塑胶模具设计心得

渔夫

塑胶模具设计心得　　一．　设计准备
　　1．必需的图纸、模型字样书的内容等的确认：在正式的模型设计之前，下列图纸或文件通常要具备：
　　①产品图；
' v% c* y! ^% n$ x( V) D　　②模型设计制作字样书；
) c" L$ X. ]2 f9 ^5 Z7 \0 p　　③设计制作契约书；
1 Z4 h. E0 @+ [8 L　　④其他并且要对上述资料完全理解，不明确处要得到客户的确认。
　　2．把握图面的概要
　　产品图决定了模型设计的最终目的，必须透彻地理解。日本客户提供的部品图是按照JIS制图规定采用三角法绘制的，通常由以下部分构成：正面图、平面图、侧面图、断面图、详细图、参考图、注记、公差一览、仕上记号一览、标题栏、其他在视图过程中要注意以下方面：
　　①公差要求较严格处；
" y! e0 Y6 Q5 }* e: z! h　　②对模型构造有影响的部位；
　　②现有图面无法理解的部分；
　　④注记中特别突出的事项；
1 S! I" B2 S  P6 O2 _　　⑤特殊的材料和热处理要求；
　　⑥产品壁厚较薄处（t<0．6mm）；
　　⑦产品壁厚较厚处；
　　⑧外观上有无特别仕样要求；
　　⑨三维曲面部分；
　　⑩设计者、日期、纳期、价格等
　　3．产品立体形状的理解
/ A  {/ [" N  o; h$ ]4 d' O+ G　　产品图是二维绘制的，要通过视图转换成设计者头脑中的三维形状，而手绘立体图对此很有帮助。准备好纸和铅笔。首先绘制出制品的大致外形轮廓，然后再根据自己对产品图的理解，绘制出部品各部位的断面图。上述这些对将来分型面的确定、入子的分割非常重要。如果条件允许，使用粘土等辅助物来帮助理解会更好。
9 n; i; t% T) a; V7 T5 l　　4．标题栏的检讨：产品图的标题栏一般注明了图面中的公差、产品的材料等一些内容，必须要认真研读。
　　①产品名；　②图名；　③图番；　④材质（包括收缩率）；　⑤仕样，指材质的详细仕样，如生产厂家、商品名、树脂代号；　⑥尺度；　⑦设计者；　⑧变更栏；
) Z4 L1 }* q4 i* i. ?　　5．注记部分的检讨
　　⑴浇口种类、位置、数量，如无特殊要求，则模型设计者在自行决定后需征得客户的同意。
　　⑵入子分割线的要求：由于入子分隔线会在制品表面形成接痕，影响外观，尤其对折叠部位有害，所以设计者应遵守产品图的规定。
　　⑶成型品表面划伤等缺陷的规定：模型设计者应避免可能发生上述缺陷的金型结构设计。
　　⑷未注公差的要求。
　　⑸成型品形状及尺寸上的变更需征得客户的同意，作为金型设计者来说，不可自行决断。
　　⑹主视图的检讨：主视图是图面中尺寸较集中的地方，确认两侧公差及片侧公差，并标记其中较严格者。
　　⑺其他各视图的检讨。方法同上
6 L+ G+ Z- h" p1 k) o( s7 v　　⑻必要型压力的检讨
　　熔融树脂在注射时，会在模型分型面上产生一个相当大的注射压力。如注射机最大型压力小于注射压力，则模板之间就会产生缝隙，发生溢边现象。必要型压力的计算如下：
' R( T3 u' ^0 F! i; a* y1 @7 H, ]　　F=P×AF：必要型压力（Kg）P：注射压力（Kg/cm2）取300~500，视成型条件而定
9 o- u) X3 B) z　　A：制品在注射方向上的投影面积cm2
' x! \) ]: y& \7 S+ z9 n3 t) J　　⑽必要射出体积的检讨：在选择注射机时，要进行射出体积的检讨。包括聊吧、制品在内的体积总和要小于注射机最大注射量的1/2~2/3。
