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UG模具设计基础教程（NX 6版）,第一章 模具设计基础,第一章简介,模具在汽车、拖拉机、飞机、家用电器、工程机械、冶金、机床、兵器、仪器仪表、轻工、日用五金等制造业中，起着极为重要的作用。模具是实现上述行业的钣金件、锻件、粉末冶金件、压铸件、注塑件、玻璃件和陶瓷件等生产的重要工艺设备。采用模具生产毛坯或成型零件，是材料成型的重要方式之一，与切削加工相比，具有材料利用率高、能耗低、产品性能好、生产效率高和成本低等显著特点。,本章学习目标,了解模具制造的特点及其发展趋势。了解塑料的工艺特征。掌握注塑模具基础知识。,1.1 模具制造概述,模具制造的特点模具制造的方式 模具制造的特点,模具制造的分类注塑模具冲压模具压铸模具,1.1 模具制造概述,1.2 模具生产的发展趋势,发展精密、高效、长寿命模具模具的高效、精密、数控自动化加工技术发展简易模具技术 发展专业化生产 相关技术的共同提高,1.3 塑料,塑料是一种可塑成形的材料，它是以高分子聚合物为主要成分而组成的混合物，当对其加热、加压时，具有可塑性。合成树脂是塑料的主体。在合成树脂中，加入添加剂，如填充剂、增塑剂、着色剂等，可以得到性能各不相同的塑料品种。因此，塑料的性能主要取决于合成树脂的性 能。,1.3 塑料,塑料的组成（1）合成树脂（2）稳定剂（3）添加剂（4）增塑剂（5）润滑剂（6）着色剂（7）固化剂,1.3 塑料,塑料的分类方法主要有两种（1）按成型性能分类热塑性塑料又称受热可熔性塑料 热固性塑料又称受热不可熔塑料（2）按用途分类通用塑料 工程塑料,1.3 塑料,塑料的工艺特性热固性塑料的工艺特性（1）收缩性（2）流动性（3）硬化特性,1.3 塑料,热塑性塑料的工艺特性（1）收缩性（2）流动性（3）结晶性（4）热敏性（5）热性能和冷却速度,1.3 塑料,常用塑料的名称及其工艺性能,热塑性塑料主要包括聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）、AS树脂、ABS树脂、聚丙烯（PP树脂）、聚甲基内烯酸甲酯（PMMA树脂）、聚氯乙烯（PVC树脂）、聚碳酸酯（PC树脂）、聚甲醛（P()M树脂）、聚酰胺（PA树脂）、PET树脂、PBT树脂。热固性塑料主要包括氨基塑料和酚醛树脂。,1.3 塑料,塑料的热力学性能及成型过程的变化（1）塑料的热力学性能（2）塑料成型过程的变化,1.3 塑料,1.4 注塑成型模具基础,1 注塑模具的成型理论2 注塑成型的工艺过程3 注塑模具的分类和典型结构4 注塑模具设计的一般流程 5 分型面的选择 6 浇注系统设计 7 成型零件设计 8 导向机构设计 9 抽芯机构设计 10 推出机构设计11 温度调节系统设计,1.4 注塑成型模具基础,1 注塑模具的成型理论 在模具开始工作，将加热融化的塑料注满一个挖有空腔的模块，然后对模块强制冷却，熔料凝固成固体。为了取出凝固体，用分型面把模块分割成型芯和型腔两部分。包裹凝固体外表面轮廓的一半模块称为型腔工件，包裹凝固体内表面轮廓的另一半模块称为型芯工件，型芯和型腔零件统称为成型工件。包裹着凝固体内外表面的相交线称为分型线。分型线水平地向四周延伸形成切割模块的分型面。实现把分型模腔方法按照适当的比例（1+收缩率）加工成需要的形状，凝固体就成为了有用的塑料制品。光有成型工件还不能连续大批量生成塑料制品，型芯和型腔零件要安装在固定的模架上，加工出浇口、流道等，配上脱模机构等其他组件和零件，成为能与注塑机配合工作的模具，才能连续生成塑件。,1.4 注塑成型模具基础,1 注塑模具的成型理论 沿着型芯和型腔工件，分型面将模具剖切成定模和动模两部分，生产时要把定模、动模分别固定在注塑机固定板和移动板上。注塑机工作时的状态是注塑机固定板一直固定不动，而移动动模板在注塑机拉杆上作活塞运动，因此安装固定的模具动模、定模部分的型芯和型腔工件也能随之移动，进行活塞运动。注料时型芯和型腔工件闭合成封闭模腔，只留有进料通道，加热融化的塑料在注塑机柱塞（螺杆）的挤压下从喷嘴经注料通道高速进入成型模腔，填满模腔的熔料经压实冷却后凝固成塑料制品。型芯和型腔工件又随着注塑机移动动模板的开模运动分开，随后注塑机推出机构将塑件从模具中推出。,1.4 注塑成型模具基础,2 注塑成型的工艺过程,1.4 注塑成型模具基础,2 注塑成型的工艺过程加料：将粒状或粉状塑料原料加入到注塑机的料斗中，并使用柱塞或螺杆带入料筒。