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注塑模具设计经验

今天闲着没事来论坛看看,听说这个论坛比较不错。看完几个帖子后,我实在是坐不住了,我闲暇的时候也曾经浏览过很多关于模具结构的论坛。但看来看去,总是那些东西。很少有人能把真正设计模具的要点指出来。

我是从事注塑模具结构设计的,曾经设计过家电,汽车,电子产品类的模具。设计水平不见得很高,只是干过的活比较多比较杂而已。今天刚好闲着没事,跟大家共同讨论下关于注塑模具结构设计的问题。

首先我们拿到了一个产品后,先不要急着分模,最重要的一件事就是先检查产品结构,包括拔模,厚度等模塑型问题。当然这些对于一个刚刚从事模具结构设计的人来说,可能是比较困难的。因为他们可能不知道如何才是比较适合模具设计用的产品,这些没关系,只是自己日常积累的一个过程。当你分析完产品的拔模,壁厚,以及在出模方向有倒扣的地方后,你基本上已经知道了模具分型面的走向,以及浇口的位置,当然这些最终还是要跟客户确认的。

有人说,是不是我分析好了产品结构后,就可以开始设计模具了呢,答案当然是NO。要想在设计时少走弯路,一些关于影响模具结构的项目是一定要确认好的。具体内容如下:1,客户用来生产的注塑机的吨位及型号类型,这个确认不好,你就没法确认你模具的浇口套的入口直径以及定位圈的直径,顶出孔的大小跟位置,还有注塑机能伸进模具内的深度,甚至模架的大小,闭合高度等等。你辛辛苦苦的设计好了一套用油缸抽芯的模具结构,你也颇有成就感,可模具到了客户那里没法生产,因为客户那里只有电动注塑机,而且没另外加中子,估计那时你会有种欲哭无泪的感觉。2,客户注塑机的码模方式,一般常用的是压板码模,螺丝码模,液压码模,磁力码模等等。这个确认好了,你才知道你设计模具时,到底需不需要设计码模螺丝过孔或者码模槽。3,刚才我们分析后的产品的问题点,以及产品夹线,产品材料及收缩率。不要想当然的认为PP的塑料收缩率就一定是1.5%,这个一定要跟客户确认好,要知道他们最终用于生产的材料是什么牌号的,有没有添加什么改性材料等等。

有条件时,最好能熟知产品的装配关系以及产品的用途等等,这些信息对于将来的模具结构设计是非常有帮助的。因为了解了这些,你就知道哪些是外观面,哪些是非外观,哪些地方的拔模角度是可以随便加大的,哪些地方是不能改的。甚至包括一些产品的结构,如果你了解了产品的实际装配关系以及用途,你就知道哪些倒扣结构是可以取消或改成另外一种简单形式的。一定要牢记,做模具的过程就是把复杂问题简单化的过程。常看到一些人以做了一套多么多么复杂的结构而感到骄傲自豪,我觉得那是非常得无知。因为很多产品工程师可能会由于自身的经验问题,设计了一些不太合理的结构,如果作为下游工序,不能帮他们指正的话,他们可能永远都觉得那样设计是没问题的。那我们产品工程师的进步就会非常的缓慢。

4,模具水路外接参数,油路外接参数,电路外接参数,气路外接参数。只有在设计之前了解了客户这些要求之后,你才能有预见性的设计水路油路气路,别到时辛辛苦苦设计好了模具,后来发现客户需要在模具内部串联油路,那时你再改动,估计会累个半死,因为你水路,顶杆,螺钉什么的都好不容易排好了位。像这四路的设计顺序一般是先保证油路,因为油路要分布平衡,特指需要油缸顶出的模具结构,如果油路不平衡的话,油缸顶出的动作就会有先后,容易顶出不平衡。当然也可以采用齿轮分油器,但那样就更复杂了.其次是水路,因为水路要保证冷却效果,分布不均会影响产品质量及模具寿命。最后才是气路跟电路。在模具上的放置顺序是,最靠近TOP方向的是电路,然后是水路,气路,最下面的是油路接头。

5,其它未尽事项。掌握了这些信息后,我们就可以着手设计模具了。首先是分模,这个过程估计是大家都比较喜欢的过程。因为分出模来有成就感。拉分型面的原则就是简单即好,能拉伸出来的坚决不扫描,或者用其它高级命令。其次拉分型面时要有大局观,尽量简化分型面,不要搞的七七八八的,如果不是精密模具,那些0.1~0.5的插穿位能避免的就要避免。另外分型面还要遵循一个原则,就是尽量顺着产品趋势做。那样做出来的分型面才会beautiful。串插一句题外话,在学习三维软件时,一定要切记,每个命令的原理都弄明白,那你就知道在什么时候能用到那个命令。很多时候重要的不是你不会用软件,而是你不会活学活用软件。同样一个命令,有经验的人会有很多种灵活的用法,这点体现在UG上是最明显的。一句话,重要的是思路,而不是工具本身。在做分型面的时候,只需要知道,插穿面的角度能大就大,碰穿面的面积能大就大,拉出来的枕位能宽就宽。要充分考虑你现在手上拉的这个分型面将来实际模具做出来后,人家车间负责飞模的师傅会不会骂你就行了。如果你觉得不会挨骂,那就OK,继续进行,当将来你真的被骂了,这些就是你的经验。

