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一.设计准备
" t4 b7 Z+ l% y% U1. 必需的图纸、金型仕样书的内容等的确认:: ` M9 t* E( F1 [& H: P
在正式的金型设计之前,下列图纸或文件通常要具备:
9 O' [/ w. q) D8 b3 V. Q/ [ S5 f① 部品图;②金型设计制作仕样书;③设计制作契约书;④其他, Q0 D4 R/ A1 |# t! `7 K2 v" ^, V
并且要对上述资料完全理解,不明确处要得到客户的确认。- e6 d: k! P2 |4 T+ c" q
2. 把握图面的概要9 m- e9 P) A, H `4 V4 Q
部品图决定了金型设计的最终目的,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:
- z5 c9 y8 q2 T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8 y. x; i# U& z5 s) g1 a
在视图过程中要注意以下方面:
6 K6 y L$ J9 X1 U) {① 公差要求较严格处;②对金型构造有影响的部位;# U2 [; v. r# e$ q0 T/ W# N! M
② 现有图面无法理解的部分;④注记中特别突出的事项
5 G! S2 a- |" B7 o' F$ _3 L* j⑤特殊的材料和热处理要求;⑥部品壁厚较薄处(t<0.6mm)
5 N- t; U$ i' h: B# c0 r% u; u⑦部品壁厚较厚处;⑧外观上有无特别仕样要求; X' q$ U+ ~7 L& O' d% T2 K
⑨三维曲面部分;⑩设计者、日期、纳期、价格等
. Z$ y' ~9 U/ D4 v6 E0 Z4 d5 ^3. 部品立体形状的理解& r3 o3 @6 e4 K6 ]7 ~* b, U
部品图是二维绘制的,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。4 A/ N; x* E2 D; c/ M) @6 ~% f
准备好纸和铅笔。
% h' b: X- c# |7 S1 e; \2 j( U首先绘制出制品的大致外形轮廓,然后再根据自己对部品图的理解,绘制出部品各部位的断面图。
- y( h) K3 ]! s, _5 k; C/ ?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% n1 |' o& L3 x& N4.标题栏的检讨$ b5 e+ U" ^6 `/ j
部品图的标题栏一般注明了图面中的公差、部品的材料等一些内容,必须要认真研读。
D# g9 f# w3 a①部品名;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、髦??牛虎蕹叨龋虎呱杓普撸虎啾涓?福?br> 5.注记部分的检讨
; {2 a$ h0 ^" N8 Q8 A, _⑴浇口种类、位置、数量" y. } B" q! l( f- {4 }: z
如无特殊要求,则金型设计者在自行决定后需征得客户的同意。# o3 C/ o* B$ {- P3 K0 B
⑵入子分割线的要求' }! ~3 \1 Q& {, T0 C6 c3 O
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,所以设计者应遵守部品图的规定。$ ^0 G+ A" y" a8 C' e
⑶成型品表面划伤等缺陷的规定
, K6 @, w8 K0 x0 @7 b# }金型设计者应避免可能发生上述缺陷的金型结构设计。
0 b# o1 `3 V' B2 o. e* A5 @⑷未注公差的要求。. n$ H6 ], e* f+ t
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。
1 U7 ~$ L! P( W6 n⑹主视图的检讨# h4 O$ H0 m% T/ \* M; l1 \' H8 X7 s
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。% m. @7 b3 a4 h. x6 t
⑺其他各视图的检讨。方法同上8 e0 Z! Z1 T. ~$ g8 }
⑻必要型缔力的检讨
& S4 T& m8 n6 Q, g熔融树脂在注射时,会在金型分型面上产生一个相当大的注射压力。如注射机最大型缔力小于注射压力,则模板之间就会产生缝隙,发生溢边现象。必要型缔力的计算如下:
- O Q( p7 T& y/ qF=P×A F:必要型缔力(Kg): @1 V6 |( x6 |. Y( y2 R8 ^- U
