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
9 W' J5 |' z/ d, I/ t　　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：
. Q2 E4 d' J" {. y　　①产品图；
& A1 x. n7 t: R$ c8 n, f　　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
( u; x: f0 T# \$ K: K1 T　　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：
/ O0 Q1 r2 _% R( b　　①公差要求较严格处；
　　②对模型构造有影响的部位；
# ^- |, m# t# N0 E: ?+ ?　　②现有图面无法理解的部分；
　　④注记中特别突出的事项；
( V8 U6 c, q1 V- |6 Y, z* P5 n　　⑤特殊的材料和热处理要求；
" e! @( B2 h) e6 |* l  J　　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；
, B8 u: e% q: I6 D) S: C　　⑨三维曲面部分；
　　⑩设计者、日期、纳期、价格等
+ ^( C$ R' m( t0 I1 f) j　　3．产品立体形状的理解
3 P) c1 I8 e8 U6 ]6 M/ k5 l# p　　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。
' A: n3 K3 }! M# O　　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。
　　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
, d4 @; m2 y- T" t9 F3 l) Z$ Q　　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。
( ]% s, p( j3 a0 T+ c　　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。
　　⑷未注公差的要求。
) B+ Y) n) A+ H8 B& B4 h　　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
2 V0 D  N' z8 [* w　　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
2 a  u+ K8 T. s- N1 }　　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。
0 [$ p, v* T  K( E9 t# N3 o: T　　二．成型品基本图的设计
　　下图是模型设计工作的大致流程：
$ f* `; I3 Y4 k. W  u　　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
5 Y: u2 K0 T6 M( u) y3 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。
; L  T2 o" F3 n5 @5 U5 D+ s　　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
　　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；
5 \3 j- R9 F% p: R1 D) \: U　　②溶接痕的位置；
8 h' `& d5 t  p! h' ]) ?; A　　③气泡的发生；
　　③成型品的变形；
　　⑤点浇口的切断痕；
4 v( U) J8 Y; g4 j8 J　　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；
　　②流动比（L/T）的计算；
　　③CAD、CAE
# s8 ^; }5 b1 L& V4 |$ D　　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：
+ d* k, K+ u2 W/ U9 z- U6 \　　①尽量采用平面；
　　②易于加工；
' p8 m1 b) m0 h! k3 H# F　　③无脱模不良发生；
　　④外观上分割线无影响处。
) x% q8 E  |/ ^+ ?6 W7 h% s! ]　　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）
  }& t8 B1 f( q8 G2 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
8 m# D( V; z! F% J# p　　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。
+ j% @! H* `+ A% Z1 m* c' f　　②奇数寸法的偶数化。
; |, [( }. P' J$ c' b( ]$ k　　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。
; I; i! T  S! @& e　　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）。
　　③顶杆要配置在型芯附近。
　　④顶杆孔周围最小1mm壁厚保证。
% r& b, X" {9 P　　10．生产数的记入
+ ~1 B# G, h( D, d9 R* r1 F　　三．模型构造设计
7 X: ]2 M) g# S9 E1 I　　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：
% o3 d* K. v8 p% X; c/ C6 J　　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。
/ y% F( D- d6 R　　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。
; @6 C9 [& N' r, S/ M+ e/ w　　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）。
1 t7 y' K5 @+ N　　⑦注射机喷嘴先端形状的确认（以选择浇口套型号）。
  M& |/ {7 p+ V8 Q　　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。
  B3 H, }/ [  w3 b　　3．型腔壁厚度的确定：见P126~P131附录论述
; d0 A% }5 v; ]1 E8 O- Y　　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：
( ~: N. y2 p7 v, j/ A　　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。
- e5 r7 E# |0 P) J% O3 S4 z　　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。
　　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。
+ q  C8 a, D- q9 t/ M0 ?　　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）