塑化：加入的塑料在料筒中经过加热、压实和混料等过程后，使其由松散的原料转变为熔融状态并具有良好的可塑性的均化熔体。充模：塑化好后的熔体被柱塞或螺杆推挤至料筒的前端，经过喷嘴、模具浇注系统进入并充满在模具型腔。保压补缩：这个过程从塑料熔体充满型腔时起，至柱塞或螺杆退回时为止。在该段时间里，模具中的熔体冷却叫收缩，柱塞或螺杆迫使料筒中的熔料不断补充到模具中，以补充因收缩而留出的空隙，保持模具型腔内的熔体压力仍然为最大。该过程对于提高塑件密度，保证塑件形状完整、质地致密，克服表面缺陷有重要意义。倒流：保压后，柱塞或螺杆后退，型腔中压力解除，这时型腔中的熔料的压力将比浇口前方的高，如果浇口尚未凝结，型腔中的熔料将会通过浇口流向浇注系统，这一过程就是倒流。倒流使塑件产生收缩、变形以及质地疏松等缺陷。如果保压结束时浇口已经凝结结实，就不会存在倒流的现象。冷却：塑件在模具内的冷却过程是指从浇口处的塑料熔体完全冻结时开始到塑件将从模具型腔内推出为止的全部过程。实际上冷却过程从塑料注入型腔时就已经开始，它包括从充模完成，即保压开始到脱模前的这段时间。脱模：塑件冷却到一定的温度即可开模，在推出机构的作用下将塑件推出模具外。,1.4 注塑成型模具基础,3 注塑模具的分类和典型结构（1）注塑模具的分类 注塑模具的分类方法很多，按加工塑料的品种可分为热塑性塑料注塑模和热固性塑料注塑模；按注塑机类型分为卧式、立式和角式注塑机用注塑模；按型腔数目可分为单型腔注塑模和多型腔注塑模。另外还可以按照二板式、滑块模具、哈夫模具和三板式模具等划分。,1.4 注塑成型模具基础,3 注塑模具的分类和典型结构（2）注塑模具的典型结构,1.4 注塑成型模具基础,4 注塑模具设计的一般流程（1）前期准备工作（2）制定成型工艺卡（3）注塑模具结构设计步骤（4）注塑模具的审核,1.4 注塑成型模具基础,4 注塑模具设计的一般流程,1.4 注塑成型模具基础,5 分型面的选择 选择分型面时，应考虑的基本原则是：（1）不应影响制品尺寸的精度和外观；（2）尽量简单；避免采用复杂形状，使模具制造容易；（3）不妨碍制品脱模和抽芯；（4）有利于浇注系统的合理设置；（5）尽可能与料流的末端重合，有利于排气。,1.4 注塑成型模具基础,5 分型面的选择 合理选择分型面举例（1）塑件脱模方便 塑件脱模方便，不仅要求选取的分型面位置不会使塑件卡在型腔无法取出，也要求塑件在动、定模打开时尽可能滞留在动模一侧，因为模具的脱模机构在动模一侧。按这一要求，一般都是将主型芯装在动模一侧，使塑件收缩包紧在主型芯上，这时型腔可以设在定模一侧，如右图所示。,1.4 注塑成型模具基础,5 分型面的选择 合理选择分型面举例（1）塑件脱模方便 为了使塑件不致于留在定模一侧，应该将型腔设置在动模一侧，如右图所示。,1.4 注塑成型模具基础,1.4 注塑成型模具基础,5 分型面的选择 合理选择分型面举例（2）模具结构简单 如果塑件形状比较特殊，若按照上面那张图的方案，将分型面设计成平面,型腔底面不容易切削加工，不如将分型面设计为斜面，使型腔底面成为平面，便于加工，如下面那张图所示。从简化模具考虑，对需要抽芯的塑件，应尽量避免在定模部分抽芯。,1.4 注塑成型模具基础,5 分型面的选择 合理选择分型面举例（3）型腔排气顺利 型腔气体的排除，除了利用顶出元件的配合间隙外，主要靠分型面，排气槽也都设在分型面上。因此，分型面应该选择在熔体流动的末端。,1.4 注塑成型模具基础,5 分型面的选择 合理选择分型面举例（4）确保塑件质量 右图所示的塑件，为一双联齿轮，要求大、小齿、内孔三者保持严格同轴，以利于齿轮传动平稳，减小磨损。若将分型面按图(a)设计，大齿和小齿分别在定模和动模，难以保证二者良好的同轴度，若改用图(b)中方案使分型面位于大齿端面，型腔完全在动模，可保证良好的同轴度。,1.4 注塑成型模具基础,5 分型面的选择 合理选择分型面举例（5）无损塑件外观 右图所示的塑件，底部带有环形支撑面，若分型面按图(a)中方案设计，会在环形支撑面处留下毛边痕迹。如果改为图(b)中方案、毛边产生在塑件端面，去除后对塑件外观无损。,(a),(b),1.4 注塑成型模具基础,5 分型面的选择 合理选择分型面举例（6）合理利用设备 一般注塑模的侧向抽芯，都是借助模具打开时的开模运动通过模具的抽芯机构进行抽芯，在有限的开模行程内，完成的抽芯距离有限制。