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多年的注塑模具設計經驗總結

2017-3-25 15:15:22

我是從事注塑模具結構設計的，曾經設計過家電，汽車，電子產品類的模具。設計水平不見得很高，只是干過的活比較多比較雜而已。今天剛好閑著沒事，跟大家共同討論下關于注塑模具結構設計的問題。
首先我們拿到了一個產品后，先不要急著分模，最重要的一件事就是先檢查產品結構，包括拔模，厚度等模塑型問題。當然這些對于一個剛剛從事模具結構設計的人來說，可能是比較困難的。因為他們可能不知道如何才是比較適合模具設計用的產品，這些沒關系，只是自己日常積累的一個過程。當你分析完產品的拔模，壁厚，以及在出模方向有倒扣的地方后，你基本上已經知道了模具分型面的走向，以及澆口的位置，當然這些最終還是要跟客戶確認的。
有人說，是不是我分析好了產品結構后，就可以開始設計模具了呢，答案當然是NO。要想在設計時少走彎路，一些關于影響模具結構的項目是一定要確認好的。具體內容如下：1，客戶用來生產的注塑機的噸位及型號類型，這個確認不好，你就沒法確認你模具的澆口套的入口直徑以及定位圈的直徑，頂出孔的大小跟位置，還有注塑機能伸進模具內的深度，甚至模架的大小，閉合高度等等。你辛辛苦苦的設計好了一套用油缸抽芯的模具結構，你也頗有成就感，可模具到了客戶那里沒法生產，因為客戶那里只有電動注塑機，而且沒另外加中子，估計那時你會有種欲哭無淚的感覺。2，客戶注塑機的碼模方式，一般常用的是壓板碼模，螺絲碼模，液壓碼模，磁力碼模等等。這個確認好了，你才知道你設計模具時，到底需不需要設計碼模螺絲過孔或者碼模槽。3，剛才我們分析后的產品的問題點，以及產品夾線，產品材料及收縮率。不要想當然的認為PP的塑料收縮率就一定是1.5%，這個一定要跟客戶確認好，要知道他們最終用于生產的材料是什么牌號的，有沒有添加什么改性材料等等。
有條件時，最好能熟知產品的裝配關系以及產品的用途等等，這些信息對于將來的模具結構設計是非常有幫助的。因為了解了這些，你就知道哪些是外觀面，哪些是非外觀，哪些地方的拔模角度是可以隨便加大的，哪些地方是不能改的。甚至包括一些產品的結構，如果你了解了產品的實際裝配關系以及用途，你就知道哪些倒扣結構是可以取消或改成另外一種簡單形式的。一定要牢記，做模具的過程就是把復雜問題簡單化的過程。常看到一些人以做了一套多么多么復雜的結構而感到驕傲自豪，我覺得那是非常得無知。因為很多產品工程師可能會由于自身的經驗問題，設計了一些不太合理的結構，如果作為下游工序，不能幫他們指正的話，他們可能永遠都覺得那樣設計是沒問題的。那我們產品工程師的進步就會非常的緩慢。
模具水路外接參數，油路外接參數，電路外接參數，氣路外接參數。只有在設計之前了解了客戶這些要求之后，你才能有預見性的設計水路油路氣路，別到時辛辛苦苦設計好了模具，后來發現客戶需要在模具內部串聯油路，那時你再改動，估計會累個半死，因為你水路，頂桿，螺釘什么的都好不容易排好了位。像這四路的設計順序一般是先保證油路，因為油路要分布平衡，特指需要油缸頂出的模具結構，如果油路不平衡的話，油缸頂出的動作就會有先后，容易頂出不平衡。當然也可以采用齒輪分油器,但那樣就更復雜了.其次是水路，因為水路要保證冷卻效果，分布不均會影響產品質量及模具壽命。最后才是氣路跟電路。在模具上的放置順序是，最靠近TOP方向的是電路，然后是水路，氣路，最下面的是油路接頭。
其它未盡事項。掌握了這些信息后，我們就可以著手設計模具了。首先是分模，這個過程估計是大家都比較喜歡的過程。因為分出模來有成就感。拉分型面的原則就是簡單即好，能拉伸出來的堅決不掃描，或者用其它高級命令。其次拉分型面時要有大局觀，盡量簡化分型面，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。另外分型面還要遵循一個原則，就是盡量順著產品趨勢做。那樣做出來的分型面才會beautiful。串插一句題外話，在學習三維軟件時，一定要切記，每個命令的原理都弄明白，那你就知道在什么時候能用到那個命令。很多時候重要的不是你不會用軟件，而是你不會活學活用軟件。同樣一個命令，有經驗的人會有很多種靈活的用法，這點體現在UG上是最明顯的。一句話，重要的是思路，而不是工具本身。在做分型面的時候，只需要知道，插穿面的角度能大就大，碰穿面的面積能大就大，拉出來的枕位能寬就寬。要充分考慮你現在手上拉的這個分型面將來實際模具做出來后，人家車間負責飛模的師傅會不會罵你就行了。如果你覺得不會挨罵，那就OK，繼續進行，當將來你真的被罵了，這些就是你的經驗。
