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模具設(shè)計(jì)的五金模具
下文將介紹模具設(shè)計(jì)的五金模具及設(shè)計(jì)準(zhǔn)備。大家可以參考一下。
1. 必需的圖紙、金型仕樣書(shū)的內(nèi)容等的確認(rèn)：
在正式的金型設(shè)計(jì)之前，下列圖紙或文件通常要具備：
① 部品圖;②金型設(shè)計(jì)制作仕樣書(shū);③設(shè)計(jì)制作契約書(shū);④其他
并且要對(duì)上述資料完全理解，不明確處要得到客戶的確認(rèn)。
2. 把握?qǐng)D面的概要
部品圖決定了金型設(shè)計(jì)的最終目的，必須透徹地理解。日本客戶提供的部品圖是按照J(rèn)IS制圖規(guī)定采用三角法繪制的，通常由以下部分構(gòu)成：
正面圖、平面圖、側(cè)面圖、斷面圖、詳細(xì)圖、參考圖、注記、公差一覽、仕上記號(hào)一覽、標(biāo)題欄、其他
在視圖過(guò)程中要注意以下方面：
① 公差要求較嚴(yán)格處;②對(duì)金型構(gòu)造有影響的部位;
② 現(xiàn)有圖面無(wú)法理解的部分;④注記中特別突出的事項(xiàng)
⑤特殊的材料和熱處理要求;⑥部品壁厚較薄處(t<0.6mm)
⑦部品壁厚較厚處;⑧外觀上有無(wú)特別仕樣要求
⑨三維曲面部分;⑩設(shè)計(jì)者、日期、納期、價(jià)格等
3. 部品立體形狀的理解
五金模具設(shè)計(jì)
部品圖是二維繪制的，要通過(guò)視圖轉(zhuǎn)換成設(shè)計(jì)者頭腦中的三維形狀，而手繪立體圖對(duì)此很有幫助。
準(zhǔn)備好紙和鉛筆。
首先繪制出制品的大致外形輪廓，然后再根據(jù)自己對(duì)部品圖的理解，繪制出部品各部位的斷面圖。
上述這些對(duì)將來(lái)分型面的確定、入子的分割非常重要。如果條件允許，使用粘土等輔助物來(lái)幫助理解會(huì)更好。
4.標(biāo)題欄的檢討
部品圖的標(biāo)題欄一般注明了圖面中的公差、部品的材料等一些內(nèi)容，必須要認(rèn)真研讀。
①部品名;②圖名;③圖番;④材質(zhì)(包括收縮率);⑤仕樣，指材質(zhì)的詳細(xì)仕樣，如生產(chǎn)廠家、商品名、樹(shù)脂代號(hào);⑥尺度;⑦設(shè)計(jì)者;⑧變更欄;
5.注記部分的檢討
①澆口種類、位置、數(shù)量
如無(wú)特殊要求，則金型設(shè)計(jì)者在自行決定后需征得客戶的同意。
②入子分割線的要求
由于入子分隔線會(huì)在制品表面形成接痕，影響外觀，尤其對(duì)折疊部位有害，所以設(shè)計(jì)者應(yīng)遵守部品圖的規(guī)定。
③成型品表面劃傷等缺陷的規(guī)定
金型設(shè)計(jì)者應(yīng)避免可能發(fā)生上述缺陷的金型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
④未注公差的要求。
⑤成型品形狀及尺寸上的變更需征得客戶的同意，作為金型設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，不可自行決斷。
⑥主視圖的檢討
主視圖是圖面中尺寸較集中的地方，確認(rèn)兩側(cè)公差及片側(cè)公差，并標(biāo)記其中較嚴(yán)格者。
