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    模具設計十六步工藝總結
    發表于2017-10-10

        模具,是以特定的結構形式通過一定方式使材料成型的一種工業產品,同時也是能成批生產出具有一定形狀和尺寸要求的工業產品零部件的一種生產工具。大到飛機、汽車,小到茶杯、釘子,幾乎所有的工業產品都必須依靠模具成型。用模具生產制件所具備的高精度、高一致性、高生產率是任何其它加工方法所不能比擬的。模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品開發能力。所以模具又有“工業之母”的榮譽稱號。
    模具設計是指從事企業模具的數字化設計,包括型腔模與冷沖模,在傳統模具設計的基礎上,充分應用數字化設計工具,提高模具設計質量,縮短模具設計周期的人員。模具設計人員可在模具數控編程加工、模具三維設計、產品開發三維設計等領域就業。
     
        第一步:對制品2D圖及3D圖的分析和消化,其內容包括以下幾個方面:
        1、制品的幾何形狀。
        2、制品的尺寸、公差及設計基準。
        3、制品的技術要求(即技術條件)。
        4、制品所用塑料名稱、縮水及顏色。
        5、制品的表面要求。
     
        第二步:注射劑型號的確定
        注射劑規格的確定主要是根據塑料制品的大小及生產批量。設設計人員在選擇注射機時,主要考慮其塑化率、注射量、鎖模力、安裝模具的有效面積(注射機拉桿內間距)、容模量、頂頂出形式及定出長度。倘若客戶已提供所用注射劑的型號或規格,設計人員必須對其參數進行校核,若滿足不了要求,則必須與客戶商量更換。
     
        第三步:型腔數量的確定及型腔排列
        模具型腔數量的確定主要是根據制品的投影面積、幾何形狀(有無側抽芯)、制品精度、批量以及經濟效益來確定。
        型腔數量主要依據以下因素進行確定:
        1、制品的生產批量(月批量或年批量)。
        2、制品有無側抽芯及其處理方法。
        3、模具外形尺寸與注射劑安裝模具的有效面積(或注射機拉桿內間距)。
        4、制品重量與注射機的注射量。
        5、制品的投影面積與鎖模力。
        6、制品精度。
        7、制品顏色。
        8、經濟效益(每套模的生產值)。
     
        以上這些因素有時是相互制約的,因此在確定設計方案時,必須進行協調,以保證滿足其主要條件。
        性強數量確定之后,便進行型腔的排列,以及型腔位置的布局。型腔的排列涉及模具尺寸、澆注系統的設計、澆注系統的平衡、抽芯(滑塊)機構的設計、鑲件型芯的設計以及熱流道系統的設計。以上這些問題由于分型面及澆口位置的選擇有關,所以在具體設計過程中,要進行必要的調整,以達到最完美的設計。
     
        第四步:分型面的確定
        分型面,在一些國外的制品圖中已作具體規定,但在很多的模具設計中要由模具人員來確定,一般來講,在平面上的分型面比較容易處理,有時碰到立體形式的分型面就應當特別注意。其分型面的選擇應遵照以下原則:
        1、不影響制品的外觀,尤其是對外觀有明確要求的制品,更應注意分型面對外觀的影響。
        2、利于保證制品的精度。
        3,、利于模具加工,特別是型腔的加工。先復機構。
        4、利于澆注系統、排氣系統、冷卻系統的設計。
        5、利于制品的脫模,確保在開模時使制品留于動模一側。
        6、便于金屬嵌件。
        在設計側向分型機構時,應確保其安全可靠,盡量避免與定出機構發生干擾,否則在模具上應設置先復機構。
     
        第六步:模架的確定和標準件的選用
        以上內容全部確定之后,便根據所定內容設計模架。在設計模架時,盡可能地選用便準模架,確定出標準模架的形式、規格及A、B板厚度。標準件包括通用標準件及模具專用標準件兩大類。通用標準件如緊固件等。模具專用標準件如定位圈、澆口套、推桿、推管、導柱、導套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件、二次分型機構及精密定位用標準組件等。
        需要強調的是,設計模具時,盡可能地選用標準模架和標準件,因為標準件有很大一部分已經商品化,隨時可以在市場上買到,這對縮短制造周期、降低制造成本是極其有利的。
    買家尺寸確定之后,對模具有關零件要進行必要的強度和剛性計算,以校核所選模架是否適當,尤其是對大型模具,這一點尤為重要。
     
