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2.2 手机壳体模具工件与布局
本例对手机壳体模具添加工件并进行形腔布局，效果如图2-24所示。
2.2.1相关知识点
&&& 工件也叫毛坯或模仁.是川来生成模具的型芯和型腔的实休，所以工件的尺寸就是在零件外
形的尺寸基础上各方向都增加一部分尺寸.工件可以选抒标准件，也可以自定义工件。工件的类型
可以是长方体.也可以是圆柱体.井且可以根据产品体的不同形状，做出不同类型的毛坯。
&&& 单击【注塑模向导】选项卡【上要】面板上的【工件】按钮，弹出如图2-25所示的【工件】
&&&&& 【工件方法】包括【用户定义的块】、【型腔一型芯】、【仅型腔】和【仅型芯】4种类型。
&&& 在设计工件过程中，有时根据产品实体形状，需要自定义工件块。当选抒【型腔一型芯】、【仅
型腔】和【仅型芯】三个选项其中一种时，对话框如图2-26所示。
&&&&& 【型腔一型芯】定义工件型腔与型芯形状相同，而【仅型腔】、【仅型芯】是单独创建型腔或
型芯，所以其工件形状可以不同.
2.2.2知识点扩展
1.成型工件设计
&&&&& (1)型腔的结构设计:型腔零件是成型塑料件外表面的主要零件。按结构不同可分为整体式
和组合式两种。
&整体式型腔结构如图2-27所示.整体式型腔是由整块金属加工而成的，其特点是牢固、不
&&& 易变形、不会使制品产生拼接线痕迹.但是由于整体式型腔加工困难.热处理不方便，所
&&& 以常用于形状简单的中、小型模具上.
&组合式型腔结构是指型腔由两个以上的零部件组合而成.按组合方式不同，组合式型腔结
& 构可分为整体嵌入式、局部镶嵌式、侧壁镶嵌式和四壁拼合式.
&&& &整体嵌入式型腔结构如图2-28所示.它主要用于成型小型制品.而且是多型腔的棋具，
&&&&& 各单个型腔采用机加工、冷挤压、电加工等方法加工制成，然后压入模板中.这种结
&&&&& 构加工效率高，拆装方便，可以保证各个型腔的形状尺寸一致.
&&& 在图2-28中，图2-28 (a)、2-28 (b)、2-28 (c)称为通孔台肩式.即型腔带有台肩，从下
面嵌入模板，再用垫板与螺钉紧固.如果型腔嵌件是回转体.而型腔是非回转体，则需要用销钉或
键回转定位。其中图2-28 (b)采用销钉定位.结构简单，装拆方便;图2-28 (c)是键定位，接
触面积大，止转可靠:阁2-28 (d)是通孔无台肩式.型腔嵌入模板内.用螺钉与垫板固定:图2-28
(e)是盲孔式型腔嵌入固定板。直接用螺钉固定.在I-i定板下部设计有装拆型腔用的Z艺通孔.
这种结构可以省去垫板。
&局部镶嵌组合式型腔结构如图2-29所示，为加工方便或由于型腔的某一部分容易
&&& 损坏，需经常更换，应采用这种局部镶嵌的办法.图2-29 (a)所示异形型腔，先
&&& 钻周围的小孔.再加工大孔，在小孔内嵌入芯棒，组成型腔;图2-29 (b)所示型
&&& 腔内有局部凸起，可将此凸起部分单独加工，再把加工好的镶块利用圆形槽(也
&&& 可用T型格、燕尾擂等)镶在圈形型腔内;图2-29 (c)是利用局部棍嵌的办法加
&&& 工圆形环的凹模;图2-29 (d)是在型腔底部局部镶嵌;图2-29 (e)是利用局部
&&& 镶嵌来加工长条形型腔.
&侧壁镶嵌式是将四侧壁与底部分别加工、热处理、研磨、抛光后压入模套，四璧以锁
&&& 扣形式联接，为使内侧接缝紧密，其联接处外倒应留0.3一0.4mm问隙，在四角嵌入
&&& 件的图角半径R应大于模套圆角半径r.
