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：
/ }* K+ Z' W$ g　　①产品图；
6 S* M0 \1 K4 @, g　　②模型设计制作字样书；
% n7 {% d+ g& W2 ^$ Y8 ], _. T5 H　　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。
  T; y. e' _( _3 p1 V9 M　　2．把握图面的概要
/ z# R" F5 q1 M6 r; `　　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：
, R5 Q9 f7 ]2 B　　①公差要求较严格处；
  V+ b% M( r! E5 ^4 s4 c　　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；
　　⑤特殊的材料和热处理要求；
8 H1 D8 _! }$ v　　⑥产品壁厚较薄处（t<0．6mm）；
4 l) n0 W4 P' @, J　　⑦产品壁厚较厚处；
　　⑧外观上有无特别仕样要求；
$ A6 U" \0 ], z8 A5 D/ f　　⑨三维曲面部分；
7 m# c" j* N& g9 E: n2 u+ N　　⑩设计者、日期、纳期、价格等
　　3．产品立体形状的理解
" v3 Z& r7 Z8 n/ P) x. P3 F* h5 K　　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。
2 }6 u4 Y2 S, _4 n6 `% g　　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。
( f! Z. i% A" Q( L# u　　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
9 G; C) R, ^: z; m( g" B& L6 X1 h　　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。
0 N7 A( B6 x) d3 ]　　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。
; G0 o6 m2 Q) {/ ?) O　　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。
/ i. ?1 L$ `/ U9 P: t) L2 J　　⑺其他各视图的检讨。方法同上
　　⑻必要型压力的检讨
3 H" a( C& D1 h; v+ l　　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
  {5 P5 X2 `9 W　　A：制品在注射方向上的投影面积cm2
( Y+ q2 V0 M1 @2 Z3 w  s- I( H　　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。
' R1 B# Y) b- `- l3 c/ ]/ h　　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。
& K+ I5 U! t( v) M! E* S6 U　　二．成型品基本图的设计
( f+ H1 [# v& u" Y# P$ o　　下图是模型设计工作的大致流程：
7 q, X  o$ o0 H# ]6 k, `　　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
  K4 A5 R0 |0 w8 D" `　　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。
　　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
4 V+ l0 r( U9 M: ?　　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；
　　③气泡的发生；
　　③成型品的变形；
) {" n% l/ _; g% X+ R; e　　⑤点浇口的切断痕；
3 q7 q! f% O/ T0 Y　　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：
　　①类似模型的比较；
# \; B2 v& |5 T1 G( n　　②流动比（L/T）的计算；
　　③CAD、CAE
4 x0 M: d( j4 i2 _' [　　3．浇口位置的确定
$ M- G! l  w4 H1 G8 T　　4．浇口形状的确定
, B6 }1 l5 j" R3 r+ _　　5．分型面的确定，应参照下述原则：
% l( Y, d/ d! w, {　　①尽量采用平面；
: }7 u- g+ B5 a* U8 \( r* h　　②易于加工；
　　③无脱模不良发生；
5 h/ B8 ^6 {0 x) Y2 L8 K　　④外观上分割线无影响处。
: s5 J& u/ m* f: ~. s- M　　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）
