摘要：通过分析塑件的结构特点, 利用Pro/E设计了具有复杂抽芯结构的塑料模具，论述了模具的结构特点。塑件的模具结构主要特点是采用斜导柱侧抽芯和斜顶、直顶驱动，模具结构紧凑, 整体上结构较复杂。主要方法是：利用Moldflow模流软件来分析确定塑件的浇口位置，从而准确的确定塑件最佳进浇位，利用Pro/E及EMX快速的设计好模具的结构，使得模具的工作可靠,成型塑件质量好，从而提高生产效率。
关键词：Moldflow、Pro/E、汽车塑件；模具设计
Abstract: Through the analysis of the structure characteristics of the plastic parts, using Pro/E design of plastic mold with complex core-pulling structure, this paper discusses the structure characteristics of mold. The main characteristic of the plastic mold structure is using inclined guide pillar side core-pulling and lifter, ejector bar driving, the mould structure is compact, and the overall structure is relatively complex. The main method is using Moldflow software to analyse and determine the gate location of plastic, so as to accurately determine the best location where the plastic water in, using Pro/E and EMX to design the structure of the mold rapidly, making the mold work reliably, and the plastic parts of good quality, so as to improve the production times.
Keywords:Moldflow, Pro/E, auto plastic parts; Mold design
前言
塑料件注塑模具的设计，凡是带有侧抽芯机构或者斜顶结构的，模具的结构就有一定的难度。模具制造的成本也就提高不少，所以为了能节约成本和提高效率，就要利用好三维软件的设计功能，准确的设计好模具的结构，从而降低模具设计的错误和模具加工返修的成本。本例塑件由于塑件本体结构复杂，需要异向分型，同时需要采用侧抽芯机构和斜顶、直顶结构，所以更需要准确的模具结构来保证后续的不出错。
一、汽车塑件结构及其成型介绍
图1：汽车塑件
1、塑件设计规格（如上图1所示）
（1）、最大外形尺寸：165mm×151mm×75mm；
（2）、壁厚：（非均匀）最大壁厚3.0mm，最小壁厚0.8mm（软件的壁厚分析）；
2、设计要求：
（1）、材料：ABS+PC
（2）、缩水率：0.45%；
（3）、模具布局：一模一腔（因为零件整体形状较复杂，导致模具结构也会比较复杂，从而不利于多腔布局，所以采用一模一腔）；
（4）、产品外观：精度高、不喷涂；不允许有顶白、拉伤、飞边等缺陷。
二、汽车塑件的模具结构设计
1、模具的整体结构考虑：根据塑件的结构分析，由于塑件整体结构较复杂，且脱模难道较大，所以在2D排位上如果采用一模多腔，则排位较困难，并会导致这个模具结构更加复杂，所以成型汽车塑件的成型模具采用一模一腔布局，两板模结构，并且采用点浇口进浇。浇口位置的选择要求:（1）外观要求 ：要避免产生浇口痕迹, 熔接线等缺陷；（2）产品功能要求：要能满足产品的功能要求；（3）模具加工要求：浇口位置的选择要有利于后续的模具加工；（4）产品的翘曲变形：浇口位置不能影响产品的形状精度，要避免出现翘曲变形；（5）还要考虑浇口废料容不容易去除。
