機(jī)電一體化論文基于UG的注塑模具應(yīng)用研究簡介

機(jī)電一體化論文：基于UG的注塑模具應(yīng)用研究簡介

摘要

隨著塑料工業(yè)，汽車，航空航天，家電行業(yè)的不斷發(fā)展，大型塑料零件越來越受到人們的重

視和應(yīng)用。因此，對大型注塑模具的設(shè)計提出了更高的要求。本文主要采用熱流道技術(shù)、注

塑CAE技術(shù)和注塑工藝優(yōu)化技術(shù)對模具的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)（澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)）和注塑工藝進(jìn)

行了設(shè)計。澆注系統(tǒng)設(shè)計中，針對結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熔體填充過程長等原因造成的大型塑料件的澆

注不均勻，充填困難，成型質(zhì)量差等問題，整個儀表盤模具的澆注系統(tǒng)采用多點澆注和冷熱

流道相結(jié)合的方式。應(yīng)用moldflow對門控系統(tǒng)的不同方案進(jìn)行分析比較，確定四種澆口方

案較好。然后利用流變理論計算澆注系統(tǒng)的尺寸，不斷調(diào)整和優(yōu)化澆注系統(tǒng)，實現(xiàn)澆注系統(tǒng)

的平衡。本文主要闡述了研究背景與研究意義、研究內(nèi)容、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析了基于

UG的注塑模具CAD技術(shù)，分析了基于Moldflow的注塑模具CAE技術(shù)，分析了UG在注塑模

具設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢及實例。

關(guān)鍵詞：UG；注塑模具；Moldflow

1緒論

1.1研究背景與研究意義

1.1.1研究背景

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，注塑模具的使用越來越多。傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計是基于經(jīng)驗和不斷探

索。主要取決于設(shè)計師的經(jīng)驗和加工工人的技能。設(shè)計是否合理，或者不僅通過模具測試，

而且通過反復(fù)的模具修復(fù)來糾正制造缺陷。這樣，不僅難以保證模具的質(zhì)量，而且使模具的

設(shè)計和制造周期過長，質(zhì)量不穩(wěn)定，成本高，特別是對于大型精密復(fù)雜的模具。中高檔模具，

問題較為突出。這種傳統(tǒng)的模具設(shè)計和制造不能滿足現(xiàn)代模具生產(chǎn)的需要。計算機(jī)技術(shù)的快

速發(fā)展和應(yīng)用，為注塑模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展提供了平臺。自20世紀(jì)80年代中期以來，

注塑模具CAD/CAM技術(shù)在發(fā)達(dá)工業(yè)化國家/地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用，大大提高了塑料模具的

質(zhì)量，縮短了模具設(shè)計和制造的周期，降低了模具的制造成本，完全改變了模具的制造模式。

具有傳統(tǒng)設(shè)計和制造方法的注塑模具。雖然使用CAD/CAM技術(shù)，但CAE技術(shù)是一起使用的。

注塑CAE技術(shù)可以優(yōu)化設(shè)計方案，幫助設(shè)計師設(shè)計正確的模具結(jié)構(gòu)，避免傳統(tǒng)模具的重復(fù)

維護(hù)和測試，降低成本。采用CAD/CAE/CAM集成技術(shù)[S]可大大縮短模具設(shè)計時間，提高模

具設(shè)計精度，優(yōu)化設(shè)計方案，使零件具有更高的尺寸精度和良好的表面粗糙度，自動生成模

具零件的加工路徑。

1.1.2研究意義

隨著注塑模具CAE技術(shù)的快速發(fā)展和逐步應(yīng)用，國內(nèi)許多企業(yè)已經(jīng)開始將數(shù)值模擬技術(shù)作

為縮短開發(fā)周期，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和競爭力的重要手段。利用CAE技術(shù)的數(shù)

值模擬功能，設(shè)計師可以有效地避免設(shè)計中的盲目性，在模具設(shè)計階段對注塑的整個過程進(jìn)

行模擬，使設(shè)計師能夠盡快發(fā)現(xiàn)問題，及時修改模具設(shè)計，不需要等待模具的后續(xù)修復(fù)，從

而節(jié)省制造成本，縮短開發(fā)周期。適用于昂貴的大型注塑模具，具有重要的現(xiàn)實意義。

1.2研究內(nèi)容

1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.3.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀

