錢斌

摘 要：文章前部分對“蓋”塑件模具設(shè)計過程作了詳細(xì)的介紹，從塑件材料分析，到關(guān)鍵的模具設(shè)計，都一一闡述。并在設(shè)計過程中，做了一些相關(guān)尺寸的計算，得出了模具的總體尺寸，選購了模架。在確定了模架結(jié)構(gòu)后，又參照相關(guān)表格查找了適用型號的注塑機，也記錄了相關(guān)參數(shù)。然后利用UG繪制零件三維圖形，利用UG中的MoldWizard軟件設(shè)計模具，從項目初始化，確定一模兩腔的布局、分型面的選擇確定，再到型腔，型芯的確定，以及標(biāo)準(zhǔn)模架的調(diào)用，頂針的確定等都做了詳細(xì)的說明。

關(guān)鍵詞：蓋；塑料模設(shè)計；PA66；UG

中圖分類號：TQ320.52 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）19-0087-03

Abstract： In the first part of the paper， the design process of plastic parts mold is introduced in detail， from material analysis of plastic parts to key mold design. And in the design process， we do some calculation of the relevant dimensions， get the overall size of the mold， and purchase the mold frame. After the mold frame structure is determined， the suitable injection molding machine is found according to the relevant tables， and the relevant parameters are also recorded. Then using UG to draw 3D graphics of parts， using the MoldWizard software in UG to design the mould， from project initialization， to determining the layout of one mold and two cavities， the choice of parting surface， and to the cavity， core and standard mold frame call. The confirmation of thimble is explained in detail.

Keywords： cover； plastic mold design； PA66； UG

現(xiàn)代模具生產(chǎn)會應(yīng)用到一系列高新技術(shù)，如計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAE/CAM/CAPP等技術(shù)、高速加工及超精加工技術(shù)、快速成型技術(shù)及敏捷制造技術(shù)等等，因此，模具工業(yè)屬于高新技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)。一個國家的模具制造技術(shù)水平，已成為衡量其整體制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，因為模具技術(shù)水平在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，生產(chǎn)效益和新產(chǎn)品研發(fā)水平?，F(xiàn)代模具要實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計，便于數(shù)字化制造、數(shù)字化管理和數(shù)字化生產(chǎn)。本文通過對常用塑料件“蓋”的CAD模具設(shè)計，系統(tǒng)和完整的介紹了現(xiàn)代模具設(shè)計的全過程，從選材到結(jié)構(gòu)，到最后模具的確定，可以為模具設(shè)計者或相關(guān)人員提供一定的參考，便于更多的人員了解模具相關(guān)技術(shù)。

1 塑件材料的特點

蓋315.063采用的材料是PA66，別稱聚酰胺66，也叫尼龍66，是一種絕緣材料。

PA66這種材質(zhì)是半晶體-晶體材料，特性是熔點較高，在較高溫度下依舊能維持較高的強度和剛度。但其在成型后仍具有吸濕性，吸濕性對部件的幾何穩(wěn)定性的是會帶來影響的。為了提高其機械性能，PA66中經(jīng)常添加入各式各樣的添加劑，如玻璃就是最常見的添加劑之一，有時還可能加入EPDM和SBR等合成橡膠，達到提高抗沖擊性的目的。PA66粘度比較低，因此流動性很好。因此PA66可以用來成型薄壁塑件。但要重視這種材料的粘度會受外界溫度變化而影響很大。它的收縮率在1%～2%之間，在加入另一種材料-玻璃纖維后可以將其的收縮率降低到0.2%～1%。要注意的是收縮率在其流動方向上以及與之垂直方向上的差異是比較大的。PA66應(yīng)用很廣，尤其是對抗沖擊性和強度要求高的塑件上，如汽車工業(yè)、儀器殼體等。

2 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計

2.1 分型面的選擇

考慮到保證塑件質(zhì)量的前提下模具結(jié)構(gòu)盡可能簡單，該塑件采用單分型面模具。所謂分型面就是定模和動模相接觸的面，對于分型面的選擇是對塑件的質(zhì)量、模具的結(jié)構(gòu)、模具制造和塑件生產(chǎn)的操作等都有很大的影響。根據(jù)蓋315.063結(jié)構(gòu)、尺寸和精度要求，考慮到脫模方便，確保塑件留在動模部分，同時又便于保證塑件的外觀質(zhì)量，更為了便于側(cè)向抽芯布置，把分型面選于蓋的最底層，這里也是塑件尺寸最大的部位。

