近年来的塑胶模具设计心得

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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；
　　②模型设计制作字样书；
　　③设计制作契约书；
　　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
9 U' J9 h: h* X( \, ?. j) m　　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；
　　②对模型构造有影响的部位；
. [# Y" F5 J% ?6 d- p　　②现有图面无法理解的部分；
　　④注记中特别突出的事项；
2 M+ `$ b; B# Z1 k" M　　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 b: T( n, z3 ]1 J6 {# {: w　　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
# L3 h/ G' J& T% e$ O& W　　3．产品立体形状的理解
+ T: i4 \. E! u　　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。
* n% k5 N! ?: ~& H+ d　　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。
; T3 u0 h5 E4 f8 @) i　　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；
　　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。
/ \+ r# ~" F0 t4 k/ B　　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。
6 Z- l* [+ V5 Q3 B$ g) X. U　　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
　　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：
　　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
　　A：制品在注射方向上的投影面积cm2
. {$ X5 \; f! H# j% A　　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。
　　二．成型品基本图的设计
　　下图是模型设计工作的大致流程：
" d! c% J2 {' t4 h; U) T5 ^7 B6 [% Y6 }　　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
, u8 {- J- \3 r. ~" N　　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。
6 d9 {* b! m2 V# s8 T　　下面就成型品基本图的设计手法进行讲解：
0 U. A% L6 I* q7 m# R　　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：
; q& v6 U1 k  {4 q, _" ]- A& V1 F　　①型腔可否完全填充；
$ ?. \2 K9 H% ~: G) ~　　②溶接痕的位置；
　　③气泡的发生；
　　③成型品的变形；
; q) C1 ^  n! I6 P. e0 \; u　　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：
9 t: U! I' w- w. {( s3 i* b　　①类似模型的比较；
) B8 B$ q4 A4 b  `: J　　②流动比（L/T）的计算；
　　③CAD、CAE
, L% c- @. D3 `9 T; ]　　3．浇口位置的确定
　　4．浇口形状的确定
　　5．分型面的确定，应参照下述原则：
　　①尽量采用平面；
　　②易于加工；
  `; o) H, D) ?3 R" Y' e) d: \　　③无脱模不良发生；
& m2 y' _4 }% R% j! N3 I　　④外观上分割线无影响处。
' ?9 b7 _" g& v. ]6 n: R( A) u　　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 V* ]; E1 ]0 w& V/ C: M　　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
　　经过上述方法计算出的寸法，要经过以下两方面的补正：
　　①模型制作上可修改性的补正。
　　②奇数寸法的偶数化。
4 w/ o; v3 G" _- \& J8 r6 G0 U　　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。
" B/ `( _8 D" O) q' 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。
+ Q' X! {( |  _3 R　　9．顶杆的配置，按照以下原则：
' w( U9 H  m/ |- C" }　　①顶出面积尽可能大，因细小的顶杆孔难以加工。
! Y; S3 `. h9 Y% a& y　　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）。
　　③顶杆要配置在型芯附近。
6 G; ]6 i: T8 C* s- j/ `/ s+ _. V- U0 ]6 c　　④顶杆孔周围最小1mm壁厚保证。
& V# T' C: ]* e: G- `, S, z　　10．生产数的记入
) ^* d0 X# z7 c% t2 }9 K　　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：
　　1．成型机模型取付仕样的确认：
# P; ~3 q" T' r. A, B$ z3 D　　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。
# S" R# G7 i  o$ b' z/ \# @' N& x　　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。
- I, U6 O$ x) H) ?+ ^　　④最大锁模力的确认。
2 L! z" b& S& G; \6 ?　　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）。
　　⑦注射机喷嘴先端形状的确认（以选择浇口套型号）。
  @( P8 Q; E/ ?1 p　　⑧最大型厚的计算T=最小型厚+最大开模距离-S1-S2-S。
0 p- g+ `" F$ m# P5 ~& d5 k　　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。
　　3．型腔壁厚度的确定：见P126~P131附录论述
, ^. n& ~3 D5 h) c) _0 q　　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。
: `1 |. l4 r- L; {6 B　　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。
+ \7 H, J' E0 X2 A* ?9 [; ~　　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。
