UG如何在模具设计中使用？UG在海门的发展前景大不大？

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摘要：简述塑料模具设计中已经成熟的经验及原则，提高对塑胶模具的认知，进而在结构设计时能更好的符合模具要求。
引言：一套完整的模具，它涵盖有多个相关系统，它们之间相辅相成．只有当各系统达到最佳组合，才能保证模具的正常使用和精度．因模具的结构必须符合产品的要求，不同的产品有不同的要求，而产品存在变化性和多样性，这就决定了模具的多样性．一般来说，典型之塑料模具包括：浇注系统，顶出系统，冷却系统，排气系统，抽芯系统等．本文将针对模具的各个系统作简要说明。


2．模具设计相关要素


2.1分模面
为使产品从模具中取出，模具必须分成公母模侧两部分，此分界面称之为分模面．它有分模和排气的作用，但因模具精度和成型之差异，易产生毛边，结线，有碍产品外观及精度，选择分模面时注意：
?不可位于明显位置而影响产品外观．
?开模时应使产品留在有脱模机构的一侧．
?位于模具加工和产品后加工容易处．
?对于同轴度要求高的产品，尽可能将型腔设计在同一侧．
?避免长抽芯，考虑将其放在公模开模方向，如一定要有应将抽芯机构尽量设在公模侧．
?一般不采用圆弧部分分模，这样会影响产品外观．
?对于流动性好易溢边之塑料，应采用插破方式分型可防治毛边产生．
?对于高度高，脱模斜度小之产品，可取中间分模，型腔分两边以有利于脱模．


2.2脱模斜度
为使产品容易从模具中脱出，模具上必须设置脱模斜度．其大小视产品形状，塑料，模具结构，表面精度和加工方式不同而异．一般为１－３°，在不影响产品外观和性能之情形下，脱模斜度愈大愈好．
１.箱盒和盖：
类型
小于50mm
50—100mm
大于100mm
浅薄件
杯状
S/H
1/30—1/35
1/30—1/60
1/60以下
1/5—1/10
母模侧大于公模侧




2．栅格：
栅格形状，尺寸及肉厚不同应有不同的脱模斜度，经验公式如下：
0.5(A---B)/H =1/12—1/14
A=大端尺寸 B=小端尺寸 H=高度
栅格节距在4mm以下之场合，脱模斜度为1/10左右, 栅格肉厚超过８mm，斜度不可过份加大，可在母模侧多留胶位处分模，如栅格段胶位加大，可考虑加大斜度．
3．加强筋（可改善料流，防止应力变形，并起补强作用）
ａ．纵肋：　0.5(A-B)/H=1/500—1/200
ｂ．底肋：　0.5(A-B)/H=1/150—1/100
ｃ．凸柱：　0.5(大端直径 – 小端直径)/Ｈ＝1/30—1/20(内外孔在模具同一侧)
母模侧： 0.5(大端直径 – 小端直径)/Ｈ＝1/50—1/30
公模侧： 0.5(大端直径 – 小端直径)/Ｈ＝1/100—1/50 (内外孔在模具两侧)
注: 母模侧脱模斜度可较公模侧大些，以利于脱模．
2.3肉厚
产品的肉厚会直接影响到成型周期和生产效率，并会因肉厚不均引起缩收下陷和应力产生，设计模具时，决定肉厚应注意：
?产品机械强度是否充分．
?能否均匀分散冲击力和脱模力，不发生破裂．
?有埋入件时，须防止破裂，是否会因肉薄产生结合线而影响强度．
?尽可能肉厚一致，以防缩收下陷．
?肉太薄是否会引起充填不足或阻碍料流．