P:注射压力(Kg/cm2),取300~500,视成型条件而定
$ u7 q! V: i9 yA:制品在注射方向上的投影面积cm2
9 \7 D1 L* w1 m+ l⑽必要射出体积的检讨- }: |8 k* I6 d) X% C( v
在选择注射机时,要进行射出体积的检讨。
( x0 e3 F b1 }5 a" b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1/2~2/32 M V. q5 y& s% p
⑾其他事项4 M! T, f& @, `% |) g: L" `
如客户提供的资料不全,需跟客户联系,取得全部资料。
" j8 A' l( K. t( e" B1 x使用彩笔标记出自己认为较重要的,以利于下一步的设计。
5 t% Y3 A+ m6 _3 I$ v二.成型品基本图的设计# s! x. _: u; c! X7 D5 o
下图是金型设计工作的大致流程:
' p1 _3 u: E2 U. g初期检讨→成型品基本图设计→金型构造设计→部品图设计→检图→出图
* i1 O7 W$ ^4 c8 x塑料注射金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。
5 b; P* J/ s0 M5 ?下面就成型品基本图的设计手法进行讲解:8 c( |9 j$ D0 ^4 r2 l( ^0 A
1. 了解成型材料的特性9 e' F; v( I$ |* d
最关键的是流动性能的好坏和收缩率的大小# D- A/ m3 U( Y" n1 U2 o' B
2. 可充填性的检讨
/ `( a- V" _: V* Z* F应全面考虑以下几个方面:; ]/ N/ \2 Q# 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 u" L8 Q" o* G③ 成型品的变形;⑤点浇口的切断痕;⑥其他
0 l0 v6 L v$ k* B3 K在设计工作中,根据工作条件,采用下述方法来分析验证:6 e* z. g; o- f+ }, k9 q1 t1 |2 d
① 类似金型的比较;②流动比(L/T)的计算;③CAD、CAE
8 b9 W+ }: _" V" R3 Q1 }3. 浇口位置的确定! B& G" z8 ~/ Q( [' H/ V
4. 浇口形状的确定3 F; B% x4 a. ^8 p6 A# X6 L. O
5. 分型面的确定/ G+ k( z5 O- f& t
应参照下述原则:, D$ i5 E% `7 z, V
① 尽量采用平面;②易于加工;③无离型不良发生;④外观上分割线无影响处.3 U* f7 t$ }& a: L4 G' Z
6. 金型制作寸法的决定
) n+ {2 Q6 x7 W, }: W( x由于塑料冷却以后的收缩性,故金型制作寸法要考虑“成型收缩率”,方法如下:(以收缩率0.2%为例)
. A7 r |5 @ e①两侧公差: L=25±0.05 →L0=1.02×25=25.53 n3 H' c! z$ [* g' U
②片侧公差: L=3-0.2 →L0=[(3+2.8)/2]×1.02=2.96
]( }& b3 F' B# I! j, ^' y r经过上述方法计算出的寸法,要经过以下两方面的补正:7 g- m) a. b. i! W; L5 N6 \5 F
① 金型制作上可修改性的补正。
) d9 Y$ E& }0 ^" d② 奇数寸法的偶数化。
4 I' e& `$ D7 f9 m" W) }7. 拔模斜度的决定(固定侧), J7 A0 @' Y3 o7 r1 j1 m" e( Y
为防止离型不良,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。
5 a8 T" {) b% T8 q( m" O/ q$ q8. 拔模斜度的决定(可动侧)# t9 \" [9 x5 @( o8 |
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。2 b0 r5 _! _ j. n) Z5 Q
9. 顶杆的配置7 I( d4 x9 J' @" Z9 Y \) g
按照以下原则:, |+ P6 U7 g! I" @+ z/ \/ \
① 顶出面积尽可能大,因细小的顶杆孔难以加工。+ F X$ I! a. l0 @/ a8 v7 c' U
② 尽量采用圆顶杆,因方顶出孔难以加工(但利用镶件指钕咦龀龅慕霞虻ィ??br> ③ 顶杆要配置在型芯附近。% Z9 D; k% ?) q. |' x
④ 顶杆孔周围最小1mm壁厚保证。
! Y( H' Z# F. o* Z# U6 C0 U1 t10. 生产数的记入) v- z: U5 v$ x2 W& R! B