        第七步:澆注系統的設計
        澆注系統的設計包括主流道的選擇、分流道截面形狀及尺寸的確定。
        如采用點澆口時,為確保分流道的脫落,還應注意脫澆口裝置的設計。
        在設計澆注系統是,首先是選擇澆口的位置。澆澆口位置選擇的適當與否,將直接關系到制品成型質量及注射過程是否能順利進行,澆口位置的選擇應遵循以下原則:
        1、澆口位置應盡量選擇在分型面上,以便于模具加工及使用澆口的清理。
        2、澆澆口位置距型腔各個部位的距離應盡量一致,并使其流程為最短(一般大水口很難做到)。
        3、澆口位置應保證塑料注入型腔時對著型腔中寬敞、厚壁部位,以便于塑料流入。
        4、避免塑料在流入型腔時直沖到型腔壁、型芯或嵌件,是塑料能盡快流入型腔各部位,并避免型芯或嵌件變形。
        5、盡量避免制品產生熔接痕,若要產生,使其溶解痕產生在制品不重要的地方。
        6、澆口位置及其塑料注入方向,應是塑料在注入型腔時能沿著型腔平行方向均勻地流入,并有利于型腔內氣體的排出。
        7、澆口應設計在制品上最容易清除的部位,同時盡可能不影響制品的外觀。
     
        第八步:頂出系統的設計
        制品的頂出形式,歸納起來可分為機械頂出、液壓頂出、氣動頂出三大類。
        在機械頂出是注射成型過程中最后一個環節,頂出質量的好壞將最后決定制品的質量,因此,制品頂出是不可忽視。在設計頂出系統時應遵守下列原則:
        1、為使制品不致因頂出產生變形,推力點應盡量靠近型芯或難于脫模的部位,如制品上細長的中空圓柱,多采用推管頂出。推力點的布置應盡量平衡。
        2、推力點應作用在制品能承受力最大的部位,及剛性好的部位,如筋部、突緣、殼體型制品的壁緣等處。
        3、盡量避免推力點作用在制品較薄平面上,防止制品頂白、頂高等,如殼體形制品及筒形制品多采用推板頂出。
        4、盡量避免頂出痕跡影響制品外觀,頂出裝置應設在制品的隱蔽面或非裝飾表面。于透明制品尤其要注意定出位置及頂出形式的選擇。
        5、為使制品在頂出時受力均勻,同時避免因真空吸附而使制品產生變形,往往采用復合頂出或特殊形式的頂出系統,如推桿、推板或推桿、推管復合頂出,或者采用進氣事推桿、推塊等定出裝置,必要時還應設置進氣閥。
     
        第九步:冷卻系統的設計
        冷卻系統的設計是一項較繁瑣的工作,要考慮冷卻效果、冷卻的均勻性和冷卻系統對模具整體結構的影響。冷卻系統的設計包括以下內容:
        1、冷卻系統的排列方式及冷卻系統的具體形式。
        2、冷卻系統的具體位置及尺寸的確定。
        3、重點部位如動模型芯或鑲件的冷卻。
        4、側滑塊及側滑芯的冷卻。
        5、冷卻元件的設計及冷卻標準元件的選用。
        6、密封結構的設計。
     
        第十步:
        塑料注射模上的導向裝置,在采用標準模架時,已經確定下來。一般情況下,設計人員只要按模架規格選用就可以了。但根據制品要求須設置精密導向裝置時,則必須由設計人員根據模具結構進行具體設計。
        一般導向分為:動、定模之間的導向;推板及推桿固定板導向;推板桿與動模板之間的導向;定模座與推劉盜版之間的導向。一般導向裝置由于受加工精度的限制或使用一段時間之后,其配合精度降低,會直接影響制品的精度,因此對精度要求較高的制品必須另行設計精密定位元件,有的已經標準化,如錐形定位銷、定位塊等可供選用,但有些精密導向定位裝置須根據模塊的具體結構進行專門設計。
     
