注塑模具设计基本方法

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注塑模具设计基本方法

　　在注塑模具开发过程中，设计工作在整个开发过程中将起到至关重要的作用，模具的结构设计，将直接影响到模具的成本、精度、质量、制作周期、寿命以及试模成功率。今天小编就给大家讲讲注塑模具设计基本方法。

　　任何工作的开展离不开好的工作方法;同样，一套优良的设计流程、高效的设计方法，也是注塑模具收获一个成功设计方案的有力保证。

　　一、概述

　　模具设计工作，主要包括：

　　1. 客户的模具开发资料收集整理：客户提供的对模具开发有意义的各项资料、数据及样品。

　　2. 塑料产品前期分析：针对塑料产品所开展的各项分析工作。

　　3. 制定《模具设计任务书》：整合各项资料和标准而制定的模具开发的重点技术要求。

　　4. 模具结构设计：模具装配图和3D造型的设计。

　　5. 设计评审与确认：评审团队进模具设计方案进行讨论和评审，确定最优方案。

　　6. 原材料和重要部件采购：对制作周期有影响的原材料、热流道、模架等下采购订单。

　　7. 零件图设计：设计模具零件图，完成所有设计工作。

　　8. 修模改模：试模后对于尺寸不符、结构优化等提供设计图。

　　9. 设计总结：模具开发过程中，所有与设计有关的数据、资料、经验等进行分析、总结。

　　下面就各项工作展开具体详细的介绍。

　　二、客户的模具开发资料

　　一般来说，客户在下达模具开发任务时，均会提供如下之相关资料：

　　1. 模具标准(通用标准)

　　2. 模具具体要求(寿命、制作周期和成型周期、机台、模穴数……)

　　3. 塑料产品数据(2D&3D)

　　4. 塑料产品图纸

　　5. 参考样件

　　6. 注塑机资料

　　7. 模具设计加工进度(T1、PPAP、合格……)

　　8. 模具生产自动化程度

　　9. 其它特殊要求

　　三、塑料产品前期分析

　　针对客户提供的塑料产品信息，如2D图纸、3D造型、塑料产品装配要求、模具标准等，就塑料产品和模具进行分析，主要需要关注的问题有以下内容：

　　1. 塑料产品结构是否合理，如壁厚、形状……

　　2. 塑料产品尺寸是否合理，精度是否太高，能否保证尺寸精度;

　　3. 塑料产品成型工艺性是否太差，如进胶点的选择、分型面的选择、模具结构的简化、模具零件加工工艺、模具成本……

　　4. 客户的模具标准和要求是否有不适合的地方;

　　5. 注塑机的选择是否合理，尤其是注塑成本的考虑;

　　6. 模具的设计制造周期的安排是否合理;

　　按照国内外先进模具企业的成功管理经验，均是在订单下达之前，模具供应商就已经开始参与到客户的产品开发过程中，以求产品开发更加的合理优化。因为产品前期分析(DFEMA)既能优化产品设计，更为重要的是可以减少产品在以后的修改设变而导致的模具的修改，缩短模具的整个加工制造合格周期，简化模具结构，提高模具的使用寿命。

　　同时，为减少塑料产品成型后可能出现注塑缺陷，对于复杂塑料产品，均需要在MOLDFLOW 中进行模流分析，以检测出其困气、熔接线、缩凹、变形等问题。然后，根据模流分析的结果，给客户提供优化塑料产品的建议。下面即为塑料产品模流分析的例子。

　　四、制定《模具设计任务书》

　　为将客户的模具和塑料产品要求转换成模具设计和制作的指导性和指令性文件，由模具工程师或高级设计师或技术团队来制定《模具设计任务书》。

　　《模具设计任务书》主要包括：

　　1. 客户塑料产品信息(塑料产品名称、塑料产品号、材料、颜色……)

　　2. 塑料产品外观要求(分型面、光洁度、皮纹位置……)

　　3. 塑料产品测量方法(基准、工装……)

　　4. 塑料产品的装配关系

　　5. 客户模具要求(模穴、寿命、标准件……)

　　6. 模具开发进度要求(T1、PPAP……)

　　7. 收缩率

　　8. 浇口形式和位置

　　9. 钢材要求

　　10. 注塑机资料

　　11. 其它特殊要求

　　下表为《模具设计任务书》的样板，供参考!

