而且和塑料品种注射成型条件有关离心铸造

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　　--《SolidWorks2011中文版数字样机技术及其应用实例（入门与提高）》连载22

　　数字模具设计之注塑模具设计实例是《SolidWorks 2011中文版数字样机技术及其应用实例（入门与提高）》连载22，本章这里讲的模具是指注塑模具（当然，还有冲压模具、铸造模具等）。讲的数字模具设计是指注塑模具的三维数字化设计。具体内容包括数字模具设计基础、数字模具设计与分析实例1和数字模具设计与分析实例2。本书由机械工业出版社授权e-works转载，任何人不得复制、转载、摘编等任何方式进行使用。如需联系出版相关书籍，请联系机械工业出版社张淑谦先生，电线章 数字模具设计实例

　　（1）注塑模具的定义用于注射成型塑料零件（后面简称“塑件”）的模具，简称为注塑模具。它是热塑性塑料成型加工中常用的一种模具，应用非常广泛。

　　（2）注塑模具的结构类型注塑模具的典型结构按其模架组合形式有两板式（大水口）、三板式（细水口）两大类。

　　两板式注塑模具是由定模和动模两大部分组成的。定模部分安装在注塑机的固定板上，动模部分安装在注塑机的移动板上。注塑成型时，定模部分和随液压驱动的动模部分经导柱导向而闭合，塑料熔体从注塑机喷嘴经模具浇注系统进入型腔；注塑成型冷却后开模，即定模和动模分开，一般情况下塑件留在动模上，模具顶出机构将塑件推出模外。它的优点是构造简单，制造容易，成本低廉，以及维修方便。其他形式的注塑模具都是以两板式注塑模具作为设计与制造的主要依据。其两板是：安装在注射机固定板上的定模板（常叫A板）；安装在注射机移动板上的动模板（常叫B板）。在主开模方向，两板间只构成一个分型面，如图16-1a和图16-1b所示。两板式模具的轴测图如图16-1c所示。

　　三板式注塑模具与两板式注塑模具的主要不同点在于：除了定模板、动模板之外，还有一块含点浇口的浇注系统分离板，共三板，故叫三板式。在主开模方向，三板之间构成了两个分型面。其缺点是：结构复杂；设计与制造麻烦；要用较大行程注射机；成本较高。其优点是：可自动化生产；成型后不用切割流道凝料，提高了塑件外观质量，如图16-2所示。

　　1）成型零部件：是指动、定模部分中组成型腔的零部件，由型芯（凸模）、型腔（凹模）、镶件和侧向型芯等组成，合模时构成型腔，离心铸造用于填充塑料熔体。它们是决定塑料零件内外表面几何形状和尺寸的零件，是注塑模具的核心组成部分。

　　2）合模导向机构：有导柱和导套等。它们的功能是保证动、定模板合模或模具中其他零部件之间的准确对合，离心铸造进而保证塑件形状和尺寸的精度，并避免损坏成型零件。3）浇注系统：是指将熔融塑料由注射机喷嘴引向模具型腔的通道。此通道对于熔融塑料充填时的流动性以及塑件的质量等有重要影响。浇注系统由主浇道、分浇道、浇口及冷料穴等组成。

　　4）顶出机构（又称脱模机构）：是指在开模过程中，将塑件及浇注系统凝料顶出的装置，有顶杆脱模机构（包括顶杆、顶杆的固定板、拉料杆、推杆和复位杆等）、推板脱模机构和推管脱模机构等。

　　5）温度调节系统：为了满足注射工艺对模具温度的要求，需要在模具中设置冷却或加热装置对模具进行温度调节。此系统是可选项。

　　6）侧向分型和抽芯机构：当塑件上有侧凹或侧凸时，就必须在开模顶出塑件之前，把成型侧凹或侧凸的活动型芯从塑件中抽出去。实现这一功能的装置就称为侧向抽芯机构。

　　7）排气系统：在注塑成型过程中，为了将型腔内的空气排出，常常需要设置排气系统。通常是在分型面上有目的地开设若干条沟槽，或利用模具的推杆或型芯与模板之间的配合间隙进行排气。小型塑件的排气量不大，因此可直接利用分型面排气，而不必另设排气槽。

