UG注塑模向?qū)Лh(huán)境下的注塑模具設(shè)計

1、第四章UG注塑模向?qū)Лh(huán)境下的注塑模具設(shè)計結(jié)構(gòu)方案分析首先應(yīng)該對模具的各項細(xì)部結(jié)構(gòu)作詳細(xì)的分析和判定，明確模具的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案后, 逐步展開模具的設(shè)計。分型面分開模具能取岀塑件的面，稱做分型面。分型面的形狀有平面、斜面、階梯面和曲面等，根據(jù)我 們的產(chǎn)品形狀，將選擇平面分型，如圖所示。圖分型面形式分型面的方向盡量采用與注塑機開模方向。選擇分型面的位置時應(yīng)當(dāng)注意以下幾個問題: 分型面一般開設(shè)在產(chǎn)品的最大截面處。分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處，影響產(chǎn)品外觀。使塑件留在動模一邊，利于塑件脫模。將同軸度要求高的同心部分放于分型面的同一側(cè)，以保證同軸度。如果有抽芯結(jié)構(gòu)，必須考慮開模距離與抽芯距

2、離之間的關(guān)系。分型面作為主要排氣面時，分型面設(shè)于料流的末端。根據(jù)分析和以原則考慮，該設(shè)計的分型面選擇為其蓋殼的底部邊緣如下圖所示：圖分型面的選擇澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴接觸處到型腔為止的塑料熔體的流動通道，由主流道、分流道、內(nèi)澆口和冷料穴組成，如圖所示。圖澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注塑模具設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，它對注塑成型的效率和塑件質(zhì)量都有直接的影響，因此，在設(shè)計澆注系統(tǒng)時必須注意以下幾項原則：了解塑料的成型特性，也就是塑料的溫度和剪切速率等。防止型芯和塑件的變形， 也就是避免料流正面沖岀小直徑型芯或脆弱的金屬鑲件，以及防止?jié)部谔幱捎谶^大的收縮應(yīng)力而造成塑件變形。排氣良好，也就

3、是保證料流流動順利，快而不紊亂。減少流程及塑料耗量，這樣可縮短成型周期，提高成型效果，減少塑料用量。修整方便，保證塑件外觀質(zhì)量。分流道的設(shè)計分流道就是主流道與澆口之間的部分，起分流和轉(zhuǎn)向的作用， 其要求是塑料熔料在流動中熱量和壓力損失最小，同時使流道中的塑料量最小。分流道的形狀及大小必須根據(jù)塑件的成型體積、件壁厚、形狀、塑料的工藝特性、注塑速度、分流道長度等因素來確定。分流道的設(shè)計有以下幾 個要點：分流道的表面不必要求很光滑，表面精度一般在即可，因為分流道表面不太光滑，能使熔融塑料的冷卻皮層固定，有利于保溫。當(dāng)分流道較長時，在分流道末端應(yīng)開設(shè)冷料穴，以容納注塑開始時產(chǎn)生的冷料，保證塑件的質(zhì)量。

4、澆口的設(shè)計澆口指流道末端與型腔之間的細(xì)小通道。澆口的作用主要是提高塑料的流動速度和溫度，起關(guān)閉作用，防止流入型腔的塑料側(cè)流。澆口的形狀、大小、分布對塑件質(zhì)量影響很大，其通常是通過 試模后按成型情況酌情修改。查書 UG注塑模具設(shè)計與制造可知，本設(shè)計所選澆口形式為矩形側(cè)澆口。CD機后蓋的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計導(dǎo)入制件在Windows環(huán)境下進(jìn)入 UG NX的界面（初始化環(huán)境）；在開始菜單欄中依次選擇所有應(yīng)用模塊一注塑模向?qū)?，調(diào)岀模具向?qū)Чぞ邨l；單擊文件菜單，調(diào)岀所造型的.prt文件，操作過程如圖所示。將文件命名為lihuan ，根據(jù)產(chǎn)品要求選擇材料為ABS,系統(tǒng)自動給岀成型收縮率為，確定后進(jìn)入界面。圖項目