因此，对于带有互相垂直的两个方向都有孔或凹槽的塑件，应避免长距离抽芯，如右图所示塑件，方案(a)不妥方案(b)较好,(a),(b),1.4 注塑成型模具基础,6 浇注系统设计 浇注系统一般是由主浇道、分浇道、浇口和冷料穴四部分组成,1.4 注塑成型模具基础,6 浇注系统设计（1）主浇道 由注射机喷嘴与模具接触的部分起到分浇道为止的一段流道，是熔融塑料进入模具时最先经过的部分（2）分浇道 它是主浇道与进料口之间的一段流道，是熔融塑料由主浇道流入型腔的过渡段，能使塑料的流向得到平稳的转换。对多腔模分浇道还起着向各型腔分配塑料的作用（3）浇口 浇口是分流道与型腔之间的狭窄部分，也是最短小的部分。它的作用有三点：使分流道输送来的熔融塑料在进入型腔时产生加速度，从而能迅速充满型腔；成型后进料口处塑料首先冷凝，以封闭型腔，防止塑料产生倒流，避免型腔压力下降过快，以致在塑件上出现缩孔和凹陷；成型后，便于使浇注系统凝料与塑件分离（4）冷料穴 其作用是储存两次注射间隔中产生的冷料头，以防止冷料头进入型腔造成塑件熔接不牢，影响塑件质量，甚至发生冷料头堵塞住浇口，而造成成型不满。冷料穴一般开在主浇道末端，当分浇道较长时，在它的末端也应开设冷料穴,1.4 注塑成型模具基础,6 浇注系统设计 浇注系统的设计原则（1）根据制件的大小、形状、壁厚以及选择的分型面形式合理选择浇注系统的形式、大小及位置（2）浇注系统的形式、大小及位置应保证熔体进入型腔不产生紊流，且排气通畅（3）在满足成型和排气通畅的前提下，流程应尽量短，少转折，以减少压力损失，节省原料（4）进料口的形式和位置应结合制件的形状和要求，做到整修方便，且不影响制件的外观质量（5）进料口的位置应尽量避免正面冲击小型芯和金屑镶嵌件，防止小型芯变形或金属镶嵌件移位（6）进料口的位置和数量应保证在凝固过程中制件不翘曲、不变形,1.4 注塑成型模具基础,6 浇注系统设计 主浇道的设计 主浇道是熔体从注射机喷嘴喷出时首先需经过的部位，与注射机喷嘴在同一轴线上，由于主浇道与热的熔体反复接触、碰撞，易受损，为了整修和制造方便，一般主浇道不直接开在定模上，而是制成可拆卸的浇口套固定在定模上，直浇口式主流道的几何形状和尺寸如右图所示，其截面一般为圆形,1.4 注塑成型模具基础,6 浇注系统设计 浇口套的设计 由于注塑成型时主流道要与高温塑料熔体和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，所以一般都不将主流道直接开在定模上，而是将它单独开设在一个嵌套中，然后将此套再嵌入定模内，该嵌套称为主流道衬套（或称为浇口套）。采用浇口套以后，不仅对主流道的加工和热处理以及衬套本身的选材等工作带来很大方便，而且在主流道损坏后也便于修磨或更换。,1.4 注塑成型模具基础,6 浇注系统设计 浇口套的设计 常用的浇口套有A、B两种类型，其中B型是为了防止衬套在塑料熔体反压力作用下退出定模而特意设计的，使用时用固定在定模上的定位环压住衬套大端台阶即可。另外，衬套上的外径是为了与定位环内孔配合而设置的，至于衬套上的其他尺寸，均可根据具体情况设计或使用标准件。,1.4 注塑成型模具基础,6 浇注系统设计 定位环的设计 定位环与注塑机定模固定板中心的定位孔相配合，其作用是为了使主流道与喷嘴和机筒对中，除了将定位环与主流道衬套设计成整体结构之外，单个的定位环形式如右图所示。,1.4 注塑成型模具基础,6 浇注系统设计 分流道的设计设计分流道时应注意以下事项：（）分流道布排应尽量平衡。（2）分流道的截面形状可参考右图设计。,其中：圆形截面（图a）分流道的比表面积（流道表壁面积与容积的比值）最小，塑料熔体的热量不易散发，所受流动阻力也小，但需要开设在分型面两侧，而且上、下两部分必须互相吻合，所以加工难度较大；梯形截面（图b）分流道容易加工，且熔体的热量散发和流动阻力都不大，因此最为常用，其截面尺寸除可参考其它书籍，也可按以下比例设计，即h=2/3b1,b2=3/4b1，b1根据成型条件和模具结构确定，通常可取510mm；U形截面（图c）分流道的优缺点和梯形的基本相同，常用于小型制品，其截面尺寸可参考其它书籍（也有资料介绍h=1.25R）；半圆形截面（图d）和矩形截面（图e）分流道因为比表面积较大，一般不常用。,（3）分流道的尺寸需根据制品的壁厚、体积、形状复杂程度以及所用塑料的性能等因素而定，具体结构可参考右图设计。对大型制品h值可取大些，角可取小些，分流道长度Lf一般在830mm之间，也可根据模腔数量适当加长，但不宜小于8mm，否则会给修磨带来困难。,（4）分流道表壁的表面粗糙度不宜太小,以免冷料带入模腔,一般要求达到Ra1.252.5m(6)即可.