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五金模具設計流程
金模具設計流程
一.設計準備 1． 必需的圖紙、金型仕樣書的內容等的確認：
在正式的金型設計之前，下列圖紙或文件通常要具備：
① 部品圖；②金型設計制作仕樣書；③設計制作契約書；④其他
并且要對上述資料完全理解，不明確處要得到客戶的確認。
2． 把握圖面的概要
部品圖決定了金型設計的最終目的，必須透徹地理解。日本客戶提供的部品圖是按照JIS制圖規(guī)定采用三角法繪制的，通常由以下部分構成：
正面圖、平面圖、側面圖、斷面圖、詳細圖、參考圖、注記、公差一覽、仕上記號一覽、標題欄、其他
在視圖過程中要注意以下方面：
① 公差要求較嚴格處；②對金型構造有影響的部位；
② 現(xiàn)有圖面無法理解的部分；④注記中特別突出的事項
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外觀上有無特別仕樣要求
⑨三維曲面部分；⑩設計者、日期、納期、價格等
3． 部品立體形狀的理解
部品圖是二維繪制的，要通過視圖轉換成設計者頭腦中的三維形狀，而手繪立體圖對此很有幫助。
準備好紙和鉛筆。
首先繪制出制品的大致外形輪廓，然后再根據(jù)自己對部品圖的理解，繪制出部品各部位的斷面圖。
上述這些對將來分型面的確定、入子的分割非常重要。如果條件允許，使用粘土等輔助物來幫助理解會更好。
4．標題欄的檢討
部品圖的標題欄一般注明了圖面中的公差、部品的材料等一些內容，必須要認真研讀。
①部品名；②圖名；③圖番；④材質（包括收縮率）；⑤仕樣，指材質的詳細仕樣，如生產廠家、商品名、樹脂代號；⑥尺度；⑦設計者；⑧變更欄；
5．注記部分的檢討
⑴澆口種類、位置、數(shù)量
如無特殊要求，則金型設計者在自行決定后需征得客戶的同意。
⑵入子分割線的要求
由于入子分隔線會在制品表面形成接痕，影響外觀，尤其對折疊部位有害，所以設計者應遵守部品圖的規(guī)定。
⑶成型品表面劃傷等缺陷的規(guī)定
金型設計者應避免可能發(fā)生上述缺陷的金型結構設計。
⑷未注公差的要求。
⑸成型品形狀及尺寸上的變更需征得客戶的同意，作為金型設計者來說，不可自行決斷。
⑹主視圖的檢討
主視圖是圖面中尺寸較集中的地方，確認兩側公差及片側公差，并標記其中較嚴格者。
⑺其他各視圖的檢討。方法同上
⑻必要型締力的檢討
熔融樹脂在注射時，會在金型分型面上產生一個相當大的注射壓力。如注射機*型締力小于注射壓力，則模板之間就會產生縫隙，發(fā)生溢邊現(xiàn)象。必要型締力的計算如下：
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
⑽必要射出體積的檢討
在選擇注射機時，要進行射出體積的檢討。
包括聊吧、制品在內的體積總和要小于注射機*注射量的1/2～2/3
⑾其他事項
如客戶提供的資料不全，需跟客戶聯(lián)系，取得全部資料。
使用彩筆標記出自己認為較重要的，以利于下一步的設計。
二.成型品基本圖的設計
下圖是金型設計工作的大致流程：
初期檢討→成型品基本圖設計→金型構造設計→部品圖設計→檢圖→出圖
塑料注射金型的設計從成型品基本圖的設計入手，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計手法進行講解：
1． 了解成型材料的特性
最關鍵的是流動性能的好壞和收縮率的大小
2． 可充填性的檢討
應全面考慮以下幾個方面：
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點澆口的切斷痕；⑥其他
在設計工作中，根據(jù)工作條件，采用下述方法來分析驗證：
① 類似金型的比較；②流動比（L/T）的計算；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
應參照下述原則：
① 盡量采用平面;②易于加工；③無離型不良發(fā)生；④外觀上分割線無影響處.