在國內(nèi)，注塑模具CAD技術(shù)的研究和應(yīng)用起步較晚。自20世紀(jì)80年代中期以來，國內(nèi)一

些大中型企業(yè)引進(jìn)了一些國外著名的注塑模具CAD系統(tǒng)。同時，一些大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)

開始研究和開發(fā)注塑模具CAD系統(tǒng)。在中國，注塑模具的研究始于20世紀(jì)70年代末，發(fā)

展迅速。多年來，我國一直非常重視注塑模具的設(shè)計和制造技術(shù)以及CAD的開發(fā)和應(yīng)用。

在“八五”期間，安排了“大型薄壁深腔注塑模具制造技術(shù)”、“CAD/CAM技術(shù)在精密注塑模具

制造中的應(yīng)用”等國家重點企業(yè)技術(shù)開發(fā)項目。此外，還安排了國家重點科技公關(guān)項目“注塑

成型”和“塑料模具CAD/caelcam集成系統(tǒng)”的研究。這些項目的成果對注塑模具CAD的快速

發(fā)展起到了重要的推動作用。我國注塑技術(shù)發(fā)展迅速，我國注塑模具CAD的技術(shù)和應(yīng)用水

平迅速提高。

1.3.2國外研究現(xiàn)狀

注塑成型中熔體流動理論的研究始于20世紀(jì)60年代中期。來自美國，英國，加拿大等國家

的學(xué)者對塑料熔體在模腔中的流動和冷卻進(jìn)行了一系列的基礎(chǔ)研究。在20世紀(jì)70年代，許

多研究人員對一維流動進(jìn)行了大量的研究，主要計算了塑料熔體在等徑圓管、帶中心澆口的

圓盤和帶端澆口的矩形腔中的流動過程。塑料流變學(xué)、幾何建模技術(shù)、數(shù)控加工和計算機(jī)技

術(shù)的發(fā)展極大地促進(jìn)了注塑模具CAD/CAM的研究。從最初的CAD技術(shù)和CAM技術(shù)到

CAD/CAM的集成方向，通過圖紙傳遞信息。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，對成形過程中的流動、

壓力維持、冷卻、應(yīng)力分析和翹曲過程進(jìn)行了全過程模擬。獨立模塊有機(jī)地結(jié)合起來，并考

慮它們之間的相互作用，從而提高分析的準(zhǔn)確性，擴(kuò)大仿真軟件的應(yīng)用范圍。這些有效的研

究成果為注塑模具分析軟件的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。新一代模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)采用KBE（基

于知識的工程）技術(shù)進(jìn)行改造。作為人工智能模塊KF提供的ug-ii。通過使用KF，可以將設(shè)

計知識集成到系統(tǒng)中進(jìn)行圖形識別和推理。

2基于UG的注塑模具CAD技術(shù)

2.1CAD軟件及相關(guān)技術(shù)簡介

2.1.1UG/CAD軟件簡介

UG軟件是美國EDS公司引進(jìn)的國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)之一。應(yīng)用最

廣泛的CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)之一是通過二維圖紙的開發(fā)過程、數(shù)控加工編程、表面建模

等功能。如今，集部件設(shè)計，產(chǎn)品裝配，模具開發(fā)，數(shù)控加工，大米金屬零件設(shè)計，逆向工

程，自動測量，機(jī)構(gòu)仿真，應(yīng)力分析，生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理等功能于一體，廣泛應(yīng)用于機(jī)械，

模具，汽車，家電，玩具，航空航天，工業(yè)設(shè)計等行業(yè)。UG軟件結(jié)合了傳統(tǒng)的實體、線框

和曲面功能，采用參數(shù)化設(shè)計，具有非常強(qiáng)大的智能特征建模功能和實體建模功能，完全滿

足了設(shè)計人員的相關(guān)要求。UG/CAD模塊包括實體建模、特征建模、自由形狀建模、工程繪

圖、裝配建模等。實體建模側(cè)重于約束特征建模和顯式幾何建模的優(yōu)點，并為用戶提供符合

建模的解決方案。用戶可以方便地使用UG軟件構(gòu)建二維和三維線框模型，掃描和旋轉(zhuǎn)實體，

布爾操作及其表達(dá)式。特征建模和自由形式建模是實體建模的重要基礎(chǔ)。

注塑模具主要設(shè)計內(nèi)容包括模具型腔布局，分型面設(shè)計，模具基礎(chǔ)設(shè)施及澆注系統(tǒng)設(shè)計，產(chǎn)

