竇小麗+李俊敏

摘 要：本文以開關(guān)盒為例，遵循注塑模具設(shè)計(jì)的一般步驟，進(jìn)行了塑件工藝分析、注射機(jī)的選擇以及模具各組成部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最終借助Pro/E軟件完成模具的三維設(shè)計(jì)，為相似零件的模具設(shè)計(jì)提供一定參考。

關(guān)鍵詞：注塑模具；模具設(shè)計(jì)；開關(guān)盒；Pro/E

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.001

0 前言

Pro/ENGINEER（簡(jiǎn)稱Pro/E）是美國(guó)參數(shù)化技術(shù)公司（PTC）推出的一款大型CAD/CAM/CAE參數(shù)化軟件，涵蓋零件、組件、模具設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)仿真運(yùn)動(dòng)等多個(gè)應(yīng)用模塊。目前Pro/E已廣泛應(yīng)用于注塑模具設(shè)計(jì)，有效地縮短模具設(shè)計(jì)周期。本文以開關(guān)盒（如圖1所示，材料為聚苯乙烯PS）為例，重點(diǎn)介紹注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并借助Pro/E軟件完成模具的三維設(shè)計(jì)。

1 塑件的工藝分析

①原材料分析。PS是常用熱塑性塑料，無(wú)毒無(wú)味，電絕緣性優(yōu)良，透明性好，透光率很高，有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，適用于制造接線盒、電池盒等。在成型性能方面，PS成型加工性好，可用注射、擠出等多種方法加工；流動(dòng)性好，應(yīng)注意模具間隙，防止溢邊。

②塑件結(jié)構(gòu)、尺寸精度分析。開關(guān)盒近似為長(zhǎng)方體，側(cè)邊倒角，頂部端面四角均布4個(gè)M4螺紋嵌件，側(cè)面和底孔各有一個(gè)Φ12mm的通孔。因此模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，考慮金屬螺紋嵌件的固定，屬于中等復(fù)雜程度零件。開關(guān)盒底部壁厚為4mm、側(cè)壁3mm，壁厚比較均勻；重要尺寸為54±0.6mm，尺寸精度為MT4級(jí)，其余未注尺寸取MT5級(jí)，容易滿足成型要求。

2 注射機(jī)的選擇

根據(jù)開關(guān)盒的二維圖紙，利用Pro/E軟件進(jìn)行三維建模，測(cè)出其體積為38.23cm3。綜合考慮生產(chǎn)批量、精度和外形尺寸等要素，決定采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，從而可估算出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的體積約為（澆注系統(tǒng)凝料一般為塑件的20%）。因此初選XS-ZY-125型螺桿式注射機(jī)，其最大注射量為125cm3。

3 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）分型面的選擇 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，根據(jù)分型面的選擇原則和塑件成型要求，確定分型面選擇在頂部端面處，以保證順利脫模及塑件的外表美觀。

（2）澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、冷料穴和澆口組成。為便于將凝料從主流道中拔出，主流道設(shè)計(jì)為圓錐形，尺寸由注射機(jī)噴嘴尺寸確定，球面半徑為14mm，小端直徑為4.5mm，斜度為4°。由于一模兩件，分流道采用平衡式布置，單邊流道長(zhǎng)度取10mm，截面擬采用直徑為6mm的圓形，其比表面積最小，以減少熱量損失。多型腔模具的澆口一般采用截面為矩形的側(cè)澆口，根據(jù)壁厚選擇截面尺寸為。

（3）側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 開關(guān)盒有一個(gè)側(cè)孔，需要設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)，本模具選用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，主要由斜導(dǎo)柱、滑塊、鎖緊塊和定位裝置構(gòu)成。斜導(dǎo)柱的抽芯距計(jì)算為6mm，傾斜角根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取18°，斜導(dǎo)柱直徑查表取12mm?？紤]側(cè)型芯強(qiáng)度和裝配問題，滑塊和側(cè)型芯采用鑲嵌式連接。為使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低模具裝配程度，擬采用整體式滑塊和整體導(dǎo)向槽的形式。鎖緊塊采用銷釘定位、螺釘緊固的方式和定模板連接，加工方便，應(yīng)用普遍，鎖緊角度一般大于斜導(dǎo)柱傾斜角2～3°，取20°。定位裝置采用彈簧頂銷形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

（4）成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本模具采用一模兩件的結(jié)構(gòu)形式，考慮加工的難易程度和材料的價(jià)值利用等，凹模和凸模擬采用鑲嵌式結(jié)構(gòu)，分別嵌入定模板和動(dòng)模板中。要固定金屬螺紋嵌件可采用螺紋型芯，螺紋型芯安裝在動(dòng)模板上，開模時(shí)能和塑件一道取出且便于裝卸。

（5）推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 采用最簡(jiǎn)單最常用的推桿推出機(jī)構(gòu)，圓形推桿，均布在開關(guān)盒的端部和底部強(qiáng)度和剛度較大的部位，直徑分別為6mm和10mm。

（6）冷卻水道的設(shè)計(jì) PS的模具溫度為20～60℃，為縮短成型周期，提高生產(chǎn)率，需要根據(jù)開關(guān)盒的形狀、壁厚及材料來(lái)設(shè)計(jì)合理的冷卻水回路，根據(jù)塑件的平均壁厚，冷卻水道直徑可選擇10mm。

（7）模架的選擇 模架是設(shè)計(jì)、制造塑料注塑模具的基礎(chǔ)部件，可參照塑料注射模模架標(biāo)準(zhǔn)（GB/T12555-2006）。由于本模具結(jié)構(gòu)為單分型面多型腔模具，宜選用直澆口A型模架。根據(jù)凹模尺寸，由經(jīng)驗(yàn)公式選取2730系列模架，即模板寬為270mm，長(zhǎng)為300mm。

4 Pro/E模具設(shè)計(jì)

將開關(guān)盒的三維模型調(diào)入Pro/E模具模型中作為參考模型，設(shè)置收縮率（PS的平均收縮率為0.55%）并創(chuàng)建工件，再根據(jù)模具設(shè)計(jì)方案創(chuàng)建澆注系統(tǒng)，創(chuàng)建合適的分型面、分割模具體積塊，生成型腔、型芯和滑塊等，制模并進(jìn)行開模演示以檢測(cè)開模是否干涉。最后借助Pro/E的外掛程序—EMX（專家模架系統(tǒng)），將生成的型腔、型芯等調(diào)入模架庫(kù)，并在模架庫(kù)中創(chuàng)建模具標(biāo)準(zhǔn)件、推出機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)，完成整個(gè)注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其剖面如圖2所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文主要介紹了開關(guān)盒的注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，再借助Pro/E軟件完成模具設(shè)計(jì)。理論設(shè)計(jì)為核心思想，軟件應(yīng)用為輔助手段，兩者有機(jī)結(jié)合能更好地縮短模具設(shè)計(jì)周期，設(shè)計(jì)成符合工程應(yīng)用的注塑模具。

參考文獻(xiàn)：

[1]屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2007（04）.

作者簡(jiǎn)介：竇小麗，女，江蘇泰州人，碩士，講師，研究方向機(jī)械制造、模具設(shè)計(jì)與制造。