塑料模具设计都是用什么软件设计的

传统的注塑模具设计,主要为二维和经验设计,单使用二维工程图纸已很难正确和详尽地表达产品的形状和结构,且无法直接应用于数控加工,设计过程中分析、计算周期长,准确性差。随着CAD/CAE/CAM技术的发展,现代注塑模具设计方法是设计者在电脑上直接建立产品的三维模型,根据产品三维模型进行模具结构设计及优化设计,再根据模具结构设计三维模型进行NC编程。这种方法使产品模型设计、模具结构设计、加工编程及工艺设计都以3D数据为基础,实现数据共享,不仅能快速提高设计效率,而且能保证质量,降低成本。注塑模具的设计是一个经验性很强的题目,由于设计经验有限,很难一次性应用三维造型软件UG/MoldWizard直接进行设计。

1主要特点

注塑模具设计一、注塑模具加工(Rotational Mold)

滚塑成型工艺的方法是先将塑料加入模具中，然后模具沿两垂直轴不断旋转并使之加热，模内的塑料在重力和热能的作用下，逐渐均匀地涂布、熔融粘附于模腔的整个表面上，成型为所需要的形状，给冷却定型而制得。

二、 滚塑成型工艺与传统的吹塑、注塑工艺相比有以下优势：

1、成本优势：滚塑成型工艺中只要求机架的强度足以支承物料、模具及机架自身的重量，以防止物料泄漏的闭模力并且物料在整个成型过程中，除自然重力的作用外，几乎不受任何外力的作用，从而完全具备了机模加工制造的方便，周期短，成本低的优势。

2、质量优势。滚塑工艺的产品在整个制作过程中，由于无内应力产生，产品质量和结构更加稳定。

3、灵活多变优势。滚塑工艺的机模制造方便，价格低廉，故特别适用于新产品开发中的多品种、小批量的'生产。 4、个性化设计优势。滚塑成型工艺中的产品极易变换颜色，并可以做到中空(无缝无焊)，在产品表面处理上可以做到花纹、木质、石质及金属的效果，满足现代社会消费者对商品的个性化需求。

三、采用该工艺生产的产品范围 采用该工艺生产的产品有：油箱、水箱、机械外壳、挡泥板等。主要替代对象是金属件及 玻 璃钢制品。

四、 注塑

注塑是一种工艺，是基于比如LIGA的微制造技术开发出来的，当然还有很多其他方法。而LIGA工艺就是先生产出一个注塑所需要的模型，也就是俗称的"模子"，然后将液态塑料灌注在模具中，最后在分离出来，形成最终所需要的产品。比如一些塑料玩具，产品太多了。

2背景介绍

注塑模具设计随着我国制造业的国际地位的不断提高,模具工业获得了飞速的发展,模具的需求量也成倍增加,其生产周期愈来愈。而模具生产是多品种小批量生产,乃至单件生产。其特点为:品种多样化生产过程多样化生产能力复杂化。为解决这一问题,首先要普及CAD 技术,利用现代的CAD/CAM/CAE 技术,才是经济、快捷的模具开发设计制造手段,也是其今后的发展方向。

CATIA是目前最具影响力的CAD系统软件之一,它已在不同的领域被普及,被众多的用户所青睐。CATIA是法国Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一体化软件,居世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位,广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子/电器、消费品行业,它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域,其特有的DMU电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA在塑料模具设计和分析阶段充分应用了参数化特征造型技术和数据库技术以及自由形式特征技术,为模具设计提供了强有力的工具。塑料模具中的标准件,如标准模具架、顶出机构、浇注系统、冷却系统等都采用基于数据库管理的参数化特征造型设计方法进行设计或建立标准件库以实现数据共享,同时满足用户对设计的随时修改,使模具的设计分析快速、准确、高效。参数化特征造型不仅可以完整地描述产品的几何图形信息,而且可以获得产品的精度、材料及装配等信息,其所建立的产品模型是一种易于处理、能反映设计意图和加工特征的模型。CATIA模具设计模块的主要功能是注塑模具设计。

