近年来的塑胶模具设计心得

hhxe

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：
6 k3 P+ v. E5 |5 P8 x5 N: Z* q　　①产品图；
　　②模型设计制作字样书；
6 l+ ~  ]& `7 f1 s+ ]( F/ D( n5 P3 |　　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
% L9 Z4 K; ?+ k' T: Z3 V" ^　　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；
0 G5 q/ x% J  D; L5 _  \; T1 N　　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；
# _: z- H! y* F( k# X& A0 T8 {　　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；
1 q* H( o% W! f　　⑨三维曲面部分；
3 B+ l8 U0 n6 i" T* U  k7 w- i　　⑩设计者、日期、纳期、价格等
* [( Y. R9 n. G　　3．产品立体形状的理解
　　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。
/ j$ ?$ ~. W' `; }　　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。
! A, ?8 ]2 Q4 o) V  ?: X　　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；
* S. |/ ]- X+ g+ c. a" [　　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。
/ _6 O3 K& Q6 ?$ ]% ]  D( o　　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。
0 m1 L& r3 S9 H7 f　　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：
2 ^0 v% e6 U8 c; c8 Q) k　　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
6 _+ h. A# O1 }) Y: C' p- h& T; a　　A：制品在注射方向上的投影面积cm2
/ e0 m" x3 y6 @( n9 W　　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
  ?, O! m/ r8 Q4 K! i/ H: H　　下图是模型设计工作的大致流程：
- r0 K! z8 C! y$ L　　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。
6 k0 I! k; y$ B& B6 d　　下面就成型品基本图的设计手法进行讲解：
2 k+ t& [3 N9 N8 `* Q* p% v( j' i  B　　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：
　　①型腔可否完全填充；
　　②溶接痕的位置；
  x1 j- {' w  x4 [7 g" b) u　　③气泡的发生；
　　③成型品的变形；
' O& E% z+ n! ^6 ]) r0 }% e　　⑤点浇口的切断痕；
+ @" C! Y" r8 u# P　　⑥其他
  o& Z* v/ a2 q$ Z2 k; Y7 q　　在设计工作中，根据工作条件，采用下述方法来分析验证：
　　①类似模型的比较；
　　②流动比（L/T）的计算；
　　③CAD、CAE
  b5 Q9 ], `* Q4 B! h* [+ Z, ]1 U; K　　3．浇口位置的确定
* L- a; Y2 K; ]8 m4 i3 T　　4．浇口形状的确定
　　5．分型面的确定，应参照下述原则：
0 d5 |) I# f. A5 ^8 V, o4 q8 k* Y4 X　　①尽量采用平面；
# k2 T  I+ t( T/ K4 X　　②易于加工；
7 v: I' Z" j) \　　③无脱模不良发生；
　　④外观上分割线无影响处。
1 |5 F- a; l6 [0 V　　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）
- w0 ]+ K2 d! t) F! h! Q3 }3 T　　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：
9 y, u( J0 f# V- g4 G　　①模型制作上可修改性的补正。
6 W( A! B0 ]# P& G　　②奇数寸法的偶数化。
　　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。
- c9 J; n0 B2 y　　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。
　　9．顶杆的配置，按照以下原则：
6 K% j* A/ u8 B% a1 B　　①顶出面积尽可能大，因细小的顶杆孔难以加工。
" N8 m/ D5 h/ {+ |$ z0 W　　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）。
) A9 l3 x6 H1 s! c8 m, A5 }　　③顶杆要配置在型芯附近。
5 n  `& S! g& G0 G　　④顶杆孔周围最小1mm壁厚保证。
$ s) a" ]0 S, W0 R, A& m　　10．生产数的记入
4 `, _/ B2 F/ Q' I　　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：
2 E' T1 K2 R* v8 \3 p: D* m6 A* s　　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。
' X3 E" r! q5 Z$ \　　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）。
/ L4 `0 c$ F$ \* Z　　⑦注射机喷嘴先端形状的确认（以选择浇口套型号）。
6 X9 [6 h: }  p  s3 I　　⑧最大型厚的计算T=最小型厚+最大开模距离-S1-S2-S。
) c; R' F  l& f3 I- b　　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
　　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。
' M4 E1 q5 e, d+ b1 A: P9 z8 c　　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。
　　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）
. ]% d3 I) g( C7 l. i7 M　　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）
% y9 ?' i7 t4 u　　③止动螺栓长度决定（L=固定侧型板厚+S1）
