基于MoldWizard的阻鼾器上牙套注塑模設計*

丁永峰

（重慶文理學院機電工程學院，重慶 402160）

醫用塑膠制品在使用過程中，大都要與人體直接接觸。因此，同普通塑料制品相比，對其成型提出更嚴苛的要求[1]。流行病學調查研究顯示，阻塞性睡眠呼吸暫停通氣綜合征(OSAHS)與高血壓密切相關，50%的OSAHS患者合并高血壓，同時高血壓患者中至少30%為OSAHS患者[2]。目前，持續氣道正壓通氣是治療OSAHS合并高血壓的有效手段之一，但大多數患者不能夠或不愿意接受此種治療方式，從而影響并限制了其臨床應用[3]。口腔阻鼾器是通過修正下頜的前移位置，擴大并穩定上氣道，從而改善通氣功能，以達到治療OSAHS的目的，在臨床上取得較滿意的療效。

本文作者以圖1所示某品牌阻鼾器上牙套產品為例，運用塑料成型及模具設計的相關知識，在UG中對產品進行三維造型，并在MoldWizard模塊完成上牙套產品的模具設計。

圖1 阻鼾器上牙套產品模型Fig.1 The productmodelofsnore guard upperbrace

1 MoldWizard設計流程

作為UG軟件中設計注塑模的專業模塊，MoldWizard提供快速的、全相關的、3D實體的解決方案，為模具設計的型芯、型腔、滑塊、推桿、嵌件等提供進一步的建模工具[4-6]，可使模具設計更加簡捷，最終創建出與產品參數相關的三維模具，并可用于加工[7-8]。

MoldWizard的一般設計流程如圖2所示，主要分為準備階段與設計階段。通過對模型的創建、驗證及修復后，進入模具的設計階段，MoldWizard以向導的形式，在對話框中選擇設計步驟，設置各零件的相關參數，即可依次對模架、頂桿、澆注系統、導柱等元件進行參數化建模，從而完成模具的設計。

圖2 MoldWizard一般設計流程Fig.2 The generaldesign process ofMoldWizard

2 產品結構及工藝分析

所選材料為醫用級EVA，具備良好的理化特性，與體液以及組織接觸過程中能保持其原有的彈性和柔軟度，不易被降解，是一種相對穩定的惰性物質，對人體組織無刺激性、機體排異反應極少。該塑件壁厚不等，平均壁厚約為4 mm，長71 mm，寬46 mm，高16.7 mm，在UG中計算其體積為V塑＝8.85 cm3，密度ρ＝1.15 g/cm3，質量m=10.18 g。產品對溫度適應性較強，能保持良好的彈性和力學性能，零件尺寸較小，熔體流程短，可以進行注塑成型。

3 模具設計

3.1 注射成型工藝方案的選擇

為使注塑成型順利進行，生產前需要進行原料預處理、料筒清洗等工作。注射成型結束后，需對產品進行足夠的退火與調濕處理，以降低產品的內應力，減小其翹曲變形，防止對口腔造成任何不適。參考同類產品的注塑成型工藝，擬定如下工藝參數：（1）注射機：螺桿式，螺桿轉數為30 r/min；（2）料筒溫度：前段240～260℃，中段220～260 ℃，后段 210～240 ℃；（3） 熔化溫度：220～240℃；（4）模具溫度：80～110℃；（5）注塑壓力：120～150 MPa；（6）成型時間：50 s（注射時間2 s，保壓時間10 s，冷卻時間24 s，輔助時間14 s）。

3.2 創建型腔/型芯

3.2.1 分型面的選擇

分型面的位置確定之后，才能較好地確定模具的結構形式。分型面設計是否合理，對塑件的質量、工藝操作難易程度和模具復雜程度具有很大影響[9]。依據分型面的選取原則，選擇產品的最在外輪廓為分型線（圖3），向外延伸生成模具的分型面（圖4）。

圖3 分型線Fig.3 The parting line

圖4 分型面Fig.4 The parting surface

3.2 .2建立型腔/型芯

通過模具分型工具對產品進行區域計算、檢查與歸類后，選擇定義型腔和型芯命令，完成模具型腔與型芯的創建，如圖5、6所示。

圖5 型腔Fig.5 The cavity

圖6 型芯Fig.6 The core

3.3 調用模架及標準件

MoldWizard提供電子表格驅動的模架庫和模具標準件庫，通過計算產品的投影面積，可以確定模架的長度、寬度以及A、B板的厚度等參數。在模架管理窗口中，選擇目錄及相應的模具類型，彈出模架索引列表，選擇并設置模架各零部件的參數，生成模架的三維模型。調用完模架后，選擇標準件命令，進行標準件的管理與調用。設置相應的B板尺寸，即型腔固定板與型芯固定板的參數。在標準件后處理過程中，設置頂桿直徑為3.5 mm，用成型面對其進行修剪處理，使其完全避空，從而設置合適的配合長度。調用彈簧、拉料桿及復位桿等桿件，完成推出及復位機構的設置。

3.4 澆注系統設計

在標準件庫中，通過設置相應的類型及參數，得出定位圈及主流道襯套的三維模型，如圖7所示。利用草圖及管道、拉伸等命令創建澆注系統，如圖8所示。

圖7 定位圈及主流道襯套Fig.7 Locating ring and the sprue

圖8 澆注系統Fig.8 The gating system

3.5 冷卻系統設計

在冷卻標準件庫中，采取環繞型冷卻水路，設置冷卻管道直徑為5 mm，選擇恰當的放置位置，并進行相應的后處理，得到模具的冷卻系統，如圖9所示。設計完上述創建工作后，還需對所有標準件及型腔/型芯（工件）進行建腔，設計安裝吊環的螺絲孔，模板倒角等后處理工作，最終完成的模具裝配如圖10所示。

圖9 冷卻系統Fig.9 The cooling system

圖10 模具裝配圖Fig.10 Assembly drawing ofthe mold

4 結論

本文作者運用交互式CAD/CAM系統的注塑模具設計專業模塊MoldWizard，對阻鼾器上牙套零件進行模具設計，結論如下：（1）以阻鼾器上牙套為對象，運用塑料模具設計的理論知識，對塑件進行工藝分析，并確定注塑成型工藝方案。（2）利用MoldWizard注塑成型模塊，可快速對模具進行分型與設計，有效縮短產品的開發周期，并為后續生產加工奠定良好的基礎。