3工作流程

注塑模具设计① 建立塑料制品的三维模型

② 根据所设计产品进行拔模分析与分型面设计

③ 建立工程、加载产品、创建调用模架

④ 设计导向系统、浇注系统、顶出机构、流道与冷却等辅助部分。

4模块介绍

注塑模具设计① Part Design、Generative Shape Design:这两个模块主要用于完成三维模型的建立,其中Part Design是零件设计模块,Generative Shape Design是创成式外形设计模块。

② Core &Cavity Design:该模块用于构建分型面、型腔表面、型芯表面以及定义主开模方向和滑块方向,即型芯型腔设计模块。

③ Mold Tooling Design:该模块用于调用模架,设计导向系统、浇注系统、顶出机构、流道与冷却等辅助部分,即模具设计模块。CATIA V5是IBM/Dassault System开发的个人计算机版本的高端CAD/CAE软件,其型芯型腔设计和模具设计模块是专为注塑模具设计的,功能强大且使用方便。本书按照循序渐进的方式,从型芯型腔设计、分型面设计、模具架设计、组件设计、注塑模具实体建模到三维图形至二维图形的转换,通过详细的实例讲解了各种功能,可以使初学者在短时间内就能够进行注塑模具的三维设计。

一.浇注系统的组成

普通的流道系统（RunnerSystem），也称作浇道系统，或是浇注系统，是熔融塑料自射出机射嘴（Nozzle）到模穴的必经通道。流道系统包括主流道（PrimaryRunner）、分流道（Sub-Runner）以及浇口（Gate）等。

1.主流道

也称作主浇道、注道（Sprue）或竖浇道，是指自射出机射嘴与模具主流道衬套接触的部分起算，至分流道为止的流道。此部分是熔融塑料进入模具后最先流经的部分。

2.分流道

也称作分浇道或次浇道。随模具设计，可再区分为第一分流道（FirstRunner）以及第二分流道（SecondaryRunner）。分流道是主流道至浇口间的过渡区域，能使熔融塑料的流向获得平缓转换；对于多模穴模具，同时具有均匀分配塑料到各模穴的功能。

3.浇口

也称为进料口，是分流道和模穴间的狭小通口，也是最为短小肉薄的部分。其作用在于利用紧缩流动面而使塑料达到加速的效果，高剪切率可使塑料流动性良好（由于塑料的切变致稀特性）；黏滞加热的升温效果也有提升料温、降低黏度的作用。

在成型完毕后，浇口最先固化封口，有防止塑料回流，以及避免模穴压力下降过快，使成型品产生收缩凹陷的功能。成型后，则方便剪除，以分离流道系统及塑件。

4.冷料井

也称作冷料穴。目的在于储存补集充填初始阶段较冷的塑料波前，防止冷料直接进入模穴，影响充填品质或堵塞浇口。冷料井通常设置在主流道末端，当分流道长度较长时，在末端也应开设冷料井。

二.浇注系统设计的基本原则

1.模穴布置（CavityLayout）的考虑

1）尽量采用平衡式布置（BalancesLayout）；

2）模穴布置与浇口开设力求对称，以防止模具受力不均产生偏载，而发生撑模溢料的问题；

3）模穴布置尽可能紧凑，以缩小模具尺寸。

2.流动导引的考虑

1）能顺利地引导熔融塑料填满模穴，不产生涡流，且能顺利排气；

2）尽量避免塑料熔胶正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件，以防止型芯位移（CoreShift）或变形。