同时浇口位置的选择还必须综合考虑对生产和功能的影响：（1）流长（Flow Length）决定射出压力，锁模力，以及产品填不填的满流长缩短可降低射出压力及锁模力；（2）浇口位置会影响保压压力，保压压力大小，保压压力是否平衡，将浇口远离产品未来受力位置（如轴承处）以避免残留应力，浇口位置必须考虑排气，以避免积风发生，不要将浇口放在产品较弱处或嵌入处，以避免偏位（Core Shaft）。所以在设计浇口位置时尽可能将浇口放置于产品最厚处，从最厚处进浇可提供较佳的充填及保压效果。如果保压不足，较薄的区域会比较厚的区域更快凝固，避免将浇口放在厚度突然变化处，以避免迟滞现象或是短射的发生。如果可能的话，从产品中央进浇，将浇口放置于产品中央可提供等长的流长，流长的大小会影响所需的射出压力，中央进浇使得各个方向的保压压力均匀，可避免不均匀的体积收缩。综合考虑该汽车塑件的结构以及Moldflow的分析，决定将浇口位置选择在Moldflow分析的最佳区域侧，如图2所示。
图2：最佳浇口位置
2、浇注系统的设计：浇注系统包括主流道、分流道、浇口、冷料穴等。由于该塑件要求产品外表面光滑，所以在不影响顶出机构运动的情况下，浇口设计为圆形点状浇口，并在最佳浇口位置处侧面进料（如图3所示），保证塑胶能平衡进胶。
图3：进浇口位置及形状
3、抽芯结构的设计（异形分型）：由于该塑件外侧面的带有大的侧凹特征结构，所以在模具设计时，这个结构特征必须要有相应的抽芯结构，否则无法正常开模顶出工件。并且由于该汽车塑件侧凹的尺寸较小，在设计抽芯机构时，如果仅仅针对单个侧凹结构设计抽芯，那么设计出来的侧型芯就尺寸很小，在模具加工时会增加加工的难度，同时不便于模具装配。所以为了后续的加工及装配的效率和精度，在设计侧型芯时，该塑件的侧凹成型采用整体式的侧型芯，抽芯机构则采用斜导柱滑块抽芯，如图4所示。
图4：整体式侧型芯及抽芯机构
4、顶出系统的设计（异形分型）：由于该塑件的结构较复杂，所以该产品的脱模难度比一般的产品的脱模难度要大。根据这个产品的结构分析，如下图5所示。
图5：塑件结构的内外表面
该产品的内表面有数量很多，形状较小的侧凹特征，这些内侧面的侧凹特征结构，在模具结构设计上可以采用斜顶结构完成内侧凹结构的抽芯。同时由于产品内表面上方还带有椭圆形凹槽，所以假如斜顶顶在这个凹槽上的话，则无法完成脱模。因此还必须采用镶拼型芯的方法，所以要顺利成型以及顶出该塑件，模具结构必须设计多个斜顶结构，同时还需要设计直顶，这样才能保证产品的顺利脱模顶出。该塑件总共有3个大斜顶块和1个直顶块，还有3个小侧凹特征需要使用斜顶结构成型顶出（如图6所示）。
⑺.大侧抽芯块（侧型芯） ⑻.小镶件 ⑼.大斜顶块（三块）.⒂小斜顶（三块） ⒃.直顶块 ⒄.型芯块
图6：镶拼型芯
图7：斜顶和直顶
5、冷却系统的设计：由于该塑件成型表面要求较高，所以冷却系统的设计必须要达到要求，并防止出现注塑的缺陷。同时由于该模具的整体结构较复杂，所以在模具结构上，冷却系统的设计必须要充分考虑模具整体的冷却效果、尺寸大小要求及强度要求。本塑件的的冷却管路主要分布在模具的A板和B板及型芯型腔的镶件中。如图8所示为型芯镶件和型腔镶件的管路布局：
图8型芯镶件管路布局 型腔镶件管路布局
6、设计完成后最终模具的整体结构的总装配图如下图9所示。
⑴定位环、⑵浇口套、⑶定模座板、⑷定模板（A板）、⑸压紧块、⑹斜导柱、⑺滑块侧芯、⑻小镶件、⑼大斜顶、⑽动模板(B板)、⑾推板固定板、⑿推板、⒀动模座板、⒁型腔镶件、⒂小斜顶、⒃直顶、⒄型芯镶件、⒅复位杆
图9：模具总装图
7、模具工作主要原理：模具开模时：从定模板（A板）（4）和动模板（B板）（10）分开，通过推板（12）带动推板固定板（11）上的大斜顶（9）、小斜顶（15）和直顶（16），把工件顶出，手工取出工件，开模完毕。模具合模时：动定模通过注塑机的合模机构，当定模部分碰到复位杆（18）时，通过复位杆带动推板固定板（11）上的大斜顶（9）、小斜顶（15）和直顶（16）先行复位，以防止模具型腔面与大斜顶（9）、小斜顶（15）和直顶（16）发生碰状损坏。当复位杆（18）与垃圾钉（19）接触时，复位完成，动定模合模完成。
结束语：
汽车塑件通过Moldflow的分析优化了模具的设计方案并提供了合理的浇口设置，使模具设计的过程缩短了整个设计周期。同时合理运用Moldflow的分析结果可以减少了试模的次数，提高一次试模的成功率。对于结构复杂、壁厚不均的塑件，结合Moldflow分析和Pro/E模具设计能缩短整个设计周期，提高了设计和生产效率，降低了生产成本和返修率。
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