' P! l, w- C- e; g　　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
; x; k2 X, m! Q1 T$ {) Z. Q　　经过上述方法计算出的寸法，要经过以下两方面的补正：
  C% R( W, Z/ {  ]/ F　　①模型制作上可修改性的补正。
　　②奇数寸法的偶数化。
$ |+ A: ^( T& E　　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。
　　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）。
1 l) {' h6 ~! I+ c. u　　③顶杆要配置在型芯附近。
　　④顶杆孔周围最小1mm壁厚保证。
2 S/ @/ ?: n8 P& I/ |　　10．生产数的记入
% k0 M7 }% i: @$ M7 W8 s: v, {5 H　　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：
, b! c( M# S: \9 U　　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。
7 V& f& D# H# ]) O# M2 P6 Z　　②最小型厚的确认：模型的型厚要大于注射机的最小型厚。
, R7 |1 M! Q, @; }- a  h　　③最大开模行程的确认。
　　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）。
　　⑦注射机喷嘴先端形状的确认（以选择浇口套型号）。
1 ~9 y4 B% e) }8 f" F3 A1 g9 Q3 Q0 Q( S　　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。
" P) x- Q6 X. Q# G" j　　3．型腔壁厚度的确定：见P126~P131附录论述
6 ]  g! M+ m0 Y$ d　　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。
8 A$ H2 s( u- B; k! B　　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）
& ~  _. H, T$ B$ h　　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）
　　④止动螺栓头部长度决定
$ \$ F4 R1 N# 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
) k% U9 g" }3 w; O0 n( [　　⑦流道顶出装置决定
　　⑧浇口套周边机构决定
6 S# p# L0 |  |; t　　⑨要做到使成形品顶出后自然落下的模具布局
" l2 w3 I3 R! \8 i　　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
" i/ B3 D' M1 T' e0 k) W　　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。
( `' k% E. |8 o. S& y4 L  M9 |　　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。
- `$ J: @- q% c/ e5 [8 k# j  \7 Z　　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。
; R9 \( g" h! S+ q, z' m+ v% z　　12．浇口套的配置：采用标准部品。浇口套头部SR寸法要比注射机喷嘴的SR寸法大1mm左右。浇口套开口处ф寸法要比注射机喷嘴的ф寸法大0．5mm左右。对于锥度来说，采用片侧1°比较好。
- @6 c8 [- n9 z- d" W! I　　13．定位圈的配置：结合成形机仕样，采用PUNCH市贩品。
　　14．排气道的配置：为了使型腔内空气顺利排出，有时需设排气道。不过一般设计中不予考虑，生产中如发现有排气不良，再予以解决。
+ A- [( \1 }0 c  Z8 L/ ]0 Z! A% f1 ]" J　　15．顶出导柱与顶出导套的设计：为了提高顶出部件运动的精度，从而延长顶杆、型芯寿命，防止顶杆拉伤，可设计顶出导柱与顶出导套。
　　16．部品番号的确定：本公司制定有金型用部品番号的命名规则，按此规则进行确定。
　　17．其他：至此，金型的构造设计基本完成。
　　四．部品图设计
　　在进行构造设计完成以后，根据成形品基本图和金型构造图进行金型部品图设计，包括下述内容：
　　⑴设计需加工的部品图面。
　　⑵外构件追加工部品图面。
　　⑶购入部品仕样书。
" P* Q: Q2 s, i6 e4 h8 T9 J　　1．型腔部分的设计：
2 m5 c& a" `5 q7 a　　⑴从金型构造图中把型腔部分的外形提取出来。X-Y方向与模板嵌合，注意公差与配合。Z方向采用螺钉或挂钩或键固定均可。
　　⑵成形部分形状与寸法，根据成形品基本图来决定，并考虑以下方面：
" v9 x; u0 q: [$ b% I　　①成形品寸法公差。
7 }: R7 B. w% c* A' h, y　　②与别的部品之间的关系（配合）等。
