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：
2 Q) ?/ [* I" h$ f8 `　　①产品图；
　　②模型设计制作字样书；
　　③设计制作契约书；
2 s& L7 q/ P! J1 w, Z9 N　　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。
4 G. O; G% H- t! Z$ C: Z　　2．把握图面的概要
* r' p4 s9 O+ V' a) S( C3 c　　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：
& u) L$ `; O5 J9 o4 F: I　　①公差要求较严格处；
) Z4 q; j- B' _; m  d　　②对模型构造有影响的部位；
　　②现有图面无法理解的部分；
5 C) Q0 d) @1 E1 b' X　　④注记中特别突出的事项；
　　⑤特殊的材料和热处理要求；
　　⑥产品壁厚较薄处（t<0．6mm）；
( Q9 a6 w6 Y9 E) k% `　　⑦产品壁厚较厚处；
& B: J5 }2 i1 k: \# a　　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
　　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 {1 N3 N) `6 M( f; a' |3 t# 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。
! O6 g& B% K; `# h* q. _1 y0 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；
$ y7 I  I( e8 Y7 }  v6 R　　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。
# w& F4 ?1 a. q; X　　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。
/ |" ?! [- e: A4 h! A  _9 C' d7 r  T　　⑷未注公差的要求。
* V+ K4 _+ r. p3 p8 W　　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
0 X* a) ?& I) p, W) E4 B　　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：
% w0 ^  o" J8 v; w3 ]　　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 {: `, r4 u. c7 |# Q　　A：制品在注射方向上的投影面积cm2
$ s* V, R% R( @  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：
　　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
3 A: [3 m0 P) |1 ^- {　　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。
) Z+ I5 d' d5 B- ?　　下面就成型品基本图的设计手法进行讲解：
　　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
9 D& p3 p* p: K2 r3 G　　2．可充填性的检讨：应全面考虑以下几个方面：
9 i$ M8 k; @( m9 w6 X8 T  T4 t4 b5 m　　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；
　　⑤点浇口的切断痕；
- O8 z  ?% s* [- v: R　　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：
# R2 D# F' g+ r8 C! Q3 w, F　　①类似模型的比较；
' m9 y, I( h1 f/ J7 W+ C　　②流动比（L/T）的计算；
　　③CAD、CAE
0 R: y/ t  g  T$ G2 i; u　　3．浇口位置的确定
　　4．浇口形状的确定
- ?2 L+ N8 s  `9 z3 u$ O5 ]6 H　　5．分型面的确定，应参照下述原则：
　　①尽量采用平面；
6 ]  F3 ]* I% q) D; y: m- m　　②易于加工；
　　③无脱模不良发生；
% _, k9 Z# @4 ~6 T- ^　　④外观上分割线无影响处。
$ X" F  ?/ `) D3 X　　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
　　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。
: I3 m7 Y& G, t4 }& 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。
　　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。
, N' x1 F' z* }. l. @5 \　　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）。
* O# A/ a7 a9 c: Q! G6 P; Z　　③顶杆要配置在型芯附近。
) \/ z: T# s& t/ Y: V　　④顶杆孔周围最小1mm壁厚保证。
" ?* a% L2 {& A# p! \2 Q4 p- D　　10．生产数的记入
6 w5 e& N- \8 U% r) O　　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：
, `- H$ S& w$ V. _$ v7 @( @" a　　1．成型机模型取付仕样的确认：
. D1 q" K0 `: e- @　　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。
- k0 v5 A7 [' d% s1 h　　②最小型厚的确认：模型的型厚要大于注射机的最小型厚。
1 e( a+ M! A3 J/ O　　③最大开模行程的确认。
, d# t! _7 K- u- g6 ~　　④最大锁模力的确认。
# f0 T1 _( \# `7 D+ a( \7 S　　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。
  w3 Z1 I; v$ J! f# D7 N　　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。
% u- y, P3 A% b/ a7 |　　3．型腔壁厚度的确定：见P126~P131附录论述
9 O5 l6 D2 o1 _& M; t# K3 d( v　　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。
4 V8 Y0 V4 s, k5 }; V$ J　　③目前标准模架CAD库，可使用它来快速生成模架图。
$ D; B: f/ I6 X4 N( y! N　　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）
3 c7 n0 S+ Q/ f" {- D9 {　　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）
