注塑模具設計基本方法

　　在注塑模具開發過程中，設計工作在整個開發過程中將起到至關重要的作用，模具的結構設計，將直接影響到模具的成本、精度、質量、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，一套優良的設計流程、高效的設計方法，也是注塑模具收獲一個成功設計方案的有力保證。

　　一、 概述

　　模具設計工作，主要包括：

　　1. 客戶的模具開發資料收集整理：客戶提供的對模具開發有意義的各項資料、數據及樣品。

　　2. 塑料產品前期分析：針對塑料產品所開展的各項分析工作。

　　3. 制定《模具設計任務書》：整合各項資料和標準而制定的模具開發的重點技術要求。

　　4. 模具結構設計：模具裝配圖和3D造型的設計。

　　5. 設計評審與確認：評審團隊進模具設計方案進行討論和評審，確定最優方案。

　　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. 零件圖設計：設計模具零件圖，完成所有設計工作。

　　8. 修模改模：試模后對于尺寸不符、結構優化等提供設計圖。

　　9. 設計總結：模具開發過程中，所有與設計有關的數據、資料、經驗等進行分析、總結。

　　下面就各項工作展開具體詳細的介紹。

　　二、 客戶的模具開發資料

　　一般來說，客戶在下達模具開發任務時，均會提供如下之相關資料：

　　1. 模具標準(通用標準)

　　2. 模具具體要求(壽命、制作周期和成型周期、機臺、模穴數……)

　　3. 塑料產品數據(2D&3D)

　　4. 塑料產品圖紙

　　5. 參考樣件

　　6. 注塑機資料

　　7. 模具設計加工進度(T1、PPAP、合格……)

　　8. 模具生產自動化程度

　　9. 其它特殊要求

　　三、 塑料產品前期分析

　　針對客戶提供的塑料產品信息，如2D圖紙、3D造型、塑料產品裝配要求、模具標準等，就塑料產品和模具進行分析，主要需要關注的問題有以下內容：

　　1. 塑料產品結構是否合理，如壁厚、形狀……

　　2. 塑料產品尺寸是否合理，精度是否太高，能否保證尺寸精度;

　　3. 塑料產品成型工藝性是否太差，如進膠點的選擇、分型面的選擇、模具結構的簡化、模具零件加工工藝、模具成本……

　　4. 客戶的模具標準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. 模具的設計制造周期的安排是否合理;

　　按照國內外先進模具企業的成功管理經驗，均是在訂單下達之前，模具供應商就已經開始參與到客戶的產品開發過程中，以求產品開發更加的合理優化。因為產品前期分析(DFEMA)既能優化產品設計，更為重要的是可以減少產品在以后的修改設變而導致的模具的修改，縮短模具的整個加工制造合格周期，簡化模具結構，提高模具的使用壽命。

　　同時，為減少塑料產品成型后可能出現注塑缺陷，對于復雜塑料產品，均需要在MOLDFLOW 中進行模流分析，以檢測出其困氣、熔接線、縮凹、變形等問題。然后，根據模流分析的結果，給客戶提供優化塑料產品的建議。下面即為塑料產品模流分析的例子。

　　四、 制定《模具設計任務書》

　　為將客戶的模具和塑料產品要求轉換成模具設計和制作的指導性和指令性文件，由模具工程師或高級設計師或技術團隊來制定《模具設計任務書》。

　　《模具設計任務書》主要包括：

　　1. 客戶塑料產品信息(塑料產品名稱、塑料產品號、材料、顏色……)

　　2. 塑料產品外觀要求(分型面、光潔度、皮紋位置……)

　　3. 塑料產品測量方法(基準、工裝……)

　　4. 塑料產品的裝配關系

　　5. 客戶模具要求(模穴、壽命、標準件……)

　　6. 模具開發進度要求(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《模具設計任務書》的樣板，供參考!