　　⑾其他事项：如客户提供的资料不全，需跟客户联系，取得全部资料。使用彩笔标记出自己认为较重要的，以利于下一步的设计。
1 ?$ y' ^% B4 q. S  f5 A; `　　二．成型品基本图的设计
　　下图是模型设计工作的大致流程：
9 j8 a" \2 c5 n2 j; q% S　　初期检讨→成型品基本图设计→模型构造设计→产品图设计→检图→出图
　　塑料注射模型的设计从成型品基本图的设计入手，其正确与否决定了成型制品的好坏。
% e: I  G+ P! k3 _% [# h　　下面就成型品基本图的设计手法进行讲解：
# [7 Y2 Q/ l+ }6 }; a' |　　1．了解成型材料的特性：最关键的是流动性能的好坏和收缩率的大小
　　2．可充填性的检讨：应全面考虑以下几个方面：
6 V; o7 t# Z/ W+ {2 G6 T　　①型腔可否完全填充；
$ B+ K1 N1 S- v: B6 h　　②溶接痕的位置；
) q7 |  T3 E3 |: w$ D　　③气泡的发生；
　　③成型品的变形；
/ ~. _1 A2 j% L! h5 z$ [　　⑤点浇口的切断痕；
　　⑥其他
　　在设计工作中，根据工作条件，采用下述方法来分析验证：
- L! }' a( i& u: t# @# F) q6 h　　①类似模型的比较；
6 ^1 Z) i* w6 f* l+ I　　②流动比（L/T）的计算；
: \' A6 u6 V  N. m2 V　　③CAD、CAE
　　3．浇口位置的确定
2 W  j' V' x  ~　　4．浇口形状的确定
7 _6 m0 D8 |' R　　5．分型面的确定，应参照下述原则：
# ]2 f& E5 K# w, E% e9 n　　①尽量采用平面；
　　②易于加工；
4 k0 J  H& d: y* _! E* Y　　③无脱模不良发生；
8 X' V* S& C5 s* G2 k5 r) E　　④外观上分割线无影响处。
　　6．模型制作手法的决定：由于塑料冷却以后的收缩性，故模型制作手法要考虑“成型收缩率”，方法如下：（以收缩率0．2%为例）
　　①两侧公差：L=25±0．05→L0=1．02×25=25．5　②片侧公差：L=3-0．2→L0=[（3+2．8）/2]×1．02=2．96
  z# u/ f0 G: J　　经过上述方法计算出的寸法，要经过以下两方面的补正：
. T. d2 `$ `* Z; H　　①模型制作上可修改性的补正。
　　②奇数寸法的偶数化。
6 m8 q( B% k- m0 x/ c& ]1 B* F　　7．拔模斜度的决定（固定侧）为防止脱模不良，有必要在固定侧型芯处设置拔模斜度，但要在成型品公差范围内，一般以30°~3°为宜。
4 x. e5 ^2 m) _: H　　8．拔模斜度的决定（可动侧）如有必要，可动侧也可加拔模斜度，但一般可不加。如有顶出不良，可通过加装顶杆的方法来解决。
% i8 ]& |. A, V/ @　　9．顶杆的配置，按照以下原则：
　　①顶出面积尽可能大，因细小的顶杆孔难以加工。
　　②尽量采用圆顶杆，因方顶出孔难以加工（但利用镶件分割线做出的较简单）。
- P2 F( T0 F6 y- p3 w$ I　　③顶杆要配置在型芯附近。
　　④顶杆孔周围最小1mm壁厚保证。
+ c1 K% _# w5 l- d　　10．生产数的记入
& x5 F7 B2 X6 ~7 x+ M4 V　　三．模型构造设计