品推出機(jī)構(gòu)設(shè)計，溫度控制系統(tǒng)設(shè)計及模具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算。進(jìn)行型腔布置和分型面設(shè)計，然

后進(jìn)行模座結(jié)構(gòu)和澆注系統(tǒng)設(shè)計，再進(jìn)行產(chǎn)品發(fā)射機(jī)構(gòu)和溫度控制系統(tǒng)設(shè)計。最后，檢查并

計算設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。在模具設(shè)計內(nèi)容上，部分零件已形成出廠標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)線標(biāo)準(zhǔn)或

國家標(biāo)準(zhǔn)。這些部件主要包括導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿、門套、支撐塊、定位環(huán)等。對于標(biāo)準(zhǔn)件，

可在系統(tǒng)中建立模具基礎(chǔ)庫，隨時調(diào)用。對于澆注系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)等與檢驗計算模具結(jié)

構(gòu)強(qiáng)度有關(guān)的內(nèi)容，可通過相關(guān)成熟的計算方法和經(jīng)驗進(jìn)行計算。此外，它還可以設(shè)置系統(tǒng)

中常用的設(shè)計數(shù)據(jù)，從而方便設(shè)計者快速有效地查詢。由于每個工廠的要求和條件不同，系

統(tǒng)中設(shè)置的內(nèi)容也不同。主要目的是降低設(shè)計人員的工作強(qiáng)度，提高設(shè)計速度。

2.1.2注塑模具CAD技術(shù)

注塑模具主要設(shè)計內(nèi)容包括模具型腔布局，分型面設(shè)計，模具基礎(chǔ)設(shè)施及澆注系統(tǒng)設(shè)計，產(chǎn)

品推出機(jī)構(gòu)設(shè)計，溫度控制系統(tǒng)設(shè)計及模具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算。進(jìn)行型腔布置和分型面設(shè)計，然

后進(jìn)行模座結(jié)構(gòu)和澆注系統(tǒng)設(shè)計，再進(jìn)行產(chǎn)品發(fā)射機(jī)構(gòu)和溫度控制系統(tǒng)設(shè)計。最后，檢查并

計算設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。在模具設(shè)計內(nèi)容上，部分零件已形成出廠標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)線標(biāo)準(zhǔn)或

國家標(biāo)準(zhǔn)。這些部件主要包括導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推桿、門套、支撐塊、定位環(huán)等。對于標(biāo)準(zhǔn)件，

可在系統(tǒng)中建立模具基礎(chǔ)庫，隨時調(diào)用。對于澆注系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)等與檢驗計算模具結(jié)

構(gòu)強(qiáng)度有關(guān)的內(nèi)容，可通過相關(guān)成熟的計算方法和經(jīng)驗進(jìn)行計算。此外，它還可以設(shè)置系統(tǒng)

中常用的設(shè)計數(shù)據(jù)，從而方便設(shè)計者快速有效地查詢。由于每個工廠的要求和條件不同，系

統(tǒng)中設(shè)置的內(nèi)容也不同。主要目的是降低設(shè)計人員的工作強(qiáng)度，提高設(shè)計速度。

2.2注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計簡介

2.2.1分型面的選擇

可取出塑料件的表面稱為分型面，將模具分為活動模具和固定模具兩部分。分型面的方向應(yīng)