3.热量散失及压力降的考虑

1）热量损耗及压力降越小越好；

2）流程要短；

3）流道截面积要够大；

4）尽量避免流道弯折及突然改变流向（以圆弧角改变方向）；

5）流道加工时表面粗糙度要低（也不能过于光滑）；

6）多点进浇可以降低压力降及所需射压，但会有缝合线问题。

4.流动平衡的考虑

1）一模多穴（Multi-Cavity）充填时，流道要平衡，尽量使塑料同时填满每一个模穴，以保证各模穴成型品的品质一致性；

2）分流道尽量采用自然平衡式的布置方式（Naturally-BalancedLayout）；

3）无法自然平衡时，采用人工平衡法平衡流道。

5.废料的考虑

在可顺利充填同时不影响流动及压力损耗的前提下，减小流道体积（长度或截面积大小），以减少流道废料产生及回收费用。

6.冷料的考虑

在流道系统上设计适当的冷料井（ColdSlugWell）、溢料槽，以补集充填初始阶段较冷的塑料波前，防止冷料直接进入模穴，影响充填品质。

7.排气的考虑

应顺利导引塑料填满模穴，并使模穴内空气得以顺利逃逸，以避免包封烧焦的问题。

8.成形品品质的考虑

1）避免发生短射、毛边、包封、缝合线、流痕、喷流、残余应力、翘曲变形、模仁偏移等问题；

2）流道系统流程较长或是多点进浇（MultipleGating）时，由于流动不平衡、保压不足或是不均匀收缩所导致的成品翘曲变形问题应加以防止；

3）产品外观性质良好，去除修整浇口方便，浇口痕（GateMark）无损于塑件外观以及应用。

9.生产效率的考虑

尽可能减少所需的后加工，使成形周期缩短，提高生产效率。

10.顶出点的考虑

需考虑适当的顶出位置，以避免成形品脱模变形。

11.使用塑料的考虑

黏度较高或L/t比较短的塑料，避免使用过长或过小尺寸的流道。

一、接受任务书

成型塑料制件的任务书通常由制件设计者提出，其内容如下：

1. 经过审签的正规制制件图纸，并注明采用塑料的牌号、透明度等。

2. 塑料制件说明书或技术要求。

3. 生产产量。

4. 塑料制件样品。

通常模具设计任务书由塑料制件工艺员根据成型塑料制件的任务书提出，模具设计人员以成型塑料制件任务书、模具设计任务书为依据来设计模具。

二、 收集、分析、消化原始资料

收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用。

1. 消化塑料制件图，了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。例如塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度，有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工。选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析，看看估计成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件来。此外，还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。

2. 消化工艺资料，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。

成型材料应当满足塑料制件的强度要求，具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。根据塑料制件的用途，成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、必要的弹性和塑性、透明性或者相反的反射性能、胶接性或者焊接性等要求。

3. 确定成型方法

采用直压法、铸压法还是注射法。

4、选择成型设备

根据成型设备的种类来进行模具，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。例如对于注射机来说，在规格方面应当了解以下内容：注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。

要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。

5. 具体结构方案

（一）确定模具类型

如压制模（敞开式、半闭合式、闭合式）、铸压模、注射模等。

（二）确定模具类型的主要结构

选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。对塑料制件的工艺技术要求是要保证塑料制件的几何形状，表面光洁度和尺寸精度。生产经济要求是要使塑料制件的成本低，生产效率高，模具能连续地工作，使用寿命长，节省劳动力。

三、影响模具结构及模具个别系统的因素很多，很复杂：

1. 型腔布置。根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。

对于注射模来说，塑料制件精度为3级和3a级，重量为5克，采用硬化浇注系统，型腔数取4-6个；塑料制件为一般精度（4-5级），成型材料为局部结晶材料，型腔数可取16-20个；塑料制件重量为12-16克，型腔数取8-12个；而重量为50-100克的塑料制件，型腔数取4-8个。对于无定型的塑料制件建议型腔数为24-48个，16-32个和6-10个。当再继续增加塑料制件重量时，就很少采用多腔模具。7-9级精度的塑料制件，最多型腔数较之指出的4-5级精度的塑料增多至50%。

2. 确定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等。

3. 确定浇注系统（主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小）和排气系统（排气的方法、排气槽位置、大小）。