" l9 c7 ^. O( C+ Y　　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
　　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）
4 n4 R+ L7 Y3 h& J* f　　⑥拉料勾长度决定
  j: e# G: n7 L0 K* h　　⑦流道顶出装置决定
4 F4 w( M- o, c; m8 h8 }5 D　　⑧浇口套周边机构决定
2 f1 Q1 N& J/ ]+ n' |　　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）
7 K0 ^  _; W# _8 k, A　　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。
3 b& C/ ?' x4 G& t" a8 n7 \　　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。
5 y. ?4 J; Y0 K0 ~$ E# E1 r# 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。
! v& V5 B3 Q4 t- ~7 ~5 l　　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。
　　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。
　　17．其他：至此，金型的构造设计基本完成。
　　四．部品图设计
; X# F9 D& [& I6 G0 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。
# _# A0 G& C8 T9 W; c8 s; v　　⑵外构件追加工部品图面。
　　⑶购入部品仕样书。
* ]- f: s1 D9 H% j( h* N( Z5 ^　　1．型腔部分的设计：
; [& W0 h  f( P9 ]) H" s　　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：
　　①成形品寸法公差。
: f8 W+ [5 ^+ i4 s6 p0 l　　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。
$ a' b! w4 V! u$ J( ^# J　　⑤加工费用。
* y+ C$ ?3 c( K) N& U+ L+ r　　⑥其他。
　　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
# b+ H! Z* I$ N5 i　　⑸固定方法
& R- P* j1 w( t# |! u0 B　　⑹材质、硬度的决定：考虑以下方面：
2 J3 U. k0 h* M/ u! d- Z　　①成形品的形状、寸法精度维持机能。
7 |( O, y. P% a% k7 o$ L# b　　②成形品表面品质决定机能。
% m( e: E2 _. o; H' C) N　　③耐冲击，刚性、强度要足够。
; T: W1 Y/ w1 F　　④耐腐蚀性。
& V2 d2 Z. _. Y+ ^- e( G　　⑤耐磨性。
& O) T* U1 I+ L1 s6 @/ j* U　　⑥机加工性。
! U9 Q' R  l7 _8 z/ k　　⑦镜面特性。
　　⑧热传导性。
　　⑨热处理性。
# L% n6 H# G8 A　　⑩材料价格。
" y5 T! r: y# m( O　　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。
/ y. M( f# \4 f6 D* F$ Q) d　　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：
/ Z  [: r( P( n0 J* E  \　　⑴详细设计、重要设计检查时，最好在精力充沛时进行。
2 G& W, \  J. ~! ?2 z" l　　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。
" E+ K8 \& A5 v. x) f　　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。
) G4 S% R9 v1 d* s　　检图工作主要内容如下：
　　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。
) w0 v# `+ g$ c1 [　　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?
　　⑷型腔可否完全填充?
　　⑸制作费用是否在预算范围内?
( V+ h4 G2 z- X8 i) v! \' i　　⑹成形品生产成本是否在预算范围内?
* d& `1 F" z9 c* |# y8 M" t　　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?
  o( O4 h3 G* b　　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?
4 D8 q' ~% {8 ^) s+ {$ M　　⒀支撑柱、顶杆、定出导向柱有无干涉?
% k% B1 D5 r- ?' e/ ]+ k; M　　⒁成形收缩率计算是否正确?
5 Q4 ^7 L: G" |: B　　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?
8 a- N: Y! H- N1 f9 u  j  D　　⒄成形机取付仕样是否满足要求?
8 I) l1 h3 R0 D+ A& w　　⒅其他特殊要求是否满足?
3 ~; q6 g2 a: V: A1 {　　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?
* h' V6 f' L# G* l$ _2 `! o& j5 t　　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?
* Z; t. {4 N* v4 u, l  @% F7 n　　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?
, p' L' [$ M9 X: ?3 E* Y3 [　　⑻装配时是否困难?
. o8 ]0 G0 l3 h/ h. U7 f& {　　⑼拆卸是否方便?
5 `- y. }7 J, U! l* |7 @　　⑽对白化现象有无预防?
　　⑾两侧各部件之间有无干涉?
: u1 P! {# V: ?" s: O% H  u　　3．进行详细检讨的部分：
　　⑴有无尺寸相互不一致处?
) h5 u7 h* i7 k　　⑵断面形状正确与否?
5 e5 A. k3 D* t  ?+ ^9 W  C　　⑶部品个数是否正确?
* X- \8 }$ ~5 J( ~$ x+ w  @　　⑷部品材质是否正确?
; N* Q; U- \) W8 ^' ^% s, t5 t　　⑸型板刚性是否满足要求?
5 r+ x9 x  W& i; W0 W　　⑹型腔刚性、强度是否满足要求?
　　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?
　　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?