# \6 v# A' d' @& ~3 O 三.金型构造设计 P) W8 U0 e9 C8 o0 H2 _
成型品基本图完成以后,即可开展最重要的工作-金型构造图面的设计。这部分工作占金型设计全部研讨工作的80%。下面就是具体的设计流程:9 a. D% ?7 y6 M* b
1. 成型机金型取付仕样的确认:# X3 u6 C$ S! F- n7 F
① 滑杆间距的确认. C1 k; `' |1 m$ d% W& V0 O
金型大小不可超过滑杆间距,通常要留20mm以上的安全距离。% P4 J/ S, ?& r' _3 l8 o6 X$ R
② 最小型厚的确认
6 u1 D# f3 j R9 q金型的型厚要大于注射机的最小型厚# ]' W) O8 n8 c: h& a2 `
③ 最大开模行程的确认
( Y# O: [' P/ _2 u, ^8 y9 O! n④ 最大锁模力的确认/ [3 e: @; T. V6 K' l
⑤ 理论射出容量的确认& E* f9 l1 p& m6 \% I9 h# h9 G8 I
⑥ 定位圈直径的确认(以选择定位圈型号)& u! j+ ]+ q, |0 x0 Q# q
⑦ 注射机喷嘴先端形状的确认(以选择浇口套型号)+ e" ~1 N( ~/ U# q1 b/ h; i- u
⑧ 最大型厚的计算
' v) O+ S0 d4 r+ D+ m3 c5 hT=最小型厚+最大开模距离-S1-S2-S g7 u7 w& W! o4 C+ X
2. 型腔配置方法的检讨
9 p" D% w8 B, y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。( a j( _6 r& S% g0 P
3. 型腔壁厚度的确定0 f6 x3 Q+ o* f! R& B6 e
见P126~P131附录论述
) u. x# k6 v. o9 S8 R3 t1 Y4. 模架的选择; ~7 \9 R0 C1 G; z
对于塑料注射模具而言,模架均已标准化。我公司均采用日本FUTABA(双叶)的模架。在选择模架时,除了大小规格外,应确认以下方面:
3 d3 ~' Q+ @4 Q, F① 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。
( A; q' w) b- | o* O. x② 对于各模板的厚度,应结合成型品基本图来确认。一般来说,要使镶件非成形部分的长度在30mm左右为宜。5 p! @. a) Z+ l' h' l" A
③ 目前我们有FUTABA的标准模架CAD库,可使用它来快速生成模架图。
0 F0 ]* }& k7 {( Y S5. 分型动作的决定& l+ h) _5 Z& x1 W+ Q
在模板厚度确定后,进行分型动作的检讨。
" x2 V: G" c; I4 ?! C: L① 固定侧型板与流道板之间的开模距离S1" O6 z, {. Z9 ]% V! |6 _
S1=点浇口套长度+浇口套长度+10~20
6 M* F$ }+ s2 \- X2 n! j* ?② 流道板与固定侧座板之间的开模距离S2
: ]$ g' d# j5 A5 {/ Q6 M2 RS2=拉料勾勾头长度+3mm安全距离
# R: @7 W& r" K③ 止动螺栓长度决定1 U0 X0 h. V; X) Y# S0 u, _9 `7 K3 x
L=固定侧型板厚+S1
- G Z4 I% W4 V" W* g7 d④ 止动螺栓头部长度决定2 ~1 x' @3 n5 J# @9 @+ n f
⑤ 支撑导柱长度决定
% ?, F9 [2 V$ lL=固定侧型板厚+S1+流道板厚+S2+固定侧座板厚2 E. [0 p6 D4 \7 t0 e
⑥ 拉料勾长度决定
. ~4 j- I( a/ W: [⑦ 流道顶出装置决定
( I2 Z1 @- l( m3 X7 k2 @' g⑧ 浇口套周边机构决定
8 ?% y) z7 l9 z9 L$ W5 }$ v⑨ 要做到使成形品顶出后自然落下的模具布局
, I% `/ K( u2 e) V; V$ \7 f6 I* U$ t6. 浇口套采用PUNCH市贩品
) h( ^ Z( N0 |2 Q7. 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.
5 t' |, ~9 W- M/ J1 E: M' W8. 流道从流道板顺利脱出的方法:( h$ N7 |5 A) } r0 @9 s0 m% i4 B0 S
采用RUNNER EJECTING SET(MISUMI市贩品); w- L; [; d0 Z2 K, f
9. 支撑柱配置的检讨# B6 b4 C/ G- {5 Q. L- w; L# j
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.