2.2 型腔數(shù)和型腔排列方式的確定

在批量生產(chǎn)時，應(yīng)保證塑件質(zhì)量前提條件下，盡量采用一模多腔或高速自動化生產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率，還有應(yīng)根據(jù)客戶的選擇要求。經(jīng)過綜合分析，本模具使用一模兩腔最合適。如使用一模一腔，不能提高效率；又考慮到該產(chǎn)品不是很大批量生產(chǎn)，所以也不需要選用一模四腔，而且在同樣設(shè)計一副模具的條件下，成本高，時間長。當(dāng)采用一模多腔時，型腔在模板可以有多種排列方式，如H形排列、圓形排列、直線排列、復(fù)合排列等。在對本塑件綜合分析基礎(chǔ)上，型腔排列方式選用H形排列，如圖1所示。

2.3 澆口系統(tǒng)的設(shè)計

澆注系統(tǒng)又可稱為澆口就是將熔融的塑料，經(jīng)過注塑機噴嘴，在一定的壓力下，以一定的速度，注射進入模具型腔。普通澆注系統(tǒng)通常包括主流道，分流道，澆口和冷料穴四個部分。澆注系統(tǒng)合理與否會直接影響塑件的成型質(zhì)量，因此，澆注系統(tǒng)設(shè)計是模具設(shè)計過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)。保證塑件質(zhì)量的同時有利于縮短成型周期，是澆注系統(tǒng)設(shè)計的基本原則，同時還需要考慮以下幾個方面：（1）根據(jù)部件的結(jié)構(gòu)、尺寸，分析填充過程，確保塑件質(zhì)量，同時保證尺寸穩(wěn)定性。（2）對塑件外觀有要求時，應(yīng)注意澆口位置是否影響塑件外觀，有時不能選擇填充效果最好的部位。（3）在進行澆注系統(tǒng)的設(shè)計時，有時還要考慮生產(chǎn)方式，比如是否能適應(yīng)全自動操作。要達到全自動操作，必須在保證開模時，塑件與澆注系統(tǒng)都能自動脫落，并且澆口與塑件盡可能實現(xiàn)自動分離。（4）在澆注系統(tǒng)設(shè)計時，還應(yīng)預(yù)留有一定的空間，這樣即使出現(xiàn)不足之處，也有空間來實現(xiàn)比較方便地解決問題。（5）設(shè)計澆注系統(tǒng)時，其主流道進口處的位置應(yīng)盡量與模具中心重合。

2.4 分流道分布設(shè)計

型腔的布局決定后，分流道的布局基本確定，型腔與分流道盡可能排列緊湊，分流道的長度盡量短，便于縮小模具尺寸。分流道有平衡式進料和非平衡式進料兩種布置形式，根據(jù)蓋315.063自身特點，在這里采用平衡式進料形式。分流道分布如圖2所示。

2.5 澆口的設(shè)計

在確定澆口的位置時，應(yīng)注意以下幾點：（1）澆口位置應(yīng)開設(shè)在塑件的最大壁厚處，這樣使材料從厚壁流向薄壁，另外還要保證澆口至型腔各處的流程基本一致，并且填充流程最短。（2）避免塑件內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，因此必須防止?jié)部谔幃a(chǎn)生噴射現(xiàn)象。（3）塑料在流動方向上所承受的力最大，因此把澆口位置應(yīng)開設(shè)在塑件的主要受力方向上，這樣可以避免塑件變形。（4）熔融塑料填充型腔后，冷卻后脫模，這個過程中必然存在收縮，而在塑料的流動方向與垂直于流動方向上的收縮率是不相同的，這樣就會有變形和收縮方向性，因此在選擇澆口位置時應(yīng)考慮到塑件的尺寸要求。（5）澆口的位置應(yīng)避免側(cè)面沖擊細(xì)長的型芯或鑲件，防止它們變形或移位。