在做分型面的同時肯定是要考慮滑塊跟斜頂的排布的，因為那些也要涉及到分型面的改動。典型滑塊結構就是三角函數關系，這個沒事自己多算算就行，但要保證斜導柱的角度不要太大，盡量做到30度以下。斜導柱選用的原則就是能粗就粗，別太小氣，因為斜導柱是要受力的。另外滑塊也分很多變異的結構，例如，上坡滑塊，下坡滑塊，內抽滑塊，油缸抽，前模滑塊，滑塊帶滑塊，滑塊帶反頂，滑塊帶斜頂，等等，這些特殊結構都是充分利用了三角函數關系式，目的就是為了實現產品倒扣的脫模，及模具的正常開合模動作。滑塊的計算公式各大論壇都有詳細的介紹，我就不在此贅述了。
其次是斜頂，斜頂比較靈活，但典型斜頂的角度也不要太大，盡量不要超過15度，當然你非要做20度也行，但壽命就很難保證了，而且動作也會很不順暢，具體原理參照三角函數與理論力學。斜頂的形狀有很多演化形式，例如，上坡斜頂，下坡斜頂，歪脖子斜頂，鑲拼斜頂桿的大斜頂，鑲拼圓桿的大斜頂，鑲拼掛臺的小斜頂，頂塊下面走斜頂的，滑塊上走斜頂的，斜頂上走斜頂的，斜頂上帶反頂的，等等，這些所有的結構都是一個目的，利用三角函數把產品的倒扣做出來。由此可見，學好三角函數是多麼的重要啊!所以至于各種特殊的結構，都是人想出來的，你大可以充分發揮你的想象力，不管什么樣的結構都可以去隨便想，想好了，就去大膽的設計，搞不好你就有新發明呢，但設計完后，一定要驗證下三角函數的關系，就是實際模擬下模具的開合模動作，以及考慮下在注塑時會不會有問題等等。
說著說著，我們分模分好了。接下來就是模具結構的排位了，這些內容都是事先要理清頭緒的，根據產品的實際情況，選用不同類型的模具結構，例如，兩板模，三板模，熱流道，IMD，IML，雙色，疊模等等。所有的模具結構類型都是為了能很好的實現產品的量產而服務的。在選用模架時，我們就要充分考慮剛才提到的那4點注意事項了。
選好了模架我們就要考慮模具的鑲拼了，鑲拼的原則就是簡化加工，節省材料，利于產品成型，比如排氣等等。你覺得模具上存在特別薄的地方，一定要單獨鑲拼出來，易于將來更換。在鑲拼的時候要充分考慮鑲件的強度，加工性，以及將來水路的可設計性。鑲拼完了后，就要加標準件了。加標準件的原則就是先重點后局部，盡量布置平衡對稱。一般都是要先加頂桿的，加頂桿時一定要考慮水路的排布。一般情況下，要優先考慮頂桿的排布，然后大體設計水路，然后再根據實際情況調整水路頂桿，使兩者達到平衡。加頂出的原則就是抱緊力大的地方，另外要加在產品的楞，臺，邊等強度結構比較好的地方，以免頂白或頂出不平衡。排水路的原則就是加頂出的原則，因為一般來講，產品抱緊力大的地方也就是產品的熱點，需要加強冷卻的部位，這個矛盾需要調節好。至于到底是用頂桿還是用頂塊或者推板，就需要具體問題具體分析了。這個要結合產品的結構特點來分析，比如產品容易粘前模，就要考慮要不要后模加倒扣，或者前模加頂出，這些都是自然而然的事情，但很多朋友都不會想全面是什么原因呢，那還是因為沒有對產品結構分析充分，沒有實際考慮下產品在注塑過程中的狀態。這是問題的關鍵。頂桿水路加完了，剩下的就是那些亂七八糟的標準件了，大家在加的時候盡量考慮對稱平衡就是了。
整套模具設計完成后，一定要做以下幾項檢查，首先是鑲塊的拔模分析，看看有沒有倒扣的地方，其次是模具各零件的干涉檢查，重中之重。現在的三維軟件都有這項功能，方便的很。然后就是模具開合模動作的模擬，再簡單的模具只要自己不是太清晰，就一定要實際模擬下，另外就是模具各零件的可加工性以及模具的裝配過程，別辛辛苦苦設計出來了個巧妙的結構，理論計算也沒問題，加工完了，結果裝不進去，或者不好裝配。
至此，可以恭喜你了，大體的流程都已經結束了。其實模具設計是個充滿著矛盾的事情。想設計完美些，模具費用就高了，想設計簡單一些，可能產品就要改或者模具的強度，使用壽命都會有影響。所以模具設計沒有絕對的。只要尋好了那個平衡點，你設計的模具就是成功的。所以，別人設計的結構未必都適合你。只要遵循了以上的模具設計要點，估計大家都能設計出比較合理的模具結構來。

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