. u$ R: e* P2 m& H10. 冷却水孔的决定
1 q/ W2 l2 f9 N为了恒定模具温度,必须开设冷却水孔,通以冷却用水。
9 b- D# q3 D% X1 B, R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。7 g& n% {/ s1 F
冷却水孔的位置与数量与冷却效果有密切关系,在确定时,应尽可能地近型腔和尽可能地多,但不要发生干涉。; V% {0 j$ w4 L: ~6 n
11. 顶出部分的配置% B/ \2 s$ j/ F" K0 i; \
结合成形品基本图,合理配置顶杆位置,注意不要与冷却水孔及支撑柱等部件发生干涉。
# h' }: P% q! `8 h9 C9 e; a- x12. 浇口套的配置$ Q2 H( g) @3 `. l
本公司均采用PUNCH公司的标准部品。
+ r. a" u3 @: G3 R( N$ |浇口套头部SR寸法要比注射机喷嘴的SR寸法大1mm左右。- s" d% M, N4 u- Z4 K
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。- X: D% [5 o+ o. p. c2 Y+ J
对于锥度来说,采用片侧1°比较好。
; l' {% E/ `& n13. 定位圈的配置, A2 r1 e. a M3 v4 W) E
结合成形机仕样,采用PUNCH市贩品。
" B; s2 H5 j- y/ h0 V, l. k) [, `' B14. 排气道的配置6 U y& q) p1 G! |4 g" v
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。* G+ `% t/ i9 m4 ]7 w3 Z3 g
15. 顶出导柱与顶出导套的设计
! ]6 w- E' i7 \9 [& r N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。$ Y& f9 W6 |0 k; j; u" U' {0 E
16. 部品番号的确定8 `! T& s* _* h, r, K
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。/ M2 G9 |' F- F; X8 X2 P0 e
17. 其他" i; t; V+ ~ W& R1 `
至此,金型的构造设计基本完成。四.部品图设计
7 @, H* r) f J0 r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:
) Q8 I; ?8 ]4 O6 F; @/ F( x# J⑴设计需加工的部品图面。/ z6 T- A" u* ]/ `
⑵外构件追加工部品图面。
7 Z$ N9 X. u. X1 C. d# G. C2 b- I⑶购入部品仕样书。
) x+ ?2 @$ o; F6 }5 K* U5 C1. 型腔部分的设计:
' Q% m0 }$ f9 R⑴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。
& L* Q! s" O) | E5 y! b⑵成形部分形状与寸法# U" N; a( f$ E% u9 A4 Y
根据成形品基本图来决定,并考虑以下方面:; t7 g5 z' [: k2 x5 p( L
① 成形品寸法公差。
5 B# N$ a( S6 U+ a5 k4 L② 与别的部品之间的关系(配合)等。
/ e8 [$ _ _. o' l3 a③ 便于金型的修正。
+ }& h Y( ~, m0 f2 V④ 机械加工方法所能达到的加工能力。
6 y. o2 I0 _+ N; @% t, Z. i⑤ 加工费用。
3 e# i6 r) z, [- d" c/ H⑥ 其他。
* v2 W/ A" \: D: E+ K/ [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。" T) A- c# \1 D" H3 r# X" {+ r
⑷浇口设计
) T5 P# r: E1 U6 ?8 o⑸固定方法
* B) g8 k$ ^- s: j" y: K⑹材质、硬度的决定8 d+ I2 e4 \0 j6 j8 Q" `
考虑以下方面:
% v* @% \3 y) ]3 p6 K; @* j% d① 成形品的形状、寸法精度维持机能。
0 a& N2 M( X3 H' u- M② 成形品表面品质决定机能。
4 d2 d( f& n. v" L* L, Y' i9 O③ 耐冲击,刚性、强度要足够。
6 o" k" a/ A. b# S- f) o, \④ 耐腐蚀性。$ U* u! f* t; D; W/ L9 |2 J e0 g
⑤ 耐磨性。
% A% G* i) I, A1 _# T: ?⑥ 机加工性。
3 O& `* G+ ?! b m( R* U+ s⑦ 镜面特性。8 X! f% O" R, ?0 y+ a% n
⑧ 热传导性。& g; v# |' ?. V6 z5 g& z* {, I
⑨ 热处理性。
& T8 Y4 `" k1 d) t5 m⑩ 材料价格。
0 ?+ `/ `3 a' ^( b) d; E2. 固定侧型芯的设计; k, ~7 n7 W! }/ z: v
形状与寸法根据成形品基本图确定。" X2 l( R$ C' N# T9 ?" z" J. L
材质的选择参考上面的内容。
# P6 z( {7 b# \0 F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。5 m5 J7 [8 {* r- M h
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。 u& x. i% B9 R
五.检图
& Q$ t! [+ w4 s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。* H$ N: j O) E' `
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:
6 ~7 n" {. Q8 g9 V m⑴详细设计、重要设计检查时,最好在精力充沛时进行。- T' ~% D; T% B0 f8 I
⑵连续工作1~2小时,应休息10~15分钟,保持头脑清醒。
! `! Q( X/ z0 B5 H2 m' m7 A8 T7 v⑶不要惧怕失败,在失败中取得成长的经验。
7 X1 `# d# p; |: t N⑷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。0 i |* y# R2 v3 T+ n! l
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。' K6 z% W2 E" y& N8 T
检图工作主要内容如下:5 V+ i; @: X" u4 Q5 j& s! Q4 l5 E$ T
1. 重要的原则性的项目" h) m# J0 b; v! o, A0 v
⑴根据型芯、型腔明细表,有无遗漏设计的部分。8 a# |4 m6 z- h$ D
⑵金型取数是否合适。9 u6 q7 L0 }4 O! P2 M+ A! V
⑶分型面的设置是否正确?是否满足金型仕样书的要求?) i6 S: K3 |0 ?7 o
⑷型腔可否完全填充?: b/ J O! Y6 k' w
⑸制作费用是否在预算范围内?: I. g2 |/ n' F: X: r V% V. _
⑹成形品生产成本是否在预算范围内?4 B* Q! W, {/ G* P: p3 k
⑺金型纳期可否完成?
