1、模具设计理念与标准概述一、对模具设计的总体要求1、合理的模具设计，主要体现在所成型的塑料制品的质量（外观质量与尺寸稳定性）；加工制造时方便、迅速、简练，即省资金、人力，留有更正、改良余地；使用时安全、可靠、便于维修；在注射成型时有较短的成型周期和较长使用寿命以及具有合理的模具制造工艺性等方面。2、模具设计应注意的几个方面：1）开始模具设计时，应多注意考虑几种方案，衡量每种方案优缺点，从中优选一种，对于T模，亦认真对待。你因为时间认识上的原因，当时认为合理的设计，经过生产使用实践也一定会有可能可以改进得地方。2）在交出设计方案后，要与工厂多沟通，了解加工过程及制造使用中德情况。每套模都应有一个固
2、定分析经验，总结得失的过程，才能不断提高模具设计水平；3）设计时多参考过去所设计的类似图纸，吸取其经验与教训；4）模具设计部门理应是一个整体，不能每个设计成员各自为政，特别是模具设计总结结论方面，一定要有一支的风格。3 模具设计依据;主要依据，就是客户所提供的产品图纸及样板。设计人员必须对产品及样板进行认真详细的分析与消化，同时在设计过程中，必须逐一核查一下所有项目;1) 尺寸精度相关尺寸的正确性; A.外观要求高，尺寸精度要求低得熟料制品，如玩具等，具体尺寸除转配外，其余尺寸只要吻合较好即可：B 功能性塑料制品，尺寸要求严格，必须在允许的公差范围内，否则会影响到整个产品的性能：C 围观尺寸要
3、求都狠严的制品；2）脱模斜度是否合理。3）制品壁厚及均匀性，4）塑料种类。(塑料种类想盗模具钢材的选择与确定缩水率。)5）表面要求。6）制品颜色。（一般情况，颜色对模具设计无直接影响。但制品壁厚，外型较大时，易产生颜色不均匀；且颜色越深，制品缺陷暴露得越明显）。7) 制品成型后是否有后处理。（如有表面电镀的制品，且一模多腔时，必须考虑设置辅助流道将制品连在一起，待电镀工序完工再将之分开）。8）制品的批量，（制品的批量是模具设计重要依据，客户必须提供一个范围，1以决定模具腔数、大小、模具选材及寿命）.9）注塑机规格。10）客户的其他要求。设计人员必须认真考虑及核对，以满足可和要求。d、模具设计大
4、致流程:.对制品及样板进行分析消化.应了解客户是否对注射机规格提出要求,以确定模具大小范围.型腔数量确定及排位.分型面确定.如有行位、斜方结构应先予以了解.浇注系统设计.镶嵌结构的确定.、.顶出.复位系统设计.冷却.加热系统设计.导向.定位装置.确定模胚,选用标准件.模具钢材选用.完成结构图,模胚图,开料.打印出图,核对,上交模具设计组长,主管.2二、模具要求：1. 排位.制品在内模的排位应以最佳效果形式排放位置,要考虑入水位置和分型面因素. 要与制品的外形大小、深度成比例.制品到精框边的距离:A).小件的制品:距离为25mm30mm之间,成品之间为15mm20mm,如有则为25mm左右,成品
5、间有流道的最少要15mm.B).大件的制品:距边为3550mm,有镶 最小为35mm,如1件钢件出多件小产品,则其之间的距离应1215mm左右.成品长度在200mm以上,宽度在150mm以上其产品距边应不少于35mm.制品排位时选择基准的原则：A).优先选取具明显特征（如柱位、碰穿孔、骨位中）的部分分中.B).若选取PRO/E 3D基准时,要注明 CSO 或 CSI或DTM的名字.C).形状特别,难以确定基准的制品,要与CAM讨论再确定其基准.D).制品基准与模胚中心一定要为整数,并在标注尺寸时于数字上加方框以示区别.排位时确定内模精框X,Y坐标方向的原则：若内模精框长宽尺寸差明显,必须取较长
