,编程用0.1mm球刀,每层吃料0.15mm,留余料0.1mm,开粗刀路如图2,主要参数如图10,运算生成程序传入机床进行加工时,机床装上与流道截面等大球刀。精加工仍用同类型的点线驱动刀路,换新球刀(刀具完好可不换刀),把余料0.1mm分两层精铣,每层吃料0.05mm。也可把余料0.1mm一层精铣到位,但效果相对差些。精加工刀路如图3。

(2)UG的3D流道数控编程加工方法二

利用3D流道两中心线作直纹曲面,(具体可参考以上MasterCAM的直纹曲面作法)如图6,再用此直纹曲面作曲面驱动刀路,编程定义刀具为流道截面等大的球刀,每层吃料0.15mm,刀路主要参数设置如图11、12(特别注意刀位参数为“上”)。可把刀路Z正向变换0.1mm(即把刀路向上平移0.1mm),以便留余料0.1mm,粗加工刀路如图2。精加工仍用同类型的曲面驱动刀路,换新球刀(刀具仍完好可不换刀),把余料0.1mm一次精铣。精加工刀路如图2。