⑦其他各視圖的檢討。方法同上
⑧必要型締力的檢討
⑨熔融樹(shù)脂在注射時(shí)，會(huì)在金型分型面上產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)大的注射壓力。如注射機(jī)最大型締力小于注射壓力，則模板之間就會(huì)產(chǎn)生縫隙，發(fā)生溢邊現(xiàn)象。必要型締力的計(jì)算如下：
F=P×A F：必要型締力(Kg)
P：注射壓力(Kg/cm2)，取300～500，視成型條件而定
A：制品在注射方向上的投影面積cm2
⑩必要射出體積的檢討
在選擇注射機(jī)時(shí)，要進(jìn)行射出體積的檢討。
包括聊吧、制品在內(nèi)的體積總和要小于注射機(jī)最大注射量的1/2～2/3
其他事項(xiàng)
如客戶提供的資料不全，需跟客戶聯(lián)系，取得全部資料。
使用彩筆標(biāo)記出自己認(rèn)為較重要的，以利于下一步的設(shè)計(jì)。
下面是金型設(shè)計(jì)工作的大致流程：
初期檢討→成型品基本圖設(shè)計(jì)→金型構(gòu)造設(shè)計(jì)→部品圖設(shè)計(jì)→檢圖→出圖
塑料注射金型的設(shè)計(jì)從成型品基本圖的設(shè)計(jì)入手，其正確與否決定了成型制品的好壞。
下面就成型品基本圖的設(shè)計(jì)手法進(jìn)行講解：
1. 了解成型材料的特性
最關(guān)鍵的是流動(dòng)性能的好壞和收縮率的大小
2. 可充填性的檢討
應(yīng)全面考慮以下幾個(gè)方面:
① 型腔可否完全填充;②溶接痕的位置;③氣泡的發(fā)生;
③成型品的變形;⑤點(diǎn)澆口的切斷痕;⑥其他
在設(shè)計(jì)工作中，根據(jù)工作條件，采用下述方法來(lái)分析驗(yàn)證：
① 類似金型的比較;②流動(dòng)比(L/T)的計(jì)算;③CAD、CAE
3. 澆口位置的確定
4. 澆口形狀的確定
5. 分型面的確定
應(yīng)參照下述原則:
① 盡量采用平面;②易于加工;③無(wú)離型不良發(fā)生;④外觀上分割線無(wú)影響處.
6. 金型制作寸法的決定
由于塑料冷卻以后的收縮性，故金型制作寸法要考慮“成型收縮率”，方法如下：(以收縮率0.2%為例)
①兩側(cè)公差: L=25±0.05 →L0=1.02×25=25.5
②片側(cè)公差: L=3-0.2 →L0=[(3+2.8)/2]×1.02=2.96
經(jīng)過(guò)上述方法計(jì)算出的寸法，要經(jīng)過(guò)以下兩方面的補(bǔ)正：
① 金型制作上可修改性的補(bǔ)正。
② 奇數(shù)寸法的偶數(shù)化。
7. 拔模斜度的決定(固定側(cè))
為防止離型不良，有必要在固定側(cè)型芯處設(shè)置拔模斜度，但要在成型品公差范圍內(nèi)，一般以30’～3°為宜。
8. 拔模斜度的決定(可動(dòng)側(cè))
如有必要，可動(dòng)側(cè)也可加拔模斜度，但一般可不加。如有頂出不良，可通過(guò)加裝頂桿的方法來(lái)解決。
9. 頂桿的配置
按照以下原則：
① 頂出面積盡可能大，因細(xì)小的頂桿孔難以加工。
② 盡量采用圓頂桿，因方頂出孔難以加工(但利用鑲件分割線做出的較簡(jiǎn)單)。
③ 頂桿要配置在型芯附近。
④ 頂桿孔周圍最小1mm壁厚保證。
10. 生產(chǎn)數(shù)的記入
