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
# q+ O0 P' |: s/ Y" a3 _) A　　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：
3 g. W/ r, m& b) z; q) k1 q　　①产品图；
1 Q0 w; \1 u3 M3 m7 B* J　　②模型设计制作字样书；
9 l* v/ i; T8 K7 Q6 d1 D' i　　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。
. l- t  k8 M8 i( T6 F3 Q　　2．把握图面的概要
　　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：
& w  V# y" c  C4 v# S, K　　①公差要求较严格处；
  ?( `7 a9 k% A: s　　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；
7 \/ K" Q( P# d: {( V) H　　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；
8 I% O7 O  e* q/ d* X( \　　⑨三维曲面部分；
0 [9 P1 v* {  M　　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。
　　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。
( W( U8 P# u) a' y: \' 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；
　　5．注记部分的检讨
* H- q2 q$ @) O* g　　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。
3 |9 o7 _) F4 D. X1 ?　　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。
　　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。
+ M6 b( @4 B2 h! L　　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。
2 P/ ~" V' [$ V* z　　⑺其他各视图的检讨。方法同上
1 {/ t3 S" a+ w4 S　　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：
　　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。
0 [6 C2 B+ R' R6 x# W, ?　　二．成型品基本图的设计
5 v( u, y9 Z6 j8 ~. D　　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
$ L5 H; g8 |8 X( y$ [2 x" x- C　　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
. g/ |4 t7 e  A) N, ^! W　　2．可充填性的检讨：应全面考虑以下几个方面：
( y& ~& \1 }' J　　①型腔可否完全填充；
　　②溶接痕的位置；
; A0 D/ h( J, m9 }) }2 X　　③气泡的发生；
. b4 p" Q2 Y# y& N) P# `5 i9 j3 `$ N　　③成型品的变形；
　　⑤点浇口的切断痕；
" e1 L4 e- H1 J" \) X7 O  E: O　　⑥其他
1 _7 ?3 o8 W6 J　　在设计工作中，根据工作条件，采用下述方法来分析验证：
# a$ @( c9 J& z9 f: A/ G3 Q　　①类似模型的比较；
, m- ?' G  c+ s6 b2 d' p& c　　②流动比（L/T）的计算；
* T, q! Q; W! e# D8 R! [' i　　③CAD、CAE
　　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：
/ k0 h2 \) Z/ O; }4 J4 `  F4 ^5 m　　①尽量采用平面；
& U# H5 F9 c5 W  U- S* U8 J　　②易于加工；
. F. V: R. y  F( L3 P/ b( L/ A　　③无脱模不良发生；
　　④外观上分割线无影响处。
5 w: h; j0 m1 m! G( 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）
6 o% r8 _. a7 F0 k7 b% M　　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：
- k  U2 _+ l9 i6 g% w　　①模型制作上可修改性的补正。
　　②奇数寸法的偶数化。
8 |8 D! D+ ^/ J" A: J- c　　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。
; F' O2 Q7 v+ g& b7 A　　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。
* l0 E6 k8 L. j: O　　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。
　　10．生产数的记入
, O7 t0 j( `) R/ m, E0 f3 Q8 n$ k. I, g　　三．模型构造设计
4 J- w' a& T  k. X- b% A　　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：
2 F8 B& X* z9 Y" B　　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。
　　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。
　　④最大锁模力的确认。
, F" G9 C9 ]1 h6 m3 g- G　　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）。
& Y4 X( n# {1 c/ H" V　　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。
: y/ P) C3 t+ n% O# A/ D# W# ^% R　　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
; Q; R( F9 O: g& y+ ^2 |　　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：
2 y  P1 ]5 J2 s0 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。
　　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。
* P' L2 `; W2 {+ ^# |3 M: z8 W5 \　　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）