6、一方之方向为X轴方向放置模胚排位,以配合工场机床加工方向,减少出错几率.32、订模胚.尽量采用标准模胚(LKM标准或鸿丰标准).A).由工字模改直身模时,不要移动方铁,要直接在方铁上锣码模坑.B).不标准模胚要经过主管同意并要在排位图上注明.用CH型和CT型模胚要做码模坑,高度和宽度为2535mm左右,长度按模胚的高度确定.顶棍孔应按模胚的大细长宽加工1个或2个或4个孔（加工1个以上顶棍孔时,要做长顶棍,模胚中心的顶棍孔不做）.孔径为 35mm 40mm.模胚高度在400mm以下(包括400mm在内)做1个顶棍孔;模胚高度在400mm以上做2个或4个顶棍孔,孔距按资料加工.弹弓孔直径应大于弹弓
7、直径12mm之间,藏入B板深度最少为20至30mm.出模胚加工图,要由模胚供应商加工唧嘴孔（法兰）、弹簧孔、方型辅助器安装凹位或爹把边钉孔等; 大的模胚（ 800X800)需加工撑头孔（包括底部的螺丝孔）、斜方避空孔、斜方青铜镶件、斜方色仔、行位、行位压板、运水、运水桶等; 细水口模胚还须加工水口拉杆、弹弓胶孔、拉胶孔、塞打螺丝孔等; 出模胚加工图前请征询工场要求, 根据工场实际工作量决定需要加工物件.大水口模胚为2730以上的模胚,A板的厚度应为精框的深度加25mm35mm之间,B板的厚度为精框深度加50mm70mm之间;模胚在2525以下,A板的厚度为框深加25mm30mm左右,B板为40
8、mm50mm之间.细水口模胚A板的厚度为框深加3040mm之间,B板厚度为框深度加5060mm之间.(大、细水口模胚规格可参照龙记模胚资料).43、订料.开料原则:A).不需精磨的镶件的开料尺寸=实际数+35mm(此数要尽量与钢料供应商的规格相符).B).精磨的开料尺寸=实际数+余量(如： ）C).Y-CUT镶件的开料尺寸=实际数+5mm(一边)+5mm(相邻边)+20mm(对边)+20mm(对边之相邻边).D).需加硬的镶件的开料尺寸=实际数+ 10mm.（精磨除外）.模具钢料要按制品的塑料性质订料(包括啤塑胶料)如下:A).啤PVC的产品要视乎花纹的结构可选用GS083H、S136、S13
9、6H、铍铜为内模材料.B).啤透明料、POM料、尼龙料、ABS料、K搪料等内模用料为GS083HS136、S136H的等钢料.注：用S136H、GS083H与S136等钢料制作的模具除特别情况下最好不烧焊, 如果烧焊,则需烧相同材料并且要回火.C).除啤有酸性或透明胶料外,其它制品内模用料为P5、P20、738、718型号钢材.D).内模水口铁常用钢材为黄牌料.E).行位料、斜枕料和行位压板通常为738料(除行位不做镶件外).F).合金模全部用8407材料(包括内模料),方便加硬.G).行位底或斜位需镶硬件时,材料要用738钢料.与工场沟通,认真填写开料表并核查上交.54、分型面.分型面的选取
10、原则:A).不影响制品外观,尤其对外观有明确要求的制品,更应注意分型面对外观的影响;B).有利于保证制品的精度;C).有利于模具的加工,特别是型胚的加工;D).有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设计;E).有利于制品的脱模,确保在开模时使制品留于动模一侧;F).方便金属嵌件的安装;.分型面为大曲面或分型面高低距较大时,可考虑上下模料做虎口配合. 虎口大小按模料而定.长和宽在200mm以下,做15mmX8mm高的虎口4个,斜度约为10%d.如长度和宽度超过200mm以上的模料,其虎口应做20mmX10mm度约为10%d.如长度和宽度超过200mm以上的模料,其虎口应做20mmX10mm高或以上
