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
5 g6 V6 g0 y% R6 N2 k; ^　　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 d) ?& [3 N+ u8 }$ G" X9 T& @　　③设计制作契约书；
( I* Z2 ^) a) S9 H　　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
& [) ?" n% I* ^+ E+ m0 ~7 J　　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：
6 V7 k& L2 d* {: M) J　　①公差要求较严格处；
2 x9 x4 R! ~# O3 T  J* ?* g2 p　　②对模型构造有影响的部位；
# B0 @) ~* S3 H& u7 [  ^　　②现有图面无法理解的部分；
　　④注记中特别突出的事项；
　　⑤特殊的材料和热处理要求；
! O' `% i6 z8 b$ G1 m3 V# g/ s2 {1 n　　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；
! q0 q, H; i9 J　　⑨三维曲面部分；
2 i8 D8 T$ ^9 Z4 c0 R+ K　　⑩设计者、日期、纳期、价格等
9 h: L& ]8 q+ M9 _　　3．产品立体形状的理解
2 \4 w" W  w$ L  R　　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。
( @; [* l& W3 J4 S　　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。
9 Z7 f  W" m; q8 b0 c( P) e　　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。
2 X' Y4 f" I  L2 p/ q3 I　　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。
$ d5 e7 f6 b, n　　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。
+ W9 Q  Z( C: B9 G　　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。
" E9 t9 U" ]( o* P! x　　⑺其他各视图的检讨。方法同上
* a8 e* I- ?$ n5 H　　⑻必要型压力的检讨
% E5 N0 {' C  ^: x; `' Y　　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：
+ A$ q3 I5 V/ b7 H$ g5 Y: f　　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
　　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。
; B, f) P$ k% P1 r& o3 R$ ~: j+ U/ u　　二．成型品基本图的设计
　　下图是模型设计工作的大致流程：
　　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。
2 f+ ?3 l! k" @% |- n- L　　下面就成型品基本图的设计手法进行讲解：
+ _9 i; M; L2 x3 y7 b% Y　　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
# ^- o* b5 w/ [: m8 D/ L3 M　　2．可充填性的检讨：应全面考虑以下几个方面：
- h5 h. G# N+ r) y- l# w　　①型腔可否完全填充；
　　②溶接痕的位置；
　　③气泡的发生；
　　③成型品的变形；
) h. E) P) J  m+ X1 v　　⑤点浇口的切断痕；
　　⑥其他
& a3 O7 N* x% B. m& O; q5 N- E( P　　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
! C  r& z7 v: A# f　　3．浇口位置的确定
% H# e. a0 x2 j$ @7 Y1 ]* L　　4．浇口形状的确定
# I/ _9 T2 j8 f% ?5 @+ |3 l5 o$ k9 `　　5．分型面的确定，应参照下述原则：
: B2 |( }# N" x/ M: L; w　　①尽量采用平面；
　　②易于加工；
& T: Y+ n. j* e; ]; n　　③无脱模不良发生；
0 j$ W" R1 |7 I# ?- b　　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）
3 ]% m5 ?' r: ?6 z2 e1 X; ?, p　　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
- f8 A2 M/ u: B: f+ }: ^2 ]　　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。
　　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。
8 I7 I: f% W2 `3 L5 z　　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。
* m# H" M/ {  E4 P* k　　9．顶杆的配置，按照以下原则：
2 D( ]7 x0 D# K$ H+ J　　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）。
; ]3 e5 O3 ]! u6 g0 H- c  \' A　　③顶杆要配置在型芯附近。
　　④顶杆孔周围最小1mm壁厚保证。
: H0 W% |6 t7 V7 `# O& s0 V　　10．生产数的记入
　　三．模型构造设计
: Q7 C0 V7 A1 |9 ]2 F" _; \　　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：
! ?" I- A- r+ S( E( M　　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。
; D+ j( u1 x" c3 T& J2 b　　③最大开模行程的确认。
　　④最大锁模力的确认。
% t& F" V3 C! N# Y2 T8 m　　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）。
　　⑧最大型厚的计算T=最小型厚+最大开模距离-S1-S2-S。
　　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：
7 O% C; y4 B* A- c　　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。
8 g# x) O4 J6 a8 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。