　　8）其他零部件：根据某套模具的特殊情况，还需要设置的其他结构，例如，用来固定、支撑成型零部件或起定位和限位作用的零部件等。

　　由于注塑模具的模架系统一般都采用标准的，因此模具设计主要就是设计成型零件。我国于1990年正式颁布了塑料注射模模架的国家标准。其中，塑料注射模中小型（B×L≤500mm×900mm）模架国家标准为GB/T 12556.1～12556.2—1990，其基本组合形式有A1、A2、A3、A4四种；塑料注射模大型（B×L为630mm×630mm～1250mm×2000mm）模架国家标准为GB/T 12555.1～12555.15—1990，其基本组合形式有A、B两种。

　　拔模即将竖直面切削出有一定角度（不能超过30°）的斜面，通常用于模具或铸件；拔模分析是指检查模型的面是否有足够的拔模，从而确保零件可靠地从型腔中分离出来。拔模分析的工具图标为。

　　（2）底切与底切分析底切是指出现阻止塑件从模具型腔顶出的现象。底切分析即识别可阻止塑件顶出的零件模型上的围困区域（如侧向内凹或外凸）。底切分析的工具图标为。

　　分型线位于铸模零件的边线上，在型芯和型腔曲面之间。它们用来生成分型面并分开曲面。用户在模型缩放比例并应用了适当的拔模后，生成分型线。分型线分析可以分析正拔模和负拔模之间的过渡情况，从而直观化并优化可能的分型线。分型线分析的工具图标为。

　　用户若想将切削块分割为两块，则需要两个无任何通孔的完整曲面（一个型芯曲面和一个型腔曲面）。关闭曲面即关闭分型曲面中的通孔（有些软件称此操作为“靠破孔”）。用户要在生成分型线后，才能生成关闭曲面。生成曲面修补以闭合铸模零件中的通孔。关闭曲面的工具图标为。

　　分型面用来从分型线拉伸以将模具型腔从核心分离出来。用户还可使用分型面来生成连锁曲面。分型面的工具图标为。

　　直纹曲面是指将拔模添加到输入模型上的曲面。用户也可使用直纹曲面工具来生成连锁曲面。直纹曲面的工具图标为。

　　切削分割是指根据一定的步骤来生成型芯和型腔实体的操作。切削分割的工具图标为。

　　型芯是指用于成型塑件内部形状的零件。SW软件中文版将此术语翻译为“型心”，不符合中文的惯用说法。所以，本书都用“型芯”代替软件中文版中的“型心”。

　　用SW设计注塑模具的工具栏如图16-3所示。对工具栏中各个工具图标的简要说明见表16-1。

　　用户可使用前述模具工具来设计注塑模具，而且还可以使用这些模具工具来分析并纠正SW创建或由别的软件输入的塑件模型的不足之处。模具工具覆盖了从初始分析到生成切削分割的整个流程：创建或打开或输入塑件模型→添加装配凸台→检查拔模→添加拔模→应用比例缩放→生成分型线→添加关闭曲面→创建分型面→准切削分割→应用切削分割→将型芯移离型腔→强化模具显示状态→生成切削装配体。

　　注：切削分割的结果为一多体零件，包含注塑零件、型芯和型腔，以及诸如边侧型芯等其他可选实体的单独实体。用户更改塑件模型会自动反映到分割所得的实体中。如前所述，一套完整的模具还有其他组成结构。为此，必须将分割所得多实体零件变成装配体特征，以便添加其他结构零部件。

　　1）关于拔模分析和分型线工具：用户可以使用分型线工具来检查拔模，并以单一步骤应用分型线。然而，对于某些复杂的模型，在生成分型线之后添加拔模会引起几何体的变化，此时便需要重新应用分型线。另外一种方法是使用拔模分析工具。它包括在分型线工具中找不到的功能，例如，为模型上每种面显示计数。然后，如有必要，使用拔模工具（限于用SW创建的模型）或“曲面”工具栏中的直纹曲面工具或替换面工具（对于输入的模型）来添加拔模。后，离心铸造使用分型线）拔模方向的确定：拔模方向定义切削实体（型腔或型芯）拔模以分离模具的方向。它可控制拔模角度所应用的方向。在此情况下，用户正添加拔模的面位于型芯边侧上。由于型芯在模具分离时往下拔模，拔模方向必须朝下，如图16-4所示。在该图中，添加0.5°的倾斜角度，是为了使两者的区别更加显著。

　　图16-4 拔模方向3）关于比例缩放系数（或称因素、因子）：由于熔融的塑料在冷却凝固过程中会发生收缩现象。因此，为了保证终获得塑件的尺寸精度，必须适当放大参照零件模型。比例缩放系数是一个大于1的已知值，而且和塑料品种、注射成型条件有关。用户可以查塑料手册或注塑模具设计手册来确定。
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