　　成型品基本图完成以后，即可开展最重要的工作-模型构造图面的设计。这部分工作占模型设计全部研讨工作的80%。下面就是具体的设计流程：
) R$ A$ N- g' Y* d　　1．成型机模型取付仕样的确认：
　　①滑杆间距的确认：模型大小不可超过滑杆间距，通常要留20mm以上的安全距离。
　　②最小型厚的确认：模型的型厚要大于注射机的最小型厚。
　　③最大开模行程的确认。
% q+ F( n! W- j& w8 ^; B　　④最大锁模力的确认。
　　⑤理论射出容量的确认。　⑥定位圈直径的确认（以选择定位圈型号）。
8 B) u6 v; d9 Y9 A　　⑦注射机喷嘴先端形状的确认（以选择浇口套型号）。
3 p  B; h% w5 @. m' L$ }" ]! ~　　⑧最大型厚的计算T=最小型厚+最大开模距离-S1-S2-S。
2 e" X6 q. i8 b0 `, j　　2．型腔配置方法的检讨：对于多型腔模具而言，要妥善安排型腔位置，使之投影中心完全位于模架中心上，并使流道最短地达到均衡进料。
7 |# U; H1 o4 N" \6 T- `/ u　　3．型腔壁厚度的确定：见P126~P131附录论述
- U7 {* S' p0 l- @7 C　　4．模架的选择：对于塑料注射模具而言，模架均已标准化。在选择模架时，除了大小规格外，应确认以下方面：
　　①导柱导套的位置，有的导柱在固定侧，而有的在可动侧。根据需要来选择。
　　②对于各模板的厚度，应结合成型品基本图确认。一般要使镶件非成形部分的长度在30mm左右为宜。
　　③目前标准模架CAD库，可使用它来快速生成模架图。
　　5．分型动作的决定：在模板厚度确定后，进行分型动作的检讨。
2 ]  [8 W$ ]; F$ N. y　　①固定侧型板与流道板之间的开模距离S1（S1=点浇口套长度+浇口套长度+10~20）
8 n& g9 |4 L8 X2 O7 Y' `- n- K　　②流道板与固定侧座板之间的开模距离S2（S2=拉料勾勾头长度+3mm安全距离）
* I- U- ]5 x$ V  t3 j　　③止动螺栓长度决定（L=固定侧型板厚+S1）
　　④止动螺栓头部长度决定
  N7 a5 y. y0 |0 J6 j' n8 a! H+ j　　⑤支撑导柱长度决定（L=固定侧型板厚+S1+流道板厚+S2+固定侧座板厚）
' \6 ]7 {! i8 V# |　　⑥拉料勾长度决定
　　⑦流道顶出装置决定
0 P& o0 n9 c- B# R　　⑧浇口套周边机构决定
　　⑨要做到使成形品顶出后自然落下的模具布局
% T. i1 D5 H: ~: h8 q5 }1 n. ]　　6．浇口套采用PUNCH市贩品
  \; T  X) q0 }8 u9 T/ b: K　　7．开模次序的确定，并采用相应机构来确保这种开模次序的实现
　　8．流道从流道板顺利脱出的方法：采用RUNNEREJECTINGSET（MISUMI市贩品）
　　9．支撑柱配置的检讨：在注射时，注射机会在可动侧型板的底部产生一个瞬间的注射压力，引起型板变形，为防止此种现象发生，可在模架中设置支撑柱，以不妨碍顶杆和力征安排在每个型腔附近为原则。
　　10．冷却水孔的决定：为了恒定模具温度，必须开设冷却水孔，通以冷却用水。冷却水孔的大小与冷却效率关系不大，中等大小的模具一般采用ф8．5的水孔即可，接口处采用PT1/8的管螺纹。冷却水孔的位置与数量与冷却效果有密切关系，在确定时，应尽可能地靠近型腔和尽可能地多，但不要发生干涉。
　　11．顶出部分的配置：结合成形品基本图，合理配置顶杆位置，不要与冷却水孔及支撑柱等部件发生干涉。