这样做可增大对外层塑料熔体的流动阻力,使其流速减小并与中心熔体之间具有一定的速度差,以保证熔体流动时具有合适的切变速率和剪切热。（5）当分流道设计的比较长时,其末端应留有冷料穴,以防前锋冷料堵塞浇口或进入模腔,造成充模不足或影响制品的熔接强度。（6）设计分流道时应将热量损失和流动阻力作为主要矛盾进行考虑,只有在保证塑料熔体能够在足够的压力和合理的温度下充满模腔时,才能尽量减小分流道截面积和长度以便降低原材料消耗。,浇口的设计 浇口的形式多种多样，但通常用的浇口有：1 宽浇口：断面积较大，主要适用于浇口直接进料的塑件和粘度较高的塑料(如ABS塑料、聚甲基丙烯酸甲脂)以及熔融指数较小的聚烯烃塑料和深度不一致或厚度不均匀的大型塑件。宽浇口能形成流线型料流，减小塑件的收缩、气泡和拼缝线等缺陷。盘形浇口、扇形浇口或环形浇口都属于这一类。,2 窄浇口：断面积较小，多用于边缘或中心进料的塑件，特别适用于易流动的，即粘度较小的塑料，其主要优点是：(1)浇口冷却封闭迅速，因而缩短了注塑总周期；(2)由于浇口快速冷却封闭，就减少了保压的必要，相应降低了浇口区的内应力；(3)浇口凝料容易摘除干净，因而改善了塑件后处理，节省了修整工序。点浇口(又叫尖浇口)、侧边浇口、爪式浇口等都属于这一类。,3 侧浇口：又叫边缘浇口，开设在塑件的边缘如图(a)或边缘顶面如图(b)。这种浇口不影响塑件外观，有时可避免旋流纹。在侧浇口进入或连接型腔的部位，应成圆角以防劈裂。,4 环形浇口：如右图所示，适用于长管形塑件。这种浇口能使熔料环绕型芯均匀进入型腔，充模状态较好，排气效果比侧浇口好，能减少拼缝痕迹。当模具中有细长成型芯时(如笔杆)、采用环形浇口比盘形浇口好，因型芯可以两端固定，提高了刚度。但环形浇口的凝料切除比较困难。,5 扇形浇口：下图适用于长条或扁平而薄的塑件，例如托盘、标尺、盖板等。由于熔融塑料横向分散进入型腔，所以减少了流纹和定向效应。对于着色料来说，可以减少用点浇口所产生的流纹。扇形浇口的凝料摘除不但困难，浇口残痕比较明显。,6 盘形浇口：如右图适用于管状或扁平和浅的环形塑件。这种浇口具有进料点对称、充模均匀、能消除拼缝线、排气便利等优点。浇口凝料常用冲切法切除，所以，选择其位置时应考虑冲切工艺上的要求。(错、错、错）,7 轮辐式浇口：如右图适用于管状或扁平和浅环形塑件，熔融塑料从注口经过与轮辐式流道相连的浇口进入型腔。这种浇口切除凝料比较方便，但容易产生拼缝痕。,8 中心浇口：如下图所示，直接和注口连接，所以又叫直接浇口，适用于单腔模具和大型塑件。这种浇口的优点是物料流程较短，压力损失小，但浇口凝料留在塑件上，需进行修正。,9 点浇口又叫针状浇口：如下图所示，是一种较小的小浇口，通常用于流动性大的塑料。如聚苯乙烯等。浇口的长度很短，不超过其直径，所以脱模后塑件上的浇口残痕不明显，不需要再修正浇口痕迹。这种浇口被广泛采用，但采用这种浇口时，常常要在模具上增加一分型面，以便浇口凝料脱模。对于厚壁塑件来说，由于浇口快速冷却封闭，阻碍了补偿收缩的保压压力的传递；在注塑压力过大的情况下，会造成熔融塑料的漩流和浇口附近部位的塑料定向；对于薄壁塑件来说，当排气不良时，也容易造成浇口部位塑料的焦烧，产生黑色条斑或黑点。,10 潜伏式浇口：又叫隧道式浇口，如下图所示，适用于要求自动切除浇口凝料的注塑模。这种浇口和流道成一定角度与型腔连接，因而形成能切断浇口尾料的刀口。如果浇口开在定模上，开模时，刀口切断浇口尾料而使塑件脱模。这时，流道和浇口料被浇口附近的带料杆拉住而留在定模上。塑件脱模后，再靠定模上的顶出机构顶出凝料。,1.4 注塑成型模具基础,6 浇注系统设计 冷料穴的设计 最先喷射出的熔融塑料一接触冷的模具，从而温度降低，成为冷料。若冷料进入型腔则影响制品的质量均匀性和外观完美性。因此，为“逮捕”冷料，常在主流道或一级分流道的转弯处的末端设置冷料穴。,1.4 注塑成型模具基础,7 成型零件设计 注塑模具闭合时,成型零件构成了成型塑料制品的型腔。成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、镶拼件、各种成型杆与成型环。成型零件承受高温高压塑料熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。在开模和脱模时需克服与塑件的粘着力。在上万次、甚至几十万次的注塑周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑料制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必须在容许值之内。