11、的虎口,数量按排位而定(可镶可原身留).绘图时要清楚的表达开模线位置,封胶面是否有延长等.65、其他设计、加工要求.A板与B板离隙为0.1mm(即内模料总的高度大于A、B板精框深度总和0.1mm). 中,大型模具A,B板离隙为0.5mm. 回针高度应比AB板离隙小0.050.2mm.(即凳仔方高度+B板高度+离隙高度-离隙0.050.2mm-底针板及垃圾钉高度=回针长度.).模胚顶面(拉令孔即吊模孔)要打上编号, 打字唛最少要用12mm的字唛,打上的字唛要工整.撬模角全部锣在B板四个角上,做等边三角形,深度45mm及倒R或倒角.模胚上所有运水出入口需打上1 IN-1 OUT 2 IN-2 OU
12、T等.码模孔距离和牙的规格按注塑几规格确定.上下模料和模胚的要求如下:A).模料底、模框四边做约1mmX1mm的45%d倒角.B).A、B板模面要按内模料数量在框边出5mm锣一直径1/2mm,深0.5mm的圆位,用打内模编号,方便对号装嵌,A板按1、2、3-打上字唛,B板按01、02、03-打上字唛.上下模料则面对A板、B板字唛位置需打上本厂编号(XXXX),上模编号为XXXX-1、2、3-,下模编号为XXXX-01、02、03-.上下模编号必须对称(即上模为1,下模为01作为一盒).上下模打字唛位锣长为30mm、宽为8mm、深为0.5mm坑位,打上5.0mm的字唛,内模编号应按客户提供雕刻上
13、或打上编号.D).上下模框允许差为%p0.02mm,上下模料曲尺允许公差为%p0.02mm,上下模料尺寸公差为%p0.02mm.走模时,外表要干凈,内模要喷上防锈油.除客户特殊要求外,工场一定要遵照以上方式加工.7三、模具设计b、浇注系统.浇注系统设计包括主流道的选择,分流道的截面形状及尺寸确定,浇口位置的选择,浇口形式及浇口截面尺寸的确定.设计浇注系统时,应首先考虑使得塑料迅速填充型腔,减少压力与热量损失;其次应从经济上考虑,尽量减少由于流道产生的废料比例;最后应容易修除制品上的浇口痕迹.浇口位置的选择原则: (浇口位置适当与否,直接关系到制品成形质量及注射过程是否能顺利进行.)A).浇口位
14、置应尽量选择在分型面上,以便于模具加工及使用时浇口的清理;B).浇口位置距型腔各部位距离应尽量一致,并使流程为最短;C).浇口位置应保证塑料流入型腔时,对着型腔中宽畅厚壁部位;D).避免塑料流入型腔时直冲型腔壁,型芯或镶嵌件,使塑料能尽快流入到型腔各部位,并避免型芯或镶嵌件变形;E).尽量避免制品产生熔接痕和夹纹,或使熔接痕和夹纹产生于制品不重要部位;F).浇口位置及塑料流入方向,应使塑料在流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀流入,并利于型腔内气体的排出;G).浇口设置于制品最易清除的部位,同时尽可能不影响制品的外观;.热流道浇注系统:热流道浇注系统可省去清理凝料工序,即从注射机喷嘴起,到型腔入
15、口止这一段浇道中的熔料,在生产期间始终保持熔融的状态,从而开模时只须取出塑件,不必取出浇道凝料,热流道模具停机后,下次开机采用加热方法,将凝料熔融即可开始生产.是注射模具设计上的一次革命.是今后注塑模具浇注系统一个重要发展方向.A).优点: I.基本可实现无废料加工,节约原料.II.省去除凝料,修整塑件,破碎回收料等工序,因而节省人力,简化设备,缩短成型周期,提高生产率,降低成本.III.省去取浇道工序,注射机不用移动,始终在注射位置注塑,开模取塑件依次循环继续生产,所以操作简化,有利以生产过程自动化. IV.因浇注系统在生产过程中始终处于熔融状态,浇注系统畅通, 压力损失小,可实现多点浇口,
