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4.1結(jié)構(gòu)方案分析明確模具的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案首先應(yīng)該對模具的各項細部結(jié)構(gòu)作詳細的分析和判定, 后，逐步展開模具的設(shè)計。4.1.1分型面分開模具能取出塑件的面，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 4.1所示。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

2、考慮開模距離與抽芯距離之間的關(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4.2分型面的選擇4.1.2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 4.3所示。圖4.3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出小直徑型芯或脆弱的金屬鑲件，以及防

3、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。1.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、塑件壁厚、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1.25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。 當分流

4、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。2.澆口的設(shè)計澆口指流道末端與型腔之間的細小通道。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。4.2 CD機后蓋的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計4.2.1 導入制件1 . 在 Windows環(huán)境下進入 UG NX 7.5的界面（初始化環(huán)境）；2 .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)出模具向?qū)Чぞ邨l；3 .單擊文件菜單，調(diào)出所造型的 .p

5、rt文件，操作過程如圖 4.4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)自動給出成型收縮率為1.006,確定后進入界面。圖4.4項目初始化對話框4.2.2 模具坐標系在UG模具模塊中，默認了 +Z方向為開模方向。為了能使調(diào)入的產(chǎn)品體的坐標與UG系統(tǒng)的模具坐標一致，在調(diào)入產(chǎn)品體后，需要通過動態(tài)WC球調(diào)整產(chǎn)品體的 WC跳標位置，然后在通過模具 CSYS來鎖定產(chǎn)品體的模具坐標。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 4.5所示:圖4.5模具坐標對話框4.2.3 收縮率設(shè)計1.均勻?qū)φ{(diào)入的產(chǎn)品設(shè)置不同類型的收縮率，出現(xiàn)如圖4.6所示對

6、話框:圖4.6收縮率對話框郃：整個產(chǎn)品體均勻收縮。2 .軸對稱 號：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。3 .常規(guī)國：可指定在產(chǎn)品體的某個坐標范圍內(nèi)收縮。4.2.4工件設(shè)計在對產(chǎn)品進行分模前，必須先定義工件的尺寸，才可以在工件內(nèi)創(chuàng)建型腔、型芯，工件 尺寸X向為90, 丫向為103, Z向下移40, Z向上移32。如圖4.7所示:圖4.7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：143S GphE式中：S型腔側(cè)壁厚，mm；p模腔壓力，MPa；L1型腔長邊長度 ,mm;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

7、105MPa,預(yù)硬化模具鋼 E 2,2 105MPa ;c1整體型腔側(cè)壁厚度的剛度計算系數(shù)，有h/l1 0,083查表19： c10.935p =50MPa; h =7.5mm； L1 =90mm; E 2.1 10 MPa；=0.04;190 50 7.54 3一 一 5 一 一2.1 105 0.042.597(mm)(2)按強度條件計算:1Qg ph2 2SS型腔側(cè)壁厚，mm p模腔壓力，MPa； L1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300350MPa;c2整體型腔側(cè)壁厚度的剛 度計算系數(shù)，有l(wèi)1/h1 1班表1

8、 10; c2 2.105=160MPa.126.083mn)p =50MPa; h =7.5mm; L1 =90mm;S 2.105 50 7.52 160型腔側(cè)壁厚度取：S 7mm 2、矩形模具整體型腔底板厚度計算： (1)按鋼度條件計算：1 tC3P14 3E式中：t型腔底板厚,mm;L2 型腔短邊長度，mm; p模腔壓力，MPa;最大充許變形量，mm;MPa;E型腔材料拉伸彈性模量非合金鋼E 2.1 105MPa,預(yù)硬化模具鋼E 2.2 105MPa；510 MPa ;=0.04.C3整體型腔側(cè)壁厚度的剛 度計算系數(shù)，有l(wèi)l2 0.88查表1 11; C3 0.0138p =50MPa

