注塑模具設(shè)計基本方法

　　在注塑模具開發(fā)過程中，設(shè)計工作在整個開發(fā)過程中將起到至關(guān)重要的作用，模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計，將直接影響到模具的成本、精度、質(zhì)量、制作周期、壽命以及試模成功率。今天小編就給大家講講注塑模具設(shè)計基本方法。

　　任何工作的開展離不開好的工作方法;同樣，一套優(yōu)良的設(shè)計流程、高效的設(shè)計方法，也是注塑模具收獲一個成功設(shè)計方案的有力保證。

　　一、 概述

　　模具設(shè)計工作，主要包括：

　　1. 客戶的模具開發(fā)資料收集整理：客戶提供的對模具開發(fā)有意義的各項資料、數(shù)據(jù)及樣品。

　　2. 塑料產(chǎn)品前期分析：針對塑料產(chǎn)品所開展的各項分析工作。

　　3. 制定《模具設(shè)計任務(wù)書》：整合各項資料和標(biāo)準(zhǔn)而制定的模具開發(fā)的重點技術(shù)要求。

　　4. 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計：模具裝配圖和3D造型的設(shè)計。

　　5. 設(shè)計評審與確認(rèn)：評審團(tuán)隊進(jìn)模具設(shè)計方案進(jìn)行討論和評審，確定最優(yōu)方案。

　　6. 原材料和重要部件采購：對制作周期有影響的原材料、熱流道、模架等下采購訂單。

　　7. 零件圖設(shè)計：設(shè)計模具零件圖，完成所有設(shè)計工作。

　　8. 修模改模：試模后對于尺寸不符、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等提供設(shè)計圖。

　　9. 設(shè)計總結(jié)：模具開發(fā)過程中，所有與設(shè)計有關(guān)的數(shù)據(jù)、資料、經(jīng)驗等進(jìn)行分析、總結(jié)。

　　下面就各項工作展開具體詳細(xì)的介紹。

　　二、 客戶的模具開發(fā)資料

　　一般來說，客戶在下達(dá)模具開發(fā)任務(wù)時，均會提供如下之相關(guān)資料：

　　1. 模具標(biāo)準(zhǔn)(通用標(biāo)準(zhǔn))

　　2. 模具具體要求(壽命、制作周期和成型周期、機臺、模穴數(shù)……)

　　3. 塑料產(chǎn)品數(shù)據(jù)(2D&3D)

　　4. 塑料產(chǎn)品圖紙

　　5. 參考樣件

　　6. 注塑機資料

　　7. 模具設(shè)計加工進(jìn)度(T1、PPAP、合格……)

　　8. 模具生產(chǎn)自動化程度

　　9. 其它特殊要求

　　三、 塑料產(chǎn)品前期分析

　　針對客戶提供的塑料產(chǎn)品信息，如2D圖紙、3D造型、塑料產(chǎn)品裝配要求、模具標(biāo)準(zhǔn)等，就塑料產(chǎn)品和模具進(jìn)行分析，主要需要關(guān)注的問題有以下內(nèi)容：

　　1. 塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否合理，如壁厚、形狀……

　　2. 塑料產(chǎn)品尺寸是否合理，精度是否太高，能否保證尺寸精度;

　　3. 塑料產(chǎn)品成型工藝性是否太差，如進(jìn)膠點的選擇、分型面的選擇、模具結(jié)構(gòu)的簡化、模具零件加工工藝、模具成本……

　　4. 客戶的模具標(biāo)準(zhǔn)和要求是否有不適合的地方;

　　5. 注塑機的選擇是否合理，尤其是注塑成本的考慮;

　　6. 模具的設(shè)計制造周期的安排是否合理;