金型構(gòu)造
成型品基本圖完成以后，即可開(kāi)展最重要的工作-金型構(gòu)造圖面的設(shè)計(jì)。這部分工作占金型設(shè)計(jì)全部研討工作的80%。下面就是具體的設(shè)計(jì)流程：
1. 成型機(jī)金型取付仕樣的確認(rèn)：
模具設(shè)計(jì)
① 滑桿間距的確認(rèn)
金型大小不可超過(guò)滑桿間距，通常要留20mm以上的安全距離。
② 最小型厚的確認(rèn)
金型的型厚要大于注射機(jī)的最小型厚
③ 最大開(kāi)模行程的確認(rèn)
④ 最大鎖模力的確認(rèn)
⑤ 理論射出容量的確認(rèn)
⑥ 定位圈直徑的確認(rèn)(以選擇定位圈型號(hào))
⑦ 注射機(jī)噴嘴先端形狀的確認(rèn)(以選擇澆口套型號(hào))
⑧ 最大型厚的計(jì)算
T=最小型厚+最大開(kāi)模距離-S1-S2-S
2. 型腔配置方法的檢討
對(duì)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，并使流道最短地達(dá)到均衡進(jìn)料。
3. 型腔壁厚度的確定
4. 模架的選擇
對(duì)于塑料注射模具而言，模架均已標(biāo)準(zhǔn)化。我公司均采用日本FUTABA(雙葉)的模架。在選擇模架時(shí)，除了大小規(guī)格外，應(yīng)確認(rèn)以下方面：
① 導(dǎo)柱導(dǎo)套的位置，有的導(dǎo)柱在固定側(cè)，而有的在可動(dòng)側(cè)。根據(jù)需要來(lái)選擇。
② 對(duì)于各模板的厚度，應(yīng)結(jié)合成型品基本圖來(lái)確認(rèn)。一般來(lái)說(shuō)，要使鑲件非成形部分的長(zhǎng)度在30mm左右為宜。
③ 目前我們有FUTABA的標(biāo)準(zhǔn)模架CAD庫(kù)，可使用它來(lái)快速生成模架圖。
5. 分型動(dòng)作的決定
在模板厚度確定后，進(jìn)行分型動(dòng)作的檢討。
① 固定側(cè)型板與流道板之間的開(kāi)模距離S1
S1=點(diǎn)澆口套長(zhǎng)度+澆口套長(zhǎng)度+10～20
② 流道板與固定側(cè)座板之間的開(kāi)模距離S2
S2=拉料勾勾頭長(zhǎng)度+3mm安全距離
③ 止動(dòng)螺栓長(zhǎng)度決定
L=固定側(cè)型板厚+S1
④ 止動(dòng)螺栓頭部長(zhǎng)度決定
⑤ 支撐導(dǎo)柱長(zhǎng)度決定
L=固定側(cè)型板厚+S1+流道板厚+S2+固定側(cè)座板厚
⑥ 拉料勾長(zhǎng)度決定
⑦ 流道頂出裝置決定
⑧ 澆口套周邊機(jī)構(gòu)決定
⑨ 要做到使成形品頂出后自然落下的模具布局
6. 澆口套采用PUNCH市販品
7. 開(kāi)模次序的確定,并采用相應(yīng)機(jī)構(gòu)來(lái)確保這種開(kāi)模次序的實(shí)現(xiàn).
8. 流道從流道板順利脫出的方法:
采用RUNNER EJECTING SET(MISUMI)
9. 支撐柱配置的檢討
在注射時(shí),注射機(jī)會(huì)在可動(dòng)側(cè)型板的底部產(chǎn)生一個(gè)瞬間的注射壓力,引起型板變形.為防止此種現(xiàn)象發(fā)生,可在模架中設(shè)置支撐柱,以不妨礙頂桿和力征安排在每個(gè)型腔附近為原則.