以下为常见塑料标准肉厚参考:
塑料
PE
PP
PA
POM
PS
PBT
ABS
PMMA
PVC
PC
AS
肉厚
0.5—3.0
0.6—3.0
0.5—3.0
1.5—5.0
1.2—3.5
0.8—3.0
1.2—3.5
1.5—5.0
2.0—5.0
1.5—5.0
1.2—3.5
2.4凸柱
一般为产品上凸出之圆柱，它可增强孔的周边强度，装配孔及局部增高之用．必须防止因肉厚增加造成缩水和因聚集空气造成充填不满或烧焦现象，设计时注意点：
1.其高度以不超过本身直径之两倍为宜，否则须增设加强筋．
2.其位置不宜太接近转角或侧壁，以利于加工．
3.优先选择圆形，以利于加工和料流，如在底部可高出底面0.3—0.5mm．
2.5孔
在多数产品上都有孔的存在，其主要有三种方法来取得:
1. 在产品上直接成型
2.在产品上先成型预留孔，再机加工完成．
3.成型后完全由机加工钻孔．
设计时须注意以下几点：
1.孔与孔之间距离须孔径2倍以上．
2.孔与产品边缘之距离应为孔径之3倍以上．
3.孔之周边宜增加肉厚．
4.孔与产品侧壁之距离应为孔径0.75倍以上．
5.孔之直径在1.5mm以下时，很容易产生弯曲变形，须注意孔深不宜超过孔径2倍以上．
6.分模面在中间之通孔，为防止偏心，可将不重要一侧之孔径加大．
2.6螺纹
为装配之用，产品上有时会有螺纹设计，它可以直接成型，也可以在成型后再机械加工．对于经常拆卸或受力大之螺纹，则采用金属螺纹镶件，设计时注意如下原则：
1.螺距小于0.75mm之螺纹避免使用，最大可使用螺距5mm之螺纹．
2.因塑料收缩原因，避免直接成型长螺纹，以防螺距失真．
3.螺纹公差小于塑料收缩量时，避免使用．
4.如内外螺纹配合，须留0.1—0.4mm之间隙．
5.螺纹部分应有1--3°脱模斜度．
6.螺牙不可延长至产品末端，须设0.8mm左右之光杆部位．以利于模具加工和螺纹寿命．
7.在一些类似瓶盖产品上，它会设一些竖琨纹，其间距宜大，最小为1.5mm，一般为3.0mm，在分模面设至少0.8mm平坦部位．
2.7镶嵌件
为了防止产品破裂，增加机械强度或作为传导电流之媒体及装饰之用，在产品成型时常埋入镶嵌件，注意要点：
1. 保证镶件牢靠性，镶件周围胶层不能太薄．
2.镶件和镶件孔配合时须松紧合适，不影响取放．
3.为使镶件与塑料结合紧密，埋入部分常设计成粗糙或凹凸之形状(压花．钻孔．冲弯．切槽．倒扣等)．
2.8其它要点
1.加强筋不可太厚，一般不超过肉厚的一半，以防缩水．
2.只要不影响外观和功能，光面尽量改为咬花面，这样可减少模具加工难度，增加美感，也可防止缩水产生．
3.在凸柱周边，可除去部分肉厚，以防止收缩下陷．
4.肉厚较薄之孔，应将孔边及高度增加，以便补强．
5.心芯梢受收缩力影响，产品顶出时易造成破裂，可设置凸边，承受顶出力．
6.转角设Ｒ，可改善强度，防止应力集中有利于料流．
7.避免锐角，薄肉部份易使材料充填不足．
8.外边有波纹之产品，为方便后加工，可改为加强边缘．
9.分模面有阶段形时，模具加工不易，考虑改为斜线或曲线分模．
10.贯穿之抽芯易发生故障，改为两侧抽芯为佳．
11.因圆形比其它形状加工更易，可降低成本，优先选用．
12.在产品上加蚀文字或图案时，如无特殊要求，尽量设计凹字，便于模具加工．
3. 浇注系统设计