與注塑機(jī)的開口方向垂直。分型面有多種形狀，包括平面，斜面，階梯面和曲面。如下圖1

所示。

圖1分型面的形狀

選擇剖面時應(yīng)注意基本原則。（1）保持產(chǎn)品的整潔。對于外觀要求較高的產(chǎn)品，不要在外觀

表面選擇離型面，以避免開合錯位和形成明顯的痕跡，如螺紋夾緊或毛刺。（2）打開模具時，

產(chǎn)品應(yīng)保持在移動模具側(cè)。為了使模具順利彈出，打開模具時，產(chǎn)品應(yīng)留在移動模具側(cè)。（3）

排氣原則。為了使腔內(nèi)氣體順利排出，應(yīng)在混合物的最終填充位置選擇分型面。（4）保證塑

料零件尺寸精度要求。塑料件的尺寸精度要求主要包括同心度要求，厚度要求，單尺寸精度

要求等，是產(chǎn)品外觀的基本要求之一。（5）橫向分型面應(yīng)與主分型面對齊。對于復(fù)雜的產(chǎn)品，

如果分型面不能有效滿足產(chǎn)品要求，則必須設(shè)計側(cè)分型面。為方便模具的開合完成側(cè)芯圖，

選擇分型面時，側(cè)芯圖應(yīng)留在移動模具的側(cè)面。側(cè)芯拉力應(yīng)在短芯拉力距離的一側(cè)。側(cè)芯張

力應(yīng)在注入壓力影響較小的一側(cè)。（6）分型面應(yīng)適合注塑機(jī)的參數(shù)。（7）保證葉片安裝方便，

位置可靠。如產(chǎn)品成型時有鑲件，設(shè)計時應(yīng)考慮鑲件的安裝方便及定位密封方便。（8）在大

多數(shù)情況下，應(yīng)避免側(cè)芯拉動，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。（9）有利于產(chǎn)品的密封和加工。

2.2.2澆注系統(tǒng)設(shè)計

澆口系統(tǒng)是將塑料熔體從注塑機(jī)的噴嘴引至導(dǎo)向腔的一組輸送通道，又稱流道系統(tǒng)。主要由

主流道，導(dǎo)流流道，閘門和冷腔組成。常見門控系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)如圖所示。

圖2普通澆注系統(tǒng)的組成

在建立澆注系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則：（1）澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)適合塑料的加工性能。應(yīng)

充分熟悉塑料的成型性能，并在此基礎(chǔ)上分析塑料熔體在成型過程中的流動特性。這樣可以

保證澆注系統(tǒng)的適應(yīng)性和材料成型特性，保證塑料件的質(zhì)量。塑料熔體的流動特性包括溫度，

含量，剪切速率和空腔壓力。（2）流程最短的原則。在滿足型腔排氣效果，保證塑件成型質(zhì)

量的前提下，盡量縮短工藝流程，控制流道表面粗糙度，減少流道彎曲。并應(yīng)盡量減少塑料

熔體的熱損失和壓力損失。這樣可以縮短成型周期，克服成型缺陷，提高成型質(zhì)量（。3）排

氣原則。澆注系統(tǒng)的作用是引導(dǎo)塑料熔體充滿管腔的各個角落，有效排出管腔內(nèi)的氣體，從

而保證在充填過程中不會產(chǎn)生渦流，湍流，凹陷，氣泡，結(jié)焦等成型缺陷，獲得良好的成型

質(zhì)量。（4）防止巖心變形和葉片位移。在閘門系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)避免塑料熔體對小鐵芯和鑲件

的直接沖擊，以防止小鐵芯的變形和由于熔體的沖擊力引起的鑲件位移（。5）修邊閘門標(biāo)志，

保證塑料件的外觀質(zhì)量。脫模后，為了保證塑料件的外觀質(zhì)量，澆口系統(tǒng)的冷凝水應(yīng)與塑料

件的外觀質(zhì)量分離，然后對澆口痕跡進(jìn)行修復(fù)。（6）門控系統(tǒng)是根據(jù)腔體布局設(shè)計的。澆注

系統(tǒng)的布局必須確保塑料熔體同時填充空腔。閘門系統(tǒng)的布局應(yīng)與模具的軸線對稱。型腔和

澆口系統(tǒng)在分型面的投影面積的中心與注塑機(jī)鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊力的作用中心重合，有助于提高

鎖緊機(jī)構(gòu)的可靠性和均勻性，提高鎖緊機(jī)構(gòu)的受力。此外，避免了模具一側(cè)的閘門（。7）檢

查流量比和流量面積比。在大型或薄膜塑料件的注塑過程中，澆注系統(tǒng)中塑料熔體的流動距

離比或流動面積比不得高于塑料的允許值，澆注系統(tǒng)不得低于塑料的允許值，以避免填充不

足。

2.2.3排氣系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計

（1）排氣系統(tǒng)