16、有利压力传递,从而克服因补塑不足所导致的制件缩孔,凹陷等缺陷,改善应力集中产生的翘曲变形,提高制品质量.9V.由于不用顶出水口,缩短了模具顶出距离和开模行程,提高设备V.由于不用顶出水口,缩短了模具顶出距离和开模行程,提高设备B).设计原则:I.用于注射的塑料最好具有下述性质：1).适宜加工温度范围广(低温下具较好流动性,高温下具优良稳定性).2).对压力敏感(不加注射压力不流动,但施以较低注射压力即可流动).3).热变形温度高(制件在高温下即可固化顶出,以缩短成型周期).II.流道与模具必须实现热隔离,隔离方式可视情况选用空气绝热和绝热材料绝热,亦可二者兼用.III.热流道板最好选用热稳定性
17、好,膨胀系数小的材料.IV.合理选用加热元件.热流道板加热功率要足够.V.在需要部位配备温度控制系统.以便根据工艺要求, 监测与调节工作状况,保证热流道工作在理想状态.VI.热流道模具增加了热元件和温控装置,结构复杂,发生故障概率也相应多,设计时要考虑装拆检修方便.C).热流道模具分类:I.热唧嘴： （延伸式与井坑式）II.热流道板：用加热设备加热,保持流道内塑料完全处于熔融状态.配件: (主流道,分流道,浇口,冷料穴,唧咀,热流道板,热唧咀,钩针法兰,水口边,拉料杆,机械手,阻水,塞打螺丝等.)A).主流道,分流道,浇口:I.主流道: 可以理解成注射喷嘴开始到分浇道为止的熔融塑料流动通道.与
18、注塑机的喷嘴在同一轴线上.从减少压力与热量损失的角度来看,圆柱形是最优越的流道形状.主流道的基本尺寸通过常取决于两个方面: (1)所使用的塑料种类,所成型的制品质量和壁厚大小.原则上来说流动性差的塑料,主流道尺寸应选得适当大一些;(2).注塑机喷嘴的几何参数与主流道尺寸关系,为防止喷嘴与衬套接触有间隙,而产生溢料,衬套球半径应比喷嘴球半径大2-5mm,主流道小端尺寸应比喷嘴孔尺寸稍大,可使喷嘴与衬套对位容易. 另主流道脱模斜度应1%da4%d.主流道应有光滑的表面,末端应设置冷料穴,防止冷料流入型腔影响制品的质量.10主流道的三种形式:a.细水口(如图a-a)b.细水口(如图b-b)c.大水口
19、(如图c-c)II.分流道: 可以理解成从主流道末端开始到浇口为止的塑料熔体流动通道. 圆柱形具有最大体积和最小表面积的特点,分流道的截面形状应以圆形截面为最佳.还有U形截面较常用. 11在一模多腔的模具中,分流道的设计面临如何使塑料熔体对所有型腔同时填充的问题.如果所有型腔体积形状相同,分流道最好采用等截面和等距离.反之,则必须在流速相等条件下,采用不等截面来达到流量不等,使同时填充.还要改变流道长度来调节阻力大小,保证型腔同时填充.III.浇口: 可以理解成熔融塑料进入型腔最后一道门.a.两个功能: 1.对塑料熔体流入型腔起控制作用;2.当注塑压力消失后.封锁型腔,使尚未冷却固化的塑料不会
20、倒流.b.浇口类型取决于制品外观要求,尺寸和形状的制约及所用塑料种类等因素.1.直接浇口(大浇口): 由于尺寸较大,压力及热量损失较小,所以对大型单一型腔制品(如盆,桶,电视机后壳,复印机前后盖等)成型效果非常好,缺点是去除制品中料把困难,且会在制品上留有较大痕迹.2.侧浇口:应用广泛,适用于众多注塑制品的成型,尤其对一模多腔2.侧浇口:应用广泛,适用于众多注塑制品的成型,尤其对一模多腔的模具,更为方便. 需引起重视的是,侧浇口深度尺寸的微小变化可使塑料熔体的流量发生较大改变.所以侧浇口的尺寸精度对生产效率有很大影响. 另外,由于侧浇口尺寸一般较小,同时正对着一个宽度与厚度较大型腔,高速流动的