成型零件的结构、材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。成型零件的结构设计，当然是以成型符合质量要求的塑料制品为前提，但必须考虑金属零件的加工性及模具制造成本。成型零件成本高于模架的价格，随着型腔的复杂程度、精度等级和寿命要求的提高而增加,1.4 注塑成型模具基础,7 成型零件设计（1）凹模结构设计 凹模是成型塑件外表面的成型零件。凹模的基本结构可分为整体式、整体嵌入式和组合式。采用镶拼结构的凹模，对于改善模具加工工艺性有明显好处。,1.4 注塑成型模具基础,整体式凹模 它在成型模具的凹模板上加工型腔，如下图所示。很显然，它有较高的强度和刚度，但加工较困难。需用电火花、立式铣床加工，仅适合于形状简单的中小型塑件。,1.4 注塑成型模具基础,整体嵌入式凹模 它适用于小型塑件的多型腔模。将多个一致性好的整体凹模，嵌入到凹模固定板中。嵌入的凹模，可用低碳钢或低碳合金钢，用一个冲模冷挤成多个，再渗碳淬火后抛光。也可用电铸法成型凹模型腔，即使用一般机加工方法加工各凹模，由于容易测量，也能保证一致性。整体嵌入式凹模结构能节约优质模具钢，嵌入模板后有足够强度与刚度，使用可靠且置换方便。整体嵌入式凹模装在固定模板中要防止嵌入件松动和旋转。要有防脱吊紧螺钉和防转销钉，如图下图(a)、(b)所示。带肩的嵌入凹模能有效防止脱出固定板，但需底板压固如图(b)、(c)所示。采用过渡紧配合甚至过盈配合，可使嵌入件固定牢靠。,1.4 注塑成型模具基础,组合式凹模通孔凹模在加工切削、线切割、磨削、抛光及热处理加工时较为方便。无底型腔加工后装上底板，构成凹模整体型腔，称之为组合式凹模。它是一种大面积的镶嵌。其底板面积或大于凹模型腔底面，或者就是凹模板，如图下图所示。组合式凹模的强度和刚度较差。在高压熔体作用下组合底板变形时，见图(a)，熔体趁机侵入连接面，在塑件上造成飞边，造成脱模困难并损伤棱边。图(b)、(c)所示的两种组合结构，制造成本虽高些，但由于配合面密闭可靠，能防止熔体渗入。,1.4 注塑成型模具基础,7 成型零件设计（2）凸模和型芯结构设计 凸模和型芯都是用来成型塑料制品的内表面的成型零件。凸模也称主型芯，用来成型塑件整体的内部形状。小型芯也称成型杆，用来成型塑件的局部孔或槽。,1.4 注塑成型模具基础,组合式凸模 下图为常用的组合式凸模结构。该结构节省了优质模具钢，便于机加工和热处理，也便于动模与定模对准。图(a)为轴肩连接，牢固可靠。图(b)为局部嵌入，用螺栓拉紧。尤其适用于大型注塑模凸模结构，有利于凸模冷却和排气的实施。,1.4 注塑成型模具基础,圆柱型芯结构 最常见的圆柱型芯结构，如图(a)所示。它采用轴肩与垫板的固定方法。定位配合部分长度为35mm，用小间隙或过渡配合。非配合长度上扩孔后，有利于排气。有多个小型芯时，则可如图(b)或(c)所示结构予以实施。型芯轴肩高度在嵌入后都必须高出模板装配平面，经研磨成同一平面后再与垫板连接。这种从模板背面压入型芯的方法，称之为反嵌法。,1.4 注塑成型模具基础,镶拼型芯结构 对于某些具有较大而较复杂内腔或特大、特复杂内腔的制件，如果用整体的一个型芯来完成，会给加工工艺或者成型工艺带来困难，为了改善成型工艺，简化加工工艺，往往用好几个型芯镶拼成一个型芯镶入模板，如下图所示。,1.4 注塑成型模具基础,8 导向机构设计 为了保证注塑模准确合模和开模，在注塑模中必须设有导向机构。,1.4 注塑成型模具基础,导向机构的作用（1）导向作用引导动、定模正确合拢，避免型芯或凸模先行进入凹模型腔内，以保证不损坏成型零件。如下图所示，一般导柱的长度至少长于型芯6-8mm。,1.4 注塑成型模具基础,（2）定位作用定位是指保证动、定模按照正确的位置闭合以形成所要求的型腔。合模方向要求唯一性，即便型腔形状对称也按特定方向合模，因为制造模具不考虑互换性。导柱与导套的配合间隙值影响合模对中精度。（3）承受侧压力导柱应有足够的强度和刚度，能承受一定的侧压力,1.4 注塑成型模具基础,9 抽芯机构设计抽芯机构的类型（1）手动抽芯（2）液压或气动抽芯（3）机动抽芯,抽芯距：指侧型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模的位置，侧 型芯在抽拔方向所移动的的距离。一般，抽芯距等于侧孔深加2-3mm。