UG注塑模向?qū)Лh(huán)境下的注塑模具設(shè)計

1、精品文檔第四章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， 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。圖 4.1 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

2、芯結(jié)構(gòu)，必須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：.精品文檔圖 4.2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

3、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.精品文檔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

4、于保溫。當分流道較長時，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。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)計導(dǎo)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

5、的.prt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) WCS來調(diào)整產(chǎn)品體的WCS坐標位置，然后在通過模具CSYS來鎖定產(chǎn)品體的模具坐標。.精品文檔并且要注意的是：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，出現(xiàn)如圖4.6 所示對話框

6、：圖 4.6 收縮率對話框1. 均勻：整個產(chǎn)品體均勻收縮。2.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。3.常規(guī)：可指定在產(chǎn)品體的某個坐標范圍內(nèi)收縮。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， Y 向為 103，Z 向下移 40， Z 向上移 32。如圖 4.7 所示：.精品文檔圖 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：S式中：1c1 ph43ES 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

7、彈性模量 ，MPa;非合金鋼 E 2.1 10 5 MPa ,預(yù)硬化模具鋼 E 2.210 5 MPa ；c1整體型腔側(cè)壁厚度的剛度計算系數(shù)，有 h / l 10.083查表 19： c1 0.93p =50MPa;h =7.5mm;L1 =90mm; E 2.1 105 MPa ; =0.04;4190507.53S2.597(mm)2.11050.04（2）按強度條件計算：212c2 phS式中：.精品文檔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;型腔材料許用應(yīng)力 , MPa;非合金鋼160 200MPa,預(yù)硬化模具鋼300

8、 350MPa;c2整體型腔側(cè)壁厚度的剛 度計算系數(shù),有l(wèi)1/ h1查表；2.105121 10 c 2p =50MPa; h =7.5mm;L1 =90mm;=160MPa.212.105507.526.083(mm)S160型腔側(cè)壁厚度?。篠7mm2、矩形模具整體型腔底板厚度計算：（1）按鋼度條件計算：41c3 pl32tE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;E 型腔材料拉伸彈性模量 ，MPa;非合金鋼 E2.1 105 MPa,預(yù)硬化模具鋼 E2.2 105 MPa；c3整體型腔側(cè)壁厚度的剛 度計算系數(shù)有l(wèi) 1/

9、l 2查表；0.0138,0.881 11 c3p =50MPa; L2 =102mm;E2.110 5 MPa ;=0.04.102410.0138503t1050.0420.72(mm)2.1（2）按強度條件計算：t1c4 pL422式中：.精品文檔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300 350MPac4整體型腔側(cè)壁厚度的剛 度計算系數(shù),有l(wèi)1/ l2查表；0.30780.881 12 c4p =50MPa; L2 =102mm;=160MPa.t31.63(mm)型腔底板厚度?。簍32mm型腔排布在進

10、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。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，從而創(chuàng)建型芯、 型腔，如圖 4.9所示：.精品文檔圖 4.9 分型管理器1.設(shè)計區(qū)域：通過調(diào)整透明度來檢查型腔、型芯面。2.抽取區(qū)

11、域和分型線：在產(chǎn)品中抽取型腔、型芯區(qū)域。3.創(chuàng)建 /刪除補片曲面：對產(chǎn)品體進行自動 /手動補面，與模具工具中的曲面修補功能得到的曲面相同。4.編輯分型線：在產(chǎn)品體中收縮正確的分型線進行分模。5.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：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：.精品文檔圖 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)

12、建分型面創(chuàng)建分型區(qū)域（即抽取區(qū)域）創(chuàng)建型芯型腔選擇模架模架初選：（ 1）在 UG Mold 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(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=250-2 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

13、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 (89.79+27)mm(2101.72+4 7)mm ， 即103.79mm231.44mm ；則有：(250-225)mm（400-225)mm=200mm 350mm>103.79mm231.44mm ，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：41t K 5 pL 2B332 EL式中：.精品

14、文檔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;最大充許變形量 , mm;K安全系數(shù) , K1.1 1.2p =50MPa; L2 =102mm;=0.04; K 取 1.15B =154mm( 按標準模架2540 取 );E2.1105 MPa ; L =400mm( 按標準模架2940 取 );413550102154t 1.1558.75 59(mm)322.11054000.04矩形整體式型芯支承板厚度按強度條件計算：21tK3pL2 B24L式中：t 支承板板厚 , mm; p 模腔壓力 ，MPa;L2型芯寬 , mm;

15、B 墊塊間距 ，mm; L 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( 按標準模架2540 取 );L =400mm( 按標準模架2940 取 );15421t350102215(mm)169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 O:M 模具參數(shù)設(shè)置如圖 4.11所示：

16、.精品文檔圖 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)，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。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：.精品文檔圖 4.

17、13 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。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

18、.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 lf cossinQ1 f sin0.1F1cos.精品文檔式中：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0計算F型芯投影面積 (mm2 )其中：t 2.6mm; E 2760MPa;

19、 0.006;l 6mm; 0.36; f 0.5; 10; F 7165mm2代入上式有 Q1066.3( N )推桿直徑計算：21d K 64Q4Ln3 E其中：K1.6; Q總1066.3N; n 6;0.7;L按最長的推桿取); E5按非合金鋼取)140mm(2.1 10 MPa(代入上式有 d2.873(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

20、頂針對話框創(chuàng)建完成后的頂針，如下圖4.16.精品文檔圖 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。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

21、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ShK經(jīng)測量， h3.65mm ； K 查表（ UG 教材表 1-16）取 K3mm。S3.6536.65(mm)按 S7( mm) 算2）、開模行程抽芯方向垂直開模方向，所以開模行程為HS cot式中：為斜銷傾斜角， 通常采用 15 20 ，取10 ；S 為抽芯距， S4mm。H7cot1034.05mm2、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d2 ab2 3.65 44.5(mm)3.14t2.60.571d4.520

22、抽芯力按矩形厚壁計算.精品文檔2 ab E lf tanQ210.1F2abf sin cos1t2 ab coscos2t其中：E 2760MPa; 0.006; l 1mm; 0.36; f 0.5; 0; a 6mm; b 6mm; F 6mm2代入上式有： Q=1066.33N 2）、斜銷直徑32Q cos2cos?dKsincos2其中：13Q1066.33 N ; S4mm;9 ;15 ;180MPa (非合金鋼 ); K1.8?d1.832339cos2 9cos01314.13(mm)3.14 180sin15cos1529取標準件d15mm本設(shè)計所要用的側(cè)抽芯機構(gòu)是外抽芯機構(gòu)

23、。結(jié)構(gòu)參數(shù)如下圖4.17 所示：圖 4.17外抽芯對話框.精品文檔限位裝置設(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 4.18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。由于各種塑料的性能和成型工藝要

24、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

25、；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：.精品文檔圖 4.19 冷卻管道對話框2. 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水嘴對話框彈簧設(shè)計從標準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4.21 所示：.精品文檔圖 4.21復(fù)位桿彈簧對話框及其安裝效果腔體生成利用腔體管理器進行腔體創(chuàng)建，如圖4.22 所示：.精品文檔圖 4.28腔體設(shè)計對話框成型零件的計算 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z3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：3ZLM LS(1 S)40“”塑件基本尺寸的公差，公差按塑件公差等級查表GB/T14