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）
①兩側公差： L=25±0.05 →L0=1.02×25=25.5
②片側公差： L=3-0.2 →L0=[(3+2.8)/2]×1.02=2.96
經過上述方法計算出的寸法，要經過以下兩方面的補正：
① 金型制作上可修改性的補正。
② 奇數(shù)寸法的偶數(shù)化。
7． 拔模斜度的決定（固定側）
為防止離型不良，有必要在固定側型芯處設置拔模斜度，但要在成型品公差范圍內，一般以30’～3°為宜。
8． 拔模斜度的決定（可動側）
如有必要，可動側也可加拔模斜度，但一般可不加。如有頂出不良，可通過加裝頂桿的方法來解決。
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． 生產數(shù)的記入
三.金型構造設計
成型品基本圖完成以后，即可開展最重要的工作-金型構造圖面的設計。這部分工作占金型設計全部研討工作的80%。下面就是具體的設計流程：
1． 成型機金型取付仕樣的確認：
① 滑桿間距的確認
金型大小不可超過滑桿間距，通常要留20mm以上的安全距離。
② 最小型厚的確認
金型的型厚要大于注射機的最小型厚
③ *開模行程的確認
④ *鎖模力的確認
⑤ 理論射出容量的確認
⑥ 定位圈直徑的確認（以選擇定位圈型號）
⑦ 注射機噴嘴先端形狀的確認（以選擇澆口套型號）
⑧ *型厚的計算
T=最小型厚+*開模距離-S1-S2-S
2． 型腔配置方法的檢討
對于多型腔模具而言，要妥善安排型腔位置，使之投影中心完全位于模架中心上，并使流道最短地達到均衡進料。
3． 型腔壁厚度的確定
4． 模架的選擇
對于塑料注射模具而言，模架均已標準化。該公司均采用日本FUTABA（雙葉）的模架。在選擇模架時，除了大小規(guī)格外，應確認以下方面：
① 導柱導套的位置，有的導柱在固定側，而有的在可動側。根據(jù)需要來選擇。
② 對于各模板的厚度，應結合成型品基本圖來確認。一般來說，要使鑲件非成形部分的長度在30mm左右為宜。
③ 目前我們有FUTABA的標準模架CAD庫，可使用它來快速生成模架圖。
5． 分型動作的決定
在模板厚度確定后，進行分型動作的檢討。
① 固定側型板與流道板之間的開模距離S1
S1=點澆口套長度+澆口套長度+10～20
② 流道板與固定側座板之間的開模距離S2
S2=拉料勾勾頭長度+3mm安全距離
③ 止動螺栓長度決定
L=固定側型板厚+S1
④ 止動螺栓頭部長度決定
⑤ 支撐導柱長度決定
L=固定側型板厚+S1+流道板厚+S2+固定側座板厚
⑥ 拉料勾長度決定
⑦ 流道頂出裝置決定
⑧ 澆口套周邊機構決定
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． 開模次序的確定，并采用相應機構來確保這種開模次序的實現(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，注射機會在可動側型板的底部產生一個瞬間的注射壓力，引起型板變形.為防止此種現(xiàn)象發(fā)生，可在模架中設置支撐柱，以不妨礙頂桿和力征安排在每個型腔附近為原則.
