【正文】 綜合運用自己所學知識，熟練使用 UG 軟件中的 Mold Wizard 模塊，進一步掌握CAD 技術(shù)在產(chǎn)品 3D 造型、模具分型和注塑模設計中的應用，了解注射模具的基本結(jié)構(gòu)及各結(jié)構(gòu)主要功能，做到學以致用，學有所用，并為日后的 工作和學習建立牢固的基礎。 1. 2 相關(guān)文獻綜述 我國注塑模具發(fā)展現(xiàn)狀 隨著 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的日益成熟，我國的模具生產(chǎn)制造業(yè)逐漸從個體手工作坊發(fā)展到當今的現(xiàn)代化企業(yè)。特別是在注塑模具的設計和制造方面，取得了可喜的成就。目前，我國最大的注塑模具單次注射量已經(jīng)超過 50 噸，最小的注塑模具精度可以達到 2μm。 [2] 在我國，注塑模具制造技術(shù)日新月異，使得塑料加工生產(chǎn)規(guī)模越來越大，塑料制品企業(yè)也越來越多，塑料產(chǎn)品作為部分金屬材料、無機材料的替代品已深入生產(chǎn)和生活的方方面面，在為人們帶來便利的 同時也促進了國家經(jīng)濟的發(fā)展。 盡管我國注塑模具制造業(yè) 已經(jīng)取得了 巨大 進步，但模具 制造 行業(yè) 仍 面臨很多問河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)論文 2 題， 比如 ： 簡單塑料 產(chǎn)品精度低、壽命短、發(fā)展不平衡， 塑料原料質(zhì)量把控不嚴格，高端 注塑 模具 數(shù)量少 、研發(fā)能力弱、標準化程度 和 工藝裝配水平低、設計與制造的周期長等 問題。 [3] 熱塑性塑料的注塑工藝參數(shù) 熱塑性塑料注射成型的基本過程是 :顆粒狀的塑料原材料在加熱和機械力的作用下達到軟化狀態(tài)并具有一定的流動能力，然后在較高注射壓力作用下，經(jīng)過料筒噴嘴、主流道、分流道和澆口進入型腔，在一定壓力作用下冷卻定型，形成 所需要的 產(chǎn) 品。 ①溫度：注塑加工溫度的設定范圍很大程度上決定于塑料原材料的種類。通常情況下，螺桿加料段靠近料斗的部分溫度設定較低，螺桿壓縮段溫度比加料段高 20～ 25℃ ，螺桿計量段溫度比壓縮段高 20～ 25℃ 。對于聚苯乙烯，模具溫度應控制在 50℃ 。 [4] ②壓力：包括塑化壓力、注射壓力和保壓壓力，直接影響塑料的塑化和塑件的質(zhì)量。 ③時間（成型周期）：包括合模時間、注射時間、保壓時間、模內(nèi)冷卻時間和其他時間，直接影響生產(chǎn)率和注射機使用率。 [1] UG Mold Wizard 注塑模塊 Mold Wizard 是 UG 軟件中設計注塑模具的專業(yè)模塊。 Mold Wizard 為設計模具的型芯、型腔、滑塊、推桿和嵌件提供了進一步的建模工具，從而使模具設計變得更快捷、更容易，其最終結(jié)果是創(chuàng)建出與產(chǎn)品參數(shù)相關(guān)的三維模具，并能用于加工。 [5] Mold Wizard 的模架庫及其標準件庫包含有參數(shù)化的模架裝配結(jié)構(gòu)和模具標準件。 UG 模具設計的結(jié)果是一個裝配體，其中既有產(chǎn)品模型，又有參照模型、工件、型腔和型芯元件和模架所包括的零件 [6]。模具標準件中還包括滑塊 （ Slides） 、內(nèi)抽芯（ Lifters），并可通過 Standard Parts 功能用參數(shù)控制所選用的標準件在模具中的位置。 基于 Moldflow 的有限元分析 有限元法是求解數(shù)理方程的一種數(shù)值計算方法。有限元法把求解區(qū)域看作由許多小的在節(jié)點處互相連接的形狀和大小不同的子域所構(gòu)成，因而能很好地適應復雜的幾何形狀、材料特性和邊界條件。由于有限元法有成熟的大型軟件支持，到目前為止，已被應用于固體力學、流體力學、熱傳導、電磁學、聲學、生物力學等各個領(lǐng)域。 [7] Moldflow 軟件在注塑模設計中的主要作用包括： ①優(yōu)化塑料制品的結(jié)構(gòu)； ②優(yōu)化注塑模具的結(jié)構(gòu) ，包括最佳的澆口數(shù)量與位置等； ③優(yōu)化注塑工藝參數(shù)，確定最佳的注射壓力、保壓壓力、鎖模力、模具溫度、熔體溫河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)論文 3 度、注射時間、保壓時間和冷卻時間，以注塑出最佳的塑料制品。 [8] 2 收線盒蓋板建模及分型 2． 1 收線盒蓋板建模過程 首先測量收線盒蓋板的實際尺寸，其主體尺寸為：長 170mm，寬 68mm，高度28mm，板厚 3mm，然后對其他細節(jié)尺寸做出測量并記錄。 打開 UG ，進入建模環(huán)境。單擊【插入】 |【拉深】命令，結(jié)合【草圖】命令，拉伸出收線盒蓋板底面主體。