4. 选择顶出方式（顶杆、顶管、推板、组合式顶出），决定侧凹处理方法、抽芯方式。

5. 决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位。

6. 根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。

7. 确定主要成型零件，结构件的结构形式。

8. 考虑模具各部分的强度，计算成型零件工作尺寸。

以上这些问题如果解决了，模具的结构形式自然就解决了。这时，就应该着手绘制模具结构草图，为正式绘图作好准备。

四、绘制模具图

要求按照国家制图标准绘制，但是也要求结合本厂标准和国家未规定的工厂习惯画法。

在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件图和工艺资料的要求。由下道工序保证的尺寸，应在图上标写注明"工艺尺寸"字样。如果成型后除了修理毛刺之外，再不进行其他机械加工，那么工序图就与制件图完全相同。

在工序图下面最好标出制件编号、名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。通常就把工序图画在模具总装图上。

1. 绘制总装结构图

绘制总装图尽量采用1：1的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视图同时画出。

五、模具总装图应包括以下内容：

1. 模具成型部分结构

2. 浇注系统、排气系统的结构形式。

3. 分型面及分模取件方式。

4. 外形结构及所有连接件，定位、导向件的位置。

5. 标注型腔高度尺寸（不强求，根据需要）及模具总体尺寸。

6. 辅助工具（取件卸模工具，校正工具等）。

7. 按顺序将全部零件序号编出，并且填写明细表。

8. 标注技术要求和使用说明。

六、模具总装图的技术要求内容：

1. 对于模具某些系统的性能要求。例如对顶出系统、滑块抽芯结构的装配要求。

2. 对模具装配工艺的要求。例如模具装配后分型面的贴合面的贴合间隙应不大于0.05mm模具上、下面的平行度要求，并指出由装配决定的尺寸和对该尺寸的要求。

3. 模具使用，装拆方法。

4. 防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。

5. 有关试模及检验方面的要求。

七、绘制全部零件图

由模具总装图拆画零件图的顺序应为：先内后外，先复杂后简单，先成型零件，后结构零件。

1. 图形要求：一定要按比例画，允许放大或缩小。视图选择合理，投影正确，布置得当。为了使加工专利号易看懂、便于装配，图形尽可能与总装图一致，图形要清晰。

2. 标注尺寸要求统一、集中、有序、完整。标注尺寸的顺序为：先标主要零件尺寸和出模斜度，再标注配合尺寸，然后标注全部尺寸。在非主要零件图上先标注配合尺寸，后标注全部尺寸。

3. 表面粗糙度。把应用最多的一种粗糙度标于图纸右上角，如标注"其余3.2。"其它粗糙度符号在零件各表面分别标出。

4. 其它内容，例如零件名称、模具图号、材料牌号、热处理和硬度要求，表面处理、图形比例、自由尺寸的加工精度、技术说明等都要正确填写。

八、.校对、审图、描图、送晒

A.自我校对的内容是：

1. 模具及其零件与塑件图纸的关系

模具及模具零件的材质、硬度、尺寸精度，结构等是否符合塑件图纸的要求。

2. 塑料制件方面

塑料料流的流动、缩孔、熔接痕、裂口，脱模斜度等是否影响塑料制件的使用性能、尺寸精度、表面质量等方面的要求。图案设计有无不足，加工是否简单，成型材料的收缩率选用是否正确。

3. 成型设备方面

注射量、注射压力、锁模力够不够，模具的安装、塑料制件的南芯、脱模有无问题，注射机的喷嘴与哓口套是否正确地接触。

4. 模具结构方面

1）. 分型面位置及精加工精度是否满足需要，会不会发生溢料，开模后是否能保证塑料制件留在有顶出装置的模具一边。

2）. 脱模方式是否正确，推广杆、推管的大小、位置、数量是否合适，推板会不会被型芯卡住，会不会造成擦伤成型零件。

3）. 模具温度调节方面。加热器的功率、数量；冷却介质的流动线路位置、大小、数量是否合适。

4）. 处理塑料制件制侧凹的方法，脱侧凹的机构是否恰当，例如斜导柱抽芯机构中的滑块与推杆是否相互干扰。

5）. 浇注、排气系统的位置，大小是否恰当。

5. 设计图纸

1). 装配图上各模具零件安置部位是否恰当，表示得是否清楚，有无遗漏

2). 零件图上的零件编号、名称，制作数量、零件内制还是外购的，是标准件还是非标准件，零件配合处理精度、成型塑料制件高精度尺寸处的修正加工及余量，模具零件的材料、热处理、表面处理、表面精加工程度是否标记、叙述清楚。