        第十一部:模具鋼材的選用
        模具成型零件(型腔、型芯)材料的選用,主要根據制品的批量、塑料類別來確定。對對于高光澤或透明的制品,主要選用4Cr13等類型的馬氏體耐蝕不銹鋼或時效硬化鋼。
        含有玻璃纖維增強的塑料制品,則應選用Cr12MoV等類型的具有高耐磨性的淬火鋼。
        當制品的材料為PVC、POM或含有阻燃劑時,必須選用耐蝕不銹鋼。
     
        十二步:繪制配裝圖
        排位模架及相關內容確定之后,便可以繪制裝配圖。在繪制裝配圖過程中,對已選定的澆注系統、冷卻系統、抽芯系統、頂出系統等做出進一步的協調和完善,從結構上達到比較完美的設計。
     
        第十三步:模具主要零件圖的繪制
        在繪制型腔或型芯圖時,必須主義所給定的成型尺寸、公差及脫模斜度是否相協調,其設計基準是否與制品的設計基準相協調。同時還要考慮型腔、型芯在加工時的工藝性及使用時的力學性能及其可靠性。
        結構件圖的繪制,當采用標準模架時,出標準模架以外的結構件,大部分可以不繪制結構件圖。
     
        第十四步:設計圖紙的校對
        模具圖設計完成后,模具設計人員將設計圖及相關原始資料一同交主管人員進行校對。
        校對人員應針對客戶所提供的有關設計依據及客戶所提要求,對模具的總體結構、工作原理、操作的可行性等進行系統的校對。
     
        第十五步:設計圖紙的會簽
    模具設計圖紙完成之后,必須立即交給客戶認可。只有客戶同意后,模具才可以備料投入生產。當客戶有較大意見需要作重大修改時,則必須在再重新設計后再交給客戶認可,直至客戶滿意為止。
     
        第十六步:
        排氣系統對確保制品成型質量起著至關重要的作用,其排氣方式有以下幾種:
        1、利用排氣槽。排氣槽一般設在型腔最后被充滿的部位。排氣槽的深度因塑料不同而異,基本上是以塑料不產生飛邊時所允許的最大間隙來確定。
        2、利用型芯、鑲件、推桿等的配合間隙或專用排氣塞排氣。
        3、有時為了防止在制品在頂事造成真空變形,必須設計排氣鑲針。
     
        結論
        綜合以上的模具設計程序,其中有些內容可以合并考慮,有些內容則要反復你考慮。因為其中因素常常相互矛盾,必須在設計過程中不斷論證、相互協調才能得到較好的處理,特別是涉及模具結構方面的內容,一定要認真對待,往往要做幾個方案同時考慮,對每一種結構盡可能列出各方面的優缺點,在逐一分析,進行優化。結構上的原因會直接影響模具的制造和使用,后果嚴重點甚至會造成整套模具報廢。所以,模具設計是保證模具質量的關鍵性的一步,其設計過程就是一項系統工程。
     
