【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)計(jì)、注塑模擬、模具的分型、模架的選擇設(shè)計(jì)、二維三維圖的出圖這一系列的過程都可以通過CAD軟件完成，大大提高了模具的設(shè)計(jì)和制造精度，縮短了新產(chǎn)品的試制周期。傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)就是靠人工去進(jìn)行系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。人工方法的好處就是比較靈活、不需要太大的初始投入，但人工方法效率比較低，而且受不同程度和經(jīng)驗(yàn)的人的限制，往往返工率比較高，造成較大的浪費(fèi)。尤其對于高新技術(shù)含量高的注塑成型來說，人工方法就容易造成設(shè)計(jì)制造的失敗。如果要有比較完善的計(jì)算分析，則人工方法的工作量就非常大，甚至很難實(shí)現(xiàn)。這樣就不利于技術(shù)的推廣普及。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)流程可概括為圖22所示。明確設(shè)計(jì)要求工藝性分析確定收縮率、分型面澆道系統(tǒng)設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)與計(jì)算模具結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)注射設(shè)備選擇繪制模具設(shè)計(jì)圖紙圖22 傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)流程 塑模CAD流程分析注塑模具CAD即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，它以計(jì)算機(jī)軟件為工具，不僅完成手工設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù)，包括資料查詢、設(shè)計(jì)構(gòu)思、模型建立、分析計(jì)算、自動(dòng)繪圖、零件成型過程和充模過程模擬；而且對制造中的物流和信息進(jìn)行控制、管理和監(jiān)督，包括相對于物流系統(tǒng)是“離線”工作的工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、數(shù)控編程等。目前，它已被公認(rèn)為現(xiàn)代注塑模具技術(shù)的一個(gè)重要方面，是注塑模具生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的保證。它的流程如圖23所示。圖23 CAD設(shè)計(jì)流程 手工設(shè)計(jì)與CAD設(shè)計(jì)的比較隨著市場競爭日趨激烈，傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)方式已不再適應(yīng)企業(yè)對產(chǎn)品的時(shí)間、質(zhì)量、成本的要求。因?yàn)閭鹘y(tǒng)手工繪圖設(shè)計(jì)模式，很難用二維圖紙去描繪三維空間機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)行產(chǎn)品裝配干涉檢查等工作，因此其工作流程是按順序進(jìn)行的。很多時(shí)候是等模具做出來了，對產(chǎn)品進(jìn)行試裝配時(shí)才發(fā)現(xiàn)干涉或設(shè)計(jì)不合理等現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)早期不能全面考慮下游過程的要求，從而使產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在很多缺陷，造成設(shè)計(jì)修改工作量大，開發(fā)周期長，成本高。要提高制造業(yè)水平，必需要有先進(jìn)的設(shè)計(jì)工具。隨著計(jì)算機(jī)硬件性能的不斷提高，加上三維軟件造型功能的不斷完善，CAD已完成從二維向三維質(zhì)的飛躍，到了三維CAD的實(shí)用階段。用三維CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，從根本上改變了過去手工繪圖，憑圖紙組織整個(gè)生產(chǎn)過程的技術(shù)管理方式。設(shè)計(jì)構(gòu)思的表達(dá)由二維圖紙演變成能在計(jì)算機(jī)模擬顯示零件三維實(shí)體模型的虛擬產(chǎn)品（虛擬樣機(jī)），這是一種新的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)管理體制，是提高企業(yè)競爭能力主要手段之一。 模具設(shè)計(jì)環(huán)境與工具 UG NX 簡介進(jìn)入21世紀(jì)，模具設(shè)計(jì)制造業(yè)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，早期的CAD軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和分模都有些困難，漸漸跟不上工業(yè)發(fā)展的速度。UG NX軟件的模具模塊在模具制造業(yè)中發(fā)揮著獨(dú)有的優(yōu)勢，在模具模塊中集成了一個(gè)大型的通用的模架庫和一個(gè)模具配件標(biāo)準(zhǔn)庫。通過模具模塊可以輕輕松松地對零件進(jìn)行自動(dòng)分模，只要在模架庫中調(diào)用所需的規(guī)格，一套完整的模具就輕輕松松設(shè)計(jì)出來了，而自帶的分析系統(tǒng)都符合實(shí)際生產(chǎn)要求。UG NX操作簡單實(shí)用、直觀和高效。它可以直接建模，直接處理模型特征，減少過多的操作對話框，而且建模方式更加直觀。在作圖過程中，可以即時(shí)預(yù)覽設(shè)計(jì)的特征，從而減少作圖錯(cuò)誤量，提高作圖準(zhǔn)確率?；赨G NX模具設(shè)計(jì)的流程圖如24所示。