0 p6 |, G5 d/ c& [6 T8 Q1 P% `　　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）
4 }4 D7 K% R& m, Z/ R0 z　　③止动螺栓长度决定（L=固定侧型板厚+S1）
! a5 H5 g1 @& y7 J/ w0 o# H　　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）
& \0 o& ^! {, Y  g# j( z　　⑥拉料勾长度决定
　　⑦流道顶出装置决定
% V" d- u# R' c1 A　　⑧浇口套周边机构决定
2 \# \$ P, L/ Y3 A! f8 y　　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
2 t5 a# Q8 ?/ T) ?" W　　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。
& V+ t0 V+ ?2 w/ _1 v6 {　　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。
　　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。
+ P$ A$ d* H  t; q% g4 h　　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。
4 L* v4 B% |( @3 ]$ u- ~3 D　　17．其他：至此，金型的构造设计基本完成。
8 d$ o' M( T% S　　四．部品图设计
$ E( V1 t3 j) y　　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。
　　1．型腔部分的设计：
. f$ _) A7 k) ?5 t: c4 o+ X　　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。
4 s8 p  j, x2 W, y% 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：
' ]9 E( u+ L+ C& m$ o　　①成形品寸法公差。
　　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。
  d- k* q% O. Y3 i) K2 e/ b　　⑤加工费用。
4 C/ Y/ ?! x& T! C9 S　　⑥其他。
( u; ]% y% X: h# J　　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
& [9 R/ Y1 Y" c) u4 h5 }2 [8 _　　⑸固定方法
　　⑹材质、硬度的决定：考虑以下方面：
3 a; ?7 a) ?1 S% }: B( V" {　　①成形品的形状、寸法精度维持机能。
$ f; V( l8 W$ l' c+ r6 J4 {: x; ?; t　　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。
4 w; u% s4 A4 `　　⑥机加工性。
7 R3 R! p! a; z( M8 Q6 W　　⑦镜面特性。
　　⑧热传导性。
0 G/ [: U) I, `" K( p　　⑨热处理性。
; {( L8 `7 Q( Q3 M6 u$ x　　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。
　　五．检图
- M* M3 g1 m. z5 u6 `　　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。
+ _# V( p; W# z1 w4 L　　⑵连续工作1~2小时，应休息10~15分钟，保持头脑清醒。
, h& m- k0 Z* V　　⑶不要惧怕失败，在失败中取得成长的经验。
3 `. _; K* X7 ?! [　　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。
) j3 I* e+ a) B2 m2 z# A0 n. A, @; _　　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。
" ^$ z# h1 F, N8 d8 l　　检图工作主要内容如下：
2 r) ]4 f% S8 ]　　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。
　　⑵金型取数是否合适。
4 i/ A2 L* x2 ^5 y8 L　　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?
( w- A' p+ Q# X# [　　⑸制作费用是否在预算范围内?
( X; n$ J+ K/ Y) x6 i, V　　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?
　　⑽成形品型芯可否顺利脱出?
2 `! t; r+ R1 M; d3 {) s9 I: P; R& x　　⑾浇口、流道的配置有无不当?
6 r5 u1 n" h, J$ p　　⑿冷却水道有无干涉处?
9 r+ O% T7 [0 |# r, W　　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?
　　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, b- M$ s% a' d　　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?
4 s8 m' H2 j1 V3 z: \　　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?
1 [* A# Q$ O0 w( y9 L　　⑵树脂流动的预想是否正确?
  z. p; Q  }2 x# H( g$ F　　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?
0 `) X0 d0 f/ i0 F. ?; R　　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?
4 h2 r0 _0 Y$ G5 M: R! h　　⑽对白化现象有无预防?
　　⑾两侧各部件之间有无干涉?
- O4 m0 L6 u6 n& j　　3．进行详细检讨的部分：
, E& o, K; A5 _6 Y　　⑴有无尺寸相互不一致处?
5 [2 _5 J5 U, g) U& U/ L4 l$ o　　⑵断面形状正确与否?
4 h  M$ X- D/ n　　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?
, ?/ f7 W$ l$ R8 V  a　　⑺浇口形状是否合适?
　　⑻加工方法是否经过妥善考虑?
; ]$ a% O) A. l8 [( ]　　⑼电极设计是否正确?
! T, T, W6 q1 i- l　　⑽标准部品发注书是否有误?
' T5 V/ v/ T- y+ P　　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?
5 V! f% l3 c+ A　　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?