CAD/CAM注塑模設計實訓綜合分析

楊 磊

(安徽機電職業技術學院，安徽 蕪湖 241002)

1 引言

本實訓內容為某高職院校機械制造類專業開設的一門必要的實訓課程。實訓以制圖、摸具設計、CAD/CAM技術、機械設計、材料等多門專業課程為基礎，根據學院人才培養方案對標企業對綜合技能型人才的需求，要求學生利用計算機輔助設計軟件，獨立完成注塑模摸具設計實訓。從而進一步培養學生綜合運用專業知識的技能，鍛煉學生獨立思考和解決問題的能力。

2 實訓內容

(1)分析零件圖，準確對照圖紙要求，利用UG軟件(GNX10.0建模模塊)，建立塑料件三維建模。

(2)完成注塑模具參數計算和結構的設計。

(3)利用GNX10.0注塑模MOLDWIZARD模塊完成注塑模設計建模過程，分析摸具工作原理。

3 實訓步驟

3.1 塑件分析

鬧鐘后蓋的形狀較復雜，屬于薄壁腔體類塑件，其表面有不同形狀的2個槽和7個孔，由于部分的孔和槽之間的尺寸間距較小，且孔和槽的尺寸精度較高，故設計中存在一定的難度。設計重點在于怎樣確保塑料件薄壁壁厚的均勻，克服由于收縮率造成塑料件壁厚的不均勻、有裂紋、產生氣孔等現象，塑件平面圖見圖1。

圖1 塑件平面

3.2 繪制塑件三維模型

塑件建模主要分為草繪、抽殼、倒圓角、繪制槽、繪制孔5個環節。建模過程如圖2所示。

3.3 模具性能指標和注射成型工藝參數

3.3.1 模具工藝尺寸的計算

塑料材料的成型特性：UG軟件計算塑件模型和澆道凝料的體積，塑件的性能指標和工藝參數: 注塑模具設計為一模一腔結構；表面質量要求較高，故選擇點澆口進膠；采用頂針脫模；產品原料為ABS，平均密度為1.135 g/cm3，平均收縮率為0.55﹪。

型腔徑向尺寸的計算、型芯徑向的計算、型芯高度尺寸的計算，公示分別為：

LM=[(1+S)Ls-(0.5～0.75)△] =[1.008×Ls-0.75△]

LM=[(1+S)Ls+3/4△]

HM=[(1+S)Hs+3/4△]

圖2 繪制塑件三維模型的過程

3.3.2 注射壓力校核和注塑設備選擇

最大注塑量的校核：塑件的質量或體積應小于注塑機的最大注塑量，塑件的實際注體積通常是注塑機的最大注塑量的80%左右。注塑機最大注塑量應滿足以下要求：

0.8V機≥V塑+V澆

式中V塑為塑件的體積；V澆為澆注系統體積；V機為注塑機的最大注塑量 。

鎖模力校核：根據《模具技術參數手冊》，注塑機的額定鎖模力為：

F鎖﹥pA

F鎖為注塑機額定鎖模力；p為型腔內的熔料壓力；A為澆注系統和塑件在分型面上的投影之和。

開模行程校核：模具厚度決定了注塑機的開模行程，注塑機的開模行程應滿足下式：

S機-(H模-Hmin)>H1+H2+(5～10)

其中，S機為注塑機最大開模行程；H模為模具閉合厚度；Hmin為注塑機允許最小模厚；H1為頂出距離；H2為包括澆注系統在內的塑件高度。

根據設計參數計算校核，選用145 MPa的注射機，注射壓力為60～100MPa。注塑機型號為XS-ZY-500參數(注塑機注塑壓力：145/Mpa；最大注塑量：25 cm3；模板行程：310 mm ；鎖模力：3500KN；最大模厚：450 mm ；最小模厚：300 mm)。

3.3.3 澆注系統的設計

項目選用的澆口為點澆口，點澆口的截面尺寸小，在深型腔盒形塑件中使用廣泛。在型腔底部設置進料口，優點是成型良好，排氣順暢，殘次品上不易遺留痕跡，成品率高，開模后自動拉斷，利于注塑設備自動化操作。

3.3.4 分型面的選擇和排氣糟的設計

ABS熔體在填充模具的型腔過程中需排出流道和型腔中的空氣，若氣體未及時排出，塑件易產生氣泡，導致熔接不良和強度下降以及充模不滿的情況。由于鬧鐘后蓋是小型模具，可直接利用凸模和凹模之間的縫隙排氣，故無需單獨設計排氣槽。

3.4 MOLDWIZARD設計

MOLDWIZARD注塑模設計分為12個步驟：[模具初始化設置]→[設置模具坐標系]→[定義毛坯尺寸]→[創建分型面]→[創建型腔和型芯]→[加載標準件]→[模架的選定]→[安裝定位圈]→[添加澆口套]→[添加頂桿]→[添加澆口]。如圖3所示。

圖3 MOLDWIZARD注塑模設計步驟

4 模具工作原理分析

工作流程：合模→預塑→倒縮→噴嘴前進→注射→保壓→噴嘴后退→冷卻→開模→頂出→開門→取工件→關門→合模。

工作原理：注塑機通過推動推桿墊板和頂管墊板驅使動定模分開，在導柱和導套的作用下，模具的定模和動模分型，在拉料桿的作用下拉斷澆口，且推板和頂管的作用下使塑件順利脫出。模具閉合過程時，導柱和導套作用下通過頂柱使頂桿復位，隨后型腔復位。

5 結語

UG注塑模設計的實訓綜合考察了學生對注塑模具設計、UG建模、MOLDWIZARD模塊使用、機械設計等專業知識的掌握情況，通過實訓把相關專業知識串聯起來，對注塑模設計的方法、步驟和工作原理有一定的認識。本實訓涵蓋范圍廣，難易適中，適用于機械制造專業群高職二年級的學生。本實訓能全面提升學生專業自信和學習興趣，增強學生運用多課程專業知識解決實際問題的能力。為鞏固專業知識，增強專業技能起到較好的幫助和啟迪作用。