10. 冷卻水孔的決定
為了恒定模具溫度，必須開(kāi)設(shè)冷卻水孔，通以冷卻用水。
冷卻水孔的大小與冷卻效率關(guān)系不大，中等大小的模具一般采用ф8.5的水孔即可，接口處采用PT1/8的管螺紋。
冷卻水孔的位置與數(shù)量與冷卻效果有密切關(guān)系，在確定時(shí)，應(yīng)盡可能地靠近型腔和盡可能地多，但不要發(fā)生干涉。
11. 頂出部分的配置
結(jié)合成形品基本圖，合理配置頂桿位置，注意不要與冷卻水孔及支撐柱等部件發(fā)生干涉。
12. 澆口套的配置
模具設(shè)計(jì)
澆口套頭部SR寸法要比注射機(jī)噴嘴的SR寸法大1mm左右。
澆口套開(kāi)口處ф寸法要比注射機(jī)噴嘴的ф寸法大0.5mm左右。
對(duì)于錐度來(lái)說(shuō)，采用片側(cè)1°比較好。
13. 定位圈的配置
結(jié)合成形機(jī)仕樣，采用PUNCH市販品。
14. 排氣道的配置
為了使型腔內(nèi)空氣順利排出，有時(shí)需設(shè)排氣道。不過(guò)一般設(shè)計(jì)中不予考慮，生產(chǎn)中如發(fā)現(xiàn)有排氣不良，再予以解決。
15. 頂出導(dǎo)柱與頂出導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
為了提高頂出部件運(yùn)動(dòng)的精度，從而延長(zhǎng)頂桿、型芯壽命，防止頂桿拉傷，可設(shè)計(jì)頂出導(dǎo)柱與頂出導(dǎo)套。
16. 部品番號(hào)的確定
本公司制定有金型用部品番號(hào)的命名規(guī)則，按此規(guī)則進(jìn)行確定。
17. 其他
至此，金型的構(gòu)造設(shè)計(jì)基本完成。
部品圖
在進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)完成以后，根據(jù)成形品基本圖和金型構(gòu)造圖進(jìn)行金型部品圖設(shè)計(jì)，包括下述內(nèi)容：
⑴設(shè)計(jì)需加工的部品圖面。
⑵外構(gòu)件追加工部品圖面。
⑶購(gòu)入部品仕樣書(shū)。
1. 型腔部分的設(shè)計(jì)：
⑴從金型構(gòu)造圖中把型腔部分的外形提取出來(lái)。X-Y方向與模板嵌合，注意公差與配合。Z方向采用螺釘或掛鉤或鍵固定均可。
⑵成形部分形狀與寸法
根據(jù)成形品基本圖來(lái)決定，并考慮以下方面：
① 成形品寸法公差。
② 與別的部品之間的關(guān)系(配合)等。
③ 便于金型的修正。
④ 機(jī)械加工方法所能達(dá)到的加工能力。
⑤ 加工費(fèi)用。
⑥ 其他。
⑶型芯均采用掛鉤的形式與型腔件配合，X-Y方向用公差來(lái)嚴(yán)格控制。
⑷澆口設(shè)計(jì)
⑸固定方法
⑹材質(zhì)、硬度的決定
考慮以下方面：
① 成形品的形狀、寸法精度維持機(jī)能。
② 成形品表面品質(zhì)決定機(jī)能。
③ 耐沖擊，剛性、強(qiáng)度要足夠。
④ 耐腐蝕性。
⑤ 耐磨性。
⑥ 機(jī)加工性。
⑦ 鏡面特性。
⑧ 熱傳導(dǎo)性。
⑨ 熱處理性。
⑩ 材料價(jià)格。
2. 固定側(cè)型芯的設(shè)計(jì)
形狀與寸法根據(jù)成形品基本圖確定。
材質(zhì)的選擇參考上面的內(nèi)容。
可動(dòng)側(cè)型芯、型腔設(shè)計(jì)大致與固定側(cè)相同，但多出頂出部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容。
至此，金型部品圖中與成形有關(guān)的部分已完成，下面進(jìn)行金型構(gòu)造部分的部品設(shè)計(jì)。