5、初始化對話框模具坐標(biāo)系在UG模具模塊中，默認(rèn)了 +Z方向為開模方向。為了能使調(diào)入的產(chǎn)品體的坐標(biāo)與UG系統(tǒng)的模具坐標(biāo)一致，在調(diào)入產(chǎn)品體后，需要通過動態(tài)WCS來調(diào)整產(chǎn)品體的 WCS坐標(biāo)位置，然后在通過模具 CSYS來鎖定產(chǎn)品體的模具坐標(biāo)。并且要注意的是：XY平面必須在主分型面上、+Y方向指向產(chǎn)品體的長度方向。如下圖所示：II圖模具坐標(biāo)對話框收縮率設(shè)計對調(diào)入的產(chǎn)品設(shè)置不同類型的收縮率，岀現(xiàn)如圖所示對話框:圖收縮率對話框 均勻.許討整個產(chǎn)品體均勻收縮。軸對稱:指定產(chǎn)品體軸向均勻收縮，一般應(yīng)用在柱體形產(chǎn)品中式中:常規(guī)一鼻：可指定在產(chǎn)品體的某個坐標(biāo)范圍內(nèi)收縮工件設(shè)計在對產(chǎn)品進(jìn)行分模前，必須先定義工件的尺寸

6、，才可以在工件內(nèi)創(chuàng)建型腔、型芯，工件尺寸 向為90，丫向為103，Z向下移40，Z向上移32。如圖所示：圖工件對話框1、矩形模具整體型腔側(cè)壁厚度計算:(1)按剛度條件計算：ciph4E式中：S型腔側(cè)壁厚，mm；p模腔壓力，MPa；L1型腔長邊長度h型腔深度,mm;最大充許變形量，mm;E型腔材料拉伸彈性模量，MPa；非合金鋼E 2.1 105MPa,預(yù)硬化模具鋼 E 2.2 105MPa ；“整體型腔側(cè)壁厚度的剛度計算系數(shù)，有h/l1 0.083查表1 9： c1 0.935p =50MPa; h =； L1 =90mm; E 2.1 10 MPa ;12.597(mm)90 50 7.54

7、32.1 105 0.04(2)按強度條件計算:1c2 ph2 2S型腔側(cè)壁厚，mmp模腔壓力，MPa；L|型腔長邊長度，mm; h型腔深度，mm;型腔材料許用應(yīng)力，MPa;非合金鋼160 200MPa,預(yù)硬化模具鋼300 350MPa;c2整體型腔側(cè)壁厚度的剛 度計算系數(shù),有l(wèi)1/h1 12查表1 10； c2 2.105p =50MPa; h =； L1 =90mm;=160MPa.16.083tmm)2.105 50 7.52 2160型腔側(cè)壁厚度取：S 7mm2、矩形模具整體型腔底板厚度計算:(1)按鋼度條件計算：1tC3PI4 3E式中:t型腔底板厚，mm;L2 型腔短邊長度，mm;

8、p模腔壓力，MPa;最大充許變形量,mm;E型腔材料拉伸彈性模量，MPa;非合金鋼E 2.1 105MPa,預(yù)硬化模具鋼E 2.2 105MPa；C3整體型腔側(cè)壁厚度的剛度計算系數(shù)，有y 0.88查表1 11; C3 0.01385p =50MPa; L2=102mm; E 2.1 10 MPa ;20.72(mm)0.0138 50 102421 105 0.04(2)按強度條件計算:C4L2型腔短邊長度，mm; p模腔壓力，MPa；型腔材料許用應(yīng)力，MPa;非合金鋼160200MPa,預(yù)硬化模具鋼300350MPac4整體型腔側(cè)壁厚度的剛 度計算系數(shù)，有1,/12 0.88查表1 12;

9、c4 0.3078p =50MPa; L2=102mm;=160MPa.t 31.63(mm)型腔底板厚度取：t 32mm型腔排布在進(jìn)行模具型腔布局的時候，如果同一個產(chǎn)品進(jìn)行多腔排布，只需要一次調(diào)入產(chǎn)品體，再用布局按鈕來布局，如下圖所示：圖型腔布局布局：選擇型腔布局的類型。型腔數(shù)：定義型腔數(shù)目和位置。重定義：通過旋轉(zhuǎn)、變換、移除來修改型腔布局位置。自動對準(zhǔn)中心：在完成多腔布局后， 由于型腔坐標(biāo)還保留在其中的一個型腔中心，所以通過此按鈕功能來校準(zhǔn)多腔中心位置。為了避免在設(shè)計過程中發(fā)生錯誤，在單腔分模時也需要使用自動對準(zhǔn)中心來校準(zhǔn)中心。分型利用分型管理器根據(jù)前面方案二所示進(jìn)行分型面創(chuàng)建，從而創(chuàng)建型