当塑件较特殊时如右图所示，其计算公式如下：式中 S抽芯距；S1抽芯距极限尺寸；R塑件外形；r塑件外形小径；,斜销抽芯机构的结构,因安装位置不同，斜销抽芯机构有着如下四种不同的结构形式。（1）斜销在定模上、滑块在动模,（2）斜销在动模上、滑块在定模上,（3）斜销和滑块同在定模上,（4）斜销和滑块同在动模上,1.4 注塑成型模具基础,10 推出机构设计 推出机构是注塑模结构中非常重要的组成部分之一，塑料制件注塑成型并在模腔中冷却固化后开启模具，将制件从模体中推出，是靠模具推出机构的动作来实现的。概况地说，推出机构的功能是，在任何正常情况下，推出机构都能确实可靠地将成型的塑件从模板一侧推出，并在合模时其相关的推出零件确保不与其他模具零件相干扰地恢复到原来位置。所谓“确实可靠”是指推出机构在相当长的运动周期内平稳顺畅，无卡滞现象的前提下，被推出的塑件完整无损，没有不允许的变形，不影响塑件表面质量。,1.4 注塑成型模具基础,推出机构的设计原则(1)推出机构的运动要准确、可靠、灵活、无卡死现象，推出零件除了有足够的强度、刚度和耐磨性外，还必须有一定的配合精度和加工精度，才能保证在很长时间的运动过程中机构平稳顺畅、无卡死现象。(2)开模时应使塑件留在动模一侧。注塑机的推出装置在动模一侧，故制件必须留在动模一侧，才能使制件推出(参照分型面的确定原则)。(3)保证在推出过程中制件不变形。(4)避免推出损伤制件。(5)应保证制件的外观质量。(6)若推出部位需设在制件使用或装配的基准面上时，为不影响制件尺寸和使用，一般使推杆与制件接触部位处凹进塑件0.1mm左右，而推出杆端面则应高于基准面，否则制件表面会出现凸起，影响基准面的平整和外观。,1.4 注塑成型模具基础,脱模力的计算及推出零件尺寸确定 典型结构,1.4 注塑成型模具基础,11 温度调节系统设计 在注射过程中，模具温度直接影响到塑件的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具温度也不同，冷却系统的设计就是保证塑件质量，减小塑件变形，缩短工艺时间。特别是在大型模具中尤为重要，它已成为大型模具设计的三大核心内容之一。,1.5 注塑模具CAD简介,塑料是高分子化学和材料科学发展的重要成果，塑料产品已经成为人类生产和生活中必不可少的重要组成部分。作为塑料成型的主要方法，注塑成型是一个复杂的加工过程，注塑模的设计和制造以及注塑成型过程分析是一个繁重的任务，仅靠设计人员的经验和模具工人的手艺，很难保证注塑模具的精密设计与制造以及制品高精度的要求。计算机辅助设计（CAD,Computer Aided Design）技术的出现，彻底改变了注塑模具传统的设计与制造方法，显著提高了塑料模具的设计制造效率和塑料产品的质量。,1.5 注塑模具CAD简介,1 注塑模设计技术的发展阶段（1）手工作坊设计阶段（2）通用CAD系统设计阶段（3）专用注塑模CAD系统设计阶段,1.5 注塑模具CAD简介,2 CAD技术在注塑模中的应用（1）塑料制品的设计（2）模具结构设计（3）模具开、合模运动仿真,1.6 UG NX 6.0 MOLD WIZARD模块概述,UG NX 6.0 MoldWizard是UG NX 6.0的一个应用模块，专门用于注塑模具的设计，是一个功能强大的注塑模具软件。注塑模具设计中的分型、添加模架、镶块、滑块抽芯、推杆和定位环，以及为复杂型芯型腔轮廓创建的电火花加工的电极，创建模具的浇注系统和冷却系统等都可使用UG NX 6.0MoldWizard容易地完成。使模具设计人员专注于零件特点相关的设计而无需过分操心繁琐的模式化设计过程。它提供了标准的模架库，使设计人员方便地为自己的模具系统添加标准模架，过程非常迅速，而且还提供工程制图的功能，方便设计人员生成标准图纸以进行加工制造。,1.6 UG NX 6.0 MOLD WIZARD模块概述,1、UGNX 6模具向导菜单介绍 下图为UG NX 6.0MoldWizard的注塑模具工具栏。在该工具栏中读者可以看到很多的模具设计工具。,1.6 UG NX 6.0 MOLD WIZARD模块概述,2、UGNX 6模具设计过程简介 UG NX 6.0MoldWizard设计过程一般由以下的几个部分构成：（1）项目名称、装载产品和单位等的初始化。（2）确定拔模方向、收缩率和工件等。（3）修补开放面等。（4）定义分型面、创建型芯、型腔。（5）标准模架的设计。（6）推杆、滑块、抽芯和嵌件的设计。（7）浇口、流道、冷却系统、电极、建腔、物料清单和模具装配图的实际。