* m- y: W  X! F9 u; R! R! ]　　12．浇口套的配置：采用标准部品。浇口套头部SR寸法要比注射机喷嘴的SR寸法大1mm左右。浇口套开口处ф寸法要比注射机喷嘴的ф寸法大0．5mm左右。对于锥度来说，采用片侧1°比较好。
" m# l& C- [9 n5 T& ?　　13．定位圈的配置：结合成形机仕样，采用PUNCH市贩品。
　　14．排气道的配置：为了使型腔内空气顺利排出，有时需设排气道。不过一般设计中不予考虑，生产中如发现有排气不良，再予以解决。
　　15．顶出导柱与顶出导套的设计：为了提高顶出部件运动的精度，从而延长顶杆、型芯寿命，防止顶杆拉伤，可设计顶出导柱与顶出导套。
　　16．部品番号的确定：本公司制定有金型用部品番号的命名规则，按此规则进行确定。
( {+ g- A- D5 Y! S+ ~* Z% d8 O　　17．其他：至此，金型的构造设计基本完成。
　　四．部品图设计
: m/ s1 O0 s% i7 `2 f% r　　在进行构造设计完成以后，根据成形品基本图和金型构造图进行金型部品图设计，包括下述内容：
　　⑴设计需加工的部品图面。
& v' @* Z0 H5 \　　⑵外构件追加工部品图面。
* }8 s. |* a; e! I2 G3 ]5 X2 o　　⑶购入部品仕样书。
　　1．型腔部分的设计：
7 L2 U, \" i; P　　⑴从金型构造图中把型腔部分的外形提取出来。X-Y方向与模板嵌合，注意公差与配合。Z方向采用螺钉或挂钩或键固定均可。
　　⑵成形部分形状与寸法，根据成形品基本图来决定，并考虑以下方面：
' C9 j1 a2 N8 f% \7 Y  {　　①成形品寸法公差。
; i6 R" `- g$ `% B& P　　②与别的部品之间的关系（配合）等。
& t. l" I& |: G3 B- R, X　　③便于金型的修正。
! Z7 m; c! Q1 y, i　　④机械加工方法所能达到的加工能力。
　　⑤加工费用。
　　⑥其他。
. ^. J: y7 r' `7 z9 L　　⑶型芯均采用挂钩的形式与型腔件配合，X-Y方向用公差来严格控制。
　　⑷浇口设计
, j$ A$ |9 A: A# H- \) h　　⑸固定方法
# v4 i; J5 v, j( f2 X　　⑹材质、硬度的决定：考虑以下方面：
! f+ T, a. i7 f' o3 H; L0 w8 z　　①成形品的形状、寸法精度维持机能。
1 z$ I# g: E: k( Z! H$ M6 L　　②成形品表面品质决定机能。
. m1 Y8 \8 V+ {7 l+ X- {- C. }9 N( |　　③耐冲击，刚性、强度要足够。
　　④耐腐蚀性。
　　⑤耐磨性。
　　⑥机加工性。
2 u0 E* u- X' G  p　　⑦镜面特性。
$ F+ r  Q3 J8 Q/ U+ Z　　⑧热传导性。
　　⑨热处理性。
　　⑩材料价格。
　　2．固定侧型芯的设计：形状与寸法根据成形品基本图确定。材质的选择参考上面的内容。可动侧型芯、型腔设计大致与固定侧相同，但多出顶出部分的设计内容。至此，金型部品图中与成形有关的部分已完成，下面进行金型构造部分的部品设计。
　　五．检图
9 X  `2 ^/ V0 y4 u. B3 Z　　部品图设计完了以后要进行检图，这与设计工作同等重要。在投入生产前发现错误，要比在生产中或完成后才发现要节省大量的金钱与精力。检图工作，可由设计者自身承担，也可由第三者担任。在检图中应把握如下原则：
