基于UG的折叠椅脚的注射模具设计

摘要：首先分析了折叠椅脚的塑件材料及工艺性，接着利用建模模块创建了塑件的三维模型并利用注塑模向导模块设计了注射模具。通过采用侧浇式的浇注系统和直通循环式的冷却系统，保证了塑件的表面和内在质量。

关键词：UG;折叠椅脚;侧抽芯机构;注射模具设计;注塑模向导;

UG软件中的注塑模向导是专门用于注射模设计的功能模块，利用该模块可以使模具设计过程变得十分便捷，可实现注射模设计的简单化和自动化[1,2]。本文以该注塑模向导为平台，设计了一套折叠椅脚的注射模具，以期对同类制品的模具设计有一定的参考和借鉴价值。

1 塑件材料及结构工艺性分析

图1是折叠椅脚的三维模型。折叠椅脚选用材料为ABS，塑件总体结构比较复杂，塑件呈八边形，对边距离为42 mm和45 mm，整体高度为20 mm。该塑件要求整体美观，无明显瑕疵。该塑件壁厚差距较大，所以在注塑过程中需要使较厚处先冷却，使塑件各部分收缩一致，以减小冷却过程中产生的应力和变形。

2 模具结构设计

2.1 型腔布局和注射机的选择

2.1.1 型腔布局

塑件的外形尺寸不大，为提高生产效率，选用一模四腔的模具结构，型腔平衡布置，这样有利于浇注系统的排列和模具的平衡[3]。

2.1.2 注射机的选择

利用软件的分析功能，测得产品的体积V塑=12 517.067 7 mm3,ABS工程塑料的密度为1.05g/cm3，则单个塑件质量m塑=13.14 g。

浇注系统中的凝料按“塑件注射量×系数K”估算，K值为0.20～0.60，本设计K值取0.4。则注射时所需实际注射量V实=4×V塑件+V凝=55 074.8 mm3，按照实际注射量为公称注射量的80%计算出注射成形时所需的公称注射量为V公=V实÷80%=55.07/80%=68.84 cm3，查设计手册[4]得知ABS需选用螺杆式注射机，初选XS-ZY-125型注射机。

2.2 分型面设计

分型面位于塑件最大截面处，利用注塑模向导中的分型工具完成了分型面的设计，具体的创建步骤如下：边缘修补→实体修补→区域分析→定义区域→创建分型线→形成分型面。

2.3 成形零件的设计

成形零件主要包括型腔和型芯，及形成椅脚上两个方向上的三个孔的侧型芯。设计出分型面后，用分型面分割毛坯工件即可得到模具的型腔和型芯，如图2所示。

型腔采用整体式型腔，通过过盈配合固定在定模板上。塑件侧面的四个孔无法通过上下脱模顺利取出塑件，需设计侧抽芯机构来使塑件能够顺利脱模，故型芯采用整体式镶拼结构。利用UG软件的拉伸、偏置、求和求差等命令，设计出型芯镶件如图3所示。为将镶件固定在滑块上，设计了用于安装定位的凸台。

2.3 浇注系统设计

1)主流道设计主流道通常设计在模具的浇口套中。为了让主流道凝料能顺利从浇口套中脱出，主流道设计成圆锥形，根据注射机喷嘴孔直径确定主流道小端直径为Φ4 mm，锥角为3°。浇口套采用T10A钢制造，淬火后的硬度为53-57HRC。为方便推出浇注系统凝料，在主流道末端设有拉料杆的冷料穴[5]。

2)分流道及浇口设计分流道呈平衡式布置，截面采用比表面积最小的圆形截面，直径为6 mm。浇口采用外侧进料的侧浇口，浇口深度1.5 mm，宽度2 mm，长度为2 mm。设计好的完整浇注系统如图4所示。

2.4 侧抽芯机构的设计

侧抽芯机构采用的是斜导柱式侧向抽芯机构。此塑件需在两个垂直的方向上进行侧抽芯操作，给滑块设计带来了一定的困难。本模具采用一模四腔的布局结构，将滑块在布局阵列的同时进行了旋转操作，让需要侧抽芯的两个面旋转到了模具的同一侧。为了减少滑块数量，将一个滑块同时对应两个不同的塑件，将原本需要八个滑块简化成了只需要四个滑块，通过此方案既达到侧抽芯的目的又使侧抽芯机构得到了简化，设计好的侧抽芯机构如图5所示。

2.5 冷却系统设计

为了提高生产效率，采用冷却水对模具进行冷却。本次设计采用管径为Φ8 mm的直流循环式[6]，其结构如图6所示。定模板上的冷却水道由三个Φ8 mm的通道组成，动模板上的冷却水道由两个Φ8 mm的通组成，由于顶杆等的限制，无法进行横向打孔，需要外接一个通道，最终形成一个完整的冷却系统。

1—动模座板;2—垫块;3—动模固定板;4—斜导柱;5—动模板;6—水嘴;7—侧滑块;8—定模板;9—定模座板;10—内六角螺钉;11—定位环;12—主流道衬套;13—冷却水道;14—推杆;15—拉料杆;16—导柱;17—塑件;18—复位杆

3 模架设计

选用FUTABA_FG下的GA类型模架，模架尺寸W(宽度)×L(长度)=250 mm×300 mm。具体尺寸为：定模板A=40 mm，动模板B=50 mm，支撑板C=35mm，垫块D=60 mm，定模座板和动模座板分别为E=35 mm,F=25 mm。

模架添加成功后，在Mold Wizard向导中继续添加定位圈、推杆、顶杆、复位弹簧等标准件，得到模具整体的三维模型。最后利用工程图模块，将模具的三维模型生成二维工程图，如图7所示。

4 结语

本次设计首先分析了折叠椅脚的材料及工艺性，确定了一模四腔的型腔布局、选择了注射机型号;接着合理设计了模具型芯、型腔、浇注系统、冷却系统、推件系统等。为简化侧抽芯机构，将同一侧的两个滑块做成一个整体滑块，减少了滑块数量，简化了模具结构，其设计思路对相关塑件的模具设计具有一定的借鉴与指导意义。

参考文献

[1]曹凤梅.基于UG的电池盒注塑模具设计与制造[J].机电工程技术，2019,48(7):5-7,62.

[2]王光艳.基于UG的CD机后盖注射模设计与制造[J].模具制造，2013(7):66-70.

[3]李艳娟.基于UG的塑件盒下盖的注射模具设计[J].中国塑料，2014,28(4):119-122.

[4]曹延欣.基于UG的掌上电脑外壳注射模设计[J].模具工业，2008,34(7):45-48.

[5]李明亮.基于UG的汽车空调面板旋钮开关注射模设计[J].模具制造，2020(4):50-53.

[6]屈华昌，吴梦陵.塑料成型工艺与模具设计(第四版)[M].北京：高等教育出版社，2018.