基于Pro/E的注塑模具的優化設計研究

郭國誼

（新余學院 機械工程學院，江西 新余 338000）

基于Pro/E的注塑模具的優化設計研究

郭國誼

（新余學院 機械工程學院，江西 新余 338000）

在新時代的背景下，我國經濟有了快速發展，與此同時，我國的科技水平也得到了提升。隨著生產力的不斷提升，傳統的注塑模具設計方法已經不適應現代高效生產的目標，企業對注塑模具的設計提出了全新的要求。企業為了提高自身的生產效益，將不得不利用Pro/E技術來實現注塑模具的優化設計。文章著重分析了基于Pro/E的注塑模具優化設計的內容，詳細論述了注塑模具優化設計的細節內容。

注塑模具；Pro/E；優化設計

Pro/E的具體功能是能夠模擬進行模具的注塑過程，在這個過程中能夠不斷發現問題，并糾正發現的錯誤。Pro/E中添加了參數化設計，可以簡化設計者的操作步驟，只需要繪制出某一圖形的具體特征，再經過生成后就能夠得到讓自己滿意的圖形，操作較為簡便，十分適用于現代化生產。

1 注塑模具設計理論

注塑模具設計指的是操作員利用計算機以及專業軟件來進行注塑模具的開發，其中主要包括澆注系統設計、冷料井設計等。基于Pro/E的注塑模具設計是一項科技含量較高的技術，它與當今時代的設計制造理念相符合，進而在我國的模具制造業中得到了廣泛的使用，而優化注塑模具的設計能夠提高企業的產品經營利潤，是目前我國注塑模具生產企業急需做到的一個點。

2 澆注系統的設計

澆注系統所指的是材料自注塑機噴嘴流出到進入型腔后所經過的總路徑。澆注系統的設計是注塑模具優化設計中極為重要的一個步驟，因為其直接關系到產品的最終質量，所以應該得到注塑模具操作人員的高度重視。

2.1 澆注系統主流道設計

澆注系統的主流道位于噴嘴與型腔相連接的部分。一般情況下，主流道都是處在注塑模具動模板的中心位置，并且會與其他分流道相連接。主流道的形狀大多都是圓錐形，這樣設計的原因是能夠在注塑結束之后能夠更加輕易地實現脫模，并且不容易損傷模具形狀。

2.2 澆注系統分流道設計

分流道有以下幾個設計要求：第一，根據溶體性質的不同來設計不同的分流道；第二，分流道的拐角處應該要保持圓滑，不應留有棱角；第三，分流道的表面要保證平滑，不能太粗糙；第四，當分流道較長時，應該要在澆口與分流道相連接的尾端裝置冷料裝置，以此來防止熔料凝固造成管道堵塞。

分流道有多種形狀，而不同形狀的分流道也具有不同的作用。在設計注塑模具的澆注系統時，分流道的設計也是極為重要的，其主要是基于主流道與整個模具型腔的大小與樣式來進行設計的。分流道的設計一定要合理，這樣才能夠使熔料平均地進入不同的分流道，并且減小在流動過程中所受到的阻力，增強熔體的流動性，避免熔體在分流道內凝固的現象出現。相同種類與體積的熔料在分流道中流動時，應該盡量減小其的熱損失與流動阻力，這樣的分流道設計才是成功的。在分流道的設計之中，分流效率最優的是圓形截面，但是因為其加工難度較高，因此一般僅用于熱流道模具之中，而注塑模具生產企業最長使用的是U型截面與梯形截面，這兩種截面設計雖然分流效率較低，沒有圓形截面高，但是因為這兩種截面設計較為簡單，并且實際操作起來較為便利，便于脫模，因此受到了廣大注塑模具生產企業的喜愛，并且以此來代替圓形截面分流道。

2.3 冷料井設計

冷料井的主要作用是把流道里熔體中的冷料截取掉，避免讓這些冷卻的熔體進入型腔內，以此來保證注塑產品不會出現質量問題。冷料井一般設置在注塑模具的動模板上，冷料井的直徑應該要大于主流道的直徑，而深度要比其直徑更大，這樣設計的目的是能夠完全去除熔體之中的冷料，并將其拉出。

3 排氣引氣系統設計

3.1 排氣系統設計

排氣系統設計所指的是在注塑模具上面通過設計排氣系統來讓整個熔料能夠順利地從料斗內進入到型腔之中，并完成最終的冷卻成型。因為在注入熔料的時候，注塑機會對管內的熔料進行加壓，以此來保證熔料能夠順利進入到型腔內，所以就一定要在模具中設計一個排氣系統，這樣做的主要目的是減少熔接痕，避免出現熔料燃燒的現象，以此來保證最終產品的質量。

在普通的注塑模具生產中，大多數生產企業都會涉及以下幾種排氣系統：

第一，排氣槽排氣：在體型較大的模具生產制造中，因為型腔的體積較大，因此在其內存在的氣體量也會較多，這時候就需要開設排氣槽，因為排氣槽能夠排出較多的氣體，減少因為型腔內的氣體過多而引發的產品質量問題。

第二，分型面排氣：當注塑模具的體型較小的時候，型腔內存在的氣體也相對較少，這時候就不需要在模具上開設排氣槽，只要設計分型面排氣就好。在設計分型面排氣的位置時，設計者需要注意不要將其開設在熔料流動的旁邊，避免出現熔料流出的現象。

