1、第四章UG注塑模向導環(huán)境下的注塑模具設計結構方案分析首先應該對模具的各項細部結構作詳細的分析和判定，明確模具的整體結構設計方案后,逐步展開模具的設計。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，根據我們的產品形狀，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當注意以下幾個問題:分型面一般開設在產品的最大截面處。分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉角處，影響產品外觀。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，以保證同軸度。如果有抽芯結構，必須考慮開模距離與抽芯距離之間

2、的關系。分型面作為主要排氣面時，分型面設于料流的末端。根據分析和以原則考慮，該設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)由主流道、分流道、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,內澆口和冷料穴組成，如圖所示。圖澆注系統(tǒng)結構澆注系統(tǒng)的設計是注塑模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，它對注塑成型的效率和塑件質量都有直接的影響，因此，在設計澆注系統(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，以及防止?jié)部谔幱捎谶^大的收縮應力而造成塑件變形。排氣良好，也就是保證料

3、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，保證塑件外觀質量。分流道的設計分流道就是主流道與澆口之間的部分，起分流和轉向的作用，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。當分流道較長時，在分流道末端應開設冷料穴，以容納注塑開始時產生的冷料，保證塑件的質量。澆口的設計

4、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，起關閉作用，防止流入型腔的塑料側流。澆口的形狀、大小、分布對塑件質量影響很大，其通常是通過試模后按成型情況酌情修改。查書UG注塑模具設計與制造可知，本設計所選澆口形式為矩形側澆口。CD機后蓋的模具結構設計導入制件在Windows環(huán)境下進入UGNX的界面（初始化環(huán)境）；在開始菜單欄中依次選擇所有應用模塊一注塑模向導命令，調出模具向導工具條；單擊文件菜單，調出所造型的.prt文件，操作過程如圖所示。將文件命名為lihuan,根據產品要求選擇材料為ABS,系統(tǒng)自動給出成型收縮率為，確定后進入界面。圖項目初始化對話框模具坐標

5、系在UG模具模塊中，默認了+Z方向為開模方向。為了能使調入的產品體的坐標與UG系統(tǒng)的模具坐標一致，在調入產品體后，需要通過動態(tài)WCS來調整產品體的WCS坐標位置，然后在通過模具CSYS來鎖定產品體的模具坐標。并且要注意的是：XY平面必須在主分型面上、+Y方向指向產品體的長度方向。如下圖所示：圖模具坐標對話框收縮率設計對調入的產品設置不同類型的收縮率，出現如圖所示對話框:圖收縮率對話框均勻用I整個產品體均勻收縮。軸對稱目：指定產品體軸向均勻收縮，一般應用在柱體形產品中常規(guī)士加：可指定在產品體的某個坐標范圍內收縮工件設計在對產品進行分模前，必須先定義工件的尺寸，才可以在工件內創(chuàng)建型腔、型芯，工件尺

6、寸向為90,Y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壁厚度計算: (1)按剛度條件計算：14 3SC1phE式中：S型腔側壁厚,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E2.1105MPa,預硬化模具鋼E2.2105MPa;c1整體型腔側壁厚度的剛度計算系數，有h/l10.083查表19：c10.935.p=50MPa;h=;L1=90mm;E2.110MPa;12.597(mm)90507.543一一5一一2.11050.04(2)按強度條件計算:1c2ph

7、22式中:S型腔側壁厚，mmp模腔壓力，MPa；L1型腔長邊長度，mm;h型腔深度，mm;型腔材料許用應力，MPa;非合金鋼160200MPa,預硬化模具鋼300350MPa;C2整體型腔側壁厚度的剛度計算系數，有l(wèi)i/%12查表110；C2p=50MPa;h=;L1=90mm;=160MPa.16.083(mm)S2.105507.522160型腔側壁厚度?。篠7mm2、矩形模具整體型腔底板厚度計算：(1)按鋼度條件計算：1tC3P143E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E2.1105MPa,

8、預硬化模具鋼E2.2105MPa；C3整體型腔側壁厚度的剛度計算系數，有l(wèi)"l20.88查表111;C35p=50MPa;L2=102mm;E2.110MPa;2.1050.013810.013850102432.11050.0420.72(mm)2C4(2)按強度條件計算:式中:L2型腔短邊長度，mm;p模腔壓力，MPa；型腔材料許用應力，MPa;非合金鋼160200MPa,預硬化模具鋼300350MPac4整體型腔側壁厚度的剛度計算系數，有11/l20.88查表112;c40.3078p=50MPa;L2=102mm;=160MPa.t31.63(mm)型腔底板厚度?。簍32mm