&四壁拼合式型腔的结构如图2-30所示.为了便于机械加工、研磨.抛光、热处理.整
&&& 个四模可由几个部分镶拼而成.选用这种结构时应注意平磨结合面，抛光时应仔细，
&&& 以保证结合处锐棱(不能带圆角)影响脱模.
&& (2)型芯的结构设计:成型制品内表面的零件称型芯，主要有主型芯、小型芯等。对于简单
的容器，如壳、罩、盖之类的制品.成形其主要部分内表面的零件称主型芯，而将成型其他小孔的
型芯称为小型芯或成型杆。
&&& 主型芯按结构可分为整体式和组合式两种。
&整体式结构型芯如图2-31 (a)所示，其结构军固，但不方便加工，消耗的模具钢多，主
&&& 要用于工艺实验或小型模具上的简单型芯.
&&& 组合式主型芯结构如图2-31的〔b)~(e)所示。为了便于加I:，形状赵杂吧芯常采用组合
式士型芯结构.这种结构是将型芯单独加T后，再镶入投板巾.图2-31中，图2-31 (b )为通孔台
肩式.Ti芯川台启和校板连接，再用华板、螺钉紧固，连接牢固，足最常用的方法.对于in.定部分
是圆柱面，而型芯又有方向性的情况.可采用销钉或键定位:图2-31 (c)为通孔无台肩式结构:
图2-31 (d)为盲孔式结构:图2-31 (e)适用于制品内形复杂、机加工困难的型芯。
&&& 镶拼组合式型芯的优缺点和组合式型腔的优缺点荃木相同.设计和制造这类型芯时.必须注
意结构合理.应保证型芯和镶块的强度。防止热处理时变形且应避免尖角与壁厚突变.
&&& 当小型芯靠主型芯太近，如图2-32 (a)所示，热处理时薄壁部位易开裂，故应采用图2-32 (b)
的结构，将大的型芯制成整体式.再镶入小型芯。
&&& 在设计型芯结构时.应注愈毕料的飞边不应该影响脱模取件，如图2-33 (a)所示结构的溢料
飞边的方向与脱模方向相垂直，影响制品的取出:而采用图2-33 (b)的结构.其滋料飞边的方向
与脱模方向一致，便于脱模。
&&& 小型芯是用来成型制品上的小孔或槽。小型芯单独制造后，再嵌入模板中。
&&& 圆形小型芯采用如图2-34所示的几种固定方法。其中图2-34 (a)使用台肩周定的形式，下面
有垫板压紧:图2-34 (b)中的尚定板太厚，可在固定板上减小配合长度，同时细小的型芯制成台
阶的形式:图2-34 (c)是型芯细小而固定板太厚的形式.型芯镶入后，在下端用圆柱垫垫平;图
2-34 (d)适用于固定板厚、无垫板的场合，在型芯的下端用螺塞紧固:图2-34 (e)是型芯镶入后
在另一端采用铆接固定的形式。
&&& 对于异形型芯，为了制造方便，常将型芯设计成两段。型芯的连接固定段制成圆形台肩和模
板连接。如图2-35 (a)所示:也可以用螺母紧固.如图2-35 (b)所示.
&&& 如图2-36所示的多个相互靠近的小型芯，如果台肩固定时，台肩发生重叠干涉，可将台肩相
碰的一面磨去，将型芯固定板的台阶孔加工成大圆台阶孔或长椭圆形台阶孔.然后再将n9芯镶入。
&&& （3)脱模斜度:由于塑料冷却后产生收缩，会紧紧包在凸模型芯上.或者由于粘附作用，制
品紧贴在凹模型腔内.为了便于脱模，防止制品表面划伤等.在设计时必须使制品内外表面沿脱摸
方向具有合理的脱模斜度，如图2-37所示。
&&& 脱模斜度的大小取决于制品的性能、几何形状等。硬质垠料比软质塑料脱模斜度大:形状较
复杂，或者成型孔较多的制品取较大的脱模斜度:塑料高14.较大，孔较深，则取较小的脱模斜度:
壁厚增加，内孔包紧型芯的力大，脱模斜度也应取大些。
&&& 脱模斜度的取向根据制品的内外尺寸而定:制品内孔，以型芯小瑞为准，尺寸符合图样要求，
斜度由扩大的方向取得:制品外形，以型腔(四模)大端为准，尺寸符合图样要求，斜度山缩小方
向取得。一般情况下，脱模斜度不包括在制.钻的公差范围内。表2.1列出了制品常用的脱模斜度.
