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注射模設計方法與程式
大連理工大學模具研究所（遼寧大連116023）劉瑩宋滿倉
【摘要】結合作者多年的模具設計與製造經驗，通過例項系統總結了注射模設計的方法與程式，旨在提高模具設計的速度和質量。本文對模具技術人員有一定的指導作用。關鍵詞注射模設計方法基本程式
１引言對於模具設計人員來說，如何根據圖紙或產品要求盡快地設計出結構優化的模具是重中之重。模具設計需要考慮的因素很多，如塑料品種，製件特點，型腔數目，注射機型別以及製造工藝的可行性等等；如何使自己的思路比較清晰，高效、高質量地完成設計任務，這不僅是對初學者，就是一些老技術人員也是個需要解決的問題，本文結合作者多年的模具設計與製造經驗，並以一套輸液用的翼狀針基模具的設計過程為例，來試圖對此問題加以說明。
２設計依據分析
交給設計人員的設計依據有很多種方式，但不外乎兩種，乙個是塑件圖紙，乙個是塑件（習慣稱之為樣件）。對於前者，要注意圖紙的技術要求，許多圖紙明確給出澆口位置和形式、推出位置和方式，這些在模具設計時必須加以遵循；對於後者，重點是在樣件上提取有用的製模資訊為我所用，避免在設計上走彎路（能夠生產出樣件的模具必有其成功之處），這些資訊包括分型面的位置、澆口的位置和形式、推出形式或推桿位置等等。
本文中提到的塑件如圖１所示，材料為軟聚氯乙烯樹脂，訂貨要求一模８腔。首先，設計人員要盡可能地與客戶溝通，搞清塑件的工作原理，抓住塑件的關鍵點，以適當的開模方式來滿足一些特殊要求。如該塑件在使用過程中，將針頭鑲入中間空心圓柱中，另一側圓柱和軟管相連，手握針基兩翼將針頭插入靜脈。
這樣就要求空心圓柱的外形必須整體成型，儘管在圖紙上無此項要求，但我們應該考慮到塑件設計者並不一定是製模專家。其次，確定模具的結構形式。由圖可知，該塑件屬於小型薄壁製件，投影面積最大的平面為ａ面，故分型面取ａ—ａ面。
兩邊圓柱及中間空心需用側向抽芯實現。澆口選在分型面上，即從製件邊緣進料的側澆口，這樣既不影響美觀，又可以調整充模時的剪下速率和澆口封閉時間。聚氯乙烯樹脂為無定形聚合物，成型方便，表觀粘度對剪下速率的敏感性較大。
軟質聚氯乙烯收縮率一般在１．５％～２．５％範圍內，本例選為２％。脫模方式選為推桿推出。12a
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圖１針基塑件圖
３型腔的布局與模架的選定
３．１確定塑件在模具中的排布
確定了型腔數目、分型面的位置及澆口型別後，就需要確定塑件的排布。綜合考慮加工的簡便及成本等方面，本模具採用某公司的標準模架。塑件在模具中的排布方式直接影響到模架的大小。
多型腔應盡量採用流道平衡排布以保證各型腔同時充模，並且所佔空間長寬比最為合理。本例中採用每排４個，雙列排布。
３．２確定型腔的成型方式
根據塑件的特點，來確定具體的型腔成型方法，即採用整體式還是鑲拼式，另外還要確定型腔塊的大致尺寸。如果塑件上有和開模方向不同的側向凸凹，還要確定型芯的側抽方式，如斜導柱、斜滑塊、斜頂杆、液壓油缸等。該針基模具由於抽芯距離不大，可採用斜導柱抽芯，為加工及調整方便，每個型腔的抽芯單獨設計滑塊，一共１６個。
另外由於型腔直接和高溫高壓的塑料相接觸，所以成型零部件一般都應進行熱處理。
在考慮型腔成型方式的同時，還要考慮製造工藝的可行性。往往初學者設計出的模具有些地方用現有裝置很難或根本無法加工出來，這就需要設計人員和生產人員共同協商，找出乙個最佳的設計方案。
３．３確定冷卻水道的分布形式
塑料充滿型腔後，應通過冷卻使之定型，從而得到製品。冷卻水道的分布應遵循一定的原則，總的來說，應保證塑件充分冷卻且收縮平衡。本例中水道按型腔的排布方向，縱向排布。
３．４確定模架大小
通過上述的設計步驟，塑件成型所需的水平面的投影大小基本得以確定，再考慮到模板的螺釘固定孔，導柱、導套的位置是否與滑塊、型腔塊干涉，水道孔與復位杆孔是否干涉，從而可估算出模具的水平面的投影尺寸，在模架生產廠家的標準中查出相近的模架，確定模架大小。本模具模架選定為３５３５。
３．５模板厚度尺寸的選用