在做分型面的同时肯定是要考虑滑块跟斜顶的排布的,因为那些也要涉及到分型面的改动。典型滑块结构就是三角函数关系,这个没事自己多算算就行,但要保证斜导柱的角度不要太大,尽量做到30度以下。斜导柱选用的原则就是能粗就粗,别太小气,因为斜导柱是要受力的。另外滑块也分很多变异的结构,例如,上坡滑块,下坡滑块,内抽滑块,油缸抽,前模滑块,滑块带滑块,滑块带反顶,滑块带斜顶,等等,这些特殊结构都是充分利用了三角函数关系式,目的就是为了实现产品倒扣的脱模,及模具的正常开合模动作。滑块的计算公式各大论坛都有详细的介绍,我就不在此赘述了。

其次是斜顶,斜顶比较灵活,但典型斜顶的角度也不要太大,尽量不要超过15度,当然你非要做20度也行,但寿命就很难保证了,而且动作也会很不顺畅,具体原理参照三角函数与理论力学。斜顶的形状有很多演化形式,例如,上坡斜顶,下坡斜顶,歪脖子斜顶,镶拼斜顶杆的大斜顶,镶拼圆杆的大斜顶,镶拼挂台的小斜顶,顶块下面走斜顶的,滑块上走斜顶的,斜顶上走斜顶的,斜顶上带反顶的,等等,这些所有的结构都是一个目的,利用三角函数把产品的倒扣做出来。由此可见,学好三角函数是多麽的重要啊!所以至于各种特殊的结构,都是人想出来的,你大可以充分发挥你的想象力,不管什么样的结构都可以去随便想,想好了,就去大胆的设计,搞不好你就有新发明呢,但设计完后,一定要验证下三角函数的关系,就是实际模拟下模具的开合模动作,以及考虑下在注塑时会不会有问题等等。

说着说着,我们分模分好了。接下来就是模具结构的排位了,这些内容都是事先要理清头绪的,根据产品的实际情况,选用不同类型的模具结构,例如,两板模,三板模,热流道,IMDIML,双色,叠模等等。所有的模具结构类型都是为了能很好的实现产品的量产而服务的。在选用模架时,我们就要充分考虑刚才提到的那4点注意事项了。

选好了模架我们就要考虑模具的镶拼了,镶拼的原则就是简化加工,节省材料,利于产品成型,比如排气等等。你觉得模具上存在特别薄的地方,一定要单独镶拼出来,易于将来更换。在镶拼的时候要充分考虑镶件的强度,加工性,以及将来水路的可设计性。镶拼完了后,就要加标准件了。 加标准件的原则就是先重点后局部,尽量布置平衡对称。一般都是要先加顶杆的,加顶杆时一定要考虑水路的排布。一般情况下,要优先考虑顶杆的排布,然后大体设计水路,然后再根据实际情况调整水路顶杆,使两者达到平衡。加顶出的原则就是抱紧力大的地方,另外要加在产品的楞,台,边等强度结构比较好的地方,以免顶白或顶出不平衡。排水路的原则就是加顶出的原则,因为一般来讲,产品抱紧力大的地方也就是产品的热点,需要加强冷却的部位,这个矛盾需要调节好。至于到底是用顶杆还是用顶块或者推板,就需要具体问题具体分析了。这个要结合产品的结构特点来分析,比如产品容易粘前模,就要考虑要不要后模加倒扣,或者前模加顶出,这些都是自然而然的事情,但很多朋友都不会想全面是什么原因呢,那还是因为没有对产品结构分析充分,没有实际考虑下产品在注塑过程中的状态。这是问题的关键。顶杆水路加完了,剩下的就是那些乱七八糟的标准件了,大家在加的时候尽量考虑对称平衡就是了。

整套模具设计完成后,一定要做以下几项检查,首先是镶块的拔模分析,看看有没有倒扣的地方,其次是模具各零件的干涉检查,重中之重。现在的三维软件都有这项功能,方便的很。然后就是模具开合模动作的模拟,再简单的模具只要自己不是太清晰,就一定要实际模拟下,另外就是模具各零件的可加工性以及模具的装配过程,别辛辛苦苦设计出来了个巧妙的结构,理论计算也没问题,加工完了,结果装不进去,或者不好装配。

至此,可以恭喜你了,大体的流程都已经结束了。其实模具设计是个充满着矛盾的事情。想设计完美些,模具费用就高了,想设计简单一些,可能产品就要改或者模具的强度,使用寿命都会有影响。所以模具设计没有绝对的。只要寻好了那个平衡点,你设计的模具就是成功的。所以,别人设计的结构未必都适合你。只要遵循了以上的模具设计要点,估计大家都能设计出比较合理的模具结构来。由于时间紧张,讲的有些地方词不达意,并且本人水平有限,有些地方可能有点偏颇,希望大家都能讨论下。如果有朋友对模具结构有兴趣,也可能跟我共同讨论下,大家互相学习,共同进步!今天先大体讲下,有时间再进一步拓展下。