　　五、模具结构设计

　　当塑料产品前期分析工作得到客户的确认后，即为模具的基本的、方向性的内容已经初步确定下来。所以整个模具的设计制作风险也大大降低。

　　此时，即可开始进行模具结构的设计。

　　如果设计人员在接到设计任务时，模具前期分析工作没有完成，那么我们设计结构时，我们也必须自行针对前期分析工作的那些项目，逐项去完成。就是先前做过前期分析工作，我们也必须对所有相关问题一个个再去分析检查，以求得更加准确完美。

　　前期分析工作和结构设计工作其实在很多方面是相同相通的，并且也是同步进行的。

　　结构设计工作，基本可以按照下面的程序和方法来进行：

　　1. 确定模腔数：

　　一般根据生产批量、塑料产品大小、机床设备如锁模力、最大注射量、塑料产品的精度要求以及经济性等来确定模腔数(出模数)。一般客户启动模具开发时，基本就已经根据订单量和设备产能确定好了模腔数。

　　2. 了解塑料产品及模具要求，倘若发现问题及时提出：

　　塑料产品是什么形状，是圆的还是方的，分型面是平还是斜的或弯的，是否有滑块或斜顶，深的筋位或柱位等。这就是常说的DFEMA，塑料产品前期分析工作。

　　3. 确定浇注系统方式和浇口位置：

　　这很重要，因为这直接影响到塑料产品质量和模具结构，所以一般在模具设计开始前就确定下来，最好是咨询客户，同时通过MOLDFLOW来进行认证。还要考虑将来修改浇口位置和形式的余地。很多情况下，一开始可能就必须确定浇口位置，再来考虑其它问题，因为塑料产品有要求。

　　4. 决定分型面位置：

　　主要是从模具结构及成型工艺的角度来考虑，先考虑能否做成平的分型面，部分位置可能有夹线(错位)，要询问客人是否可接受;如不能做平，才考虑做斜、弯或高低有台阶。选择动定模方向，尤其要注意塑料产品是否会牢定模。

　　5. 决定哪些位置要做镶件：

　　如深的筋、或薄片，便于抛光、排气、加工。

　　6. 选择顶出方式：

　　即顶杆位置，是否足够和平均分布，顶出方式是何种，如顶杆、顶管、扁顶杆、推板、推环。

　　7. 确定冷却位置和冷却方式：

　　尽量放在塑料产品的底部和旁边，首选为直接钻孔，如不可，可考虑用散热针、隔水片、或BECU 镶件。

　　8. 确定塑料产品布局及型腔型芯大小：

　　在上述工作已有一基本的概念后，塑料产品的排布也就有了一基本的样式，在平衡排布的原则上，确定各塑料产品之间的距离，即可确定型芯型腔的尺寸。同时也要考虑型芯型腔的分割方式。