,1.7 本章小结,本章是注塑模具设计的第一章，主要介绍模具入门应懂得的一些基础知识。首先是讲述注塑模具的成型理论和其工艺过程，接着介绍注塑模具的分类和典型结构和注塑模具设计的一般流程，再介绍注塑模具设计的一般流程，这节内容主要有：分型面的确定，浇注系统的设计，成型零件的设计，导向机构设计，侧抽芯机构设计，顶出机构设计，温度调节系统设计等。最后是注塑模具CAD简介和UG NX6.0 MOLD WIZARD 模块的介绍。其中，注塑模具设计的一般流程是本章的重点和难点。,第二章 UG模具设计初始化,目录,2.1加载产品和项目初始化2.2 定义模具坐标系2.3设置模具收缩率2.4设置模具工件2.5型腔布局2.6多件模2.7实例模具设计初始化,2.1加载产品和项目初始化,1、加载产品 2、项目装配和产品装配,2.1加载产品和项目初始化,1、加载产品 在注塑模向导工具栏中，单击“初始化项目”图标，弹出“打开”对话框。,2.1加载产品和项目初始化,在“打开”对话框的指定路径中选择产品零件文件，单击“OK”按钮，系统将自动进行项目初始化操作，并弹出“初始化项目”对话框。,2.1加载产品和项目初始化,材料和收缩率选项 通过选择“材料”下拉列表中的选项，如图2-4所示，即可确定材料的收缩率。也可以单击“编辑材料数据库”图标，在打开的Excel图表中编辑材料的收缩率。,2-4,2-5,2.1加载产品和项目初始化,项目单位 该选项组是设置在项目中长度的单位，有“英寸”和“毫米”这两个选项。重命名组件 通过勾选该选项，可以在下一步打开的“部件名管理”对话框中对项目中所用的文件名称进一步进行设置。,2-6,2.1加载产品和项目初始化,编辑项目配置 在“初始化项目”对话框中单击“编辑项目配置”图标，打开电子文档。,2-7,2.1加载产品和项目初始化,编辑定制属性 在“初始化项目”对话框中单击“编辑定制属性”图标，打开电子文档。,2-8,2.1加载产品和项目初始化,2、项目装配和产品装配 当完成上述内容的设置后，便可以单击“初始化项目”对话框中的“确定”按钮。,2.1加载产品和项目初始化,单击在工作区域的左边的“装配导航器”图标，系统将展开“装配导航器”。,2-9,2.2 定义模具坐标系,模具坐标系是将产品子装配原来的工作坐标转移到模具装配的绝对坐标位置，并以该绝对坐标作为模具坐标。通常，模具坐标系的原点就是放置模架的中心点，X-Y平面就是分型面，Z轴正向就是脱模方向。,2.2 定义模具坐标系,在注塑模向导工具栏中单击“模具CSYS”图标，弹出“模具CSYS”对话框。,当前WCS：把部件当前的坐标系作为模具CSYS。产品体中心：设置产品体中心点作为模具CSYS原点的位置。选定面的中心：把模具CSYS原点设置到所选面的中心。,2-10,2.2 定义模具坐标系,当选择“产品体中心”选项或“选定面中心”选项时，对话框变为下图的形式。,2-11,锁定X位置：允许重新放置模具坐标烯而保持被锁定的YC-ZC平面的位置不变。锁定Y位置：允许重新放置模具坐标烯而保持被锁定的ZC-XC平面的位置不变。锁定Z位置：允许重新放置模具坐标烯而保持被锁定的XC-YC平面的位置不变。,2.3设置模具收缩率,在注塑模向导工具栏中单击“收缩率”图标，弹出“缩放体”对话框。,2-12,2.4设置模具工件,工件是用来生成模具的型芯和型腔的实体，并且与模架相连接。所以工件的尺寸的确定以型芯或型腔的尺寸以及标准模架的尺寸为依据。,2.4设置模具工件,在注塑模向导工具栏中单击“工件”图标，弹出“工件”对话框。,2-13,2.4设置模具工件,当“类型”选择为“组合工件”时，对话框变为右图的形式。,2-14,2.5型腔布局,在注塑模向导工具栏中，单击“型腔布局”图标，弹出“型腔布局”对话框，该对话框提供了产品、布局类型、平衡布局设置、生成布局、编辑布局等功能。,2-15,2.5型腔布局,1、产品该功能用来在工作区选择需要进行型腔布局的产品。2、布局类型、平衡布局设置、生成布局系统提供的布局类型包括矩形、圆形两种。对于矩形布局，又可分为“平衡”和“线性”两个选项。对于圆形布局，又可分为“径向”和“恒定”两个选项。,2-16,2.5型腔布局,3、编辑布局（1）编辑插入腔可以使用编辑插入腔功能自动插入标准腔体，插入的腔体的尺寸与布局尺寸是相关的。但可以在标准件对话框中修改该插入的腔体尺寸。单击“编辑插入腔”图标，弹出“刀槽”对话框，在“目录”选项卡中，可旋转插入腔体的圆角类型与尺寸；,2-18,2.5型腔布局,（2）变换变换功能用于对零件进行平移操作。