9、型腔排布只需要一次調入產品體，再用布局在進行模具型腔布局的時候，如果同一個產品進行多腔排布,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：定義型腔數目和位置。重定義：通過旋轉、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，如圖所示:圖分型管理器設計區(qū)域通過調整透明度來檢查型腔、型芯面抽取區(qū)域和分型線:在產品中抽取型腔、型芯區(qū)域。創(chuàng)建/

10、刪除補片曲面:對產品體進行自動/手動補面，與模具工具中的曲面修補功能得到的曲面相同。編輯分型線 廖巳:在產品體中收縮正確的分型線進行分模。創(chuàng)建/編輯分型面 型芯的修剪面。HE）：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、創(chuàng)建型腔和型芯上1:應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。如下圖所示：圖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)建型芯型腔選擇模架模架初選：(1

11、)在UGMoldWizard環(huán)境下選SA型FUTABA_S標準模架，MoldWizard自動選型號為2540有標準模架，因有抽芯機構，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=250-248=154mm。(2)模板長寬尺寸校核：成型零件的大小已經過計算，符合強度和剛度的要求。判斷MoldWizard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+27)mm(2+47)mm,即；則有：(250-22

12、5)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構，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：1tKB4，32EL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;最大充許變形量，mm;K安全系數，K1.11.2p =50MPa; L2=102mm;=;K取B =154mm(按標準模架2540 ?。?E52.1 10 MPa ; L=400mm（按標準模

13、架 2940 取）;t 1.155 504102 1544_532 2.1 105 400 0.041358.75 59（mn）矩形整體式型芯支承板厚度按強度條件計算:13PL2B224L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;型腔材料許用應力，MPa;非合金鋼160200MPa,預硬化模具鋼300350MPa;p=50MPa;L2=102mm;=160MPa,（非合金鋼）；B=154mm（按標準模架2540?。?L=400mm（按標準模架2940取）;135010215422t1.1514.6915（mm）4400160支承板厚度應取6

14、0mm,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模具參數設置如圖所示：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準模架和相應的參數，只要輸入相關數據，即可自動加載模架，根據本產品的需要，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，當發(fā)現不符的時候會出現更新失敗對話框，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

15、定位圈部件，型號和參數設置如圖所示：R號匚初二|iFVTABX_M*同毋言|AJISCAndiMdLOC*TIIMC_R(NOCATALOC-FUTABA*J_LfiE»OO-：3.G絲典底土.同IQiAWTEnUEOJ1|日口TTOM.C-BOflE4&ifl1rw*-1I»*圖定位圈對話框(2)創(chuàng)建澆口套部件，型號和參數設置如圖所示:圖澆口套對話框澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(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，主流道通常設計成圓錐形，錐角2。4。；冷

16、料穴主要貯存冷料和拉料作用，一般設計成鉤形頭、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。澆口的設計參數如圖所示：圖澆口設計對話框頂出機構設計脫模力的計算：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。設計塑件屬于薄壁塑件。矩形薄壁制品脫模力：8tElfcossinQ0.1F11fsincos式中

17、：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：0.006;l 6mm; 0.36; f 0.5;10;t2.6m”E2760MPa;2F7165mm2代入上式有Q1066.3(N)推桿直徑計算：d64Q L3l n E其中:K1.6;Q總10663N;n6;0.7;L140mm按最長的推桿?。?E2.1105MPa（按非合金鋼取）代入上式有d2.873（mm）在設計頂出機構時，需要考慮到頂針放置的位置能讓產品均勻受力頂出，同時可以利用頂

18、桿的裝配關系來給模具排氣，理想的頂桿位置可以減少氣穴的產生。分析產品的形狀可以得出：此產品只需6個頂桿，其直徑設置為5mm即可。創(chuàng)建頂桿部件，型號和參數設置如圖所示：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計中先應該將頂針的長度設置的比較長，然后再在頂針修剪中將多于的部分減掉就行。因為本設計在型腔布局時只加載了一次產品，也就是說2個腔具有關聯性，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。抽芯機構設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動滑塊，在模具開模前或制品頂出前先讓滑塊移位，