&& (4)型腔的侧壁和底板厚度设计:塑料模型腔壁厚及底板厚度的计算是模具设计中经常遇到
的重要问题，尤其对大型模具更为突出.目前常用的计算方法有按强度和按刚度条件计算两大类.
但实际的塑料模却要求既不允许因强度不足而发生明显变形甚至破坏.也不允许因刚度不足而发生
过大变形。因此，要求对强度及刚度加以合理考虑.
&&& 在塑料注射模注射过程中，型腔所承受的力是十分复杂的。型腔所受的力仃塑料铭体的压力、
合模时的压力、开模时的拉力等，其中最主要的是塑料熔体的压力。在塑料熔体的压力作用下，型
腔将产生内应力及变形。如果型腔壁厚和底板厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料的许
用应力时，型腔即发生强度破坏.与此同时.刚度不足则发生过大的弹性变形.从而产生溢料.影
响制品尺寸及成型精度.也可能会导致脱模困难等。可见摸其对强度和刚度都有要求。
&&& 注:本表所列的脱模斜度适用于开模后制品留在凸模上的情况。
&&& 对大尺寸型腔，刚度不足是主要失效原因，应按刚度条件计算;对小尺寸型腔.强度不够则
是失效原因，应按强度条件计算。强度计算的条件是满足各种受力状态卜的许用应力。刚度计算的
条件则由于模具的特殊性，可以从以下几个方面加以考虑:
&防止溢料.模具型腔的某些配合面当高压塑料熔体注入时，会产生足以溢料的问隙.
&&&&& 使型腔不致因模具弹性变形而发生溢料，此时应根据不同塑料的最大不溢料问隙来确定其
&&&&& 刚度条件.例如，尼龙、聚乙烯聚丙烯、聚丙醛等低枯度塑料。其允许问隙为0.025-
&&&&& 0.03对聚苯乙烯，有机玻璃.ABS等中等粘度塑料为0.05对聚巩、聚砚酸醋、
&&&&&&& 硬聚熟乙烯等高粘度塑料为0.06 - 0.08mm.
&&& &保证制品精度.制品均有尺寸要求.尤共是精度要求高的小型制品，这就要求模具型腔具
&&&&&&& 有很好的刚性.
&&& &有利于脱模.一般来说塑料的收缩率较大，故多数情况下，当满足上述两项要求时已能满
&&&&&&& 足本项要求.
&&& 上述要求在设计模具时其刚度条件应以这些项中最苛刻者(允许最小的变形值)为设计标准，
但也不应无根据地过分提高标准。以免浪费俐材.增加制造难度。
&&& 一般常用计算法和查表法，圆形和矩形型腔的壁厚及底板厚度有常用的计算公式，但是计算
比较复杂。而且由于注塑成型的过程会受到温度、压力、塑料特性和制品形状复杂程度等因素的影
响，公式计算的结果并不能完全真实地反应实际情况.通常一般采用经验数据或查寻有关表格，设
计时可以参阅相关资料。
2.成型霉件工作尺寸的计算
&&& 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成制品的尺寸.主要有型腔、型芯及成型杆的
径向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型腔和型腔之间的位置尺寸等。在模具的设计中，
应根据制品的尺寸、稍度等级及影响制品的尺寸和精度的因索来确定模具的成型零件的工作尺寸及
& (1)制品成型尺寸和精度的要素.
& &制品成型后的收缩变化与塑料的品种、制品的形状、尺寸、壁厚、成型工艺条件、模具的
&&& 结构等因素有关，所以确定准确的塑料收缩率是很困难的.工艺条件、塑料批号发生的变
&&& 化会造成制品收缩率的波动，其误差为
&&& 实际收缩率与计算收缩率会有差异，按照一般的要求，塑料收缩率波动所引起的误差应小于
制品公差的113.
