基于Pro/E的注塑模具的优化设计研究

郭国谊

（新余学院 机械工程学院，江西 新余 338000）

基于Pro/E的注塑模具的优化设计研究

郭国谊

（新余学院 机械工程学院，江西 新余 338000）

在新时代的背景下，我国经济有了快速发展，与此同时，我国的科技水平也得到了提升。随着生产力的不断提升，传统的注塑模具设计方法已经不适应现代高效生产的目标，企业对注塑模具的设计提出了全新的要求。企业为了提高自身的生产效益，将不得不利用Pro/E技术来实现注塑模具的优化设计。文章着重分析了基于Pro/E的注塑模具优化设计的内容，详细论述了注塑模具优化设计的细节内容。

注塑模具；Pro/E；优化设计

Pro/E的具体功能是能够模拟进行模具的注塑过程，在这个过程中能够不断发现问题，并纠正发现的错误。Pro/E中添加了参数化设计，可以简化设计者的操作步骤，只需要绘制出某一图形的具体特征，再经过生成后就能够得到让自己满意的图形，操作较为简便，十分适用于现代化生产。

1 注塑模具设计理论

注塑模具设计指的是操作员利用计算机以及专业软件来进行注塑模具的开发，其中主要包括浇注系统设计、冷料井设计等。基于Pro/E的注塑模具设计是一项科技含量较高的技术，它与当今时代的设计制造理念相符合，进而在我国的模具制造业中得到了广泛的使用，而优化注塑模具的设计能够提高企业的产品经营利润，是目前我国注塑模具生产企业急需做到的一个点。

2 浇注系统的设计

浇注系统所指的是材料自注塑机喷嘴流出到进入型腔后所经过的总路径。浇注系统的设计是注塑模具优化设计中极为重要的一个步骤，因为其直接关系到产品的最终质量，所以应该得到注塑模具操作人员的高度重视。

2.1 浇注系统主流道设计

浇注系统的主流道位于喷嘴与型腔相连接的部分。一般情况下，主流道都是处在注塑模具动模板的中心位置，并且会与其他分流道相连接。主流道的形状大多都是圆锥形，这样设计的原因是能够在注塑结束之后能够更加轻易地实现脱模，并且不容易损伤模具形状。

2.2 浇注系统分流道设计

分流道有以下几个设计要求：第一，根据溶体性质的不同来设计不同的分流道；第二，分流道的拐角处应该要保持圆滑，不应留有棱角；第三，分流道的表面要保证平滑，不能太粗糙；第四，当分流道较长时，应该要在浇口与分流道相连接的尾端装置冷料装置，以此来防止熔料凝固造成管道堵塞。

分流道有多种形状，而不同形状的分流道也具有不同的作用。在设计注塑模具的浇注系统时，分流道的设计也是极为重要的，其主要是基于主流道与整个模具型腔的大小与样式来进行设计的。分流道的设计一定要合理，这样才能够使熔料平均地进入不同的分流道，并且减小在流动过程中所受到的阻力，增强熔体的流动性，避免熔体在分流道内凝固的现象出现。相同种类与体积的熔料在分流道中流动时，应该尽量减小其的热损失与流动阻力，这样的分流道设计才是成功的。在分流道的设计之中，分流效率最优的是圆形截面，但是因为其加工难度较高，因此一般仅用于热流道模具之中，而注塑模具生产企业最长使用的是U型截面与梯形截面，这两种截面设计虽然分流效率较低，没有圆形截面高，但是因为这两种截面设计较为简单，并且实际操作起来较为便利，便于脱模，因此受到了广大注塑模具生产企业的喜爱，并且以此来代替圆形截面分流道。

2.3 冷料井设计

冷料井的主要作用是把流道里熔体中的冷料截取掉，避免让这些冷却的熔体进入型腔内，以此来保证注塑产品不会出现质量问题。冷料井一般设置在注塑模具的动模板上，冷料井的直径应该要大于主流道的直径，而深度要比其直径更大，这样设计的目的是能够完全去除熔体之中的冷料，并将其拉出。

3 排气引气系统设计

3.1 排气系统设计

排气系统设计所指的是在注塑模具上面通过设计排气系统来让整个熔料能够顺利地从料斗内进入到型腔之中，并完成最终的冷却成型。因为在注入熔料的时候，注塑机会对管内的熔料进行加压，以此来保证熔料能够顺利进入到型腔内，所以就一定要在模具中设计一个排气系统，这样做的主要目的是减少熔接痕，避免出现熔料燃烧的现象，以此来保证最终产品的质量。

在普通的注塑模具生产中，大多数生产企业都会涉及以下几种排气系统：

第一，排气槽排气：在体型较大的模具生产制造中，因为型腔的体积较大，因此在其内存在的气体量也会较多，这时候就需要开设排气槽，因为排气槽能够排出较多的气体，减少因为型腔内的气体过多而引发的产品质量问题。

第二，分型面排气：当注塑模具的体型较小的时候，型腔内存在的气体也相对较少，这时候就不需要在模具上开设排气槽，只要设计分型面排气就好。在设计分型面排气的位置时，设计者需要注意不要将其开设在熔料流动的旁边，避免出现熔料流出的现象。

第三，配合间隙排气：这种排气方法并不需要开设专门的槽口，而是利用一些接口来实现型腔内气体的排放。

第四，粉末烧结金属排气：有一些型腔的结构较为复杂，并不适用上述的几种排气方法，这时候就可以使用粉末烧结金属排气。一般来说是在注塑的过程中，在分型面与顶针部位防治粉末烧结金属来实现型腔内部气体的排出。这种排气方法主要是利用粉末烧结金属来实现排气，但是因为粉末烧结金属不够强韧，经常会出现破损，使产品出现质量问题，所以使用的并不多。