19、移除脫模障礙后再實施脫模。然后再利用合模動力、油缸動力驅使滑塊復位，進行下一次注射。這樣的機構統(tǒng)稱為模具的側抽芯機構，也稱側向脫模機構。側抽芯機構設計計算：1、抽芯距和開模行程：1)、抽芯距ShK經測量，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HScot式中：為斜銷傾斜角，通常采用1520,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3.65mm4mm,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

20、d 抽芯力按矩形厚壁計算2ab 2 3.65 43.142.610.574.5204.5(mm)2a b E l22Tf tan1 f sin cos0.1F其中:2 cosa b cost2)、2760MPa;26mm代入上式有:斜銷直徑0.006; l 1m也Q=0.36; f 0.5;0; a 6mm; b6mm;其中:232Q cos Kcossin cos 2Q 1066.33N;S4mm; 9 ;15 ;180MPa (非合金鋼);K1.8?d 1.832 339 cos2 9 cos03.14 180 sin15 cos15 2 91314.13(mm)取標準件d 15mm本設計

21、所要用的側抽芯機構是外抽芯機構。結構參數如下圖所示:GTIIUE '：" "' FAUi。花戳/Gq和e<K>" CATALOG . 3, M W5 X *# HttL CATALOG - Z3 30 X 40 QKX- CATALW； 】中/ y- X 1 a GiELR CATALOG - m 0 x 3& N r Q WFAF P «-rir*| 口一，*5*/ 鼻力r中,國丁.1岸111強虎.I»>*SBteHIWKi.KHf|n|IB件flfhujumtId_OOQ''TiEt

22、F件匚備以艮件圖外抽芯對話框限位裝置設計在UGMoldWizad中，沒有限位裝置的對話框。因此，本設計中的側抽芯機構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，圖側抽芯限位塊冷卻系統(tǒng)設計冷卻系統(tǒng)設計與使用的冷卻介質、冷卻方法有關。冷卻介質最普通的是用水冷卻，因為水的熱容量大，傳熱系數大，成本低廉。冷卻水通道開設時，受到模具上各種孔的限制，所以要按理想情況設計就比較困難。冷卻系統(tǒng)是模具結構中另外一個非常重要的構成因素，在注射成型中，模具的溫度直接影響到塑件的質量和生產效率。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。在本設計中，由于ABS對于模具

23、溫度要求較低（一般低于80度），因此僅需要設置冷卻管道即可。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。分別對型芯、型腔進行冷卻系統(tǒng)的設計，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，冷卻管道直彳取1215mm。冷卻管道之間的距離應當小于管道直徑的3倍；冷卻

24、管道與制件之間的距離應當小于管道直徑的3倍。根據以上的原則以及實際情況，設計中取管道直徑為8mm,管道長度為：210mm。結果如圖所示：圖冷卻管道對話框水嘴的創(chuàng)建，在冷卻管道的接頭處應該設計有水嘴，用來和外面的水管相連接，如圖所示:圖水嘴對話框彈簧設計從標準部件中選擇合適的彈簧安放于導管上既可,的彈簧，一種為限位塊上的彈簧。如下圖所示：本設計所要用的彈簧有2種：一種為復位桿上TUEE：圖復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，如圖所示:圖腔體設計對話框成型零件的計算成形零件工作尺寸的計算凹模尺寸的計算塑件外部徑向尺寸的轉換及凹模徑尺寸計算:廠醒梢塑料制品的材料是 放大加工。ABS, ABS的成行收縮率為,注塑模具的模腔尺寸要按塑料制品尺寸的倍UTAbX * 4死 0111定模:3口通4件L|iTrS*三I 口MEIERPOCKET J CATALOG _LE MOTHk)LENi-TH-rAJCG L E即：TH<Ci妙PRF FdH模具制造公差z1也1y模位節(jié)地擇體.工R浜駕.送揮嬴華8M錄 FUTABA.MM丁 光奧孫丸注:打擊vrtftE.TfffDi-iMOfRQATAJj0G_LENQTH口已卬3皿!H-K£G(|StESp M-HLAMHLB MMQFWHr wni由公式可得:LmLs(1 S)“”塑件基本尺寸的公差，公差