第三，配合間隙排氣：這種排氣方法并不需要開設專門的槽口，而是利用一些接口來實現型腔內氣體的排放。

第四，粉末燒結金屬排氣：有一些型腔的結構較為復雜，并不適用上述的幾種排氣方法，這時候就可以使用粉末燒結金屬排氣。一般來說是在注塑的過程中，在分型面與頂針部位防治粉末燒結金屬來實現型腔內部氣體的排出。這種排氣方法主要是利用粉末燒結金屬來實現排氣，但是因為粉末燒結金屬不夠強韌，經常會出現破損，使產品出現質量問題，所以使用的并不多。

第五，排氣井排氣：這種排氣方法是在模具上設置排氣井，以此來排出型腔內過多的氣體。它的工作原理是型腔內所存在的氣體被進入的熔料擠進排氣井內，這種排氣方法操作簡單而且效果較為理想，是目前注塑模具生產企業普遍接受的排氣方法。

3.2 引氣系統設計

顧名思義，引氣系統與排氣系統是全然相反的兩個系統，它所存在的主要目的是將型腔外的空氣引進型腔內部，以此減少型腔脫出不便的情況。當注塑完成并冷卻之后，因為型腔內的空氣已經基本被排出，所以塑材與型腔壁之間會緊緊黏合在一起，沒有辦法使產品脫模，這個時候就需要往型腔內注入空氣，減少型腔內與外部的壓強差，完成最終的脫模步驟。

4 注塑模具冷卻系統設計

冷卻系統的設計主要是圍繞冷卻水路來開展設計的，其中主要涵蓋以下內容：冷卻水路的具體布局、尺寸的大小、用何種液體進行冷卻等。在整個注塑過程中，冷卻系統的設計是否合理會直接影響到型腔內產品的成型時間與最終的產品質量，所以，是否擁有一個設計優良的冷卻系統是判斷注塑模具設計是否優秀的重要因素。

5 基于Pro/E的中空球形柄注塑模具的設計

基于Pro/E的中空球形柄的設計流程如下所示。

5.1 預先處理中空球形柄的設計模型

首先需要創建一個基本的坐標，然后對具體的數值進行修改與確定，以此來保證模型的使用質量。利用Pro/E來完成精度的設置，并嚴格控制模型的撥磨斜度，這樣做的主要目的是為了能夠在生產制作產品的時候，注塑模具內的塑件能夠輕易地脫模，避免因為脫模不便而損壞產品表面的現象發生。

5.2 模具的布局及收縮率的設定

在設計具體的工件模型時，應該要把早先已經制作完成的一個產品放置在模型之中，然后利用Pro/E的先進技術來對模具最終的形狀與樣式進行修改與確定，最終在模塊中再來修改與設計要制作與生產的模具。因為受到熱脹冷縮的影響，因此模具的收縮度應該要進行一定的計算，在制作中空球形柄的具體操作中，筆者所設定的收縮率為0.006。

5.3 對澆注系統及冷卻系統的設計

在設計中空球形柄的澆注系統時，可以利用切割時的切割圖案來完成模具的澆注，或者也可以使用注塑模具之中的主流道或者分流道來實現澆注。為了避免在澆鑄過程中因為雜質與多余氣體的存在而使得產品出現質量問題，可以在中空球形柄的注塑模具上設置一個冷料井與排氣井，這樣一來能夠解決在澆鑄過程中出現的雜質與氣泡問題，保證中空球形柄的治量。在澆注完成之后，可以在中空球形柄的注塑模具內設置U型冷卻裝置來幫助型腔內熔體的冷卻，最終完成整個中空球形柄的制作。

5.4 脫模

在完成中空球形柄的澆注與冷卻之后，最后的步驟就是將模具從型腔內取出，也就是脫模。在Pro/E的多項技術中，“分割”這個技術能夠很好地處理這一項內容。在最終的脫模步驟完成之后，這樣中空球形柄的設計與制作才算最終完成。

6 結語

Pro/E技術能夠有效提高注塑模具的生產效率，在生產注塑模具的每一個環節都能夠仿真完成，并且實現自動化。基于Pro/E的注塑模具的優化設計研究能夠簡化注塑模具的生產流程，解放生產力與勞動力，讓注塑模具生產企業有更多的勞動力空間去生產更多的產品。不僅如此，基于Pro/E的注塑模具的優化設計還能夠在很大程度上提高注塑模具的產品質量，這將能給注塑模具生產企業的經營帶來更多的利潤，并且有利于注塑模具生產企業的長久與穩定發展。

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Research on optimization design of injection mold based on Pro/E

Guo Guoyi
（Mechanical Engineering College of Xinyu University, Xinyu 338000, China）

In the new era, China’s economy has developed rapidly, at the same time, the level of science and technology in our country has been improved. With the continuous improvement of productivity, the traditional injection mold’s design method has not adapted to target of the modern and efficient production, and the enterprises put forward new requirements to the injection mold’s design. In order to improve their production efficiency, Enterprises will have to use Pro/E technology to achieve the optimization of injection mold’s design. This paper focused on the analysis of the content of the optimization design of injection mold based on Pro/E, and discussed the details of the optimization design of the injection mold.

injection mold; Pro/E; optimization design

郭國誼（1968— ），男，江西永豐，碩士，副教授；研究方向：機械、模具的設計與制造及其教學，CAD/CAM技術應用及其教學。