10、芯、型腔，如圖所示：圖分型管理器設(shè)計區(qū)域o|通過調(diào)整透明度來檢查型腔、型芯面抽取區(qū)域和分型線在產(chǎn)品中抽取型腔、型芯區(qū)域創(chuàng)建/刪除補片曲面/手動補面，與模具工具中的曲面修補功能得到的曲面相同編輯分型線創(chuàng)建/編輯分型面:完成分型線的創(chuàng)建后，通過此功能將分型線擴(kuò)展為分型面將作為型腔、型芯的修剪面創(chuàng)建型腔和型芯補片時應(yīng)該注意：補孔最好只補在型芯面或者型腔面上；補面時用注意要進(jìn)行面分割，否則會在抽取區(qū)域抽取為總分型面 +1 =型芯面（為1） +型腔面。如下圖所示:擴(kuò)比曲面*1片-3 X圖擴(kuò)大曲面補片（即抽分型的步驟如下： 補片、補實體-創(chuàng)建分型線-編輯分型線-創(chuàng)建分型面-創(chuàng)建分型區(qū)域取區(qū)域）-創(chuàng)建型芯型

11、腔選擇模架模架初選：（1 ）在UG Mold Wizard環(huán)境下選 SA型FUTABA_S標(biāo)準(zhǔn)模架， Mold Wizard自動選型號為 2540 有標(biāo)準(zhǔn)模架，因有抽芯機構(gòu)，故選用型號為2940的標(biāo)準(zhǔn)模架，可知其組件尺寸。其中導(dǎo)向柱直徑GP_d=25mm ；支承板 U_h有40mm和50mm，兩種尺寸；墊塊寬 C_w=48mm;則墊塊間距 B=250-248=154mm。（2） 模板長寬尺寸校核：成型零件的大小已經(jīng)過計算，符合強度和剛度的要求。判斷Mold Wizard自動選擇的模板是否適合成型零件的規(guī)則是：模板尺寸減去模架導(dǎo)向柱直徑的尺寸要大于成型零件XY方向的尺寸。成型零件 XY方向尺寸為

12、+2 7）mm （2+4 7）mm，即 ；則有：（250-225） mm（400-225）mm=200mm350mm ，所以有230mm400mm模板尺寸適合成型零件安裝。（3） 支承板厚度校核：型芯型腔零件是臺階壓板固定結(jié)構(gòu)，還要算支承板厚度。FUTABA模架 都是矩形標(biāo)準(zhǔn)模架，所以按矩形模具支承板厚度計算。矩形整體式型芯支承板厚度按剛度條件計算：5pL2B432EL式中:t 支承板板厚,mm; p模腔壓力，MPa;L2 型芯寬,mm;B墊塊間距，mmL 墊塊長,mm最大充許變形量，mm;K安全系數(shù)，K 1.11.2p =50MPa; L2=102mm;=; K取B =154mm（按標(biāo)準(zhǔn)模架

13、2540?。?；E52.1 10 MPa ; L =400mm(按標(biāo)準(zhǔn)模架 2940 取);t 1.1545 50 102 154432 2.1 105 400 0.0458.75 59(mn)矩形整體式型芯支承板厚度按強度條件計算:13pL2B2 24L式中:t 支承板板厚，mm; p模腔壓力，MPa；L2 型芯寬,mm;B墊塊間距，mmL 墊塊長,mm; 型腔材料許用應(yīng)力，MPa;非合金鋼160 200MPa,預(yù)硬化模具鋼300 350MPa;p =50MPa; L2=102mm;=160MPa，(非合金鋼)；B =154mm（按標(biāo)準(zhǔn)模架 2540取）；L =400mm（按標(biāo)準(zhǔn)模架 2940

14、?。?t 1.1513 50 102 1542 24 400 16014.69 15(mm)支承板厚度應(yīng)取 60mm , 250mm400mm模板屬于小型模具模板。有以上計算有： Ap_h=50,BP_h=40,CP_h取70mm , TW選350: S, FTYP選0:M模具參數(shù)設(shè)置如 圖所示：RU-T AiK A KLv X1=-SJtS3|圖模架管理對話框在UG模具模塊中集成了一個大型模架庫，在模架庫中已儲存了多個著名模架制造廠的標(biāo)準(zhǔn)模架和相應(yīng)的參數(shù)，只要輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，即可自動加載模架，根據(jù)本產(chǎn)品的需要， 選擇兩板式模架已符合需要，在加載模架過程中，系統(tǒng)自動計算岀用戶所選的模架尺寸是否符