浇注系统是塑模设计中一重要环节，常分为普通和无流道浇注系统．它跟所用塑料产品形状，尺寸，机台，分模面有密切关系．
设计时注意以下原则：
1.流道尽量直，尽量短，减少弯曲，光洁度在Ra=1.6—0.8um之间．
2.考虑模具穴数，按模具型腔布局设计，尽量与模具中心线对称．
3.当产品投影面积较大时，避免单面开设浇口，以防注射受力不均．
4.浇口位置应去除方便，在产品上不留明显痕迹，不影响产品外观．
5.主流道设计时，避免塑料直接冲击小型芯或小镶件，以免产生弯曲或折断．
6.主流道先预留加工或修正余量，以便保证产品精度．
3.1主流道设计
主流道是连接机台喷嘴至分流道入口处之间的一段通道，是塑料进入模具型腔时最先经过的地方．其尺寸，大小与塑料流速和充模时间长短有密切关系．太大造成回收冷料过多，冷却时间增长，包藏空气增多．易造成气泡和组织松散，极易产生涡流和冷却不足；
如流径太小，热量损失增大，流动性降低，注射压力增大，造成成型困难．一般情况下，主流道会制造成单独的浇口套，镶在母模板上．但一些小型模具会直接在母模板上开设主流道，而不使用浇口套．主流道设计要点：
1.浇口套内孔为圆锥形(2--6°)，光洁度在Ra=1.6—0.8um．锥度须适当，太大造成压力减少，产生濣流，易混进空气产生气孔，锥度过小会使流速增大，造成注射困难．
2.浇口套口径应比机台喷嘴孔径大1—2mm，以免积存残料，造成压力下降，浇道易断．
3.一般在浇口套大端设置倒圆角(R=1—3mm)，以利于料流．
4.主流道与机台喷嘴接触处，设计成半球形凹坑，深度常取3—5mm．特别注意浇口套半径比注嘴半径大1—2mm，一般取R=19—22mm之间，以防溢胶．
5.主流道尽量短，以减少冷料回收料，减少压力和热量损失．
6.主流道尽量避免拼块结构，以防塑料进入接缝，造成脱模困难．
7.为避免主流道与高温塑料和射嘴反复接触和碰撞造成损坏，一般浇口套选用优质钢材加工，并热处理．
8.其形式有多种，可视不同模具结构来选择，一般会将其固定在模板上，以防生产中浇口套转动或被带出．




3.2分流道设计
分流道是主流道的连接部分，介于主流道和浇口之间，起分流和转向作用．分流道必须在压力损失最小的情况下，将熔融塑料以较快速度送到浇口处充模，因在截面积相等的条件下，正方形之周长最长，圆形最短．面积如太小，会降低塑料流速，延长充模时间，易造成产品缺料，烧焦，银线，缩水；
如太大易积存过多气体，增加冷料，延长生产周期，降低生产效率．对于不同塑料材质，分流道会有所不同，但有一个设计原则：必须保证分流道的表面积与其体积之比值最小．即在分流道长度一定的情况下，要求分流道的表面积或侧面积与其截面积之比值最小．
分流道型式有多种，它因塑料和模具结构不同而异，常用型式有圆形，半圆形，矩形，梯形，Ｕ形，正六边形，设计时基本原则：
1.在条件允许下，分流道截面积尽量小，长度尽量短．
2.分流道较长时，应在末端设置冷料穴，以容纳冷料和防止空气进入，而冷料穴上一般会设置拉料杆，以便于胶道脱模．
3.在多型腔模具中，各分流道尽量保持一致，长度尽量短，主流道截面积应大于各分流道截面积之和．
4.其表面不要求过份光滑(Ra=1.6左右)，有利于保温．
5.如分流道较多时，应考虑加设分流锥，可避免熔融塑料直接冲击型腔，也可避免塑料急转弯使塑料平稳过渡．
6.分流道一般采用平衡式方式分布，特殊情况可采用非平衡方式，要求各型腔同时均衡进胶，排列紧凑，流程短，以减少模具尺寸．
7.流道设计时应先取较小尺寸，以便于试模后有修正余量．
一般的流道直径（尺寸）
树脂
流道径mm)
ABS.AS
4.8~9.5
ACETAL(P.O.M)
3.2~9.5
压克力
8.0~9.5
耐冲击用压克力
8.0~12.7
酢酸塞璐珞
4.8~11.1
IONOMER
2.3~9.5
耐龙
1.6~9.5
PC
4.8~9.5
PB
4.8~9.5
PE
1.6~9.5
PPO
6.4~9.5
PS
3.2~9.5
PVC
3.2~9.5