檢圖工作
部品圖設(shè)計(jì)完了以后要進(jìn)行檢圖，這與設(shè)計(jì)工作同等重要。在投入生產(chǎn)前發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，要比在生產(chǎn)中或完成后才發(fā)現(xiàn)要節(jié)省大量的金錢與精力。
檢圖工作，可由設(shè)計(jì)者自身承擔(dān)，也可由第三者擔(dān)任。在檢圖中應(yīng)把握如下原則：
⑴詳細(xì)設(shè)計(jì)、重要設(shè)計(jì)檢查時(shí)，最好在精力充沛時(shí)進(jìn)行。
模具設(shè)計(jì)
⑵連續(xù)工作1～2小時(shí)，應(yīng)休息10～15分鐘，保持頭腦清醒。
⑶不要懼怕失敗，在失敗中取得成長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn)。
⑷不要從詳細(xì)設(shè)計(jì)著手，應(yīng)從總體方案開(kāi)始，這樣容易發(fā)現(xiàn)大的原則性的錯(cuò)誤。
⑸可調(diào)查類似金型在使用過(guò)程中發(fā)生的問(wèn)題，并與自己的設(shè)計(jì)工作相對(duì)照。
檢圖工作主要內(nèi)容如下：
1. 重要的原則性的項(xiàng)目
⑴根據(jù)型芯、型腔明細(xì)表，有無(wú)遺漏設(shè)計(jì)的部分。
⑵金型取數(shù)是否合適。
⑶分型面的設(shè)置是否正確?是否滿足金型仕樣書(shū)的要求?
⑷型腔可否完全填充?
⑸制作費(fèi)用是否在預(yù)算范圍內(nèi)?
⑹成形品生產(chǎn)成本是否在預(yù)算范圍內(nèi)?
⑺金型納期可否完成?
⑻為保證納期，是否采取了合理的措施?
⑼成形品型腔可否順利脫出?
⑽成形品型芯可否順利脫出?
⑾澆口、流道的配置有無(wú)不當(dāng)?
⑿冷卻水道有無(wú)干涉處?
⒀支撐柱、頂桿、定出導(dǎo)向柱有無(wú)干涉?
⒁成形收縮率計(jì)算是否正確?
⒂鑲件分割方式是否正確?
⒃兩側(cè)相互配合的部件設(shè)計(jì)是否正確?
⒄成形機(jī)取付仕樣是否滿足要求?
⒅其他特殊要求是否滿足?
2. 金型構(gòu)造方面的檢討
⑴目前的設(shè)計(jì)正確與否，有無(wú)可以改進(jìn)之處?
⑵樹(shù)脂流動(dòng)的預(yù)想是否正確?
⑶型芯、型腔離型對(duì)策正確與否?
⑷滑塊與滑動(dòng)型芯的設(shè)計(jì)是否正確?
⑸配合處公差是否正確?
⑹排氣道是否合適?
⑺配合間隙是否合適?
⑻裝配時(shí)是否困難?
⑼拆卸是否方便?
⑽對(duì)白化現(xiàn)象有無(wú)預(yù)防?
⑾兩側(cè)各部件之間有無(wú)干涉?
3. 進(jìn)行詳細(xì)檢討的部分：
⑴有無(wú)尺寸相互不一致處?
⑵斷面形狀正確與否?
⑶部品個(gè)數(shù)是否正確?
⑷部品材質(zhì)是否正確?
⑸型板剛性是否滿足要求?
⑹型腔剛性、強(qiáng)度是否滿足要求?
⑺澆口形狀是否合適?
⑻加工方法是否經(jīng)過(guò)妥善考慮?
⑼電極設(shè)計(jì)是否正確?
⑽標(biāo)準(zhǔn)部品發(fā)注書(shū)是否有誤?
⑾客戶仕樣變更部分是否已全部變更?
⑿廢舊圖面是否已被替換?
⒀寸法公差、表面粗糙度有無(wú)過(guò)于嚴(yán)格處?
⒁機(jī)械加工性是否適當(dāng)?
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