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五金模具的设计流程

作者:deying  日期:1/19/2017 6:11:19 AM

一、设计准备

1

图纸、模具样书内容的确认

在正式的模具设计之前,下列图纸或文件通常要具备:

①、 部品图;
      ②、模具设计制作仕样书;
      ③、设计制作契约书;
      ④、其他

并且要对上述资料完全理解,不明确处要得到客户的确认。

2

把握图面的概要

部品图决定了模具设计的最终目的,必须透彻地理解。通常由以下部分构成:
     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、其他在视图过程中要注意以下方面:

①、公差要求较严格处;
     ②、对模具构造有影响的部位;
      ③、现有图面无法理解的部分;
      ④、注记中特别突出的事项
      ⑤、特殊的材料和热处理要求;
      ⑥、部品壁厚较薄处(t<0.6mm)
      ⑦、部品壁厚较厚处;
      ⑧、外观上有无特别仕样要求
      ⑨、三维曲面部分;
      ⑩、设计者、日期、纳期、价格等。

3

部品立体形状的理解

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。
     准备好纸和铅笔。
      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。
      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。

4

标题栏的检讨

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。

①、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、树脂代号;
      ⑥、尺度;⑦设计者;⑧变更栏;

5

注记部分的检讨

⑴、浇口种类、位置、数量
     如无特殊要求,则模具设计者在自行决定后需征得客户的同意。
      ⑵、入子分割线的要求

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。
      ⑶、成型品表面划伤等缺陷的规定
模具设计者应避免可能发生上述缺陷的模具结构设计。
      ⑷、未注公差的要求。
      ⑸、成型品形状及尺寸上的变更需征得客户的同意,作为模具设计者来说,不可自行决断。
      ⑹、主视图的检讨
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。
      ⑺、其他各视图的检讨。方法同上
      ⑻、必要型缔力的检讨
      熔融树脂在注射时,会在模具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:
F=P×A   F:必要型缔力(Kg)
P:注射压力(Kg/cm2),取300~500,视成型条件而定
A:制品在注射方向上的投影面积cm2
      ⑼、必要射出体积的检讨
在选择注射机时,要进行射出体积的检讨。
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1/2~2/3
      ⑽、其他事项
如客户提供的资料不全,需跟客户联系,取得全部资料。
使用彩笔标记出自己认为较重要的,以利于下一步的设计。

二、成型品基本图设计

模具设计工作的大致流程:
       初期检讨→成型品基本图设计→模具构造设计→部品图设计→检图→出图
      塑料注射模具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。
下面就成型品基本图的设计手法进行讲解:

1

了解成型材料的特性

      最关键的是流动性能的好坏和收缩率的大小

2

可充填性的检讨

应全面考虑以下几个方面:

 ①、型腔可否完全填充;
      ②、溶接痕的位置;
      ③、气泡的发生;
      ④、成型品的变形;
      ⑤、点浇口的切断痕;
      ⑥、其他。

在设计工作中,根据工作条件,采用下述方法来分析验证:

①、类似模具的比较;
      ②、流动比(L/T)的计算;
      ③、CAD、CAE

3

浇口位置的确定

4

浇口形状的确定

5

分型面的确定

应参照下述原则:

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。

6

模具制作寸法的决定

      由于塑料冷却以后的收缩性,故模具制作寸法要考虑“成型收缩率”,方法如下:(以收缩率0.2%为例)

①、两侧公差: L=25±0.05 →L0=1.02×25=25.5
      ②、片侧公差:L=3-0.2 →L0=[(3+2.8)/2]×1.02=2.96

经过上述方法计算出的寸法,要经过以下两方面的补正:

①、模具制作上可修改性的补正。
      ② 、奇数寸法的偶数化。

7

拔模斜度的决定(固定侧)

      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。

8

拔模斜度的决定(可动侧)

      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。

9

顶杆的配置

按照以下原则:

①、顶出面积尽可能大,因细小的顶杆孔难以加工。
      ②、尽量采用圆顶杆,因方顶出孔难以加工(但利用镶件分割线做出的较简单)。
      ③、顶杆要配置在型芯附近。
      ④、顶杆孔周围最小1mm壁厚保证。

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生产数的记入

三、模具构造设计

      成型品基本图完成以后,即可开展最重要的工作-模具构造图面的设计。这部分工作占模具设计全部研讨工作的80%。下面就是具体的设计流程:

1

成型机模具取付仕样的确认

①、滑杆间距的确认
      模具大小不可超过滑杆间距,通常要留20mm以上的安全距离。
      ②、最小型厚的确认
      模具的型厚要大于注射机的最小型厚
      ③、最大开模行程的确认
      ④、最大锁模力的确认
      ⑤、理论射出容量的确认
      ⑥、定位圈直径的确认(以选择定位圈型号)
      ⑦、注射机喷嘴先端形状的确认(以选择浇口套型号)
      ⑧、最大型厚的计算
      T=最小型厚+最大开模距离-S1-S2-S

2

型腔配置方法的检讨

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。

3

模架的选择

对于塑料注射模具而言,模架均已标准化。在选择模架时,除了大小规格外,应确认以下方面:

①、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。
      ②、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。
      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。

4

分型动作的决定

在模板厚度确定后,进行分型动作的检讨。

①、固定侧型板与流道板之间的开模距离S1
      S1=点浇口套长度+浇口套长度+10~20
      ②、流道板与固定侧座板之间的开模距离S2
      S2=拉料勾勾头长度+3mm安全距离
      ③、止动螺栓长度决定
      L=固定侧型板厚+S1
      ④、止动螺栓头部长度决定
      ⑤、支撑导柱长度决定
      L=固定侧型板厚+S1+流道板厚+S2+固定侧座板厚
      ⑥、拉料勾长度决定
      ⑦、流道顶出装置决定
      ⑧、浇口套周边机构决定
      ⑨、要做到使成形品顶出后自然落下的模具布局

5

浇口套采用PUNCH市贩品

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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

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流道从流道板顺利脱出的方法

采用RUNNER EJECTING SET(MISUMI市贩品)

8

支撑柱配置的检讨

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.