本塑件選擇的澆口如圖3所示。

2.6 抽芯機構(gòu)設(shè)計

本塑件存在兩處垂直于脫模方向的對稱的側(cè)凹，脫模時會阻礙成型后塑件脫模順利進行，因此要設(shè)計抽芯機構(gòu)。

如果塑件的側(cè)凹較淺，那么所需的抽芯距不大，但由于側(cè)凹的成型面積較大，因而需要較大的抽芯力，這里選用斜滑塊機構(gòu)實現(xiàn)側(cè)向分型與抽芯。設(shè)計斜滑塊機構(gòu)時，要確定抽芯距，抽芯距一般應(yīng)大于側(cè)凹的深度，本塑件中側(cè)凹深度為0.7mm，加上3～5mm的抽芯安全系數(shù)，這里取抽芯距為4.7mm；還要確定斜滑塊傾斜角度，它與抽芯力和抽芯距有密切關(guān)系，本模具取18度，具體如圖4所示。

2.7 脫模機構(gòu)的設(shè)計

注塑成型冷卻后的塑件必須從模具中型芯、型腔上脫出，模具上用來實現(xiàn)這一過程的裝置稱為脫模機構(gòu)，或稱為頂出機構(gòu)。此模具采用的是頂桿脫模機構(gòu)。這是最常用的脫模機構(gòu)之一。

3 模具設(shè)計的相關(guān)計算

3.1 計算塑件的體積和質(zhì)量

塑件的體積為530mm3、阻燃尼龍66的平均密度為1.435g/cm3。根據(jù)塑件的體積或質(zhì)量，選用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)情況，查有關(guān)手冊初步選定注塑機型號為JPH80A。

3.2 主流道的計算

機床噴嘴前端孔徑：d=4mm，機床噴嘴球半徑：r=19mm，主流道球面半徑R=20mm，小端面直徑D=5mm。

3.3 分流道的計算

分流道的尺寸由塑料品種、塑件的大小及流道長度確定。對于重量在200g以下，壁厚在3mm以下的塑件可用經(jīng)驗公式計算分流道的直徑：D=3.2mm。

3.4 型腔的尺寸計算

（1）型腔的徑向尺寸計算：L1=18.42+0.042，L2=7.67+0.044，L3=5.19+0.036，L4=8.82+0.03，L5=2.82+0.05

（2）型腔的深度尺寸計算：H1=1.24+0.08，H2=2.44+0.02，H3=2.24+0.02

3.5 型芯的尺寸計算

（1）型芯的徑向尺寸計算：L1=2.01-0.028，L2=1.51-0.028，L3=1.8562-0.1，L4=2.5-0.1，L5=6.28-0.12，L6=1.81-0.08

（2）型芯的深度尺寸計算：h1=5.14-0.06

3.6 型腔的側(cè)壁計算

（1）A、B、C板的確定

根據(jù)支承固定零件中提供的經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定， 上固定板A=25mm，下固定板B=30mm。根據(jù)脫模行程和脫模機構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸確定墊塊

C=60mm，即A×B×C=25×30×60（mm×mm×mm）。

（2）型腔壓力計算

型腔壓力為：f=41.975Mpa（取42Mpa）

（3）型腔側(cè)壁的厚度計算

型腔側(cè)壁的厚度為：S=67.723mm（取70mm）

4 利用MoldWizard進行模具設(shè)計

利用UG中的專業(yè)模塊MoldWizard，經(jīng)過導(dǎo)入塑件、定義模具坐標(biāo)系、設(shè)置收縮率、定義成型鑲件和模型嵌件、多型腔布局、定義分型面、創(chuàng)建型芯和型腔塊、導(dǎo)入模架等標(biāo)準(zhǔn)件完成整個模具設(shè)計。

5 結(jié)束語

本文闡述了蓋315.063的模具設(shè)計過程，包括塑件材料的特點，模具結(jié)構(gòu)方案的確定，必要的尺寸計算，分型面的確定，型腔的確定，型芯的確定，標(biāo)準(zhǔn)模架的選用，標(biāo)準(zhǔn)件（包括頂桿，澆口，流道等等一系列部件）的調(diào)用，澆口位置的確定，主流道的設(shè)計，分流道的設(shè)計等。

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