排氣系統(tǒng)將來自模具的氣體排出，以防止塑料部件的孔隙、氣泡和其他缺陷。排氣系統(tǒng)的設(shè)

計要點如下：確保氣體能快速有效地排出。應(yīng)根據(jù)澆口位置在最終灌封位置設(shè)計。為了便于

加工，排氣槽應(yīng)盡可能設(shè)置在分型面和模具的一側(cè)。廢氣不得放置在工人操作的地方。綜合

考慮塑料特性、注塑壓力、溫度等因素，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了排氣槽的深度。

（2）冷卻系統(tǒng)的設(shè)計

在注塑成型中，腔內(nèi)的熔體溫度很高，通常在2000℃到3000℃之間。將模具溫度冷卻到600℃，

熔體迅速冷卻的結(jié)構(gòu)稱為冷卻系統(tǒng)。冷卻介質(zhì)種類繁多，包括冷卻水，冷卻油，壓縮空氣等。

冷卻通道的設(shè)計原理如下：

冷卻孔的布置應(yīng)與空腔的形狀一致，使冷卻水孔與空腔表面的距離相等。在塑料部件的局部

壁厚處應(yīng)添加冷卻裝置。對于形狀較大的塑料件或薄壁件，由于材料流動時間長，材料溫度

低，如果要使整個塑料件達(dá)到相同的冷卻速度，則必須適當(dāng)改變零件的排列密度。冷卻水通

道，例如，可以在物料流動結(jié)束時安排較少的冷卻水通道。冷卻管不應(yīng)接近塑料的熔合痕跡，

以防止弱熔合組合會降低強(qiáng)度。冷卻水孔數(shù)越多，塑料零件冷卻越均勻。不得在有插件或其

他接頭的地方設(shè)置冷卻通道，以防止漏水。冷卻通道不得有回流或積水。選擇進(jìn)水管直徑時，

進(jìn)水速度應(yīng)低于冷卻通道內(nèi)的水流量，防止壓力過大下降，保證模具的冷卻平衡。動態(tài)模具、

固定模具和成型芯應(yīng)分別冷卻，以確保冷卻平衡。特殊部位應(yīng)特殊處理。例如，由于經(jīng)常與

噴嘴處的柵極接觸和最高溫度，進(jìn)料噴嘴可以單獨冷卻。進(jìn)出口噴嘴接頭的方向應(yīng)設(shè)置在不

影響操作的方向上，并應(yīng)盡可能在模具的同一側(cè)，通常設(shè)置在注塑機(jī)操作位置的另一側(cè)。

3基于Moldflow的注塑模具CAE技術(shù)

3.1Moldflow軟件及注塑模具CAE技術(shù)簡介

3.1.1Moldflow軟件簡介

模具流程軟件是美國Moldflow公司開發(fā)的注塑仿真工具。公司自1976年發(fā)布全球首套塑

料注塑流動分析軟件以來，一直領(lǐng)先塑料成型CAE軟件市場。模具流動軟件由三部分組成，

分別是模具流動塑料顧問(IA用于產(chǎn)品優(yōu)化)，模具流動塑料洞察（注塑模擬分析）和模具流

動塑料xPERT（注塑過程控制專家）。

3.1.2注塑模具CAE技術(shù)

基于傳熱理論，數(shù)值計算，聚合物流變學(xué)和計算機(jī)圖形學(xué)，采用注塑模具CAE技術(shù)對整個

塑料成型過程進(jìn)行模擬分析。產(chǎn)品設(shè)計人員可以通過CAE分析結(jié)果得到填充方法，夾緊力，

注塑壓力，空化位置，熔合線及相關(guān)成型條件。在實際制造模具之前，使用模具流動分析軟

件模擬實際成型過程。根據(jù)仿真結(jié)果，預(yù)測模具設(shè)計和成型條件的影響，為發(fā)現(xiàn)模具缺陷提

供合理的依據(jù)。注塑模具CAE技術(shù)主要優(yōu)化塑料制品的結(jié)構(gòu)和形狀，模具工藝參數(shù)和模具

結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)模具設(shè)計流程為概念設(shè)計，產(chǎn)品設(shè)計，模具設(shè)計，開模，試模等。模具中的問題