& S1 l+ t0 `& ]* |2 A9 Q  f　　⑴详细设计、重要设计检查时，最好在精力充沛时进行。
　　⑵连续工作1~2小时，应休息10~15分钟，保持头脑清醒。
! J: q- v9 ]7 f3 [. k& T　　⑶不要惧怕失败，在失败中取得成长的经验。
8 c7 [0 [/ x2 j( D5 j6 o- N' X　　⑷不要从详细设计着手，应从总体方案开始，这样容易发现大的原则性的错误。
: s$ K# K* {$ T0 L　　⑸可调查类似金型在使用过程中发生的问题，并与自己的设计工作相对照。
　　检图工作主要内容如下：
* t. k! C* D/ L$ h+ X　　1．重要的原则性的项目
　　⑴根据型芯、型腔明细表，有无遗漏设计的部分。
! R+ Z2 R& T( r6 S0 n5 ^　　⑵金型取数是否合适。
9 I* U* \% l1 J% f& d　　⑶分型面的设置是否正确?是否满足金型仕样书的要求?
　　⑷型腔可否完全填充?
7 \! n) [& l! s: ?　　⑸制作费用是否在预算范围内?
; J* |: _) {" y　　⑹成形品生产成本是否在预算范围内?
6 k2 p- C! ~0 m; ?　　⑺金型纳期可否完成?
  Y8 X$ y# Y  X0 f1 z% G7 O6 A　　⑻为保证纳期，是否采取了合理的措施?
) A" f% [  `! B  g* ~$ [$ S　　⑼成形品型腔可否顺利脱出?
　　⑽成形品型芯可否顺利脱出?
　　⑾浇口、流道的配置有无不当?
+ B* l5 D" H% O2 v　　⑿冷却水道有无干涉处?
　　⒀支撑柱、顶杆、定出导向柱有无干涉?
4 l. }2 I1 j' u( o( H　　⒁成形收缩率计算是否正确?
　　⒂镶件分割方式是否正确?
* q* c6 Y- v/ r7 ~7 |" {　　⒃两侧相互配合的部件设计是否正确?
5 y' ]3 D, P5 S5 o2 Q% O　　⒄成形机取付仕样是否满足要求?
　　⒅其他特殊要求是否满足?
　　2．金型构造方面的检讨
" _2 q4 T8 x3 l　　⑴目前的设计正确与否，有无可以改进之处?
& b6 l8 n' m3 ^! J  _/ x2 N5 n　　⑵树脂流动的预想是否正确?
　　⑶型芯、型腔离型对策正确与否?
　　⑷滑块与滑动型芯的设计是否正确?
0 F& u1 Y- U4 ^" j- ]0 U　　⑸配合处公差是否正确?
8 i1 N' l. i! `& G- s, |; g　　⑹排气道是否合适?
　　⑺配合间隙是否合适?
+ B/ i# B& t0 r, B　　⑻装配时是否困难?
　　⑼拆卸是否方便?
　　⑽对白化现象有无预防?
& M( m* a: e5 h1 M  I, S+ I　　⑾两侧各部件之间有无干涉?
/ |# c* ?% M1 S: h% t/ T# g" f( E　　3．进行详细检讨的部分：
　　⑴有无尺寸相互不一致处?
　　⑵断面形状正确与否?
5 |' u" o" }7 q& I  z6 j　　⑶部品个数是否正确?
- V+ r! W' F3 i/ C/ s* ]- S　　⑷部品材质是否正确?
　　⑸型板刚性是否满足要求?
6 f) ]0 N7 q* v  Z( e　　⑹型腔刚性、强度是否满足要求?
  a  @/ v# G+ K% x/ I　　⑺浇口形状是否合适?
　　⑻加工方法是否经过妥善考虑?
/ _/ e1 p" R0 a2 G$ E, c% e　　⑼电极设计是否正确?
# l5 V; x! O1 |0 _8 G9 i　　⑽标准部品发注书是否有误?
& L3 n9 Y# N& c5 u; m　　⑾客户仕样变更部分是否已全部变更?
1 H8 z) R. H+ ?, r5 |  G9 N2 |　　⑿废旧图面是否已被替换?
　　⒀寸法公差、表面粗糙度有无过于严格处?
  x8 r5 T" W& |/ t, S　　⒁机械加工性是否适当?

stephen zhang

今天漁可真有空，發這麼多。