, n/ i4 V3 K! @$ B- F+ Q) y　　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）
　　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）
　　③止动螺栓长度决定（L=固定侧型板厚+S1）
( q5 b! @- I5 D6 V# f5 E　　④止动螺栓头部长度决定
　　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）
% u4 a9 g) [6 ^7 u! t　　⑥拉料勾长度决定
　　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
# G2 z2 q3 J0 Y' X9 S　　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
2 O1 o5 l7 b' E8 {* v　　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。
  H# h! p/ E& @+ F( @. v: \1 Q　　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。
2 H* C5 R, x3 O6 I' _7 |, g4 D　　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。
% C0 u" L, H5 Z. t2 @　　17．其他：至此，金型的构造设计基本完成。
1 g8 }( N; j$ N& M1 P0 u$ \+ l　　四．部品图设计
# ~; l! Y# r# f* z8 L1 a/ j& w　　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。
6 E& ]% G* D6 d7 p  K5 @　　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。
% Z# c" N& J. i! S9 _+ G: M　　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：
: f9 L  t( i; H3 R7 w& m　　①成形品寸法公差。
. b  G( l* o, |  f- |/ U: h　　②与别的部品之间的关系（配合）等。
　　③便于金型的修正。
　　④机械加工方法所能达到的加工能力。
$ |# G; v* F, q; T7 L& N　　⑤加工费用。
4 v8 r! q8 S  B　　⑥其他。
# R% T! n, H( y" F2 [　　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。
1 S  s. B! u& I" L0 |. y　　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。
6 k& Z) {% w& ^1 v. y　　⑦镜面特性。
5 d* J0 u1 ]9 d8 p　　⑧热传导性。
　　⑨热处理性。
5 X1 V" c: U7 C$ {: S) j0 L　　⑩材料价格。
) m8 p; n# G+ @　　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。
0 B9 l5 r8 ?$ O% j4 Z/ P8 m　　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。
$ w5 m6 N( W0 e  h6 Y　　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。
　　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。
! n! f+ |: d/ f$ z0 b　　检图工作主要内容如下：
　　1．重要的原则性的项目
( F: \) I; C6 ^) ~' h! t　　⑴根据型芯、型腔明细表，有无遗漏设计的部分。
  Q: j2 g0 Y( n0 v, a" P4 P　　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?
$ ]8 M2 a: a* r　　⑷型腔可否完全填充?
8 @3 k1 @- m: t% |( c. V　　⑸制作费用是否在预算范围内?
9 o$ T4 v9 q3 E+ I. q7 X/ Y  a　　⑹成形品生产成本是否在预算范围内?
' v4 U! z* B, K* |　　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?
　　⑽成形品型芯可否顺利脱出?
& i5 L3 Y/ I* e7 e; U6 {5 g　　⑾浇口、流道的配置有无不当?
　　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?
　　⒁成形收缩率计算是否正确?
; g# V$ X5 a! p* r　　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?
: g. V( t. H: R/ i; m! k　　⒄成形机取付仕样是否满足要求?
% B. s, C$ b& _- \5 I+ J　　⒅其他特殊要求是否满足?
+ U0 j& G' u% L6 k' x: h1 G" w　　2．金型构造方面的检讨
, o+ z( f# U+ i! x( |& G; O　　⑴目前的设计正确与否，有无可以改进之处?
5 [, T5 D' o/ a; w0 p　　⑵树脂流动的预想是否正确?
$ \: E9 _7 e) B　　⑶型芯、型腔离型对策正确与否?
! z7 E1 ?9 U, G; c' L　　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?
: j9 h; I! w3 I- q　　⑹排气道是否合适?
( K$ d' a8 t: O) y% i2 a) V　　⑺配合间隙是否合适?
& b* L% A2 }5 z, s7 s　　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?
3 R% \2 r; h' A/ S. b1 d1 j　　⑾两侧各部件之间有无干涉?
　　3．进行详细检讨的部分：
' F  P, W! @5 N7 }+ m　　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?
! `) E! V0 A9 E5 ?7 A1 \; v% J　　⑷部品材质是否正确?
3 w1 \5 v6 \/ g; q+ a5 t6 ], V　　⑸型板刚性是否满足要求?
　　⑹型腔刚性、强度是否满足要求?
: `& z2 w$ h0 P* }4 Q  ?　　⑺浇口形状是否合适?
　　⑻加工方法是否经过妥善考虑?
$ d& v7 I* v; k& j　　⑼电极设计是否正确?
　　⑽标准部品发注书是否有误?
% a2 Z/ y! i/ u  k( s7 [( X2 W$ f% l+ A　　⑾客户仕样变更部分是否已全部变更?
; {1 [8 }$ x. Y5 T) i3 M　　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?