&&& &模具成型军件的制造精度是影响侧品尺寸精度的重要因亲之一模具成型零件的制造精度
&&&&& 越低，制品尺寸精度也越低一般成型零件工作尺寸制造公差值&z取制品公差值e的1/3-
&&&&& 1/4,或者取IT7一IT8级作为制造公差，组合式型腔或型芯的制造公差应根据尺寸链来
&&&&& 确定.
&&& &模具成型零件的磨报.模具在使用过程中，由于塑料熔体流动的冲刷、脱模时与制品的摩
&&&&&&& 擦、成型过程中可能产生的腐蚀性气体的锈蚀.以及由于以上原因造成的模具成型零件表
&&&&&&& 面粗链度值提高而要求重新抛光等，均造成模具成型零件尺寸的变化，型腔的尺寸会变大，
&&&&&&& 型芯的尺寸会减小.
&&& 这种由于磨损而造成的模具成型零件尺寸的变化仇与制品的产量、塑料原料及模具等都有关
系.在计算成型零件的工作尺寸时，对于生产批量小的.模其表面耐磨性好的(高硬度模具材料或
模具表面进行过镀铬或渗氮处理的）.其磨损量应取小值:对于玻璃纤维做原料的制品，其肺损录
应取大值。对于与脱模方向垂直的成型零件的表面，磨损量应取小值，共至可以不考虑磨损量.而
与脱模方向平行的成型零件的表面.应考虑磨损。对于中、小型制品.模具成型零件的鼓大磨损可
取制品公差的1/6;而大型制品，模具成型零件的最大房描应取制品公差的1/6以下。
&&& 成型零件的最大磨损量用&c来表示，一般取&c= △/6。
&&& &模其安装配合的误差.模具的成型零件由于配合间隙的变化.会引起制品的尺寸变化.如
&&&&&&& 型芯按问陈配合安装在模具内.制品孔的位置误差要受到配合间隙值的影响，若采用过盈
&&&&&&& 配合.则不存在此误差.模具安装配合问隙的变化而引起制品的尺寸误差用&1来表示。
&&& &制品的总误差.
综上所述.塑件在成型过程产生的最大尺寸误差应该是上述各种误差的和。即
&考虑制品尺寸和精度的原则.一般情况下，塑料收缩率波动、成型零件的制造公差和成型
& 零件的磨拐是影响制品尺寸和梢度的主要原因.对于大型制品，其塑料收缩率对其尺寸公
& 差影响最大，应德定成型工艺条件，并选择波动较小的塑料来误差;对于中、小型制品，
& 成型零件的制造公差及磨损对其尺寸公差影响最大.应提高模具精度等级和减少磨报来减
(2)零部件工作尺寸计算:仅考虑塑料收缩率时.计算模具成型零件的基本公式为
由于多数情况下，塑料的收缩率楚一个波动值，常用平均收缩串来代替塑料的收缩率.塑料
的平均收缩率为
&&& 如图2-38所示为制品尺寸与模具成型零件尺寸的关系，模具成型零件尺寸决定于制品尺寸。
制品尺寸与模具成型零件工作尺寸的取值规定如表2-2所示.
&形腔和型芯的径向尺寸。
&径向尺寸仅考虑受&s、&z、&c影响；
3.型腔布局
&&& 利用模具坐标系.可以确定模具开模方向和分型面位置，但不能确定型腔在X-Y平面内的分
布。为解决这个问题.UG NX 10.0 MoldWizard提供了型腔布局功能，利用该功能，可准确地确定
型腔的个数和位置。
&&& 单击【注塑模向导】选项卡【主要】面板上的【型腔布局】按钮，系统弹出如图2-39所示
的【型腔布局】对话框.
&&& (1)【布局类型】:系统提供的布局类型包括【矩形】和【圆形】两种。
&&& &矩形布局有平衡和线性之分.平衡布局需要设l型腔数量为2和4.如果是2型腔布局，
&&&&&&& 只需设置缝除距离;如果是4型腔布局，则需设里第一距离和第二距离.如图2-40所示.