        模具設計中的重點:
        1、模具整體布置合理,
        2、分型面的選擇
        3、流道的布置,進膠口的選取
        4、頂出裝置
        5、運水布置
        6、排氣的選擇
        7、分模時注意拔模角,鑲件的抽取,擦位角的處理,材料的收縮選取
        8、加工圖應詳細,但求簡單。
        能脫模!易加工!頂出易!
        H13也就是歐洲的2344,日本的SKD61同類的     H13是軟料,材料的淬透性和耐磨性很好,一般可用在30萬啤以上的模具,熱處理后可達到56HRC,一般常用 的硬度也就在48~56HRC間。     
        對于一般的斜頂材料,要求其表面硬度高,內部又要有一定的韌性,所以如果模仁用H13的,加硬后到52HRC時,斜頂可以用NAK80等這樣的預硬剛,對 于一般大公司里都要求模仁材料不能與斜頂同料,如果客戶明確指定同料,熱處理后都必須比模仁料正5HRC或負5HRC,以防成型過程中燒死或咬傷,也會改 善其的耐磨性能。
        一般都不太推薦用420類的做斜頂,因其是不銹鋼,容易燒死。
        重點是結構
        如果最大可能地簡化結構,但又要保證模具質量,公司就會從中掙取最大的利潤.當我們接到一個產品,第一個問題是找出最大分型面,大概地確定前 后模,然后在此分型面的基礎上再分析前模結構,后模結構:鑲件,行位,斜頂,其它輔助機構.結構的思路清晰后,下一步是考慮加工,從而確定結構的合理性: 鑲還是不鑲;應該CNC還是線割;應該CNC還是雕刻等等.結構影響加工,加工牽連成本及交期時間.
        那么我們如何最大可能地簡化模具結構呢?
        一方面與客戶檢討產品當時,要著重指出產品給開模帶來的出模問題,是否把產品改善:另一方面,模具設計前是否在公司內召開會議,征求多種可行結構建議.從加工與客戶要求的角度確定最終方案.
        1.對所設計模具之產品進行可行性分析,以電腦機箱為例,首先將各組件產品圖紙利用設計軟件進行組立分析,即工作中所說的套圖,確保在模具設計之前各產品圖紙的正確性,另一方面可以熟悉各組件在整個機箱中的重要性,以確定重點尺寸,這樣在模具設計中很有好處的,具體的套圖方法這里就不做詳細的介紹了。
        2.在產品分析之后所要進行的工作,對產品進行分析采用什么樣的模具結構,并對產品進行排工序,確定各工序沖工內容,并利用設計軟件進行產品展開,在產品展開時一般從后續工程向前展開,例如一產品需要量五個工序,沖壓完成則在產品展開時從產品圖紙開始到四工程、三工程、二工程、一工程,并展開一個圖形后復制一份再進行前一工程的展開工作,即完成了五工程的產品展開工作,然后進行細致的工作,注意,這一步很重要,同時需特別細心,這一步完成的好的話,在繪制模具圖中將節省很多時間,對每一工程所沖壓的內容確定好后,包括在成型模中,產品材料厚度的內外線保留,以確定凸凹模尺寸時使用,對于產品展開的方法在這里不再說明,將在產品展開方法中具體介紹。
        3.備料,依產品展開圖進行備料,在圖紙中確定模板尺寸,包括各固定板、卸料板、凸凹模、鑲件等,注意直接在產品展開圖中進行備料,這樣對畫模具圖是有很大好處的,我所見到有很多模具設計人員直接對產品展開圖進行手工計算來備料,這種方法效率太低,直接在圖紙上畫出模板規格尺寸,以組立圖的形式表述,一方面可以完成備料,另一方面在模具各配件的工作中省去很多工作,因為在繪制各組件的工作中只需在備料圖紙中加入定位、銷釘、導柱、螺絲孔即可。
        4.在備料完成后即可全面進入模具圖的繪制,在備料圖紙中再制一份出來,進行各組件的繪制,如加入螺絲孔,導柱孔,定位孔等孔位,并且在沖孔模中各種孔需線切割的穿絲孔,在成型模中,上下模的成型間隙,一定不能忘記,所以這些工作完成后一個產品的模具圖差不多已完成了80%,另外在繪制模具圖的過程中需注意:各工序,指制作,如鉗工劃線,線切割等到不同的加工工序都有完整制作好圖層,這樣對線切割及圖紙管理有很大的好處,如顏色的區分等,尺寸的標注也是一個非常重要的工作,同時也是一件最麻煩的工作,因為太浪費時間了。
        5.在以上圖紙完成之后,其實還不能發行圖紙,還需對模具圖紙進行校對,將所有配件組立,對每一塊不同的模具板制作不同的圖層,并以同一基準如導柱孔等到進行模具組立分析,并將各工序產品展開圖套入組立圖中,確保各模板孔位一致以及折彎位置的上下模間隙配合是否正確。

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