基于UG的底座结构件注射成型模具设计

2021-08-19杨太德

连云港职业技术学院学报 2021年2期

杨太德，王洋

（1.连云港职业技术学院机电工程学院，江苏连云港222006；2.亚普汽车部件股份有限公司油管分厂，江苏扬州225009）

近年来,塑料模的数字化设计得到了快速发展。UG是一款融合了实体造型、曲面造型和线框模技术的大型CAD/CAE/CAM软件，利用UG可以进行模具的设计、分析并自动编制加工程序。图1所示塑件是某款家用台灯上的底座结构件，材料为PC，该塑件属于较典型的深腔不对称盒形类零件。基于UG NX 10.0 Mold Wizard设计结构合理、适应大批量生产、安全可靠、高效率的注射模，加工中需要解决的设计难点是型腔布局、推出机构的设置、冷却水道的布置等诸多方面。

图1 塑件

由于PC塑料密度小，成型温度范围宽，水敏性强，流动性差，因此，加工前物料必须干燥处理[1]117。模具一般应通过加热控制在90℃～110℃[2]14，浇注系统以大尺寸、短流程为优选方案[3]228。

1 型腔布局

1.1 定义型腔、型芯的插入工件

通过参考点方式，修改工件的尺寸，x轴方向以底面中心点对称且总长为190mm；y轴方向以底面中心点对称且总长为180mm；z轴方向总长为175mm，如图2所示。

图2 工件尺寸的定义

1.2 型腔布局

考虑到经济性、生产效率及客户要求，塑件采用一模四腔。通过线性型腔布局，获得如图3（a）所示的型腔布置方式。该方案左右两侧的塑件由于充模路径不同致使充模时间有差异，影响塑件的成型质量。通过型腔布局变换，可以获得如图3（b）、3（c）所示的两种型腔布置方式。如图3（b）所示的方案，充模路径最长，塑料熔体流动性下降最多，塑件容易出现冷疤或充填不足现象，不利于不对称深腔类塑件成型。如图3（c）所示的方案，深腔部分充模路径最短，充模压力和熔体流动性下降最少，是合理的型腔布局方案[4]。

图3 型腔布置

2 型腔、型芯设计

2.1 塑件U形槽的补片

利用包容体工具，创建长方体块。通过修剪体及布尔差运算，完成塑件上U形槽的补片，如图4所示，把补片体定义到型芯。

图4 塑件槽的补片

2.2 塑件孔的补片

利用曲面补片工具，对塑件上的方孔、圆孔、长圆形孔补片，如图5所示。

图5 塑件孔的补片

2.3 塑件表面分析

通过模具分型工具→检查区域，对未定义的区域根据特征分别指定到型腔和型芯。型腔表面区域定义的结果如图6（a）所示,型芯表面区域定义的结果如图6（b）所示。

图6 型腔、型芯表面区域定义

2.4 定义型腔、型芯区域

定义型腔、型芯区域设置时创建区域和创建分型线；通过有界平面创建分型面；编辑分型面和曲面补片，把曲面补片添加为分型面。通过上述步骤，所定义的型腔如图7（a）所示，所定义的型芯如图7（b）所示。

图7 型腔、型芯

3 模具结构设计

3.1 模架的选用

一模四腔的模仁镶块尺寸380mm×360mm×175mm，因此在模架库中选择LKM_SG CI5560，A板厚180mm，B板厚70mm的标准模架。

3.2 推出机构的设计

根据产品特征，采用顶管及顶杆连合顶出，在深型腔处另设置一组小顶杆。因为是一模四腔，因此，顶杆、顶管布置时要选择“塑件_prod_*”为目标位置，拉料杆布置时要选择“塑件_layout_*”为目标位置。顶杆的长度需要根据型芯表面到推杆底板上平面的距离来确定。推出机构各零件的尺寸见表1。

表1 推出机构零件尺寸单位：mm

通过顶杆后处理，对顶管、顶杆的顶面进行修剪。经过修剪处理后，顶出机构与型芯工作表面平齐。设计的模具推出机构如图8所示。

图8 推出机构

3.3 冷却系统设计

为了适应型腔、型芯整体镶拼的结构，同时考虑到水路的密封及深型腔处的冷却效果，动、定模两侧的冷却水路分别采用叠层式的结构。因为该产品推出机构的零件比较多，因此冷却水路的布置空间相对有限。仅凭设计经验，容易出现冷却水路与推出机构相互干涉致使模具报废的现象。利用所建立的3D模型，很方便观察冷却水路与推出机构之间的相对位置关系。该产品所采用的冷却系统如图9所示。模架A板、B板与型芯、型腔镶块之间还需要采用密封圈密封，保证冷却水路不泄漏，密封装置如图10所示。