21、熔融塑料通过浇口时会受到很高的剪切应力,产生喷射和蛇形流等熔体破裂现象,在制品表面留下明显喷痕和气纹,为解决此一缺陷并减少成型难度,对于外观要求较高的喷痕和气纹,为解决此一缺陷并减少成型难度,对于外观要求较高的护耳式侧浇口可将喷痕,气纹控制在护耳上,需要的话,可用后加工手段去除护耳使制品外观保持完好.侧浇口也可设在制品的底边,使得制品表面在修除浇口后无明123.潜伏式浇口(潜水):(1).优点: a.制品分型面处不会留有进料口痕迹.b.制品经冷却固化后从模具中被推顶出来时,浇口会被自动切断,无需后处理.c.由于潜伏式浇口可开设在制品表面见不到的筋,骨, 柱位上,所以在成型时,不会在制品表面留有
22、由于喷射带来的喷痕和气纹等问题.(2). 潜与模潜: 如果制品没有合适的筋,骨,柱位设置潜伏式浇口,可利用顶针,镶针设置浇口,简便有效.可利用制品分型面的变化设置潜伏式浇口.尺寸产数: 一般情况下数值取大,脱模越顺利.(3).对于某些特殊制品,可采用如图所示潜伏式浇口(蕉形入水).此种形式浇口,进料口设置于制品内表面,注塑时产生的喷射会在制品外表面13(进料点正上方)产生斑痕.由于此形式浇口加工较复杂,所以除非制品有特殊要求(如外表面不允许有进浇口,而内表面又无筋,柱且无顶针),否则尽量避免.制作时,需设计成两部分拼镶,收螺丝或者镶块通底加管位压紧.4.点浇口:(1).优点:用于细水口模具,浇
23、口附近歼余应力小,在被成型制品上几乎看不出浇口痕迹,开模时浇口会被自动切断,对设置浇口位置限制较小.因此, 对于大型制品多点进料和为避免制品成型时变形而采用的多点进料,以及一模多腔且分型面处不允许有进浇口(不允许采用侧浇口)的制品非常适合.(2).尺寸:点浇口开太大,开模时浇口难以拉断.其锥度开太小,开模时浇口塑料被切断点不确定,易使制品表面(浇口处)留下一个细小的尖点.(3).在制品表面允许的条件下,点浇口尽量设置在制品表面较低处. (4).为改善塑料熔体流动状况,可 加工:(5).成型大型制品单一型腔且制品正面不允许有浇口痕迹的模具时,为缩小模具尺寸,减短流道尺寸,可加工. 的做法,适用于
24、水口过长时,能有效减短A板分开距离. (分开距离太长,会影响导柱的导向性能,甚至会致其烧毁.)5.扇形浇口: 成型流动性不好的塑料制品(如标尺等), 如采用扇形浇口,会有很好效果.6.圆盘形浇口: 塑料在制品整个截面均匀扩散,同时填充型腔. 适用于单型腔简形制品.7.环形浇口: 用于成型周期较长,截面较薄的筒形制品,填充效果均匀.14B).冷料穴:冷料穴又名冷料井,位于主流道和分流道末端用来贮存先锋冷料, 防止冷料流入型腔而影响制品品质,保证注塑质量.通常长为6mm8mm之间.(如图示)C).唧咀,法兰：唧咀需按图纸设计做,唧咀需加管位钉,唧咀长度应减至最小,如细水口板多用 型号唧咀;大水口模
25、胚用普通唧咀,法兰用厚15mm或40mm两种型号(直径为100mm;130mm;150mm;180mm),其它视加工要求而定. 法兰(定位圈): 在往注塑机上安装模具时,保证模具主浇道口与注塑机喷嘴对位. 为使安装顺畅,法兰直径最少比喷嘴中心孔直径小0.1mm,法兰端面应高出水口板515mm,法兰用螺丝固定,设计时要使其嵌入水口板510mm,以免因模具重量切断螺丝.15D).钩针:I.细水口钩针(如图I-I)II.大水口钩针(如图II-II)III.大水口钩针(如图III-III)IV.大水口钩针(如图IV-IV)(配合机械手作业）其中, 所示之Z形头钩针,在生产中经常出现顶出时有严重拖花、胶
