基于SolidWorks和Cosmos的模具结构三维设计及有限元分析

    注射模具的结构是由注射机的形式和制件的复杂程度等因素决定的。凡是注射模具，均可分为动模和定模两大部分。注射时动模与定模闭合构成型腔和浇注系统，开模时动模与定模分离，取出制件。定模安装在注射机的固定板上，而动模则安装在注射机的移动模板。根据模具上各个部件所起的作用，可细分为成型零部件、浇注系统、导向部分、分型抽芯机构、分型抽芯机构、螺纹型芯和芯圈的退芯机构、冷却和加热机构等部分(如图1所示)。

    

    (1)凹模的设计

    成型塑件外表面的零件称为凹模或型腔。凹模的结构形式可分为整体式，整体嵌人式，局部镶嵌式，组合式等。

    本文采用组合式凹模设计方法。设计时应尽量应下列要求:

    ①将型腔的内形加工变为镶件或组合件的外形加工。

    ②拼缝应避开型腔的转角或圆弧部分，并与脱模方向一致。

    ③组合件数量力求减少，以减小对塑件外观和尺寸精度的影响

    ④⑤易损部分应设计为独立的镶拼件，易于更换

    ⑤组合件的结合面应采用凸槽互相扣锁，防止在塑料压力下位移。

    (2)型芯的设计

    型芯的结构形式大致有:整体式型芯、嵌入式型芯、异形型芯等结构形式。

    对于形状特殊或结构复杂的型芯，需要采用组合式结构或特殊固定形式。

    (3)导向机构设计

    导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模的正确定位和导向的重要零件。通常采用导柱导回，其主要零件有导柱和导套。由于该模具采用一次分型，故导柱分别安装在定模型板和定模板上。采用二导柱在模板上的布置(两个不同直径的导柱)，导柱采用带头导柱。

    (4)冷却系统设计

    模具是用水冷却最为普遍，水冷，既在模具型腔周围和型芯内开设冷却水道，使水和冷冻水在其中循环，带走热量维持所需的温度。综合上述原因，又因动模、定模均要成型，因此，在动模、定模上均开设水道。为避免于涉问题，动模、定模上开设的水道并不对称。另外，为给浇驻系统冷却，水道关于型腔采用左右不对称结构。

    1模具的三维设计

    功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks2003的三大特点，使得SolidWorks2003成为领先的、一流的三维CAD解决方案。SolidWorks2003能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量SolidWorks2003不仅能提供强大的没计功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。本文采用自下而上的设计方法对注塑模具的三维装配结构进行整体设计。自上而下设计方法是比较传统的方法。在自下而下设计中，先生成零件并将其插人装配体，然后根据设计要求配合零件。自下而上设计法的另一个优点是因为零部件是独立设计的，与自上而下设计法相比，它们的相互关系及重建行为更为简单。使用自下而上设计法可以专注于单个零件的设计工作。当不需要建立控制零件大小和尺寸的参考关系时(相对于其它零件)，则此方法较为适用。注塑模具的三维装配结构图如图2所示。