10． 冷卻水孔的決定
為了恒定模具溫度，必須開設冷卻水孔，通以冷卻用水。
冷卻水孔的大小與冷卻效率關系不大，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系，在確定時，應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
澆口套頭部SR寸法要比注射機噴嘴的SR寸法大1mm左右。
澆口套開口處ф寸法要比注射機噴嘴的ф寸法大0.5mm左右。
對于錐度來說，采用片側1°比較好。
13． 定位圈的配置
結合成形機仕樣，采用PUNCH市販品。
14． 排氣道的配置
為了使型腔內空氣順利排出，有時需設排氣道。不過一般設計中不予考慮，生產中如發(fā)現(xiàn)有排氣不良，再予以解決。
15． 頂出導柱與頂出導套的設計
為了提高頂出部件運動的精度，從而延長頂桿、型芯壽命，防止頂桿拉傷，可設計頂出導柱與頂出導套。
16． 部品番號的確定
該公司制定有金型用部品番號的命名規(guī)則，按此規(guī)則進行確定。
17． 其他
至此，金型的構造設計基本完成。
四.部品圖設計
在進行構造設計完成以后，根據(jù)成形品基本圖和金型構造圖進行金型部品圖設計，包括下述內容：
⑴設計需加工的部品圖面。
⑵外構件追加工部品圖面。
⑶購入部品仕樣書。
1． 型腔部分的設計：
⑴從金型構造圖中把型腔部分的外形提取出來。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系（配合）等。
③ 便于金型的修正。
④ 機械加工方法所能達到的加工能力。
⑤ 加工費用。
⑥ 其他。
⑶型芯均采用掛鉤的形式與型腔件配合，X-Y方向用公差來嚴格控制。
⑷澆口設計
⑸固定方法
⑹材質、硬度的決定
考慮以下方面：
① 成形品的形狀、寸法精度維持機能。
② 成形品表面品質決定機能。
③ 耐沖擊，剛性、強度要足夠。
④ 耐腐蝕性。
⑤ 耐磨性。
⑥ 機加工性。
⑦ 鏡面特性。
⑧ 熱傳導性。
⑨ 熱處理性。
⑩ 材料價格。
2． 固定側型芯的設計
形狀與寸法根據(jù)成形品基本圖確定。
材質的選擇參考上面的內容。
可動側型芯、型腔設計大致與固定側相同，但多出頂出部分的設計內容。
至此，金型部品圖中與成形有關的部分已完成，下面進行金型構造部分的部品設計。
五.檢圖 部品圖設計完了以后要進行檢圖，這與設計工作同等重要。在投入生產前發(fā)現(xiàn)錯誤，要比在生產中或完成后才發(fā)現(xiàn)要節(jié)省大量的金錢與精力。
檢圖工作，可由設計者自身承擔，也可由第三者擔任。在檢圖中應把握如下原則：
⑴詳細設計、重要設計檢查時，*在精力充沛時進行。
⑵連續(xù)工作1～2小時，應休息10～15分鐘，保持頭腦清醒。
⑶不要懼怕失敗，在失敗中取得成長的經驗。
⑷不要從詳細設計著手，應從總體方案開始，這樣容易發(fā)現(xiàn)大的原則性的錯誤。
⑸可調查類似金型在使用過程中發(fā)生的問題，并與自己的設計工作相對照。
檢圖工作主要內容如下：
1． 重要的原則性的項目
⑴根據(jù)型芯、型腔明細表，有無遺漏設計的部分。
⑵金型取數(shù)是否合適。
⑶分型面的設置是否正確？是否滿足金型仕樣書的要求？
⑷型腔可否完全填充？
⑸制作費用是否在預算范圍內？
⑹成形品生產成本是否在預算范圍內？
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、流道的配置有無不當？
⑿冷卻水道有無干涉處？
⒀支撐柱、頂桿、定出導向柱有無干涉？
⒁成形收縮率計算是否正確？
⒂鑲件分割方式是否正確？
⒃兩側相互配合的部件設計是否正確？
⒄成形機取付仕樣是否滿足要求？
⒅其他特殊要求是否滿足？
2． 金型構造方面的檢討
⑴目前的設計正確與否，有無可以改進之處？
⑵樹脂流動的預想是否正確？
⑶型芯、型腔離型對策正確與否？
⑷滑塊與滑動型芯的設計是否正確？
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？
CAD/CAM/CAE
⑻裝配時是否困難？
⑼拆卸是否方便？
⑽對白化現(xiàn)象有無預防？
⑾兩側各部件之間有無干涉？
3． 進行詳細檢討的部分：
⑴有無尺寸相互不一致處？
⑵斷面形狀正確與否？
⑶部品個數(shù)是否正確？
⑷部品材質是否正確？
⑸型板剛性是否滿足要求？
⑹型腔剛性、強度是否滿足要求？
⑺澆口形狀是否合適？
⑻加工方法是否經過妥善考慮？
⑼電極設計是否正確？
⑽標準部品發(fā)注書是否有誤？
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、表面粗糙度有無過于嚴格處？
⒁機械加工性是否適當？
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