只有在模具測試后才能發(fā)現(xiàn)。這樣，傳統(tǒng)的模具設(shè)計必須經(jīng)過反復(fù)的模具測試和修理，這將

花費大量的數(shù)據(jù)，并有一個較長的更新周期。下圖為傳統(tǒng)注塑模具做法。

圖3塑料注塑模的傳統(tǒng)做法

CAE技術(shù)采用計算機(jī)對注塑成型全過程進(jìn)行模擬，從而檢查模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和注塑成型工藝參

數(shù)是否合理，及時發(fā)現(xiàn)和糾正不合理問題，快速有效地解決。與傳統(tǒng)注塑模具相比，CAE技

術(shù)可以縮短生產(chǎn)周期，提高市場競爭力，介紹了CAE注塑成型塑料的方法。

圖4塑料注塑模的CAE技術(shù)

3.2常見注塑制品缺陷、產(chǎn)生原因及解決辦法

3.2.1填充不滿

如果材料不能完全填充模腔，產(chǎn)品缺陷就不能完全填充。充填不滿的表現(xiàn)有很多，包括產(chǎn)品

收縮，多腔模具部分型腔充填等。有許多因素會導(dǎo)致不足。只要它們能防止塑料熔體和足夠

的材料流入空腔，就會導(dǎo)致填充不足[失效]。例如，如果澆口和流道的尺寸太小，塑料熔體

的流動就會受到阻礙。如果熔體的粘度太高，流速也會降低。根據(jù)不同的問題，應(yīng)考慮以下

幾個方面，并研究解決辦法。

設(shè)備：如果注塑機(jī)容量過小，注塑壓力過小，熔體流動性很差，影響灌裝速度，應(yīng)選擇大容

量注塑機(jī)。噴嘴被異物堵塞時，應(yīng)及時清理堵塞物。還需檢查設(shè)備的注塑周期是否正常。

注塑工藝條件：時間、壓力和溫度是影響注塑工藝的三個主要因素。適當(dāng)調(diào)整工藝參數(shù)，避

免工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng)造成的缺陷。增加注塑壓力和溫度時，增加注塑速度，預(yù)成型時間和注

塑時間。

模具：導(dǎo)致灌裝不滿意的最重要因素是模具設(shè)計不合理或澆注系統(tǒng)缺陷。流道和澆口的尺寸

應(yīng)適當(dāng)增加，以改善模具設(shè)計中不合理的零件。要合理安排閘門的位置和數(shù)量，根據(jù)塑料件

的幾何特征和技術(shù)要求確定閘門的位置和數(shù)量，分析其流動狀態(tài)、排氣條件和灌裝條件。此

外，還應(yīng)設(shè)置通風(fēng)孔，以解決排氣不足引起的填充不滿。

材料：材料填充不滿的主要影響因素是流動性差。應(yīng)根據(jù)實際需要和工藝要求，選用流動性

好，符合工藝技術(shù)要求的材料。

3.2.2凹痕及氣泡

由于材料填充不足，應(yīng)力不足，產(chǎn)品設(shè)計不合理，產(chǎn)品會產(chǎn)生凹痕。此外，凹痕經(jīng)常出現(xiàn)在