3). 零件主要零件、成型零件工作尺寸及配合尺寸。尺寸数字应正确无误，不要使生产者换算。

4). 检查全部零件图及总装图的视图位置，投影是否正确，画法是否符合制图国标，有无遗漏尺寸。

6. 校核加工性能

（所有零件的几何结构、视图画法、尺寸标'等是否有利于加工）

7. 复算辅助工具的主要工作尺寸

B.专业校对原则上按设计者自我校对项目进行；但是要侧重于结构原理、工艺性能及操作安全方面。

描图时要先消化图形，按国标要求描绘，填写全部尺寸及技术要求。描后自校并且签字。

C.把描好的底图交设计者校对签字，习惯做法是由工具制造单位有关技术人员审查，会签、检查制造工艺性，然后才可送晒。

D..编写制造工艺卡片

由工具制造单位技术人员编写制造工艺卡片，并且为加工制造做好准备。

在模具零件的制造过程中要加强检验，把检验的重点放在尺寸精度上。模具组装完成后，由检验员根据模具检验表进行检验，主要的是检验模具零件的性能情况是否良好，只有这样才能俚语模具的制造质量。

九、试模及修模

虽然是在选定成型材料、成型设备时，在预想的工艺条件下进行模具设计，但是人们的认识往往是不完善的，因此必须在模具加工完成以后，进行试模试验，看成型的制件质量如何。发现总是以后，进行排除错误性的修模。

塑件出现不良现象的种类居多，原因也很复杂，有模具方面的原因，也有工艺条件方面的原因，二者往往交只在一起。在修模前，应当根据塑件出现的不良现象的实际情况，进行细致地分析研究，找出造成塑件缺陷的原因后提出补救方法。因为成型条件容易改变，所以一般的做法是先变更成型条件，当变更成型条件不能解决问题时，才考虑修理模具。

修理模具更应慎重，没有十分把握不可轻举妄动。其原因是一旦变更了模具条件，就不能再作大的改造和恢复原状。

十、整理资料进行归档

模具经试验后，若暂不使用，则应该完全擦除脱模渣滓、灰尘、油污等，涂上黄油或其他防锈油或防锈剂，关到保管场所保管。

把设计模具开始到模具加工成功，检验合格为止，在此期间所产生的技术资料，例如任务书、制件图、技术说明书、模具总装图、模具零件图、底图、模具设计说明书、检验记录表、试模修模记录等，按规定加以系统整理、装订、编号进行归档。这样做似乎很麻烦，但是对以后修理模具，设计新的模具都是很有用处的

要点：分析产品（具体材料性能，

外观

要求，是否倒扣，是否有特殊

工艺

，成型是否有缺陷）

难点：提高模具寿命，控制成本（最容易加工），产品最佳外观

的综合把握，简单说就是设计的东西，制造能最省钱，生产产品效果能最好

二、

塑料模具

的简单介绍：

塑料

模具，是塑料

加工工业

中和

塑料成型机

配套，赋予

塑料制品

以完整

构型

和精确

尺寸

的工具。由于塑料品种和

加工方法

繁多，塑料成型机和塑料制品的

结构

又

繁简

不一，所以，塑料模具的

种类

和结构也是多种多样的。一种用于

压塑

、

挤塑

、注塑、吹塑和低

发泡

成型的

组合

式塑料模具，它主要包括由

凹模

组合

基板

、凹模

组件

和凹模组合

卡板

组成的具有可变

型腔

的凹模，由

凸模

组合基板、凸模组件、凸模组合卡板、型腔截断组件和侧截组合板组成的具有可变

型芯

的凸模

三、图示：