錢斌

摘 要：文章前部分對(duì)“蓋”塑件模具設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)，都一一闡述。并在設(shè)計(jì)過(guò)程中，做了一些相關(guān)尺寸的計(jì)算，得出了模具的總體尺寸，選購(gòu)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(hào)的注塑機(jī)，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(jì)模具，從項(xiàng)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(shuō)明。

關(guān)鍵詞：蓋；塑料模設(shè)計(jì)；PA66；UG

中圖分類號(hào)：TQ320.52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(huì)應(yīng)用到一系列高新技術(shù)，如計(jì)算機(jī)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(gè)國(guó)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?yàn)槟＞呒夹g(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。現(xiàn)代模具要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)，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(guò)對(duì)常用塑料件“蓋”的CAD模具設(shè)計(jì)，系統(tǒng)和完整的介紹了現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)的全過(guò)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(jì)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(diǎn)

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(diǎn)較高，在較高溫度下依舊能維持較高的強(qiáng)度和剛度。但其在成型后仍具有吸濕性，吸濕性對(duì)部件的幾何穩(wěn)定性的是會(huì)帶來(lái)影響的。為了提高其機(jī)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(jiàn)的添加劑之一，有時(shí)還可能加入EPDM和SBR等合成橡膠，達(dá)到提高抗沖擊性的目的。PA66粘度比較低，因此流動(dòng)性很好。因此PA66可以用來(lái)成型薄壁塑件。但要重視這種材料的粘度會(huì)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(dòng)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(duì)抗沖擊性和強(qiáng)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(jì)

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(jiǎn)單，該塑件采用單分型面模具。所謂分型面就是定模和動(dòng)模相接觸的面，對(duì)于分型面的選擇是對(duì)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(dòng)模部分，同時(shí)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(shí)，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(dòng)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(guò)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(jì)一副模具的條件下，成本高，時(shí)間長(zhǎng)。當(dāng)采用一模多腔時(shí)，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(duì)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(jì)

澆注系統(tǒng)又可稱為澆口就是將熔融的塑料，經(jīng)過(guò)注塑機(jī)噴嘴，在一定的壓力下，以一定的速度，注射進(jìn)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(gè)部分。澆注系統(tǒng)合理與否會(huì)直接影響塑件的成型質(zhì)量，因此，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)過(guò)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。保證塑件質(zhì)量的同時(shí)有利于縮短成型周期，是澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則，同時(shí)還需要考慮以下幾個(gè)方面：（1）根據(jù)部件的結(jié)構(gòu)、尺寸，分析填充過(guò)程，確保塑件質(zhì)量，同時(shí)保證尺寸穩(wěn)定性。（2）對(duì)塑件外觀有要求時(shí)，應(yīng)注意澆口位置是否影響塑件外觀，有時(shí)不能選擇填充效果最好的部位。（3）在進(jìn)行澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，有時(shí)還要考慮生產(chǎn)方式，比如是否能適應(yīng)全自動(dòng)操作。要達(dá)到全自動(dòng)操作，必須在保證開(kāi)模時(shí)，塑件與澆注系統(tǒng)都能自動(dòng)脫落，并且澆口與塑件盡可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分離。（4）在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，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(lái)實(shí)現(xiàn)比較方便地解決問(wèn)題。（5）設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，其主流道進(jìn)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(jì)

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(zhǎng)度盡量短，便于縮小模具尺寸。分流道有平衡式進(jìn)料和非平衡式進(jìn)料兩種布置形式，根據(jù)蓋315.063自身特點(diǎn)，在這里采用平衡式進(jìn)料形式。分流道分布如圖2所示。

2.5 澆口的設(shè)計(jì)

在確定澆口的位置時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）澆口位置應(yīng)開(kāi)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(dòng)方向上所承受的力最大，因此把澆口位置應(yīng)開(kāi)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(gè)過(guò)程中必然存在收縮，而在塑料的流動(dòng)方向與垂直于流動(dòng)方向上的收縮率是不相同的，這樣就會(huì)有變形和收縮方向性，因此在選擇澆口位置時(shí)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(zhǎng)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

本塑件存在兩處垂直于脫模方向的對(duì)稱的側(cè)凹，脫模時(shí)會(huì)阻礙成型后塑件脫模順利進(jìn)行，因此要設(shè)計(jì)抽芯機(jī)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(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)側(cè)向分型與抽芯。設(shè)計(jì)斜滑塊機(jī)構(gòu)時(shí)，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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

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(lái)實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu)，或稱為頂出機(jī)構(gòu)。此模具采用的是頂桿脫模機(jī)構(gòu)。這是最常用的脫模機(jī)構(gòu)之一。

3 模具設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算

3.1 計(jì)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(cè)初步選定注塑機(jī)型號(hào)為JPH80A。

3.2 主流道的計(jì)算

機(jī)床噴嘴前端孔徑：d=4mm，機(jī)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(jì)算

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

3.4 型腔的尺寸計(jì)算

（1）型腔的徑向尺寸計(jì)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(jì)算：H1=1.24+0.08，H2=2.44+0.02，H3=2.24+0.02

3.5 型芯的尺寸計(jì)算

（1）型芯的徑向尺寸計(jì)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(jì)算：h1=5.14-0.06

3.6 型腔的側(cè)壁計(jì)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(yàn)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(jī)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(jì)算

型腔壓力為：f=41.975Mpa（取42Mpa）

（3）型腔側(cè)壁的厚度計(jì)算

型腔側(cè)壁的厚度為：S=67.723mm（取70mm）

4 利用MoldWizard進(jìn)行模具設(shè)計(jì)

利用UG中的專業(yè)模塊MoldWizard，經(jīng)過(guò)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(gè)模具設(shè)計(jì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文闡述了蓋315.063的模具設(shè)計(jì)過(guò)程，包括塑件材料的特點(diǎn)，模具結(jié)構(gòu)方案的確定，必要的尺寸計(jì)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(jì)，分流道的設(shè)計(jì)等。

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