&&& 进行矩形布局操作时，首先选择平衡或线性布局方式.接着选择型腔数(2个或4个)，输入
方向偏移量，然后单击对话框中的I开始布局】按钮，系统会在工作区显示如图24.所示的4个
偏移方向.用鼠标选取偏移方向。系统模仁的第二偏移方向是沿第一方向逆时针旋转90&。所以
在线性布局时，选择了第一偏移方向后，无需再选择第二方向了，最后生成布局.
&&& 如图2-42所示显示了利用【平衡】和【线性】布局选项生成的一模四腔不同布局的效果。
&&&& &圆形布局包括径向布局和恒定布局两种.径向布局是以参考点为中心，产品上每一点都沿
&&&&&& 着中心旋转相同的角度;恒定布局则是产品实体上到中心等于旋转半径的参考点旋转设里
&&&&&& 的角度.而产品零件整体是平移到该旋转点上.如图2-43所示.
&&& 进行日形布局操作时，首先选择【径向】和【恒定】布局方式.然后设置【型腔数】、【起
始角】、【旋转角度】和【半径】参数，最后单击【开始布局】按钮，生成型腔布局.
&&&&& 【径向】布局和【恒定】布局方式产生的不同布局效果如图2-44所示。
&&& (2)编辑布局:该选项组包括【编辑插入腔】、【变换】、【移除】和【自动对准中心】4
个选项，用于对布局零件进行旋转、平移等操作。
&变换:单击【变换】按钮，弹出【变换】对话框。
&&选择【旋转】类型，指定旋转中心点，选择好旋转中心点后，输入旋转角度.【移动
&&& 原先的】选项用于把要旋转的零件旋转一定的角度;【复制原先的】选项是在要旋转
&&& 的零件旋转一定的位里再靳生成一个复制品，一个变成两个。如图2-45所示.
&&选择【平移】类型，如图2-46所示，输入零件沿X向和Y向的平移距离，也可拖动
&&& 清块来调整平移距离.
&&选择【点到点】类型，如图2-47所示.指定出发点和终止点来移动或复制，
&移除:用于移除布局产生的复制品.原件不能被移除.
&自动对准中心:该选项用于把布局以后的零件整体的中心移动到绝对原点上。
&&& 4.型腔数组和排列方式
&&& 塑料制件的设计宋成后，首先需要确定型腔的数量，与多型腔模具相比，单型腔模具的优点
是:塑料制件的形状和尺寸始终一致，在生产高精度零件时，通常使用单型腔模具;单型腔模具仅
需根据一个制品调整成型工艺条件，因此工艺参数易于控制:单型腔模具的结构简单紧凑，设计自
由度大.其模具的推出机构、冷却系统、分型面设计较方便:单型腔模具还具有制造成本低、制造
简单等优点。
&&& 对于长期、大批量生产来说.多型腔模具更为有益.它可以提高制品的生产效串，降低制品
的成本。如果注射的制品非常小而又没有与其相适应的设备。则采用多型腔模具是最佳选扦。现代
注射成型生产中，大多数小型的制品成型都采用多型腔的模具.
&&& （I)型腔数量的确定
&&& 在设计时，先确定注射机的型号，再根据所选注射机的技术规格及制品的技术要求.计算出
选取的型腔数目:也可根据经验先确定型腔数目，然后报据生产条件.如注射机的有关技术规格等
进行校核计算。但无论采用哪种方式，一般考虑的要点有:
&&& &塑料制件的批量和交货周期.如果必须在相当短的时间内制造大批量的产品，则采用多型
&&&&&&& 腔摸具可提供独特的优越条件。
&&& &质量的控制要求.塑料制件的质I控制要求是指其尺寸、精度、性能、表面粗糙度等.由
&&&&&&& 于型腔的制造误差和成型工艺误差的影响，每增加一个型腔，制品的尺寸精度就降低约4
&&&&& %一8%,因此多型腔模其( n&4)一般不能生产高精度的制品.高精度的制品一般一模一
&&&&&&& 件，保证质量.