4 ~* G' h# i3 L5 [; n2 i　　④止动螺栓头部长度决定
2 B( L/ {; W" m2 n　　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）
2 o) I, L+ r! F　　⑥拉料勾长度决定
0 N8 Z' ~1 g5 m　　⑦流道顶出装置决定
　　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
" N2 {3 C3 w: D2 W　　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
9 T# f6 H5 U/ n+ n0 p' ]0 n　　8．流道从流道板顺利脱出的方法：采用RUNNEREJECTINGSET（MISUMI市贩品）
+ _6 u5 j; a9 ?　　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。
  f$ R3 w0 e3 l# Z" F　　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。
$ u( B3 {& f$ W# O; E8 a0 A　　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。
) ^& _2 N- N- d/ q　　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。
8 Y( n  C5 e; ^　　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。
. S8 u0 j* `* I1 Y7 c' L8 _4 U　　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。
6 _7 U9 [7 u9 \+ M$ h: D! Z　　17．其他：至此，金型的构造设计基本完成。
　　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：
　　⑴设计需加工的部品图面。
　　⑵外构件追加工部品图面。
, G& a) o& k  R) A# _+ l0 v/ G& v　　⑶购入部品仕样书。
　　1．型腔部分的设计：
　　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：
# Y. F  ]; G% }9 u- S/ y　　①成形品寸法公差。
% m6 H4 Q' [& [/ P- b2 J! y　　②与别的部品之间的关系（配合）等。
　　③便于金型的修正。
8 p' _% B$ a& @% ~/ |　　④机械加工方法所能达到的加工能力。
　　⑤加工费用。
, S! b( F; ]& \3 Z7 M5 |5 {+ e# {  }5 e　　⑥其他。
) Y$ T9 G7 Q( `7 R7 V　　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。
* O$ M: D, u6 D- |! ~$ B4 D　　⑷浇口设计
( x& I6 l, t4 K: i2 \0 s1 [　　⑸固定方法
　　⑹材质、硬度的决定：考虑以下方面：
' |9 {; @; A# Q9 \; f　　①成形品的形状、寸法精度维持机能。
　　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。
　　⑧热传导性。
　　⑨热处理性。
　　⑩材料价格。
* I6 Y: ^' Z$ @5 w　　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
　　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：
7 `$ J( T/ E( q　　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。
# D, e+ K. W+ [9 l' W　　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 Z0 r: H. L- c. A# r, ^# p2 L　　检图工作主要内容如下：
0 j5 o9 d# q3 a( k  m　　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。
; E- o& _% m$ a  X' j4 n% i　　⑵金型取数是否合适。
1 J7 Y3 \" l  p1 p. B. j　　⑶分型面的设置是否正确?是否满足金型仕样书的要求?
, ?  G+ I  \+ a$ v) H  x; o( q　　⑷型腔可否完全填充?
　　⑸制作费用是否在预算范围内?
. w. Q% s( U' d- [　　⑹成形品生产成本是否在预算范围内?
　　⑺金型纳期可否完成?
　　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?
# J, ?$ |4 @/ P. {0 Z0 F% Q1 C# i　　⑽成形品型芯可否顺利脱出?
/ j! K) G: i9 K* H" L3 ~. M　　⑾浇口、流道的配置有无不当?
6 {8 h! B( m5 C& c  F/ l% ]% q! F) B　　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?
7 Q' C5 {& {  M3 a' ]　　⒁成形收缩率计算是否正确?
　　⒂镶件分割方式是否正确?
/ P9 d# T6 {) f0 I# Y+ ?2 M　　⒃两侧相互配合的部件设计是否正确?
+ h7 g1 w( X) W2 B% \6 Y! ^　　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 d& w& U2 s8 b4 Z- S! e　　2．金型构造方面的检讨
　　⑴目前的设计正确与否，有无可以改进之处?
　　⑵树脂流动的预想是否正确?
4 R6 w# W4 d0 N0 R　　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?
　　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 j% c5 {: b, B" Q! S$ i+ N6 H2 }　　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?
+ t/ M$ U5 L* w7 I7 J6 F　　⑾两侧各部件之间有无干涉?
% ^( |8 S1 n: M3 K　　3．进行详细检讨的部分：
8 @+ M- A( N. j! }7 c  s$ R　　⑴有无尺寸相互不一致处?
　　⑵断面形状正确与否?
　　⑶部品个数是否正确?
, Y) f2 @. n  i1 ~: S- o0 C　　⑷部品材质是否正确?
& b0 M  F/ t( }, t　　⑸型板刚性是否满足要求?
　　⑹型腔刚性、强度是否满足要求?
" v! W, c* Q9 D3 Z5 V# m, J8 ]! k2 B5 ^　　⑺浇口形状是否合适?
　　⑻加工方法是否经过妥善考虑?
　　⑼电极设计是否正确?
) L! W% M+ b. b1 V& Y# j　　⑽标准部品发注书是否有误?
　　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?