3.3浇口设计
浇口是指流道末端与型腔之间的连接部分，是浇注系统的最后部分．其作用是使塑料以较快速度进入并充满型腔。它能很快冷却，封闭．防止型腔内还未冷却的热胶倒流．设计时须考虑产品尺寸，截面积尺寸，模具结构，成型条件及塑料性能有关．浇口尽量短小，与产品分离容易，不造成明显痕迹，其类型多种多样，主要有：
浇口的种类及其特微
流动形式
浇口的种类
优点
缺点
适用﹐其它
非限制浇口
直接浇口
1. 流动性佳
2. 构造简单
3. 适用树脂范围广
1. 无法取多数个
2. 浇口须后加工
3. 加工痕迹大
4. 浇口的粗细会影响成形周期
5. 因残留应力﹐板状物会翘曲
1. 大型及深的容器类
2. 成形机喷嘴径受限者
3. 合流形浇口
限制浇口
侧浇口
1. 残留应力低
2. 浇口尺寸正确(矩形断面)
1.流动阻抗性大
1. 取多数个﹐多点浇口
2. 成形品显目的地方﹐必须避开
重叠浇口


1.浇口外观不显目
1.浇口加工必须注意
1. 侧浇口的一种
2. 具有某些凹片浇口的特性
凹片(TAB)
1. 具再可塑化能力
2. 残留应力小
1.流动阻抗稍大
1.PVC,PMMA,ABS(其中一种)有效
扇形(FAN)
1. 流动性好
2. 流动面积广﹐平均
3. 因浇口之配向性低
1.浇口加工稍费工时
1.宽大平之板状成形品
图盘形薄膜
1. 流动性佳
2. 圆形成形品的精度良好
1.浇口需后加工
1.圆盘﹐圆筒品(齿轮等)
针点式
1. 具可塑化能力
2. 浇口可自行切断
3. 浇口痕迹小
1. 流动阻抗大
2. 易过热
3. 模具构造复杂
4. 树脂滞留(冷浇道)
5. 有无法适用之树脂
1. 取多数个﹐多点浇口
2. 3板模构造﹐无浇道模
潜伏式
(与针点浇口同)
1. 流动阻抗大
2. 加工麻烦(精修面)
1. 侧浇口之自动化
2. 注意2次注道之落下


设计要点:
１.胶口应开设在产品肉厚部分，保证充模顺利和完全．
２.位置应选在使塑料充模流程最短处，以减少压力损失，有利于模具排气．
３.通过模流分析或经验，判断产品因浇口位置而产生之结合线处，是否影响产品外观和功能，可加设冷料穴加以解决．
４.细长型芯附近避免开设浇口，以免料流直接冲击型芯，产生变形错位或弯曲．
５.型或扁平产品，建议采用多点进浇，可防止产品翘曲变形和缺料．
６.量开设在不影响产品外观和功能处，可在边缘或底部处．
７.浇口尺寸由产品大小，几何形状，结构和塑料种类决定，可先取小尺寸再根据试模状况进行修正．
８.模多穴时，相同的产品采用对称进浇方式，对于不\同产品在同一模具中成型时，优先将最大产品放在靠近主流道的位置．
９.浇口附近之冷料穴，尽端常设置拉料杆，以利于浇道脱模．
3.4热流道
目前浇注系统发展和改进的一个重要方向，就是开发热流道模具．它与一般注射模具的主要区别就是注射成型过程中，浇注系统内之塑料不会冷却拟固，也不会形成浇道与产品一起脱模．因此也称无流道模具，在大型和精密模具设计中，应用已越来越广泛．
它有以下优点:
1.短成型周期，省去剪浇口，修整产品，破碎回收等工序，节约人力，物力，提高生产效率．
2.无冷胶，可减少材料消耗．
3.生产中温度严格控制，显著提高产品质量，降低次品产生．
4.注系统中塑料始终处于融熔状态，有利于压力传递，可降低注射压力，利于成型．
5.无浇道产生，所以可缩短开模行程，有利于模具和机台寿命．
但热流道模具结构复杂，温度控制要求严格，需要精密的温控系统，制造成本较高，不适合小批量生产．
根据不同塑料特性，对热流道模具有不同要求，见下表:
PE
PP
PS
ABS
POM
PVC
PC
井式喷嘴
可
可
稍困难
稍困难
不可
不可
不可
延长喷嘴
可
可
可
可
可
不可
不可
绝热流道
可
可
稍困难
稍困难
不可
不可
不可
半绝热流道
可
可
稍困难
稍困难
不可
不可
不可
加热流道
可
可
可
可
可
可
可

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