　　按照國內(nèi)外先進(jìn)模具企業(yè)的成功管理經(jīng)驗，均是在訂單下達(dá)之前，模具供應(yīng)商就已經(jīng)開始參與到客戶的產(chǎn)品開發(fā)過程中，以求產(chǎn)品開發(fā)更加的合理優(yōu)化。因為產(chǎn)品前期分析(DFEMA)既能優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，更為重要的是可以減少產(chǎn)品在以后的修改設(shè)變而導(dǎo)致的模具的修改，縮短模具的整個加工制造合格周期，簡化模具結(jié)構(gòu)，提高模具的使用壽命。

　　同時，為減少塑料產(chǎn)品成型后可能出現(xiàn)注塑缺陷，對于復(fù)雜塑料產(chǎn)品，均需要在MOLDFLOW 中進(jìn)行模流分析，以檢測出其困氣、熔接線、縮凹、變形等問題。然后，根據(jù)模流分析的結(jié)果，給客戶提供優(yōu)化塑料產(chǎn)品的建議。下面即為塑料產(chǎn)品模流分析的例子。

　　四、 制定《模具設(shè)計任務(wù)書》

　　為將客戶的模具和塑料產(chǎn)品要求轉(zhuǎn)換成模具設(shè)計和制作的指導(dǎo)性和指令性文件，由模具工程師或高級設(shè)計師或技術(shù)團(tuán)隊來制定《模具設(shè)計任務(wù)書》。

　　《模具設(shè)計任務(wù)書》主要包括：

　　1. 客戶塑料產(chǎn)品信息(塑料產(chǎn)品名稱、塑料產(chǎn)品號、材料、顏色……)

　　2. 塑料產(chǎn)品外觀要求(分型面、光潔度、皮紋位置……)

　　3. 塑料產(chǎn)品測量方法(基準(zhǔn)、工裝……)

　　4. 塑料產(chǎn)品的裝配關(guān)系

　　5. 客戶模具要求(模穴、壽命、標(biāo)準(zhǔn)件……)

　　6. 模具開發(fā)進(jìn)度要求(T1、PPAP……)

　　7. 收縮率

　　8. 澆口形式和位置

　　9. 鋼材要求

　　10. 注塑機資料

　　11. 其它特殊要求

　　下表為《模具設(shè)計任務(wù)書》的樣板，供參考!

　　五、 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　當(dāng)塑料產(chǎn)品前期分析工作得到客戶的確認(rèn)后，即為模具的基本的、方向性的內(nèi)容已經(jīng)初步確定下來。所以整個模具的設(shè)計制作風(fēng)險也大大降低。

　　此時，即可開始進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

　　如果設(shè)計人員在接到設(shè)計任務(wù)時，模具前期分析工作沒有完成，那么我們設(shè)計結(jié)構(gòu)時，我們也必須自行針對前期分析工作的那些項目，逐項去完成。就是先前做過前期分析工作，我們也必須對所有相關(guān)問題一個個再去分析檢查，以求得更加準(zhǔn)確完美。

　　前期分析工作和結(jié)構(gòu)設(shè)計工作其實在很多方面是相同相通的，并且也是同步進(jìn)行的。

　　結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，基本可以按照下面的程序和方法來進(jìn)行：

　　1. 確定模腔數(shù)：

　　一般根據(jù)生產(chǎn)批量、塑料產(chǎn)品大小、機床設(shè)備如鎖模力、最大注射量、塑料產(chǎn)品的精度要求以及經(jīng)濟(jì)性等來確定模腔數(shù)(出模數(shù))。一般客戶啟動模具開發(fā)時，基本就已經(jīng)根據(jù)訂單量和設(shè)備產(chǎn)能確定好了模腔數(shù)。

　　2. 了解塑料產(chǎn)品及模具要求，倘若發(fā)現(xiàn)問題及時提出：

　　塑料產(chǎn)品是什么形狀，是圓的還是方的，分型面是平還是斜的或彎的，是否有滑塊或斜頂，深的筋位或柱位等。這就是常說的DFEMA，塑料產(chǎn)品前期分析工作。