15、合實際生產(chǎn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)不符的時候會岀現(xiàn)更新失敗對話框，并且模架不能完整顯示岀來。開始是系統(tǒng)將會默認(rèn)一個合理尺寸，我們可以根據(jù)需要來修改尺寸，但一般不要小于默認(rèn)值。標(biāo)準(zhǔn)件選用（1 ）創(chuàng)建定位圈部件，型號和參數(shù)設(shè)置如圖所示：円律I民對”|iFVTABX_M*同 甘裁 | AJI SCAndiMd刊LCK ATINC-RiNO CATALOC - FUTAfiA M_LiHE 1 OC - 3-GT Lh HZBH&n |BOTTOM.Cr w* 1I .WP 門憑 I圖定位圈對話框(2 )創(chuàng)建澆口套部件，型號和參數(shù)設(shè)置如圖所示:圖澆口套對話框澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)是模具的重要組成部分，熔料從注射機噴嘴

16、進(jìn)入模具主流道，在通過澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔，澆注系統(tǒng)的設(shè)計對模具的影響也較大。澆注系統(tǒng)包括主流道、分流道、澆口和冷料穴等，主流道通常設(shè)計成圓錐形，錐角24;冷料穴主要貯存冷料和拉料作用，一般設(shè)計成鉤形頭、倒錐形或者環(huán)槽形；分流道是多腔模具中必不可少的部分，一般有圓形、梯形、U形和六角形等截面形狀，分型面為平面時采用圓形截面較為適宜。通過分析計算可以得到采用半圓形分流道，半徑為5mm。流道采用手工建模，插入基準(zhǔn)平面后在上畫出流道截面進(jìn)行拉伸實體。澆口的設(shè)計參數(shù)如圖所示：圖澆口設(shè)計對話框頂岀機構(gòu)設(shè)計脫模力的計算：脫模力是指將塑件從包緊的型芯上脫岀時所需克服的阻力。它主要包括由塑件的收縮引起的塑件與型芯

17、的摩擦阻力和大氣壓力。脫模力的大小與塑件的厚薄及形狀有關(guān)。設(shè)計塑件屬于薄壁塑件。矩形薄壁制品脫模力：Q8tE lf cossin11 f sincos0.1F式中：Q制品脫模力(N) t塑件平均壁厚(mm)E塑料的彈性模量(MPa)塑料成型收縮率I型芯包緊長度(mm) 塑料泊松比f塑料對鋼的摩擦因素型芯脫模斜度，粗略估算可按無脫模斜度0計算F型芯投影面積(mm2)其中：t 2.6mm; E 2760MPa;0.006; I 6mm; 0.36; f 0.5;10;2F 7165mm代入上式有 Q 1066.3(N)推桿直徑計算：d64Q L n 3E其中:K 1.6;Q總 10663N; n

18、6;0.7;L 140mm（按最長的推桿?。?E 2.1 105MPa（按非合金鋼?。┐肷鲜接衐 2.873（mm）在設(shè)計頂岀機構(gòu)時，需要考慮到頂針放置的位置能讓產(chǎn)品均勻受力頂岀，同時可以利用頂桿的裝配關(guān)系來給模具排氣，理想的頂桿位置可以減少氣穴的產(chǎn)生。分析產(chǎn)品的形狀可以得岀：此產(chǎn)品只需6個頂桿，其直徑設(shè)置為 5mm即可。創(chuàng)建頂桿部件，型號和參數(shù)設(shè)置如圖所示：圖頂針對話框創(chuàng)建完成后的頂針，如下圖圖頂針在頂針的設(shè)計中先應(yīng)該將頂針的長度設(shè)置的比較長，然后再在頂針修剪中將多于的部分減掉就行。因為本設(shè)計在型腔布局時只加載了一次產(chǎn)品，也就是說2個腔具有關(guān)聯(lián)性， 所以當(dāng)在一個腔體上加載了后，另外一個腔體

19、也自動加載了。抽芯機構(gòu)設(shè)計把成型零件上妨礙脫模的凹凸形狀分割下來，制作成滑塊，再在模體上設(shè)置滑道，組成一對滑動副，利用注塑機提供的動力、油缸動力或彈簧力驅(qū)動滑塊，在模具開模前或制品頂出前先讓滑塊移位，移除脫模障礙后再實施脫模。然后再利用合模動力、油缸動力驅(qū)使滑塊復(fù)位，進(jìn)行下一次注射。這樣的機構(gòu)統(tǒng)稱為模具的側(cè)抽芯機構(gòu)，也稱側(cè)向脫模機構(gòu)。側(cè)抽芯機構(gòu)設(shè)計計算：1、抽芯距和開模行程：1)、抽芯距S h K經(jīng)測量，h 3.65mm ； k查表(UG教材表1-16 )取K 3mm。S 3.6536.65(mm) 按 S 7(mm)算2）、開模行程抽芯方向垂直開模方向，所以開模行程為H Scot式中：為斜銷