第五，排气井排气：这种排气方法是在模具上设置排气井，以此来排出型腔内过多的气体。它的工作原理是型腔内所存在的气体被进入的熔料挤进排气井内，这种排气方法操作简单而且效果较为理想，是目前注塑模具生产企业普遍接受的排气方法。

3.2 引气系统设计

顾名思义，引气系统与排气系统是全然相反的两个系统，它所存在的主要目的是将型腔外的空气引进型腔内部，以此减少型腔脱出不便的情况。当注塑完成并冷却之后，因为型腔内的空气已经基本被排出，所以塑材与型腔壁之间会紧紧黏合在一起，没有办法使产品脱模，这个时候就需要往型腔内注入空气，减少型腔内与外部的压强差，完成最终的脱模步骤。

4 注塑模具冷却系统设计

冷却系统的设计主要是围绕冷却水路来开展设计的，其中主要涵盖以下内容：冷却水路的具体布局、尺寸的大小、用何种液体进行冷却等。在整个注塑过程中，冷却系统的设计是否合理会直接影响到型腔内产品的成型时间与最终的产品质量，所以，是否拥有一个设计优良的冷却系统是判断注塑模具设计是否优秀的重要因素。

5 基于Pro/E的中空球形柄注塑模具的设计

基于Pro/E的中空球形柄的设计流程如下所示。

5.1 预先处理中空球形柄的设计模型

首先需要创建一个基本的坐标，然后对具体的数值进行修改与确定，以此来保证模型的使用质量。利用Pro/E来完成精度的设置，并严格控制模型的拨磨斜度，这样做的主要目的是为了能够在生产制作产品的时候，注塑模具内的塑件能够轻易地脱模，避免因为脱模不便而损坏产品表面的现象发生。

5.2 模具的布局及收缩率的设定

在设计具体的工件模型时，应该要把早先已经制作完成的一个产品放置在模型之中，然后利用Pro/E的先进技术来对模具最终的形状与样式进行修改与确定，最终在模块中再来修改与设计要制作与生产的模具。因为受到热胀冷缩的影响，因此模具的收缩度应该要进行一定的计算，在制作中空球形柄的具体操作中，笔者所设定的收缩率为0.006。

5.3 对浇注系统及冷却系统的设计

在设计中空球形柄的浇注系统时，可以利用切割时的切割图案来完成模具的浇注，或者也可以使用注塑模具之中的主流道或者分流道来实现浇注。为了避免在浇铸过程中因为杂质与多余气体的存在而使得产品出现质量问题，可以在中空球形柄的注塑模具上设置一个冷料井与排气井，这样一来能够解决在浇铸过程中出现的杂质与气泡问题，保证中空球形柄的治量。在浇注完成之后，可以在中空球形柄的注塑模具内设置U型冷却装置来帮助型腔内熔体的冷却，最终完成整个中空球形柄的制作。

5.4 脱模

在完成中空球形柄的浇注与冷却之后，最后的步骤就是将模具从型腔内取出，也就是脱模。在Pro/E的多项技术中，“分割”这个技术能够很好地处理这一项内容。在最终的脱模步骤完成之后，这样中空球形柄的设计与制作才算最终完成。

6 结语

Pro/E技术能够有效提高注塑模具的生产效率，在生产注塑模具的每一个环节都能够仿真完成，并且实现自动化。基于Pro/E的注塑模具的优化设计研究能够简化注塑模具的生产流程，解放生产力与劳动力，让注塑模具生产企业有更多的劳动力空间去生产更多的产品。不仅如此，基于Pro/E的注塑模具的优化设计还能够在很大程度上提高注塑模具的产品质量，这将能给注塑模具生产企业的经营带来更多的利润，并且有利于注塑模具生产企业的长久与稳定发展。

[1]王正伦，王智祥.基于Pro／E的筐壳类塑件注塑模具设计与制造[J].机械，2011（9）：34-38.

[2]崔康，文怀兴.基于Pro/E及Moldflow的数码照相机外壳注塑模具设计[J].塑料工业，2012（9）：60-63.

[3]刘丹，钱应平，易国锋，等.基于Moldflow的汽车后视镜座注塑模具优化设计[J].塑料，2014（5）：95-97，26.

[4]孟文，樊军，孔春元.利用Moldflow及ANSYS对鼠标下盖注塑模具的优化设计[J].机械，2008（12）：44-45.

Research on optimization design of injection mold based on Pro/E

Guo Guoyi
（Mechanical Engineering College of Xinyu University, Xinyu 338000, China）

In the new era, China’s economy has developed rapidly, at the same time, the level of science and technology in our country has been improved. With the continuous improvement of productivity, the traditional injection mold’s design method has not adapted to target of the modern and efficient production, and the enterprises put forward new requirements to the injection mold’s design. In order to improve their production efficiency, Enterprises will have to use Pro/E technology to achieve the optimization of injection mold’s design. This paper focused on the analysis of the content of the optimization design of injection mold based on Pro/E, and discussed the details of the optimization design of the injection mold.

injection mold; Pro/E; optimization design

郭国谊（1968— ），男，江西永丰，硕士，副教授；研究方向：机械、模具的设计与制造及其教学，CAD/CAM技术应用及其教学。