6 i7 r0 z* r, W4 F3 C, M　　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）
　　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）
# ]5 h- `, s( ]2 T5 M; `2 o　　③止动螺栓长度决定（L=固定侧型板厚+S1）
) Y, v3 v% R' \) Z) E3 z, A- j# H　　④止动螺栓头部长度决定
+ j- C9 H, C! T/ ~　　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拉料勾长度决定
+ Y3 _' u$ l- F2 v+ R* W* ^　　⑦流道顶出装置决定
　　⑧浇口套周边机构决定
* I4 \. s$ {0 C; l+ a　　⑨要做到使成形品顶出后自然落下的模具布局
　　6．浇口套采用PUNCH市贩品
　　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。
$ ]6 u7 D6 h' E0 r1 |4 J) q# S' j　　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。
　　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。
　　13．定位圈的配置：结合成形机仕样，采用PUNCH市贩品。
  o3 u$ g% [3 q0 ]4 x! A8 I4 D　　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。
7 t7 F0 F9 e6 Z! m　　17．其他：至此，金型的构造设计基本完成。
+ K2 c) Y" r- _' N& V+ b7 ^　　四．部品图设计
　　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：
& r+ P, `( a' H: Q3 v8 H) P. q  \# w$ A　　⑴设计需加工的部品图面。
+ ?4 Q% o. v, _* A　　⑵外构件追加工部品图面。
　　⑶购入部品仕样书。
( p* T, O8 O. M4 W/ n* `4 ~$ v8 F　　1．型腔部分的设计：
$ n/ g9 U3 W) t  u# t, z　　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。
# c6 S# |7 b  r# g2 ^  A- X　　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：
　　①成形品寸法公差。
　　②与别的部品之间的关系（配合）等。
* Q+ U0 ^# r9 t- z　　③便于金型的修正。
　　④机械加工方法所能达到的加工能力。
+ [+ u8 |8 U' h) T9 W3 P　　⑤加工费用。
. V7 \' n* G0 i3 ]% a- B　　⑥其他。
+ A) E5 f) [1 a* n" u* X　　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
　　⑸固定方法
　　⑹材质、硬度的决定：考虑以下方面：
　　①成形品的形状、寸法精度维持机能。
) m. S2 j9 e$ I0 h  l* Q# ~　　②成形品表面品质决定机能。
　　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。
　　⑦镜面特性。
7 w' [8 b% N+ x" A　　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。
: ~- o% s% a6 C+ I* Y) B- d6 |　　五．检图
　　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：
　　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。
　　⑶不要惧怕失败，在失败中取得成长的经验。
　　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。
1 Q( c; a/ k, k! |　　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。
$ ]0 S9 Z* w: A! x5 `6 K* @( L　　检图工作主要内容如下：
8 [+ u* _8 n/ h8 U　　1．重要的原则性的项目
; l. U3 B  ?. d$ f) p5 T+ E　　⑴根据型芯、型腔明细表，有无遗漏设计的部分。
　　⑵金型取数是否合适。
　　⑶分型面的设置是否正确?是否满足金型仕样书的要求?
, r$ D5 p2 h; o4 N7 L, {& n2 o' S+ r& j　　⑷型腔可否完全填充?
9 i7 K% h! I5 u. G( |: }  |! Y; d　　⑸制作费用是否在预算范围内?
# w5 L  r. m. t% r5 F  K0 z- Y0 H9 [　　⑹成形品生产成本是否在预算范围内?
; m# R2 S9 q* g　　⑺金型纳期可否完成?
- i; F  h3 F0 L　　⑻为保证纳期，是否采取了合理的措施?
　　⑼成形品型腔可否顺利脱出?
3 x' S7 ^& k0 ]4 _# i% A2 ]  J　　⑽成形品型芯可否顺利脱出?
　　⑾浇口、流道的配置有无不当?
　　⑿冷却水道有无干涉处?
0 {* l- u4 B- _# e　　⒀支撑柱、顶杆、定出导向柱有无干涉?
3 E) F. ]$ b  L5 ]% P+ |　　⒁成形收缩率计算是否正确?
0 y* s( Y. l( w" W1 S　　⒂镶件分割方式是否正确?
　　⒃两侧相互配合的部件设计是否正确?
/ U, ], Q% Y( {: Y+ H# |& G2 C8 C1 x- Z  P: f　　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?
5 q; G  p/ c4 \　　2．金型构造方面的检讨
: n2 ]( Y: E" e1 c3 y: ^1 d　　⑴目前的设计正确与否，有无可以改进之处?
0 V' Y# R# ^8 a- m8 |- ~　　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?
  W( @7 x* W( r9 O( ~$ m3 @( p& z　　⑷滑块与滑动型芯的设计是否正确?
　　⑸配合处公差是否正确?
　　⑹排气道是否合适?
　　⑺配合间隙是否合适?
2 d* o6 j9 F1 w3 R. q3 E6 m7 T# O　　⑻装配时是否困难?
$ c8 x, m3 b' @5 M" `# s- \3 B( {　　⑼拆卸是否方便?
　　⑽对白化现象有无预防?
　　⑾两侧各部件之间有无干涉?
　　3．进行详细检讨的部分：
( W" R& }+ n2 }" O) c* T& d" X3 l　　⑴有无尺寸相互不一致处?
　　⑵断面形状正确与否?
. s0 K; ^- ]) [* e　　⑶部品个数是否正确?
　　⑷部品材质是否正确?
　　⑸型板刚性是否满足要求?
　　⑹型腔刚性、强度是否满足要求?
　　⑺浇口形状是否合适?
: n: p5 z- L% r6 r　　⑻加工方法是否经过妥善考虑?
# v. u9 E5 h. z# @　　⑼电极设计是否正确?
　　⑽标准部品发注书是否有误?
) D+ j2 S/ Z$ y+ G2 ^/ _% u* ^2 o- C　　⑾客户仕样变更部分是否已全部变更?
　　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?
　　⒁机械加工性是否适当?