9、; L2=102mm; E 2.1120.72(mn)0.0138 50 1024 32.1 105 0.04(2)按強度條件計算:1tC4 pL； 2式中:L2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160 200MPa,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l(wèi)1/l2 0.88查表1 12; c4 0.3078p =50MPa; L2 =102mm;=160MPa.t 31.63(mn)型腔底板厚度?。簍 32mm4.2.5型腔排布在進行模具型腔布局的時候，如果同一個產(chǎn)品進行多腔排布，只需要一次調(diào)入產(chǎn)品體, 再用布局按鈕來

10、布局，如下圖4.8所示：圖4.8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。自動對準中心：在完成多腔布局后，由于型腔坐標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中心來校準中心。從而創(chuàng)建型芯、型腔，如圖4.94.2.6分型利用分型管理器根據(jù)前面方案二所示進行分型面創(chuàng)建, 所示:1.2.3.圖4.9分型管理器設(shè)計區(qū)域: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I對產(chǎn)品體進行自動/手動補面，

11、與模具工具中的曲面修補功能得到的曲面相同。4.5.編輯分型線匕：在產(chǎn)品體中收縮正確的分型線進行分模。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展為分型面將作為型腔、型芯的修剪面。6.創(chuàng)建型腔和型芯121:應(yīng)用此功能可自動或者手動在模仁中創(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4.10所示:圖4.10擴大曲面補片分型的步驟如下：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(即抽取區(qū)域)-創(chuàng)建型芯型腔4.2.7選擇模架模架初選：(1)在UG Mo

12、ld Wizard 環(huán)境下選 SA型FUTABA_S 標準模架，Mold Wizard自動選型 號為2540有標準模架，因有抽芯機構(gòu)，故選用型號為 2940的標準模架，可知其組件尺寸。 其中導向柱直徑 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=250-2 48=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(89.79+2 7

13、)mm (2101.72+4 7)mm , 即103.79mm231.44mm; 則 有： (250-225) mm(400-2 25)mm=200mm 350mm>103.79mm 231.44mm,所以有 230mm 400mm 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模架都是矩形標準模架，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：1 _ 4 O32EL5 pL2B 3 K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，mm；L 墊塊長,mm;最大充許變

14、形量 ,mm;K 安全系數(shù)，K 1.1 1.2p =50MPa; L2=102mm;=0.04; K 取 1.15B=154mm（按標準模架 2540 ?。?E 2.1 105 MPa ；L =400mm（按標準模架 2940 ?。?t 1.155 50 102 1544532 2.1 105 400 0.0458.75 59（mm）矩形整體式型芯支承板厚度按強度條件計算:13PL2B2 萬4L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 =50

15、MPa; L2=102mm;=160MPa ,（非合金鋼）；B =154mm（按標準模架 2540?。?L =400mm（按標準模架 2940?。?t 1.1513 50 102 1542 54 400 16014.69 15（mm）支承板厚度應(yīng)取60mm , 250mm 400mm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 O:M 模具參數(shù)設(shè)置如圖4.11所示：圖4.11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 的標準模架和相應(yīng)的參數(shù)，只要輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，

16、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)自動計算出用戶所選的模架尺寸是 否符合實際生產(chǎn)，當發(fā)現(xiàn)不符的時候會出現(xiàn)更新失敗對話框，并且模架不能完整顯示出來。開始是系統(tǒng)將會默認一個合理尺寸，我們可以根據(jù)需要來修改尺寸，但一般不要小于默認 值。4.2.8標準件選用(1)創(chuàng)建定位圈部件，型號和參數(shù)設(shè)置如圖4.12所示:圖4.12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4.13所示:圖4.13澆口套對話框4.2.9 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)是模具的重要組成部分，熔料從注射機噴嘴進入模具主流道，在通過澆注系 統(tǒng)進入型腔，澆注系統(tǒng)的設(shè)計對模具的影響也較大

17、。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2。4。；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，插入基準平面后在上畫出流道截面進行拉伸實體。澆口的設(shè)計參數(shù)如圖 4.14所示：圖4.14澆口設(shè)計對話框4.2.10 頂出機構(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出時所需克服的阻力。它主要包括由塑件的收縮引起的塑件與型芯的摩擦阻力和大氣壓力。脫模