9

冷却水孔的决定

为了恒定模具温度,必须开设冷却水孔,通以冷却用水。

     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。

      冷却水孔的位置与数量与冷却效果有密切关系,在确定时,应尽可能地靠近型腔和尽可能地多,但不要发生干涉。

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顶出部分的配置

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。

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浇口套的配置

本公司均采用PUNCH公司的标准部品。
      浇口套头部SR寸法要比注射机喷嘴的SR寸法大1mm左右。
      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。
      对于锥度来说,采用片侧1°比较好。

12

定位圈的配置

      结合成形机仕样,采用PUNCH市贩品。

13

排气道的配置

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。

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顶出导柱与顶出导套的设计

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。

15

部品番号的确定

本公司制定有模具用部品番号的命名规则,按此规则进行确定。

16

其他

至此,模具的构造设计基本完成。

四、部品图设计

在进行构造设计完成以后,根据成形品基本图和模具构造图进行模具部品图设计,包括下述内容:

⑴、设计需加工的部品图面。
      ⑵、外构件追加工部品图面。
      ⑶、购入部品仕样书。

1

型腔部分的设计

⑴、从模具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。
      ⑵、成形部分形状与寸法
根据成形品基本图来决定,并考虑以下方面:

①、成形品寸法公差。
      ②、与别的部品之间的关系(配合)等。
      ③、便于模具的修正。
      ④、机械加工方法所能达到的加工能力。
      ⑤、加工费用。
      ⑥、其他。

      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。

      ⑷、浇口设计
      ⑸、固定方法
      ⑹、材质、硬度的决定
考虑以下方面:

①、成形品的形状、寸法精度维持机能。
      ②、成形品表面品质决定机能。
      ③、耐冲击,刚性、强度要足够。
      ④、耐腐蚀性。
      ⑤、耐磨性。
      ⑥、机加工性。
      ⑦、镜面特性。
      ⑧、热传导性。
      ⑨、热处理性。
      ⑩、材料价格。

2

固定侧型芯的设计

形状与寸法根据成形品基本图确定。
      材质的选择参考上面的内容。
      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。
      至此,模具部品图中与成形有关的部分已完成,下面进行模具构造部分的部品设计。

五、检图

部品图设计完以后要进行检图,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金钱与精力。
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:

⑴、详细设计、重要设计检查时,最好在精力充沛时进行。
      ⑵、连续工作1~2小时,应休息10~15分钟,保持头脑清醒。
      ⑶、不要惧怕失败,在失败中取得成长的经验。
      ⑷、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。
      ⑸、可调查类似模具在使用过程中发生的问题,并与自己的设计工作相对照。

检图工作主要内容如下:

1

重要的原则性的项目

⑴、根据型芯、型腔明细表,有无遗漏设计的部分。
      ⑵、模具取数是否合适。
      ⑶、分型面的设置是否正确?是否满足模具仕样书的要求?
      ⑷、型腔可否完全填充?
      ⑸、制作费用是否在预算范围内?
      ⑹、成形品生产成本是否在预算范围内?
      ⑺、模具纳期可否完成?
      ⑻、为保证纳期,是否采取了合理的措施?
      ⑼、成形品型腔可否顺利脱出?
      ⑽、成形品型芯可否顺利脱出?
      ⑾、浇口、流道的配置有无不当?
      ⑿、冷却水道有无干涉处?
      ⒀、支撑柱、顶杆、定出导向柱有无干涉?
      ⒁、成形收缩率计算是否正确?
      ⒂、镶件分割方式是否正确?
      ⒃、两侧相互配合的部件设计是否正确?
      ⒄、成形机取付仕样是否满足要求?
      ⒅、其他特殊要求是否满足?

2

模具构造方面的检讨

⑴、目前的设计正确与否,有无可以改进之处?
      ⑵、树脂流动的预想是否正确?
      ⑶、型芯、型腔离型对策正确与否?
      ⑷、滑块与滑动型芯的设计是否正确?
      ⑸、配合处公差是否正确?
      ⑹、排气道是否合适?
      ⑺、配合间隙是否合适?
      ⑻、装配时是否困难?
      ⑼、拆卸是否方便?
      ⑽、对白化现象有无预防?
      ⑾、两侧各部件之间有无干涉?

3

进行详细检讨的部分

⑴、有无尺寸相互不一致处?
      ⑵、断面形状正确与否?
      ⑶、部品个数是否正确?
      ⑷、部品材质是否正确?
      ⑸、型板刚性是否满足要求?
      ⑹、型腔刚性、强度是否满足要求?
      ⑺、浇口形状是否合适?
      ⑻、加工方法是否经过妥善考虑?
      ⑼、电极设计是否正确?
      ⑽、标准部品发注书是否有误?
      ⑾、客户仕样变更部分是否已全部变更?
      ⑿、废旧图面是否已被替换?
      ⒀、寸法公差、表面粗糙度有无过于严格处?
      ⒁、机械加工性是否适当?

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