　　五、 模具結構設計

　　當塑料產品前期分析工作得到客戶的確認后，即為模具的基本的、方向性的內容已經初步確定下來。所以整個模具的設計制作風險也大大降低。

　　此時，即可開始進行模具結構的設計。

　　如果設計人員在接到設計任務時，模具前期分析工作沒有完成，那么我們設計結構時，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問題一個個再去分析檢查，以求得更加準確完美。

　　前期分析工作和結構設計工作其實在很多方面是相同相通的，并且也是同步進行的。

　　結構設計工作，基本可以按照下面的程序和方法來進行：

　　1. 確定模腔數：

　　一般根據生產批量、塑料產品大小、機床設備如鎖模力、最大注射量、塑料產品的精度要求以及經濟性等來確定模腔數(出模數)。一般客戶啟動模具開發時，基本就已經根據訂單量和設備產能確定好了模腔數。

　　2. 了解塑料產品及模具要求，倘若發現問題及時提出：

　　塑料產品是什么形狀，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，塑料產品前期分析工作。

　　3. 確定澆注系統方式和澆口位置：

　　這很重要，因為這直接影響到塑料產品質量和模具結構，所以一般在模具設計開始前就確定下來，最好是咨詢客戶，同時通過MOLDFLOW來進行認證。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，因為塑料產品有要求。

　　4. 決定分型面位置：

　　主要是從模具結構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。

　　7. 確定冷卻位置和冷卻方式：

　　盡量放在塑料產品的底部和旁邊，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行的，如在設計冷卻系統時，頂桿位置會要做細微調整。

　　10. 其它相關結構的設計：

　　包括滑塊、熱流道系統、油缸、二次頂出等。

　　11. 決定模架尺寸：

　　是采用標準的還是定做，如是標準模架，則要嚴格按照標準來執行。

　　12. 核對模具尺寸與注塑機相關尺寸：

　　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. 細節設計：

　　如支撐柱、排氣槽、鎖模板、刻字、銘牌等。

　　六、 設計評審與確認

　　當模具設計初步完成后，可由模具工程師召集設計、模具鉗工、編程、技術主管、工藝工程師等對模具結構進行評審，評審內容主要包括：

　　1. 客戶模具標準。

　　2. 《模具設計任務書》中的內容。

　　3. 模具結構，如斜頂、滑塊、模架、熱流道系統、冷卻系統等。

　　4. 注塑機參數匹配。

　　5. 模具零件加工工藝合理性。

　　6. 模具壽命和使用方便性。

　　對于復雜模具，可能要經過多次的評審和修改，才能確定最為合理的設計方案。

　　多數情況下，模具結構設計需經得客人確認批準方可開始加工制作。

　　七、 原材料和重要部件件采購

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

　　八、 零件圖設計

　　修改完評審時提出的修改內容后，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、斜頂等。

　　3. 采購標準件，尤其是要外部采購的零件，如頂桿等。

　　4. 出結構零件如滑塊座、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. 設計模具裝配圖，最好加上明細表，技術要求。

　　九、 技術服務

　　1、模具制作過程中，對于所有已下圖紙和3D造型進行再次檢查和修正。

　　2、加工過程中的技術支持和設計更改。

　　十、 修模、改模

　　雖然是在選定成型材料、成型設備時，在預想的工藝條件下進行模具設計，但是人們的認識往往是不完善的，因此必須在模具加工完成以后，進行試模試驗，看成型的塑料產品質量如何。發現問題以后，進行修模。

　　塑料產品出現不良現象的種類很多，原因也很復雜，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，難以區分而導致注塑與模具相互扯皮。所以，在修模前，應當根據塑料產品出現的不良現象實際情況，進行細致的分析研究，包括開會討論，找出造成塑料產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，當變更成型條件不能解決問題時，才考慮修理模具。當然，成型條件不可為了保證產品的要求而無限制的調整到極限工藝，甚至超出允許的參數范圍。同時，也必須保證注塑成型條件的穩定性，尤其要保證塑件的尺寸無太大的變化。

　　修理模具更應慎重，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原狀。尤其是外觀位置，如皮紋面、高光面等。

　　當模具工程師針對模具試模結果，制定《修模/改模通知單》并下達給設計人員后，設計人員根據要求，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的零件和材料。

　　十一、 資料管理和設計總結

　　模具合格后，設計圖形應該整理成與模具實際狀況一致的模具數據，包括2D和3D，并將有關資料包括圖紙、材料清單、修模/改模通知單等進行整理歸檔，統一保管。

　　同時，對于在模具開發過程中，尤其在試模和修模過程中，出現的問題以及最佳的解決方案、以及開發經驗等進行分析、總結，形成技術文件，以指導后期的模具開發。

　　十二、 總結

　　按照先進的模具設計流程開展工作，選用先進的設計方法設計模具，將會統一團隊的模具設計思路，優化模具設計方案，大大降低模具開發風險，也給模具技術人員減少了設計工作的壓力。由此帶來的是——提升質量，降低成本，增加效益，保證模具企業長遠發展。

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