與薄壁相鄰的后壁。氣泡是由外圈塑料冷卻凝固，模腔內(nèi)塑料不足，內(nèi)塑料收縮形成真空引

起的。如果你想確定鼓泡的原因，你只需要觀察塑料產(chǎn)品在打開模具時或冷卻后是否出現(xiàn)氣

泡。開模時，是因為材料問題。冷卻時，是由于模具或注塑條件。解決凹痕和氣泡的具體措

施如下：

材料：塑料中水和揮發(fā)性物質(zhì)的來源主要有兩種：一是塑料在制造過程中沒有完全去除，或

由于儲存和運輸過程中的條件不當(dāng)而被吸收；二是成型過程中通過化學(xué)反應(yīng)或熱分解產(chǎn)生的。

在成型過程中，隱藏的水分和揮發(fā)物會成為氣體，從而嚴(yán)重影響塑料零件的質(zhì)量。因此，在

注塑前需要對材料進(jìn)行干燥。

注塑條件：就注塑條件而言，導(dǎo)致壓痕的因素主要包括注塑量不足、壓力維持壓力和注塑壓

力過低、注塑速度慢、注塑時間過短、壓力維持時間和注塑周期等。增加注塑壓力和保壓壓

力，增加注塑時間和保壓時間，提高注塑速度，避免產(chǎn)品凹陷和缺陷，應(yīng)增加投料量。

模具方面：小的澆口或流道尺寸會導(dǎo)致高的流動阻力和不足的材料填充。一旦冷卻，就會形

成凹痕。為了解決這一問題，需要增加閘門、噴嘴孔、主流道和分流道的尺寸。最后，應(yīng)考

慮閘門的位置，以滿足灌裝平衡的要求，以免因短缺而造成凹痕。填寫。此外，應(yīng)減少產(chǎn)品

壁厚的差異，并在產(chǎn)品壁厚的一部分設(shè)置澆口進(jìn)料。

溫度方面：如果溫度過高或過低，就會出現(xiàn)凹痕。因此，應(yīng)避免過熱材料造成的過度收縮，

盡可能避免過冷材料造成的壓實。如果模具溫度過高或過低，可能會造成其他缺陷。例如，

如果模具溫度太高，材料就會凝固得太慢，而如果模具溫度太低，就會出現(xiàn)氣泡。為了避免

各種缺陷，應(yīng)根據(jù)材料特性和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)適當(dāng)控制溫度。