20、傾斜角，通常采用15 20，取 10 ； S為抽芯距，S 4mm。H 7 cot10 34.05mm2、斜銷直徑：1）、抽芯力抽芯孔類似矩形孔，斷面最大尺寸為3.65mm 4mm，平均壁厚為2.6mm，抽芯斜度為0。抽芯孔斷面折算直徑為2a b 23.65 4d抽芯力按矩形厚壁計算2.64.50.573.14丄204.5(mm)2a b E l22 a bTa bcostcos22f tan1 f sin cos0.1F其中:2)、2760MPa;6mm2代入上式有:斜銷直徑0.006; l 1mm;Q=2lx 32Q cos K0.36; f 0.5;0; a 6mm; b6mm;cossi

21、n cos 2其中:Q 1066.33N;S4mm; 9 ;15 ;180MPa（非合金鋼）;K1.8取標(biāo)準(zhǔn)件32 339 cos2 9 cos03.14 180 sin15 cos15 2 91314.13(mm)d 15mm本設(shè)計所要用的側(cè)抽芯機構(gòu)是外抽芯機構(gòu)。結(jié)構(gòu)參數(shù)如下圖所示:- - I XI 4 illdla 4ldla 業(yè)Mide Mifle(KWt CKT 制，iQG f 團(tuán)足 4? n WFAF P r*,1*1 jr F 呷當(dāng)舅 *Hfll -.l il !-.1 rIK各匸性| llhujn.sld OOQ-B宣HUF科OiTRUL-qriijan -giita- Jtu-

22、p-MllidB_(,Bnf-imlnr li-Hlluwiai KM J I M J I K圖外抽芯對話框限位裝置設(shè)計在UG MoldWizad中，沒有限位裝置的對話框。因此，本設(shè)計中的側(cè)抽芯機構(gòu)的限位只能靠自己 手工創(chuàng)建，然后在裝配環(huán)境中，將手工創(chuàng)建的限位塊裝配到模架去，圖側(cè)抽芯限位塊冷卻系統(tǒng)設(shè)計冷卻系統(tǒng)設(shè)計與使用的冷卻介質(zhì)、冷卻方法有關(guān)。冷卻介質(zhì)最普通的是用水冷卻，因為水的熱容量大，傳熱系數(shù)大，成本低廉。冷卻水通道開設(shè)時，受到模具上各種孔的限制，所以要按理想情 況設(shè)計就比較困難。冷卻系統(tǒng)是模具結(jié)構(gòu)中另外一個非常重要的構(gòu)成因素，在注射成型中，模具的溫度直接影響到塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各

23、種塑料的性能和成型工藝要求不同，對模具溫度的要求也不同。在本設(shè)計中，由于ABS對于模具溫度要求較低（一般低于80度），因此僅需要設(shè)置冷卻管道即可。 模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式。在本設(shè)計中采用簡單的直線冷卻回路。在模板與型芯型腔之間有冷卻管道通過的時候，要在管道處添加一個橡膠墊圈，保證冷卻水不會流到型腔內(nèi)。分別對型芯、型腔進(jìn)行冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，操作過程如下：冷卻管道的創(chuàng)建，冷卻管道的位置由它與制件之間的距離、冷卻管道之間的距離以及冷卻管道半徑確定。冷卻管道的直徑隨著制件厚度的增大而增大。制件厚度小于2mm時，冷卻管道直徑取810mm ;制件厚度小于 4mm 時，冷卻管道直徑取 1012mm ;制件厚度小于 6mm時，冷卻管 道直徑取1215mm。冷卻管道之間的距離應(yīng)當(dāng)小于管道直徑的3倍；冷卻管道與制件之間的距離應(yīng)當(dāng)小于管道直徑的 3倍。根據(jù)以上的原則以及實際情況，設(shè)計中取管道直徑為8mm，管道長度為：210mm。結(jié)果如圖所示：圖冷卻管道對話框水嘴的創(chuàng)建，在冷卻管道的接頭處應(yīng)該設(shè)計有水嘴，用來和外面的水管相連接，如圖所示:圖水嘴對話框彈簧設(shè)計從標(biāo)準(zhǔn)部件中選擇合適的彈簧安放于導(dǎo)管上既可,本設(shè)計所要用的彈簧有 2種：一種為復(fù)位桿上的彈簧，一種為限位塊上的彈簧。如下圖所示:韶I R寸RJTAflA.MH冋 ijjil |.Ml SciMl