　　9. 在上述各步骤中，各项不是孤立的，相互之间实际上是要互相穿插进行的，如在设计冷却系统时，顶杆位置会要做细微调整。

　　10. 其它相关结构的设计：

　　包括滑块、热流道系统、油缸、二次顶出等。

　　11. 决定模架尺寸：

　　是采用标准的还是定做，如是标准模架，则要严格按照标准来执行。

　　12. 核对模具尺寸与注塑机相关尺寸：

　　如格林柱之间的距离、喷嘴球面及中心孔径、定位圈直径、顶出孔位置及直径、开模行程、最大/最小模厚、锁模力、注射量等。

　　13. 细节设计：

　　如支撑柱、排气槽、锁模板、刻字、铭牌等。

　　六、设计评审与确认

　　当模具设计初步完成后，可由模具工程师召集设计、模具钳工、编程、技术主管、工艺工程师等对模具结构进行评审，评审内容主要包括：

　　1. 客户模具标准。

　　2. 《模具设计任务书》中的内容。

　　3. 模具结构，如斜顶、滑块、模架、热流道系统、冷却系统等。

　　4. 注塑机参数匹配。

　　5. 模具零件加工工艺合理性。

　　6. 模具寿命和使用方便性。

　　对于复杂模具，可能要经过多次的评审和修改，才能确定最为合理的设计方案。

　　多数情况下，模具结构设计需经得客人确认批准方可开始加工制作。

　　七、原材料和重要部件件采购

　　修改完评审时提出的修改内容，并经客户或模具工程师确认后，即可开料和定模架，同时可以采购大的部件，如热流道系统、油缸等。

　　八、零件图设计

　　修改完评审时提出的修改内容后，即可开始出模具零件图。先后顺序为：

　　1. 出主要成型件如型腔、型芯及大滑块零件图，尤其是加工工作量最多的零件必须先行出图。

　　2. 出次要成型件的零件图，如小镶件、小滑块、斜顶等。

　　3. 采购标准件，尤其是要外部采购的零件，如顶杆等。

　　4. 出结构零件如滑块座、压板、耐磨块、斜顶座、支撑柱等零件图。

　　5. 出电极图、模板零件图。

　　6. 设计模具装配图，最好加上明细表，技术要求。

　　九、技术服务

　　1、模具制作过程中，对于所有已下图纸和3D造型进行再次检查和修正。

　　2、加工过程中的技术支持和设计更改。

　　十、修模、改模

　　虽然是在选定成型材料、成型设备时，在预想的工艺条件下进行模具设计，但是人们的认识往往是不完善的，因此必须在模具加工完成以后，进行试模试验，看成型的塑料产品质量如何。发现问题以后，进行修模。

　　塑料产品出现不良现象的种类很多，原因也很复杂，有模具方面的原因，也有工艺条件方面的原因，二者往往交织在一起，难以区分而导致注塑与模具相互扯皮。所以，在修模前，应当根据塑料产品出现的不良现象实际情况，进行细致的分析研究，包括开会讨论，找出造成塑料产品缺陷的原因后提出修模方案。因为成型条件容易改变，所以一般的做法是先变更成型条件，当变更成型条件不能解决问题时，才考虑修理模具。当然，成型条件不可为了保证产品的要求而无限制的调整到极限工艺，甚至超出允许的参数范围。同时，也必须保证注塑成型条件的稳定性，尤其要保证塑件的尺寸无太大的变化。

　　修理模具更应慎重，没有十分把握不可轻举妄动。其原因是一旦变更了模具条件，就不能再作大的改造和恢复原状。尤其是外观位置，如皮纹面、高光面等。

　　当模具工程师针对模具试模结果，制定《修模/改模通知单》并下达给设计人员后，设计人员根据要求，作模具图形的修改，包括2D&3D，以及图纸，有时还必须采购相关的零件和材料。

　　十一、资料管理和设计总结

　　模具合格后，设计图形应该整理成与模具实际状况一致的模具数据，包括2D和3D，并将有关资料包括图纸、材料清单、修模/改模通知单等进行整理归档，统一保管。

　　同时，对于在模具开发过程中，尤其在试模和修模过程中，出现的问题以及最佳的解决方案、以及开发经验等进行分析、总结，形成技术文件，以指导后期的模具开发。

　　十二、总结

　　按照先进的模具设计流程开展工作，选用先进的设计方法设计模具，将会统一团队的模具设计思路，优化模具设计方案，大大降低模具开发风险，也给模具技术人员减少了设计工作的压力。由此带来的是——提升质量，降低成本，增加效益，保证模具企业长远发展。

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