* ], q3 h3 m9 G, `+ N' F( \5 t　　③便于金型的修正。
+ ?# z4 n6 w# i　　④机械加工方法所能达到的加工能力。
　　⑤加工费用。
, V. |/ |  _+ d) [) J" f　　⑥其他。
　　⑶型芯均采用挂钩的形式与型腔件配合，X-Y方向用公差来严格控制。
　　⑷浇口设计
　　⑸固定方法
8 h2 s  R4 I' I9 r" q　　⑹材质、硬度的决定：考虑以下方面：
* V$ a2 z5 z8 x+ [0 t: R+ P" `　　①成形品的形状、寸法精度维持机能。
) y2 p/ }6 @  U: N$ t　　②成形品表面品质决定机能。
1 Z  ^# O- D# {! c　　③耐冲击，刚性、强度要足够。
8 L# x# ^' F* V. H3 y　　④耐腐蚀性。
　　⑤耐磨性。
　　⑥机加工性。
' \: [' d" J3 y. S, d! n; l　　⑦镜面特性。
( W3 n/ D9 `7 U0 g, v　　⑧热传导性。
! S; D2 D6 [( `　　⑨热处理性。
$ R) }: H5 X& H- |　　⑩材料价格。
　　2．固定侧型芯的设计：形状与寸法根据成形品基本图确定。材质的选择参考上面的内容。可动侧型芯、型腔设计大致与固定侧相同，但多出顶出部分的设计内容。至此，金型部品图中与成形有关的部分已完成，下面进行金型构造部分的部品设计。
4 i/ E# t2 Y4 @　　五．检图
% _4 Y3 I$ `# m　　部品图设计完了以后要进行检图，这与设计工作同等重要。在投入生产前发现错误，要比在生产中或完成后才发现要节省大量的金钱与精力。检图工作，可由设计者自身承担，也可由第三者担任。在检图中应把握如下原则：
　　⑴详细设计、重要设计检查时，最好在精力充沛时进行。
　　⑵连续工作1~2小时，应休息10~15分钟，保持头脑清醒。
9 H  `1 q7 w" {! t3 Z　　⑶不要惧怕失败，在失败中取得成长的经验。
( |& T& p$ A8 h  @* F" P　　⑷不要从详细设计着手，应从总体方案开始，这样容易发现大的原则性的错误。
/ K4 U/ o8 b/ Z: _6 T　　⑸可调查类似金型在使用过程中发生的问题，并与自己的设计工作相对照。
　　检图工作主要内容如下：
  f$ [1 ^( B1 L6 d, D5 u) ]1 o' s# r　　1．重要的原则性的项目
　　⑴根据型芯、型腔明细表，有无遗漏设计的部分。
+ g) d# d& o. u8 }　　⑵金型取数是否合适。
　　⑶分型面的设置是否正确?是否满足金型仕样书的要求?
　　⑷型腔可否完全填充?
　　⑸制作费用是否在预算范围内?
1 Z- j, y; Q% q) Z　　⑹成形品生产成本是否在预算范围内?
; m1 c5 A8 \) G2 S: ?; T4 M　　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?
2 e% q6 q: U8 r/ l8 Y0 ^9 Y2 Z　　⑼成形品型腔可否顺利脱出?
+ w1 N4 J# a) G+ }1 }9 V. T. |　　⑽成形品型芯可否顺利脱出?
　　⑾浇口、流道的配置有无不当?
  E6 W0 ~: X3 o　　⑿冷却水道有无干涉处?
, I  N4 e  L) k4 O　　⒀支撑柱、顶杆、定出导向柱有无干涉?
" J" O7 J1 Z1 W. h6 Z, \1 s8 X　　⒁成形收缩率计算是否正确?
　　⒂镶件分割方式是否正确?
% S: z, F* L! D% A4 P　　⒃两侧相互配合的部件设计是否正确?
% |: n" g; L0 E　　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
8 n. @: K& P3 b7 c% s4 O　　⑴目前的设计正确与否，有无可以改进之处?
/ ~& `' i4 r" l' C' \　　⑵树脂流动的预想是否正确?
3 f7 v- u+ C; u$ e3 l/ Q1 g　　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?
　　⑻装配时是否困难?
　　⑼拆卸是否方便?
: w) A7 c, t. z& I# K; e1 g- z9 H, F　　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：
, R" y7 |* W  d　　⑴有无尺寸相互不一致处?
  E; K& ~6 N% J/ A7 G! m　　⑵断面形状正确与否?
$ A7 V) V2 }5 i　　⑶部品个数是否正确?
2 c0 J$ ~9 A) Q& v　　⑷部品材质是否正确?
- n6 L4 H6 O6 V; }+ [* N+ ]　　⑸型板刚性是否满足要求?
; u: \3 e! @# e: I$ A" }: C　　⑹型腔刚性、强度是否满足要求?
　　⑺浇口形状是否合适?
6 j" T1 \/ _( C2 K, W8 a　　⑻加工方法是否经过妥善考虑?
  G/ H2 J% [  i- t8 V& K! K　　⑼电极设计是否正确?
* E' u0 Z! N' Q& c) p* E. f　　⑽标准部品发注书是否有误?
( t" Y& j! I% d6 G2 Z- F5 o+ |　　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?