建立MM確定收縮率設(shè)計(jì)分型面設(shè)計(jì)型腔件等調(diào)入模架結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)頂出系統(tǒng)模擬開模繪制圖紙圖24 UG NX模具設(shè)計(jì)的流程圖 UG NX3模具模塊（MOLDWIZARD）基本功能介紹MOLDWIZARD是UG系統(tǒng)中的專門對注塑模具進(jìn)行分模的模塊，提供了方便實(shí)用的三維環(huán)境下注塑模具分模設(shè)計(jì)工具。利用MOLDWIZARD可以將塑件產(chǎn)品設(shè)計(jì)出一套完整的模具結(jié)構(gòu)，也就是包括型芯、型腔、模架、鑲件、滑塊、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而且集成了一些模具設(shè)計(jì)中的檢測工具。因此使用UG NX3模具模塊（MOLDWIZARD）進(jìn)行模具設(shè)計(jì)是非常方便快捷的。但在設(shè)計(jì)之前，必須明確產(chǎn)品的形狀、使用材料、技術(shù)要求、用途特性，根據(jù)這些特性定出模具結(jié)構(gòu)方案。然后利用MOLDWIZAID?？旃δ芙Y(jié)合產(chǎn)品的特性進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3. 模具設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算．塑件分析）， ）為塑料殼體的三維立體圖。） 工件三維立體圖） 工件三維立體圖圖32為工件的二維工程圖。 圖32工件三維立體圖該產(chǎn)品外型較大，產(chǎn)品的最大尺寸X≈271mm Y≈ 精度及表面粗糙度中等，塑件的壁厚較薄，最大厚度約2mm。 該產(chǎn)品大批量生產(chǎn)，故設(shè)計(jì)的模具要有較高的注塑效率，模具采用一模兩腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用側(cè)澆口。由于塑件較大，所以采用兩點(diǎn)進(jìn)料，以便于充滿型腔。如圖33所示。該產(chǎn)品材料為苯乙烯丁二烯丙烯腈共聚物（ABS），查手冊或產(chǎn)品說明得知其：密度ρ=～，取ρ平均=；～%， %；使用UG或PRO/E軟件畫出三維實(shí)體圖，軟件能自動(dòng)計(jì)算出所畫圖形的體積，當(dāng)然也可根據(jù)形狀進(jìn)行手動(dòng)幾何計(jì)算得到圖形的體積。圖33 工件及兩點(diǎn)測澆注系統(tǒng)凝料通過計(jì)算塑件的體積（計(jì)算過程從略，用UG軟件計(jì)算體功能自動(dòng)得出）V塑= mm3≈ cm3 可得塑件質(zhì)量為M塑=ρ. V塑==≈93g澆注系統(tǒng)體積V澆=V主+V分1+V分2≈32 cm3 M澆=V澆ρ=32≈故 V總=2 V塑+V澆=2+= cm3≈211 cm3故 M總= V總ρ==≈219g式中ρ—塑件密度 g/ cm3 ； M—質(zhì)量g； V—體積cm3；．注塑機(jī)的確定及其參數(shù)校核1. 注塑機(jī)的確定根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量查《塑料模具設(shè)計(jì)》教材表53或查有關(guān)手冊初步選定注塑機(jī)型號JPH180A。注塑機(jī)JPH180A的參數(shù)如下表31所示。注塑機(jī)最大注塑量：315cm3 注塑機(jī)最大注塑質(zhì)量：288g注塑壓力：205MPa最小模厚：200mm最大開距：700mm注塑機(jī)定位孔直徑：Φ125mm噴涂前端孔徑：Φ3mm噴嘴球面半徑：SR10mm注塑機(jī)拉桿的間距：460460(mmmm)鎖模力：1800KN表31 注塑機(jī)JPH180A的參數(shù)（1）注射容量和質(zhì)量校核由于以容量計(jì)算時(shí) V總≤ V注 式中V注—注射機(jī)最大注射容量 cm3； V總—成型塑件與澆注系統(tǒng)體積總和 cm3； —最大注射容量的利用系數(shù)。 ∴V注≥V總/=211/= cm3以質(zhì)量計(jì)算時(shí) M總≤ M注 式中M注—注射機(jī)最大注射質(zhì)量 g； M總—成型塑件與澆注系統(tǒng)質(zhì)量總和g； —最大注射容量的利用系數(shù)。 ∴M注≥M總/=219/= g所以注塑機(jī)符合注射容量和質(zhì)量要求。（2）合模力及注塑面積和型腔數(shù)的校核合模力的大小必須滿足下式 Fs≥Fz=P（nAx +Aj）= PA式中A—塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和 Ax—塑件型腔在模具分型面上的投影面積 Aj—塑件澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 Fz—脹模力 Fs—合模力 P—模腔壓力 取20MPa通過使用UG軟件計(jì)算面功能自動(dòng)得出 A=43000mm22=86000mm2 由于 Fs=1800KN ≥20 86000 mm2 =1720KN所以注塑機(jī)符合合模力及注塑面積和型腔數(shù)的要求。（3）模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 1）模具閉合高度長寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸和拉桿間距相合適 模具的長寬為400400（mmmm）〈注塑機(jī)拉桿的間距460460（mmmm） 故滿足要求。 2）模具閉合高度校核模具實(shí)際高度 H模=530mm ； 注塑機(jī)最小閉合厚度 H最小=200mm ； 即 H模 H最小 故滿足要求。3) 開模行程校核 此處所選用的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)（如全液壓合模機(jī)構(gòu)的注塑機(jī)）注塑機(jī)的開模行程應(yīng)滿足下式： S機(jī)（H模 H最?。?H1＋H2+（5～10）mm因?yàn)镾機(jī) (H模 H最小)＝700（53