' \/ A4 l! n9 H  J　　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
7 H0 T7 x" M5 ~. a" K　　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）
5 r) N8 T  ~" x+ v. V8 X9 z+ P& L　　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
# }1 V/ U! D; {1 I6 Q. S5 v8 F+ n　　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）
  x5 q& U, o5 u& }& o　　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。
　　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。
5 [+ C5 ]" U( Q8 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。
6 z5 p3 Q% L% X  Q  ]& O& _　　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
& f; e8 P2 d5 V4 _. i+ m+ U　　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。
7 b) L7 ]0 Q. r; @: z6 ]　　⑵外构件追加工部品图面。
　　⑶购入部品仕样书。
2 n) i/ n# O, ?　　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：
　　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。
. F' S4 y7 C4 V, O- |+ @# S* c* }　　④机械加工方法所能达到的加工能力。
　　⑤加工费用。
7 Q: Y+ w5 A' P8 h: ?  e　　⑥其他。
; K: q" E' t! J) l　　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。
" y; O' m2 \# _( M. d　　⑷浇口设计
　　⑸固定方法
　　⑹材质、硬度的决定：考虑以下方面：
+ ]% [' `0 w# p: W$ S% L* a' u　　①成形品的形状、寸法精度维持机能。
% t7 r; X9 H. R, i$ }: b　　②成形品表面品质决定机能。
　　③耐冲击，刚性、强度要足够。
0 l' {4 j, J4 y; n  c　　④耐腐蚀性。
+ b: x9 p0 O, i4 O4 s4 n" v  `　　⑤耐磨性。
9 v6 u+ Z  Q# X1 ~2 R" z" q　　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。
　　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。
5 z7 {% X/ ?3 b) {7 D! J3 I　　五．检图
0 A& w+ y5 ]: I. v+ R. r　　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：
; Q' J% e7 b2 o. Y/ ~　　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。
; j; [" O9 g- b! s9 d3 {　　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。
; h* l# C* K9 s! j/ ?/ Y8 Q: ^$ G　　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。
3 `1 u8 ~' D0 I3 m! u  ~　　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。
　　⑵金型取数是否合适。
( P+ n" M& k+ X- U9 Z+ t. |　　⑶分型面的设置是否正确?是否满足金型仕样书的要求?
+ }0 I5 U2 {- ]; u) y; F5 t% l　　⑷型腔可否完全填充?
/ v9 s: O; h6 }; k0 C　　⑸制作费用是否在预算范围内?
; x2 e2 A! a/ G- u" Q  L  y　　⑹成形品生产成本是否在预算范围内?
- v7 v3 [# p5 \; K  r4 R　　⑺金型纳期可否完成?
# {1 f& b6 Q0 O/ B0 _* X　　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?
　　⑾浇口、流道的配置有无不当?
& Y. |' q' T. c1 c7 p　　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?
  c# c0 |7 ?* W* ?　　⒁成形收缩率计算是否正确?
* k4 T! L. d- C: C2 F/ V　　⒂镶件分割方式是否正确?
# w* N: P8 a& L% T5 V  M, F　　⒃两侧相互配合的部件设计是否正确?
8 T9 q. g" c, U: C, T) E　　⒄成形机取付仕样是否满足要求?
* ?# t1 g( ^' V* V　　⒅其他特殊要求是否满足?
/ \% O0 e4 p) [/ W: ^; K　　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?
; M- Z! x3 V$ @. s　　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?
* t  J" V: Z  S& J3 @　　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?
0 K, U5 h: B( t9 A/ Q　　⑺配合间隙是否合适?
　　⑻装配时是否困难?
* d$ I5 o8 @6 i' q6 y　　⑼拆卸是否方便?
) \" L4 j, R% K　　⑽对白化现象有无预防?
　　⑾两侧各部件之间有无干涉?
3 r. R; x7 R3 a0 V) B, a9 h, e　　3．进行详细检讨的部分：
3 B9 J- ?# j7 I4 g' T　　⑴有无尺寸相互不一致处?
# c9 I) D) N$ ?7 }  G' @　　⑵断面形状正确与否?
; Q7 J, n" b4 Y9 C0 f　　⑶部品个数是否正确?
　　⑷部品材质是否正确?
0 _& V; p9 E$ I3 o& J- {$ X　　⑸型板刚性是否满足要求?
　　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?
& b) f3 d4 o, Z, q: k7 X+ C) l- q　　⑼电极设计是否正确?
- c3 q  T- q" I6 H# Q　　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?
- e$ c# r9 Z$ y2 u7 {　　⒁机械加工性是否适当?