26、屎,影响制品质量,已为本公司弃用.以所示钩针代替.16如果钩针在两件镶件中间,要在钩针孔的外面加一个套司或做一镶件整体出钩针. E).水口边,拉料杆,塞打螺丝:拉料杆又名水口拉杆,是细水口模胚用以控制水口板与A板分开距离, 以使水口顺利脱模取出. 标准型号： 16; 20; 25; 30; 35; 40.水口边: 对细水口三板模在注塑成型开合模运动过程中导向定位. 细水口标准模胚上已配有(标准型号：16; 20; 25; 30; 35; 40); 非标准模胚(大于5070型)根据情况选用.(标准型号：50; 60; 70).模胚加工时最好做成通孔,以利排气,并使之运动时无阻力.塞打螺丝: 细水
27、口三板模水口板与水口推板之间开模时需拉开10mm, 以使钩针脱离水口. 塞打螺丝的作用即在于定位,保证开模距离为10mm. 标准型号: 6L20M5; 6.5 L20M5; 8L20M6; 10L30M8; 13L30 M10，16 L30M12.17注：细水口模胚中的水口板与A板之闲的开模距离不能小于120mm.F).热流道板,热唧嘴:常用的热流道板为一平板.外形轮廓一般为直通形,H形,X形,Y形,T形等.为节省加热功率,其体积以小为宜.但过小则热容量太小,温度不稳定.热流道板工作中受较大压力和热应力,一般应使用较强韧炭素结构钢, 利用其热传导率高的优点.为增加其强度,可进行调质处理.热流道
28、板可通过外侧的棒式加热器或管式加热器加热. :热流道板虽在结构上与模具本体隔离,但支承部位仍接触,接触部分的传热虽然不大,但却能影响模具温度均一性,造成局部过热,所以必须要有隔热措施,方法一般有减少支承垫接触面积,在热流道板上下两面加复一层厚3mm的不锈钢板,也可在热流道板与模板间用空气隙隔热,空气隙距离应大于8mm.G).机械手: 是注塑机上的一种保护装置,适于机械自动化,大致有两类. 一种是用交流伺服电机驱动,应用数控机械传动的机械手;另一种是采用气动式机械手,前者可以横行时停留于不同位置,把制品排放到箱内;后者, 可以停止到指定位置,或传输带上进行输送.18H).阻水与引水:塑胶熔体在形
29、状复杂或者对称(如钮状制品)的型腔中流动交汇,会产生颊水纹.如果颊水纹产生于制品侧壁,会影响制品外观与强度.对于中大型模具,通常会做入水流动分析,以大致确定颊水纹位置,常用的解决方法是安装发热管,提高模温; 对于小型模具(典型如钮状制品),通常会在浇口附近减胶(如 所示,减胶尺寸参考制品胶位厚度,一般为其1/2 2/3左右,最小应留0.4mm走胶)或加胶,减缓或改变塑胶熔体流动方向,以减少或消除颊水纹,或改变颊水纹位置(从制品侧壁到制品底,不影响外观),达到所需效果,此即称为阻水(减胶)或引水(加胶).将原有 的形状由圆形改形成椭圆(渐变减胶),为的是引导塑胶熔体之流动先行上钮顶. 如果所啤产
30、品为实色则可选择,如果是透明的则不可. 因为这样做法会影响外观.当然还要参阅其它情况例如内腔是否有其它制品零件与其相配等.另有一种,因制品结构等因素,塑胶熔体在型腔两端流动速度不均衡, 可在流速过快的一端做阻水位以减缓流速达到两端大致均衡.制品中比较常做阻水,引水结构的有按钮,透光灯,透明镜,显示镜等.20.塑料特性与设计模具时的注意事项:塑 料特 性注 意 事 项ABS1.流动性中等,成型性能比聚苯乙烯差,需采用较高注射压力. 2.制品在浇口附近表面质量差,熔接痕迹比较明显. 3.推出力过大时,制品表面易发白,变浑(顶白).1.需要采用较高的料温与模温,浇注系统的流动阻力要小.为了在较高注射压力下避免浇口附近产生较大应力导致制品