3.2.3熔接線

由于產(chǎn)品厚度不均勻，它將合并形成兩個不同流動方向的熔體流。焊絲主要出現(xiàn)在有多個閘

門或孔或鍛件的產(chǎn)品上。在大多數(shù)情況下，焊接線只能通過改變產(chǎn)品設(shè)計、工藝條件和模具

結(jié)構(gòu)來消除，焊接線可以移動到不影響產(chǎn)品外觀或易于操作的位置。有幾種方法可以克服聚

合連接：

1.設(shè)備方面：如果由于注塑機(jī)塑化不良導(dǎo)致熔體溫度不均勻，可以延長成型周期，使塑化過

程更加完整。必要時更換塑化能力強(qiáng)的機(jī)器。

2模具方面：模具溫度過低也會造成焊縫缺陷，因此需要適當(dāng)提高模具溫度或焊縫接頭局部

溫度。對于小、窄、淺的通道，必須增加通道的尺寸和冷井的體積，以提高通道的效率。此

外，焊縫不應(yīng)盡可能接近插入和孔。對于具有注塑功能的閘門，必須及時糾正、遷移或添加

停止緩沖器。

3.塑工藝方面：實踐經(jīng)驗表明，提高注入壓力可以克服流道的阻力，將壓力傳遞到流動的前

峰，在高壓下熔接線，增加接頭密度，提高熔合接頭的強(qiáng)度；過高的注入速度會使熔體在溫

度下降之前熔斷，而過低的注入速度不會使用廢氣，因此注入速度非常重要。如果桶和噴嘴

的溫度高，塑料的粘度會降低，焊接痕跡會變薄。相反，它減少了氣態(tài)物質(zhì)的分解。因此，

有必要調(diào)整注塑機(jī)噴嘴和桶的溫度。

4材料：材料應(yīng)盡可能干燥，盡量減少配方中的液體添加劑，在流動性差的塑料中加入潤滑

劑和穩(wěn)定劑。

5.在產(chǎn)品設(shè)計方面，需要增加塑料件的壁厚，增加壓力傳遞，使塑料熔體保持在較高的溫度。

3.2.4翹曲

翹曲是塑料制品常見的質(zhì)量缺陷之一，主要是指注塑制品形狀與模腔形狀之間的偏差。導(dǎo)致

翹曲的因素有很多，其中最常見的是塑性收縮。收縮率變化的主要原因是：（1）沿流動方向

和垂直方向、分子和纖維取向。如果模制塑料部分具有較高的分子取向，分子鏈會在取向方

向上大程度收縮，導(dǎo)致各向異性收縮。對于纖維增強(qiáng)塑料零件，由于收縮率不一致（增強(qiáng)纖

維的收縮率較?。?，纖維排列方向的收縮率較小，而橫向的收縮率較大。（2）沿零件厚度方

向冷卻不均勻。材料從模具壁到零件中心的冷卻和收縮之間的不一致將導(dǎo)致脫模后零件的翹

曲。（3）零件厚度變化引起的冷卻速度不一致。不同壁厚的塑料零件會導(dǎo)致不同的冷卻速率。

（4)零件的幾何形狀不對稱，例如，在一個方向或零件一側(cè)排列的板上有許多肋骨，這也會

導(dǎo)致冷卻不一致；(5）成型零件內(nèi)部溫度和壓力維持狀態(tài)的變化，如閘門附近壓力過大，閘

門附近壓力不足。

為了減少或控制翹曲的發(fā)生，應(yīng)考慮以下方法：

注塑工藝方面：從技術(shù)上講，需要實現(xiàn)快速充模，縮短熔體傳熱時間，并使用足夠的材料來

補(bǔ)償熱收縮。此外，應(yīng)增加注塑壓力和保持時間，以盡量減少翹曲。

物料方面：在材料方面，聚合物的分子量分布越窄，翹曲越小。因此，結(jié)晶聚合物產(chǎn)品容易

收縮或翹曲，而結(jié)晶度高、密度高的產(chǎn)品往往減少翹曲。

模具設(shè)計方面：如果模具溫度不能有效控制和均勻化，結(jié)晶度和工件方向就會不同，從而導(dǎo)

致應(yīng)力不均勻和翹曲。此外，不適當(dāng)?shù)膹椛鋮^(qū)域或不均勻的彈射力也會導(dǎo)致翹曲。在閘門系

統(tǒng)的設(shè)計中，如果閘門太小，材料就不能快速填充空腔，導(dǎo)致翹曲變形。此外，門應(yīng)在較厚

的部分打開，以避免在較薄的部分打開門造成翹曲?？傊瑴p少翹曲的方法有很多，主要包

括增加澆口尺寸，減少取向，加速注入速度，適當(dāng)降低熔體和模具溫度，增加注入壓力，延

長注入時間和保持時間，增加壁厚和降低澆口壓力。

4UG在注塑模具設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢及實例

4.1UG在注塑模具設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢

首先，對于模具成型模塊，在注塑模具設(shè)計中具有集成智能檢測設(shè)備和工具的功能，能夠自

動檢測相關(guān)工具是否符合相應(yīng)的設(shè)計要求。如果沒有，它將給出提示，用戶將進(jìn)行更改。其

次，對于模具小藏模塊，它具有以下功能：集成模具底座的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件庫，集成各種標(biāo)準(zhǔn)化

零件，只設(shè)置相關(guān)參數(shù)來擁有零件，然后組裝到相應(yīng)的位置，而不需要第二次裝配操作。此

外，它還提供各種自定義組件。第三，對于MoldWizang模塊，主要由主模型實現(xiàn)。具有智

能更新各種模具零件的功能和優(yōu)勢。

4.2UG在注塑模具設(shè)計中的應(yīng)用實例

4.2.1UG注塑模具設(shè)計

（1）創(chuàng)建塑件三維模型并確定注塑模具的整體結(jié)構(gòu)

第一次模擬試驗是確定注塑模具的整體結(jié)構(gòu)。根據(jù)FIG的說法，整個塑料部分尺寸適中，但

內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。它需要許多核心拉動機(jī)制。為了簡化模具結(jié)構(gòu)，改進(jìn)加工裝配工藝，降

低注塑壓力，減少注塑缺陷，我們采用“一模”的設(shè)計理念。由于零件在頂部和側(cè)面的要求很

高，粗糙度需要降低。澆注系統(tǒng)的整個流道幾乎可以采用熱流道的形式，轉(zhuǎn)輪的橫截面為圓

形和隧道形門。

（2）分模

分離是注塑模具設(shè)計中非常重要的組成部分。模具型腔的總體積以分型面的形式分為動芯和

固定型腔。間的接觸面)。分型面是基于分型線，通過繪制曲面和使用界面或其他類型的創(chuàng)

建方法獲得的。分型面創(chuàng)建后，其組成將改為多個曲面，需要拼接形成統(tǒng)一的曲面。該區(qū)域

被提取，塑料部分的許多面被分配到核心側(cè)或空腔側(cè)。如果面積之和與總面積一致，則可以

自動或以分布式形式獲得原始空腔和巖心。

（3）確定模架和模具標(biāo)