　　3. 確定澆注系統(tǒng)方式和澆口位置：

　　這很重要，因為這直接影響到塑料產(chǎn)品質(zhì)量和模具結(jié)構(gòu)，所以一般在模具設(shè)計開始前就確定下來，最好是咨詢客戶，同時通過MOLDFLOW來進(jìn)行認(rèn)證。還要考慮將來修改澆口位置和形式的余地。很多情況下，一開始可能就必須確定澆口位置，再來考慮其它問題，因為塑料產(chǎn)品有要求。

　　4. 決定分型面位置：

　　主要是從模具結(jié)構(gòu)及成型工藝的角度來考慮，先考慮能否做成平的分型面，部分位置可能有夾線(錯位)，要詢問客人是否可接受;如不能做平，才考慮做斜、彎或高低有臺階。選擇動定模方向，尤其要注意塑料產(chǎn)品是否會牢定模。

　　5. 決定哪些位置要做鑲件：

　　如深的筋、或薄片，便于拋光、排氣、加工。

　　6. 選擇頂出方式：

　　即頂桿位置，是否足夠和平均分布，頂出方式是何種，如頂桿、頂管 、扁頂桿、推板、推環(huán)。

　　7. 確定冷卻位置和冷卻方式：

　　盡量放在塑料產(chǎn)品的底部和旁邊，首選為直接鉆孔，如不可，可考慮用散熱針、隔水片、或BECU 鑲件。

　　8. 確定塑料產(chǎn)品布局及型腔型芯大小：

　　在上述工作已有一基本的概念后，塑料產(chǎn)品的排布也就有了一基本的樣式，在平衡排布的原則上，確定各塑料產(chǎn)品之間的距離，即可確定型芯型腔的尺寸。同時也要考慮型芯型腔的分割方式。

　　9. 在上述各步驟中，各項不是孤立的，相互之間實際上是要互相穿插進(jìn)行的，如在設(shè)計冷卻系統(tǒng)時，頂桿位置會要做細(xì)微調(diào)整。

　　10. 其它相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計：

　　包括滑塊、熱流道系統(tǒng)、油缸、二次頂出等。

　　11. 決定模架尺寸：

　　是采用標(biāo)準(zhǔn)的還是定做，如是標(biāo)準(zhǔn)模架，則要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行。

　　12. 核對模具尺寸與注塑機相關(guān)尺寸：

　　如格林柱之間的距離、噴嘴球面及中心孔徑、定位圈直徑、頂出孔位置及直徑、開模行程、最大/最小模厚、鎖模力、注射量等。

　　13. 細(xì)節(jié)設(shè)計：

　　如支撐柱、排氣槽、鎖模板、刻字、銘牌等。

　　六、 設(shè)計評審與確認(rèn)

　　當(dāng)模具設(shè)計初步完成后，可由模具工程師召集設(shè)計、模具鉗工、編程、技術(shù)主管、工藝工程師等對模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行評審，評審內(nèi)容主要包括：

　　1. 客戶模具標(biāo)準(zhǔn)。

　　2. 《模具設(shè)計任務(wù)書》中的內(nèi)容。

　　3. 模具結(jié)構(gòu)，如斜頂、滑塊、模架、熱流道系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。

　　4. 注塑機參數(shù)匹配。

　　5. 模具零件加工工藝合理性。

　　6. 模具壽命和使用方便性。

　　對于復(fù)雜模具，可能要經(jīng)過多次的評審和修改，才能確定最為合理的設(shè)計方案。

　　多數(shù)情況下，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計需經(jīng)得客人確認(rèn)批準(zhǔn)方可開始加工制作。

　　七、 原材料和重要部件件采購

　　修改完評審時提出的修改內(nèi)容，并經(jīng)客戶或模具工程師確認(rèn)后，即可開料和定模架，同時可以采購大的部件，如熱流道系統(tǒng)、油缸等。

