基于MoldWizard的阻鼾器上牙套注塑模设计*

丁永峰

（重庆文理学院机电工程学院，重庆 402160）

医用塑胶制品在使用过程中，大都要与人体直接接触。因此，同普通塑料制品相比，对其成型提出更严苛的要求[1]。流行病学调查研究显示，阻塞性睡眠呼吸暂停通气综合征(OSAHS)与高血压密切相关，50%的OSAHS患者合并高血压，同时高血压患者中至少30%为OSAHS患者[2]。目前，持续气道正压通气是治疗OSAHS合并高血压的有效手段之一，但大多数患者不能够或不愿意接受此种治疗方式，从而影响并限制了其临床应用[3]。口腔阻鼾器是通过修正下颌的前移位置，扩大并稳定上气道，从而改善通气功能，以达到治疗OSAHS的目的，在临床上取得较满意的疗效。

本文作者以图1所示某品牌阻鼾器上牙套产品为例，运用塑料成型及模具设计的相关知识，在UG中对产品进行三维造型，并在MoldWizard模块完成上牙套产品的模具设计。

图1 阻鼾器上牙套产品模型Fig.1 The productmodelofsnore guard upperbrace

1 MoldWizard设计流程

作为UG软件中设计注塑模的专业模块，MoldWizard提供快速的、全相关的、3D实体的解决方案，为模具设计的型芯、型腔、滑块、推杆、嵌件等提供进一步的建模工具[4-6]，可使模具设计更加简捷，最终创建出与产品参数相关的三维模具，并可用于加工[7-8]。

MoldWizard的一般设计流程如图2所示，主要分为准备阶段与设计阶段。通过对模型的创建、验证及修复后，进入模具的设计阶段，MoldWizard以向导的形式，在对话框中选择设计步骤，设置各零件的相关参数，即可依次对模架、顶杆、浇注系统、导柱等元件进行参数化建模，从而完成模具的设计。

图2 MoldWizard一般设计流程Fig.2 The generaldesign process ofMoldWizard

2 产品结构及工艺分析

所选材料为医用级EVA，具备良好的理化特性，与体液以及组织接触过程中能保持其原有的弹性和柔软度，不易被降解，是一种相对稳定的惰性物质，对人体组织无刺激性、机体排异反应极少。该塑件壁厚不等，平均壁厚约为4 mm，长71 mm，宽46 mm，高16.7 mm，在UG中计算其体积为V塑＝8.85 cm3，密度ρ＝1.15 g/cm3，质量m=10.18 g。产品对温度适应性较强，能保持良好的弹性和力学性能，零件尺寸较小，熔体流程短，可以进行注塑成型。

3 模具设计

3.1 注射成型工艺方案的选择

为使注塑成型顺利进行，生产前需要进行原料预处理、料筒清洗等工作。注射成型结束后，需对产品进行足够的退火与调湿处理，以降低产品的内应力，减小其翘曲变形，防止对口腔造成任何不适。参考同类产品的注塑成型工艺，拟定如下工艺参数：（1）注射机：螺杆式，螺杆转数为30 r/min；（2）料筒温度：前段240～260℃，中段220～260 ℃，后段 210～240 ℃；（3） 熔化温度：220～240℃；（4）模具温度：80～110℃；（5）注塑压力：120～150 MPa；（6）成型时间：50 s（注射时间2 s，保压时间10 s，冷却时间24 s，辅助时间14 s）。

3.2 创建型腔/型芯

3.2.1 分型面的选择

分型面的位置确定之后，才能较好地确定模具的结构形式。分型面设计是否合理，对塑件的质量、工艺操作难易程度和模具复杂程度具有很大影响[9]。依据分型面的选取原则，选择产品的最在外轮廓为分型线（图3），向外延伸生成模具的分型面（图4）。

图3 分型线Fig.3 The parting line

图4 分型面Fig.4 The parting surface

3.2 .2建立型腔/型芯

通过模具分型工具对产品进行区域计算、检查与归类后，选择定义型腔和型芯命令，完成模具型腔与型芯的创建，如图5、6所示。

图5 型腔Fig.5 The cavity

图6 型芯Fig.6 The core

3.3 调用模架及标准件

MoldWizard提供电子表格驱动的模架库和模具标准件库，通过计算产品的投影面积，可以确定模架的长度、宽度以及A、B板的厚度等参数。在模架管理窗口中，选择目录及相应的模具类型，弹出模架索引列表，选择并设置模架各零部件的参数，生成模架的三维模型。调用完模架后，选择标准件命令，进行标准件的管理与调用。设置相应的B板尺寸，即型腔固定板与型芯固定板的参数。在标准件后处理过程中，设置顶杆直径为3.5 mm，用成型面对其进行修剪处理，使其完全避空，从而设置合适的配合长度。调用弹簧、拉料杆及复位杆等杆件，完成推出及复位机构的设置。

3.4 浇注系统设计

在标准件库中，通过设置相应的类型及参数，得出定位圈及主流道衬套的三维模型，如图7所示。利用草图及管道、拉伸等命令创建浇注系统，如图8所示。

图7 定位圈及主流道衬套Fig.7 Locating ring and the sprue

图8 浇注系统Fig.8 The gating system

3.5 冷却系统设计

在冷却标准件库中，采取环绕型冷却水路，设置冷却管道直径为5 mm，选择恰当的放置位置，并进行相应的后处理，得到模具的冷却系统，如图9所示。设计完上述创建工作后，还需对所有标准件及型腔/型芯（工件）进行建腔，设计安装吊环的螺丝孔，模板倒角等后处理工作，最终完成的模具装配如图10所示。

图9 冷却系统Fig.9 The cooling system

图10 模具装配图Fig.10 Assembly drawing ofthe mold

4 结论

本文作者运用交互式CAD/CAM系统的注塑模具设计专业模块MoldWizard，对阻鼾器上牙套零件进行模具设计，结论如下：（1）以阻鼾器上牙套为对象，运用塑料模具设计的理论知识，对塑件进行工艺分析，并确定注塑成型工艺方案。（2）利用MoldWizard注塑成型模块，可快速对模具进行分型与设计，有效缩短产品的开发周期，并为后续生产加工奠定良好的基础。