3 L2 x4 q* d( L⑻为保证纳期,是否采取了合理的措施?8 S- K9 y+ e# c
⑼成形品型腔可否顺利脱出?
# ?" o) P6 T4 T5 O⑽成形品型芯可否顺利脱出?9 r8 o; f! O1 y7 V4 @
⑾浇口、流道的配置有无不当? h5 f! P6 }' s" i" U! k ~) K
⑿冷却水道有无干涉处?
5 V2 O; H; `. E6 D/ Z⒀支撑柱、顶杆、定出导向柱有无干涉?
; E. J e& H1 L& w⒁成形收缩率计算是否正确?
; C6 s' L# `1 r* k⒂镶件分割方式是否正确?1 K+ Y) t7 `1 B" ?
⒃两侧相互配合的部件设计是否正确?
7 f# r' T/ c7 W7 O+ X⒄成形机取付仕样是否满足要求?
% d- M0 J% f, A l: b⒅其他特殊要求是否满足?
6 E7 O/ B8 Z- ~1 |+ W0 x2. 金型构造方面的检讨, R6 E* x4 j$ b
⑴目前的设计正确与否,有无可以改进之处?) h2 I1 y/ x' B4 ?3 g) ]
⑵树脂流动的预想是否正确?' w6 F" D- X! R. x* J
⑶型芯、型腔离型对策正确与否?
- ?: E6 _9 L/ A3 z1 d, p" A⑷滑块与滑动型芯的设计是否正确?
' |) U5 Z0 o$ \⑸配合处公差是否正确?
+ |% y! v9 }" C! [; \, v⑹排气道是否合适?
4 P: m: {9 q. d* T4 A3 h⑺配合间隙是否合适?1 K4 j2 v9 t6 ]1 M
⑻装配时是否困难?
0 }! Z0 M s+ m0 Q5 S" X⑼拆卸是否方便?
7 A: x- s) c8 v W% q⑽对白化现象有无预防?
/ K' h2 {+ b4 x# W8 e& [5 H) r# R- L⑾两侧各部件之间有无干涉?
. Q/ O/ r" R4 D& I8 D+ Y- ^3. 进行详细检讨的部分:0 L* Y. Y! D/ Q: f0 w
⑴有无尺寸相互不一致处?
) R) S, g. p7 O⑵断面形状正确与否?
n8 O8 B: F) D" ?5 M0 e⑶部品个数是否正确?1 ^- Q; K4 O/ p/ X
⑷部品材质是否正确?( I1 n1 S& T( O) m0 q
⑸型板刚性是否满足要求?
' @: b! Q2 [* Y; c5 o0 e$ E⑹型腔刚性、强度是否满足要求?, Y7 t+ X7 M$ V; R# m/ e
⑺浇口形状是否合适?
: C' D4 D- o; u7 W9 V⑻加工方法是否经过妥善考虑?) @; T0 X: F2 ]# R% H
⑼电极设计是否正确?; X7 @ d+ U" t9 W: C
⑽标准部品发注书是否有误?9 a, Z" f/ {, _
⑾客户仕样变更部分是否已全部变更?% N' ?' q9 \% b: @
⑿废旧图面是否已被替换?9 \: }: v4 t1 g1 }3 x! h
⒀寸法公差、表面粗糙度有无过于严格处?
& x! N' e e4 q" c⒁机械加工性是否适当? |
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