繼續(xù)單擊【拉伸】命令，完成工藝薄 板和中間凸起的繪制，并與主體求和，如圖 所示。在進行拉伸操作時，應合理選擇草圖繪制平面，如對于上部參差不齊的薄壁，應在 XZ 或 YZ 平面繪制草圖，較為簡單。 圖 主體建模過程 單擊【修剪體】、【邊倒圓】及【求差】命令，完成塑件中部凸起的鏤空設計。此處應注意，殼體進行倒圓操作時，應保證內(nèi)外倒圓的圓角半徑之差為殼體厚度，從而保證殼體厚度均勻性。繼續(xù)運用【拉伸】命令，在實體上拉伸出加強筋，并完善實體的局部細節(jié)，其過程如圖 所示。 圖 殼體建模過程 參考收線盒蓋板實體上注明材料成分及產(chǎn) 品批次的英文文字，在建模環(huán)境下，單河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)論文 4 擊【插入】 |【曲線】 |【文本】命令，在收線盒蓋板底面上繪制出相應文字，并調(diào)整文字的大小、字體、行距及位置。利用【拉伸】命令，選擇繪制的文本作為拉伸曲線，拉伸出文字實體，完成文字實體的創(chuàng)建，如圖 所示。 圖 創(chuàng)建文字 最終收線盒蓋板的實體圖如圖 所示。 由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中并無復雜的曲面，因而實體的創(chuàng)建過程較為簡單，主要運用了拉伸、求和、求差命令，另外由于該實體為對稱結(jié)構(gòu)，在建模過程中靈活運用鏡像特征命令和草圖命令可縮短繪圖時間，使建模過程更為簡單。 圖 收線盒蓋板正二側(cè)視圖 2． 2 收線盒蓋板分型過程 分析收線盒蓋板的三維模型，在此提出兩種分型方法：利用 Mold Wizard（注塑模向?qū)В┻M行自動分型方法和在建模環(huán)境下利用做塊求差命令的手動分型方法。 基于 Mold Wizard 的自動分型方法 河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)論文 5 打開 UG ，加載收線盒蓋板模型。單擊【開始】選項，選擇【所有應用模塊】 |【注塑模向?qū)А? ，彈出注塑模向?qū)Чぞ邫冢瑔螕簟境跏蓟椖俊窟x項，彈出如圖 所示對話框。由于產(chǎn)品主要成分為聚苯乙烯，故選擇材料為 PS，材料收縮率。單擊確定，如圖 所示。 圖 初始化項目 圖 初始化后的產(chǎn)品模型 設置模具坐標系，由于 Z 軸正向指向開模方向，為便于設置型腔和型芯顏色，需旋轉(zhuǎn)坐標系，單擊【格式】 |【 WCS】 |【旋轉(zhuǎn)】 ，將 Z 軸旋轉(zhuǎn) 180176。 ，單擊確定。單擊【模具 CSYS】選項，設置如圖 所示參數(shù)，指定圖 所示面中心為坐標系原點，單擊確定，模具坐標系如圖 所示。 圖 模具 CSYS 圖 模具坐標系 單擊【工件】選項，彈出工件對話框，設置動模鑲塊厚度為 40mm，定模鑲塊厚度為 20mm，其余參數(shù)選擇默認設置，單擊確定，完成工件模型，如圖 所示。河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)論文 6 單擊【型腔布局】選項，采用一模兩腔矩形平衡式布局，單擊開始布局并自動對準中心，單擊關(guān)閉，完成型腔布局，如圖 所示。 圖 工件 圖 型腔布局 單擊【模具分型工具】選項，彈出模具 分型工具工具條。分型面的選擇是本設計的難點之一，由于模型結(jié)構(gòu)較為復雜（產(chǎn)品側(cè)面與底面為圓角連接），分型面的設置有三種可行方案，分別如圖 ,圖 和圖 所示。 圖 方案一 此方案符合分型面的選擇原則，但由于藍色圓圈內(nèi)的斜線為分型線的一部分，且斜線所在平面并不是與坐標軸垂直的平面，故在繪制分型面時，此處分型面的形狀最為復雜，不利于型芯和型腔的加工。 圖 方案二 此方案與方案一相比簡化了分型面的結(jié)構(gòu)，但由于兩端分型線不在同一平面上，故分型面為階梯型結(jié)構(gòu)。 河北工業(yè)大學 20xx 屆本科畢業(yè)論文 7 圖 方案三 此方案與方案一和方案二相比，其分型線在同一平面上，大大簡化了分型面的結(jié)構(gòu)，但由于分型線并未設置在塑件外形最大輪廓處，因而，需要設置活動鑲塊，模具結(jié)構(gòu)變得復雜。 綜合比較以上三種方案，從簡化分型面加工和簡化模具結(jié)構(gòu)方面考慮，選擇方案二作為分型面選擇方案。因此，需將圖 所示面拆分。單擊【插入】 |【修剪】 |【分割面】選項，將此面拆分成如圖 所示。采用同樣的方式將對稱面拆分。 圖 要拆分的面 1 圖 拆分后的面 1 分析如圖 所示破孔，雖然此破孔為封閉型破孔，但其未在豎直平面上，即最上邊與最底邊在水平投影面上有一定的垂直距離，因此從簡化模具結(jié)構(gòu)角度考慮，此處選擇不設置側(cè)向型芯，以避免側(cè)向抽芯機構(gòu)。因而需將圖 所示面拆分，從而將破孔側(cè)面分成屬于型腔和型芯的兩部分面。采用上述拆分面的