18、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：_ 8tE l f cos sin 八 _1 f sin cosQ 0.1F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l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 斜算F型芯投影面積(mm2)其中：t 2.6mm; E 2760MPa;0.006;l 6mM0.36; f 0.5;10;F 7165mm2代入上式有 Q 1066.3( N)推桿直徑計算:64Q K3E其中:K 1.6;Q總 10663N;n 6;0.7;L 140m

19、m（按最長的推桿?。?E 2.1 105MPa（按非合金鋼?。┐肷鲜接衐 2.87 3(mm)在設(shè)計頂出機構(gòu)時，需要考慮到頂針放置的位置能讓產(chǎn)品均勻受力頂出，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 可以得出：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4.15所示：圖4.15頂針對話框圖4.16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,所以當在一個腔體上加載了后，另外一個腔體也自動加載了。

20、4.2.11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 復位，進行下一次注射。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 3.65 3 6.65（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

21、斜銷傾斜角，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d工d抽芯力按矩形厚壁計算2ab 2 3.65 43.142.610.574.5204.5(mm)其中:2760MPa;6mm22）、代入上式有:斜銷直徑其中:f tana b1 f sin cosT2 o a bcos 2 cost0.006; l 1m也Q=1066.33N32Q cos2K 0.1F0.36; fcossin cosQ 1066.33

22、N;S 4mm; 9 ;15 ;0.5；0; a 6mm; b 6mm;180MPa （非合金鋼）;K 1.8?d 1.8232 339 cos9 cos03.14 180 sin15 cos15 2 91314.13（mm）取標準件 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4.17所示:口果 有r已事 11i i r. h星Fe EI |-t以忤I lihun &ld0小口91也相計謝.田坦用A L3E事gr N ALlhj . 胃15 寓 40 HEEL X *M*LOC - £5 K N 4U 仁呼工. CATALCJC 1 M，“憂】 CIB_

23、R CATALOG - lO X ,5 J B 1 0 vVFAR P rAT*i nr. ，M，4 M圖4.17外抽芯對話框rfjLwfl4.2.12 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，添加現(xiàn)有部件一k多重添加DAWGKUAICE組件預(yù)覽圖4.18側(cè)抽芯限位塊4.2.13 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

24、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、型腔進行冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，操作過程如下：1.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

25、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 1275mm。冷卻管道之 間的距離應(yīng)當小于管道直徑的3倍；冷卻管道與制件之間的距離應(yīng)當小于管道直徑的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4.19所示:2.圖4.19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4.20所示：圖4.20水嘴對話框4.2.14彈簧設(shè)計一種為從標準部件中選擇合適的彈簧安放于導管上既可，本設(shè)計所要用的彈

26、簧有 2種:復位桿上的彈簧，一種為限位塊上的彈簧。如下圖 4.21所示：匚tic山山E :M K加|Stxap U HLAUHLt，M-gp4 *| Hu _W-Itl東I R寸SS AdTAflA.MM，廿輿 |AJIihhJii_rTiiiL_.O&SIBFI-'fg件 ate名呻We.E 3EfRftS 是亡*TMg-3F”工加”WWE.fYPLDl鼻 MEIERLTM0GL£NCTHDfSKAY圖4.21復位桿彈簧對話框及其安裝效果4.2.15腔體生成利用,腔體管理器進行腔體創(chuàng)建，如圖 4.22所示:心一 x幌消1圖4.28腔體設(shè)計對話框a.4.2.16成型零

27、件的計算 4216. 1成形零件工作尺寸的計算塑料制品的材料是 ABS , ABS的成行收縮率為0.6%,注塑模具的模腔尺寸要按塑料制品 尺寸的1.006倍放大加工。凹模尺寸的計算_ , , ,1模具制造公差 z -3定模：塑件外部徑向尺寸的轉(zhuǎn)換及凹模徑尺寸計算:由公式可得：LmLs(1 S)GB/T14486-93 , ( z 為 A /3。由塑件“A”塑件基本尺寸的公差，公差按塑件公差等級查表 的尺寸可取MT5AGB/T 14486 93蒙欖煙怦公蠟等級外氟腫類”% 本大于!>到331,61014i 1418242430+(*405050Hi'jMWWVRi)MT5T-,±4-10+ Q. 12±0-