&& &&成型的塑料品种与制品的形抉及尺寸.制品的材料、形状尺寸与浇口的位皿和形式有关，
&&&&&&& 同时也对分型面和脱模的位里有影响，因此确定形腔数目时应考虑这方面的因素.
&&& &所选注射机的技术规格.根据注射机的硕定注射圣及额定锁模力算型腔数目.
&&& 因此.根据上述要点所确定的型腔数目.既要保证最佳的生产经济性，又要保证产品的质量,
也就是应保证塑料制件最佳的技术经济性。
(2)型腔的分布
&制品在单型腔模具中的位置.单型腔棋具有制品在动模部分、定模部分及同时在动模和定
棋中的结构.制品在单型腔模具中的位里如图2-48所示.图2-48 (a)为制品全部在定模
中的结构;图2-48 (b)为制品在动模中的结构;图2-48 (c) . 2-48 (d)为制品同时在
定模和动模中的结构。
&多型腔模具型腔的分布.对于多型腔模具，由于型腔的排布与浇注系统密切相关，型腔的
排布应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的足够压力，以保证塑料
熔体能同时均匀充满每一个型腔，从而保证各个型腔的制品内在质量一致德定.多型腔排
布方法有平衡式和非平衡式两种.
&平衡式多型腔排布如图2-49中的2-49 (a) . 2-49 (b) . 2-49 (c)所示.其特点是
从主流道到各型腔浇口的分流道的长度截面形状、尺寸及分布对称性对应相同，可实
现各型腔均匀进料，达到同时充满型腔的目的.
&非平衡式多型腔排布如图2-49的2-49 (d)、2-49(e)、2-49 ( f)所示。其特点是
从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相同，因而不利于均衡进料，但这种方式可
以明显缩短分流道的长度，节约原料.为了达到同时充满型腔的目的，往往各浇口的
截面尺寸要不相同。
2.2.3具体操作步骤
&&& 单击【注塑模向导】选项卡【主要】面板上的【工件1申按钮.系统弹出【工件】对
话框，选择【用户定义的块】工件方法，在【定义类型】下拉列表框中选择【参考点】，设置x.
Y. Z轴的距离如图2-50所示。单击【确定】按钮.成型工件如图2-51所示。
&&& 单击【注塑模向导】选项卡【主要】面板上的【型腔布局】按钮，打开【型腔布局】
对话框，如图2-52所示.单击【自动对准中心】按钮，然后单击【关闭】按钮，结果如图2-53
2.2.4扩展实例&&仪表盖模具工件与布局
&&& 本例创建仪表盖模具的布局，如图2-54所示。首先利用&工件&命令对仪表盖添加工件.然
后利用&型腔布局&命令.对工件进行布局。
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题名/责任者:
:入门到&#x7通/周传宏主编
出版发行项:
北&#x4:化学工业&#x51版社,2007
ISBN及定价:
978-7-5025-9352-0/CNY38.00
载体形态项:
234页:V26cm
个人责任者:
主编
-塑料模具-计算机辅助&#x8计-新技术应用
中图法分类号:
提要文摘附注:
本书内容包&#x62: 注塑模具&#x8计&#x57础知识&#x003b; &#x8计方案准备阶段&#x003b; 型&#x82和型腔功&#x80等。
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&&&&&&&&&广东东莞.优胜模具培训学校 Copyright @ All Right Reserved急急急ug7.5 画出实体图后 如何得到型腔和型芯啊，大侠赐教，最好有个简单的例子说明 多给分_百度知道
急急急ug7.5 画出实体图后 如何得到型腔和型芯啊，大侠赐教，最好有个简单的例子说明 多给分
出ug实体图后，分型面选好后，做型芯型腔，可是我不知道咋么做
我是砂型铸造有个最简单的例子说明下
多谢！！，下面该设计分型面了
我有更好的答案
用布尔运算 求差
（设置里面有个选项，好像是移除刀具把，你不让他移除就OK了）
抽取型腔的面-缝合。
抽取型芯的面-缝合。
求差 或者拆分，就OK快了。
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