基于Pro/E的開關盒注塑模具設計

竇小麗+李俊敏

摘 要：本文以開關盒為例，遵循注塑模具設計的一般步驟，進行了塑件工藝分析、注射機的選擇以及模具各組成部分結構設計，最終借助Pro/E軟件完成模具的三維設計，為相似零件的模具設計提供一定參考。

關鍵詞：注塑模具；模具設計；開關盒；Pro/E

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.001

0 前言

Pro/ENGINEER（簡稱Pro/E）是美國參數化技術公司（PTC）推出的一款大型CAD/CAM/CAE參數化軟件，涵蓋零件、組件、模具設計、機構仿真運動等多個應用模塊。目前Pro/E已廣泛應用于注塑模具設計，有效地縮短模具設計周期。本文以開關盒（如圖1所示，材料為聚苯乙烯PS）為例，重點介紹注塑模具結構設計方案，并借助Pro/E軟件完成模具的三維設計。

1 塑件的工藝分析

①原材料分析。PS是常用熱塑性塑料，無毒無味，電絕緣性優良，透明性好，透光率很高，有一定的化學穩定性，適用于制造接線盒、電池盒等。在成型性能方面，PS成型加工性好，可用注射、擠出等多種方法加工；流動性好，應注意模具間隙，防止溢邊。

②塑件結構、尺寸精度分析。開關盒近似為長方體，側邊倒角，頂部端面四角均布4個M4螺紋嵌件，側面和底孔各有一個Φ12mm的通孔。因此模具設計時必須設置側向分型與抽芯機構，考慮金屬螺紋嵌件的固定，屬于中等復雜程度零件。開關盒底部壁厚為4mm、側壁3mm，壁厚比較均勻；重要尺寸為54±0.6mm，尺寸精度為MT4級，其余未注尺寸取MT5級，容易滿足成型要求。

2 注射機的選擇

根據開關盒的二維圖紙，利用Pro/E軟件進行三維建模，測出其體積為38.23cm3。綜合考慮生產批量、精度和外形尺寸等要素，決定采用一模兩件的模具結構，從而可估算出塑件和澆注系統凝料的體積約為（澆注系統凝料一般為塑件的20%）。因此初選XS-ZY-125型螺桿式注射機，其最大注射量為125cm3。

3 注塑模的結構設計

（1）分型面的選擇 分型面是決定模具結構形式的重要因素，根據分型面的選擇原則和塑件成型要求，確定分型面選擇在頂部端面處，以保證順利脫模及塑件的外表美觀。

（2）澆注系統的設計 澆注系統由主流道、分流道、冷料穴和澆口組成。為便于將凝料從主流道中拔出，主流道設計為圓錐形，尺寸由注射機噴嘴尺寸確定，球面半徑為14mm，小端直徑為4.5mm，斜度為4°。由于一模兩件，分流道采用平衡式布置，單邊流道長度取10mm，截面擬采用直徑為6mm的圓形，其比表面積最小，以減少熱量損失。多型腔模具的澆口一般采用截面為矩形的側澆口，根據壁厚選擇截面尺寸為。

（3）側向分型與抽芯機構的設計 開關盒有一個側孔，需要設置抽芯機構，本模具選用斜導柱側向分型與抽芯機構，主要由斜導柱、滑塊、鎖緊塊和定位裝置構成。斜導柱的抽芯距計算為6mm，傾斜角根據經驗值取18°，斜導柱直徑查表取12mm。考慮側型芯強度和裝配問題，滑塊和側型芯采用鑲嵌式連接。為使模具結構簡單，降低模具裝配程度，擬采用整體式滑塊和整體導向槽的形式。鎖緊塊采用銷釘定位、螺釘緊固的方式和定模板連接，加工方便，應用普遍，鎖緊角度一般大于斜導柱傾斜角2～3°，取20°。定位裝置采用彈簧頂銷形式，結構簡單。

（4）成型零件結構設計 本模具采用一模兩件的結構形式，考慮加工的難易程度和材料的價值利用等，凹模和凸模擬采用鑲嵌式結構，分別嵌入定模板和動模板中。要固定金屬螺紋嵌件可采用螺紋型芯，螺紋型芯安裝在動模板上，開模時能和塑件一道取出且便于裝卸。

（5）推出機構的設計 采用最簡單最常用的推桿推出機構，圓形推桿，均布在開關盒的端部和底部強度和剛度較大的部位，直徑分別為6mm和10mm。

（6）冷卻水道的設計 PS的模具溫度為20～60℃，為縮短成型周期，提高生產率，需要根據開關盒的形狀、壁厚及材料來設計合理的冷卻水回路，根據塑件的平均壁厚，冷卻水道直徑可選擇10mm。

（7）模架的選擇 模架是設計、制造塑料注塑模具的基礎部件，可參照塑料注射模模架標準（GB/T12555-2006）。由于本模具結構為單分型面多型腔模具，宜選用直澆口A型模架。根據凹模尺寸，由經驗公式選取2730系列模架，即模板寬為270mm，長為300mm。

4 Pro/E模具設計

將開關盒的三維模型調入Pro/E模具模型中作為參考模型，設置收縮率（PS的平均收縮率為0.55%）并創建工件，再根據模具設計方案創建澆注系統，創建合適的分型面、分割模具體積塊，生成型腔、型芯和滑塊等，制模并進行開模演示以檢測開模是否干涉。最后借助Pro/E的外掛程序—EMX（專家模架系統），將生成的型腔、型芯等調入模架庫，并在模架庫中創建模具標準件、推出機構和冷卻系統，完成整個注塑模具的結構設計，其剖面如圖2所示。

5 結束語

本文主要介紹了開關盒的注塑模具結構設計方案，再借助Pro/E軟件完成模具設計。理論設計為核心思想，軟件應用為輔助手段，兩者有機結合能更好地縮短模具設計周期，設計成符合工程應用的注塑模具。

參考文獻：

[1]屈華昌.塑料成型工藝與模具設計（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2007（04）.

作者簡介：竇小麗，女，江蘇泰州人，碩士，講師，研究方向機械制造、模具設計與制造。