由於選用的是標準模架，剩下的任務就是確定動模板（ｂ板）和定模板（ａ板）的厚度。模板的厚度主要取決於塑件的高度，其次還和模板的面積、滑塊的大小以及冷卻水的通過位置等有關。強度和剛度計算是一種方法，但較繁瑣，目前一般主要靠經驗確定。
確定時要考慮各部分的合適比例、鑲塊的固定深度和方式、滑塊的高度與長寬比等，並要盡量選用模架標準中的尺寸系列。在本模具中，動、定模板的厚度均取４０ｍｍ。另外，墊塊（ｃ板）的高度需根據實際塑件的特點而定。
若型腔較深，需加高墊塊以保證足夠的頂出距離，一般按標準選取即可。
此外，為保證推桿在合模前先復位，可以在復位杆上加彈簧；為使推出平穩，可以加一套推出導向機構；為使型腔合模準確，可以加精定位裝置，點澆口形式的三板式模具結構還要考慮到安放拉桿的位置等等，這些均需根據模具的具體情況而定。
４模具圖紙的繪製
模具設計構思的過程，也就是模具裝配圖的繪製過程。隨著技術的發展，無圖紙加工已日見普遍，但無論何時，模具裝配圖都是不可或缺的，良好的構思必須借助圖紙這種工程語言來表達，所以繪製好裝配圖至關重要。顧名思義，裝配圖就是要把裝配關係表達清楚，在實踐中，我們一般將裝配圖分成主、俯兩檢視，在主檢視中重點表達裝配的結構關係，在俯檢視中重點表達裝配的位置關係，具體繪製步驟如下。
４．１繪製裝配草圖
首先在計算機裡將選好的模架主、俯檢視的輪廓畫好，在相應的位置繪製塑件的主、俯檢視（繪製時要按塑件收縮前的尺寸，這樣裝配圖和零件圖的型腔尺寸完全一致，便於後續的拆圖工作）及型腔塊的投影。多型腔按實際排布情況繪出，然後在俯檢視上從中心向外繪製澆口套、流道、側抽滑塊、冷卻水孔、推桿及標準模架的復位杆、導柱導套、螺釘等結構元件，檢查各零件位置間是否有干涉現象。在這個過程中，可能會根據實際情況調整原先選定的模架大小。
其次根據標準模架各模板和所選動、定模板的厚度繪製模具的主檢視。將各結構元件的位置由俯檢視引入主檢視，同時將型芯和型腔鑲塊繪出，這時模架的基本結構就完全出現，可以對模板厚度和型腔的側壁厚度進行簡單的校核。然後將基本確定的結構零件，如澆口套、定位環、水道、側抽滑塊、導向裝置、緊固螺釘、頂桿、復位杆、拉料杆及澆注系統等等，一一繪出或細化，剖切不到的重要零件可另加區域性剖檢視。
在這個過程中，可能又會發現一些問題從而調整模架，這都是很正常的。最後標註和編制一些重要的尺寸（如模具大小、相關安裝尺寸及配合尺寸等）、零件序號、基準角、零件明細表（可單獨製表）和標題欄。
４．２拆分零件圖
裝配圖基本完成後，下一步就需按裝配圖上的序號逐一拆分零件圖。布圖時注意各圖中零件的擺放應盡量和裝配圖保持一致。如將模板的零件圖中的主檢視和裝配圖中的俯檢視相對應，基準角處加漢字或其它標註，這樣將各模板圖疊放在一起，就相當於將模具虛擬組裝起來，便於識圖和審圖。
並且要注意按機械製圖的標準繪製，標註所有尺寸及尺寸公差、形位公差、表面粗糙度，加上剖面線、技術條件等。
４．３完善裝配圖
在拆分完零件圖後，可能需要對裝配圖的某些結構進行修改或補充，從而得到一張完善的模具裝配圖（如圖２所示）。這樣，一副模具基本上就設計完成。12 13 14 15 1617181920 2122 23
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圖２針基注射模裝配圖
1.定位圈2.拉料杆3.
澆口套4.鎖緊塊5.滑塊6.
斜導柱7、8、9.側抽型芯10.滑塊墊塊11.
定模固定板12.定模板13.動模板14.
動模墊板15.頂桿16.頂出導柱17.
頂出導套18.支撐柱19.墊塊20.
頂板21.頂板固定板22.動模固定板23.導軌壓塊24.動模鑲塊25.定模鑲塊26、27.動模型芯
５結束語
模具設計需要考慮多方面的因素，並且是一項經驗性很強的工作。由於經驗和習慣不同，每個人的設計步驟也不盡相同，但是有乙個比較清晰的思路和程式是非常必要的。本文側重於二維模具設計的介紹，對於三維模具設計的程式也基本如此。
有條件的企業還可以制定出適合本企業的標準零件圖和標準結構圖相簿，並通過制定模具設計任務書的形式來強化設計的指導工作。模具設計人員按照乙個規範的程式來進行設計，對於縮短設計週期，提高設計質量，後續的模具管理與製造工作都是大有裨益的。
注塑模具設計知識
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