　　八、 零件圖設(shè)計

　　修改完評審時提出的修改內(nèi)容后，即可開始出模具零件圖。先后順序為：

　　1. 出主要成型件如型腔、型芯及大滑塊零件圖，尤其是加工工作量最多的零件必須先行出圖。

　　2. 出次要成型件的零件圖，如小鑲件、小滑塊、斜頂?shù)取?/p>

　　3. 采購標(biāo)準(zhǔn)件，尤其是要外部采購的零件，如頂桿等。

　　4. 出結(jié)構(gòu)零件如滑塊座、壓板、耐磨塊、斜頂座、支撐柱等零件圖。

　　5. 出電極圖、模板零件圖。

　　6. 設(shè)計模具裝配圖，最好加上明細(xì)表，技術(shù)要求。

　　九、 技術(shù)服務(wù)

　　1、模具制作過程中，對于所有已下圖紙和3D造型進(jìn)行再次檢查和修正。

　　2、加工過程中的技術(shù)支持和設(shè)計更改。

　　十、 修模、改模

　　雖然是在選定成型材料、成型設(shè)備時，在預(yù)想的工藝條件下進(jìn)行模具設(shè)計，但是人們的認(rèn)識往往是不完善的，因此必須在模具加工完成以后，進(jìn)行試模試驗，看成型的塑料產(chǎn)品質(zhì)量如何。發(fā)現(xiàn)問題以后，進(jìn)行修模。

　　塑料產(chǎn)品出現(xiàn)不良現(xiàn)象的種類很多，原因也很復(fù)雜，有模具方面的原因，也有工藝條件方面的原因，二者往往交織在一起，難以區(qū)分而導(dǎo)致注塑與模具相互扯皮。所以，在修模前，應(yīng)當(dāng)根據(jù)塑料產(chǎn)品出現(xiàn)的不良現(xiàn)象實際情況，進(jìn)行細(xì)致的分析研究，包括開會討論，找出造成塑料產(chǎn)品缺陷的原因后提出修模方案。因為成型條件容易改變，所以一般的做法是先變更成型條件，當(dāng)變更成型條件不能解決問題時，才考慮修理模具。當(dāng)然，成型條件不可為了保證產(chǎn)品的要求而無限制的調(diào)整到極限工藝，甚至超出允許的參數(shù)范圍。同時，也必須保證注塑成型條件的穩(wěn)定性，尤其要保證塑件的尺寸無太大的變化。

　　修理模具更應(yīng)慎重，沒有十分把握不可輕舉妄動。其原因是一旦變更了模具條件，就不能再作大的改造和恢復(fù)原狀。尤其是外觀位置，如皮紋面、高光面等。

　　當(dāng)模具工程師針對模具試模結(jié)果，制定《修模/改模通知單》并下達(dá)給設(shè)計人員后，設(shè)計人員根據(jù)要求，作模具圖形的修改，包括2D&3D，以及圖紙，有時還必須采購相關(guān)的零件和材料。

　　十一、 資料管理和設(shè)計總結(jié)

　　模具合格后，設(shè)計圖形應(yīng)該整理成與模具實際狀況一致的模具數(shù)據(jù)，包括2D和3D，并將有關(guān)資料包括圖紙、材料清單、修模/改模通知單等進(jìn)行整理歸檔，統(tǒng)一保管。

　　同時，對于在模具開發(fā)過程中，尤其在試模和修模過程中，出現(xiàn)的問題以及最佳的解決方案、以及開發(fā)經(jīng)驗等進(jìn)行分析、總結(jié)，形成技術(shù)文件，以指導(dǎo)后期的模具開發(fā)。

　　十二、 總結(jié)

　　按照先進(jìn)的模具設(shè)計流程開展工作，選用先進(jìn)的設(shè)計方法設(shè)計模具，將會統(tǒng)一團(tuán)隊的模具設(shè)計思路，優(yōu)化模具設(shè)計方案，大大降低模具開發(fā)風(fēng)險，也給模具技術(shù)人員減少了設(shè)計工作的壓力。由此帶來的是——提升質(zhì)量，降低成本，增加效益，保證模具企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展。

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