单击“变换”图标，弹出“变换”对话框，变换类型有“旋转”、“平移”、“点到点”三种方式。（3）移除移除功能可移去高亮显示的型腔，但必须留下至少一个型腔。（4）自动对准中心自动对准中心功能用于自动搜索全部型腔（包括家族模），得到一个布局的中心点，并将该中心点移动到绝对坐标系的原点，该原点将作为模架的调入中心。,2-20,2.6多件模,定义：多件模是指把具有一定关系的两个或两个以上的产品放在一个模型里面注塑成型。模腔里面允许包含多个不同形状的产品，注塑模向导会自动排列多腔模工程到装配结构里，每个部件及其相关文件都将放到不同的分支下。利用多腔模工具，可以针对选择的激活部件（已经载入多腔模的部件）执行相应的操作。特点：对多个产品模型执行项目初始化操作后，即可执行多腔模操作,2-20,2.7实例模具设计初始化,打开附带光盘中“UGChapter02MWD_EX1.prt”文件。,2-22,第三章 UG模具设计分型工具,本章导读,根据参照模型结构上的差异，通常需要在模型上创建多个开口区域，如孔、槽等，这些开口区域将会直接影响后续分型操作的顺利进行，因此，在进行分型操作之前，需要对模型上的孔、槽等进行修补工作。本章对模型进行修补的模具工具主要包括：创建方块、分割实体、实体补片、曲面补片、边缘补片等内容。运用这些模具工具，读者可以很方便地将模型上开放的孔和槽覆盖起来，为分型面的创建奠定基础。一般将修补的部分添加到型芯或者滑块中去，使用相应的运动机构，在注塑前合上，产品顶出前移开。,重点和难点,1、掌握方块创建和分割实体的设置方法。2、掌握曲面补片和边缘补片的设置方法。3、掌握自动孔修补的功能和用途。4、熟悉面拆分和扩大曲面的设置方法。,3.1 模具工具概览,在注塑模向导工具栏中，单击“注塑模工具”图标，弹出“注塑模工具”工具条。,3-1,3.2 创建方块,1.创建方块是指创建一个长方体来填充局部开放区域，一般用于不适合曲面修补或边界修补的情况。例如，塑件上有与脱模方向相垂直的侧孔时，往往要用到“方块”对侧孔进行修补。另外，此种修补块也是创建滑块的常用方法。2.创建方块需要指定所修补的曲面的边界面，此边界面可以是规则的平面，也可以是曲面。在使用这个命令后系统将创建一个能包围所有边界面的体积最小的长方体填充空间。对于边界面是曲面的，所创建的箱体多余部分可使用分割实体的方法修剪。,3.2 创建方块,3.在“注塑模工具”工具条中单击“创建方块”图标，弹出“创建方块”对话框。,3-2,3.3 分割实体,1.分割实体工具用于在工具体和目标体之间创建求交体，并从型腔或型芯中分割出一个镶件或滑块。分割实体对话框如下图所示：,3.3 分割实体,2.在“分割实体”对话框中，各部分选项的含义如下：2.1目标体目标体可以是实体也可以是片体，直接用鼠标在工作区选择即可。2.2工具体工具体用于分割目标体。2.3允许非关联性：该选项控制是否可以只用非相关方式，非相关的方式在于减少磁盘的占用和内存的要求，但会降低更新时的相关性。2.4按面拆分：如果选择“按面拆分”复选框，这时只允许把实体的面作为工具体，同时由选定面生成扩大面，用以创建或分割目标体。如果扩大面不够大，因而不能创建目标体时，扩大面的功能将自动激活。通过拖动U和V方向上的滑块，可以定义扩大面的大小。2.5由实体、片体、基准平面分割：该选项表示选择实体、片体或基准平面作为分割面来分割目标体。2.6主平面分割选项组：该选项组只有在选择“允许非关联性”复选框时才能使用。用于选择过原点的主平面或自定义平面来作为分割面。,3.4实体补片,1.实体补片功能是一种构造模型来填补开口区域的方法。实体补片比构造片体模型更好用，它可以更容易地形成一个实体来填充开口区域。使用实体补片代替曲面补片的例子就是大多数的闭锁钩。,3.4实体补片,2.在“注塑模工具”工具条中单击“实体补片”图标，弹出“实体补片”对话框。,3-15,3.5曲面补片,1.曲面补片是最易于实现的修补方法，是指修补完全包含在单个曲面内的孔，以一个零厚度的面覆盖孔、槽等开放区域。当一个包含孔的曲面被选中时，系统搜索该曲面内所包含的封闭环边界或者孔边界，高亮显示每一个孔，并且按照设置来修补曲面上的孔。,3.5曲面补片,2.在“注塑模工具”工具条中单击“曲面补片”图标，弹出“选择面”对话框，选择表面，系统自动搜索所选的面上的孔，并高亮显示，进而弹出“选择孔”对话框，系统自动捕捉该表面上的所有孔，在对话框中单击“确定”按钮，系统将自动修补所选面上的孔。,3.5 曲面补片,3-17,3-18,3-19,3-20,