在中国制造业得到空前发展,尤其是中国家电、汽车等产业异军突起的今天,塑料制品的产量、品种日益增多,而且形状日趋复杂,精度要求也越来越高,更新换代的周期也越来越短,这对注塑模具的发展亦是提出了更高的要求,因此对于在模具生产的关键环节——模具设计,就显得尤为重要。总结模具设计工作经验,制定合理的设计流程,并遵照执行,无疑可以提高整体模具设计水平。
1.注塑模设计流程
1.1 接收任务书
塑件任务书通常由塑件设计者提出,其内容主要包括:
1)经过审核、会签的正式塑件图纸,并注明塑件采用塑料的牌号、表面粗糙度和尺寸精度等技术信息。
2)塑料说明书或技术要求(对于常规工程塑料可通过查阅相关技术手册获得)。
3)塑件预期产量情况。
4)塑件样品(改进型或仿制类制品可提供)。
模具设计任务书由塑件工艺员根据塑件任务书提出,模具设计人员则根据塑件任务书和模具设计任务书来进行模具设计。
1.2 收集、分析、消化原始资料
收集整理有关塑件设计、成型工艺、所用设备、机械加工及特殊加工方面的资料,为模具设计做准备。
1)消化塑件图,了解塑件的用途,分析其工艺性、尺寸精度等技术要求。如塑件的形状、颜色、透明度、使用性能、几何结构、斜度、有无嵌件等;熔接痕、收缩等成型缺陷的许可程度;有无涂装、电镀、胶接、机械加工等后加工工序。对塑件图中精度要求最高的尺寸进行分析,估计成型公差是否低于塑件的公差,可否成型出合乎要求的塑件来。此外,还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。
2) 消化工艺资料,分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当。成型材料应当满足塑料制件的强度要求,具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。根据塑件的用途,成型材料应满足染色、电镀的条件、装饰性能、必要的弹性和塑性、透明性或者反射性能、胶接性或者焊接性等要求。
3)选择成型设备,了解要采用的注射机的注射量、锁模压力、注射压力、模具安装形式及尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、主流道浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等。初步估计模具外形尺寸,判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。
2.3 模具详细结构方案
1) 型腔布置。根据塑件的特点,考虑设备条件,决定型腔数量和分布形式。
2) 确定分型面。分型面的位置要有利于模具加工、排气、脱模及成型操作,有利于保证塑件的表面质量。
3) 确定浇注系统。即主流道、分流道和内浇口的形式、位置、大小。
4)排气系统。排气方法、排气位置、尺寸。
5)选择顶出方式。顶杆、顶管、顶板、组合式顶出等。
6)决定侧凹处理方法,即抽芯方式。
7)决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的设计或选用及安装部位。
8)模具材料,进行强度计算或查阅经验数据,确定模具各部分厚度及外形尺寸、结构及所有连接、定位、导向件位置。
9)确定主要成型零件的结构形式。
10)计算成型零件的工作尺寸。
2.4 绘制模具图
2.4.1绘制总装图
尽量按比例绘制,并由型腔部分开始。模具总装图包括如下内容:模具成型部分结构;浇注系统、排气系统的结构形式;分型面及脱模方式;外形结构及所有联接件、定位、导向件的位置;模具的总体尺寸即:长、宽、闭合高度;按顺序编出全部零件序号,并填写明细表;标注技术要求和使用说明;塑件图。
2.4.2 绘制零件图
一般来说,由总装图拆绘零件图的顺序为:先内后外;先复杂后简单;先成型零件,后结构零件。图纸表达的各种信息要完整、准确,原则上按比例绘制,视图选择要合理,投影正确,使加工者容易看得懂,给装配人员提供尽量准确有用的信息,零件图尽可能与装配图一致;标注尺寸要统一、集中、有序、完整。尺寸标注时应按照先主要零件尺寸和脱模斜度,再配合尺寸,最后其它尺寸的顺序;其它内容如:零件名称、模具图号、材料牌号、热处理和硬度要求、表面处理、图形比例、自由尺寸精度等级、技术要求等均要填写完整;校对、审图,校对的内容包括:复算主要零件、成型零件尺寸和配合尺寸;检查总装图上有无遗漏零件,总装图与零件图有无矛盾;检查零件图有无尺寸遗漏;材料、热处理等要求是否恰当。
3.模具设计的标准化
一副模具从设计到制造完成的时间过去需要三个月左右的时间,目前最短也需要一个半月到两个月,其制造工时从几百小时到几万个小时不等,如何设法减少繁重的设计和制造工作量,缩短生产准备时间,以降低制造成本,最大限度地推行标准化设计是实现上述目的的有效途径。标准化工作的内容包括以下几个方面:
1) 模具整体结构标准化。根据生产设备的规格,定出若干种标准结构和外形尺寸,在设计模具时,仅绘制部分零件图,标准部分可以预先制造,这样一来可以大大缩短设计和制造周期。
2) 常用模具零件标准化。凡是能够标准化的模具零件和部件,应尽量标准化,使模具零件具有一定的互换性。
3) 模架的标准化。对于生产批量小、品种多、形状简单、生产急用的模具,尽量采用标准模架,不仅缩短设计和制造周期,而且能够降低成本。
4.结束语
模具设计是一项技术含量很高的工作,不仅要求设计人员具备相当的理论知识基础和丰富的实践经验,而且要求他们养成认真细致的工作习惯,如果按照设计流程来展开工作,一定会减少不必要的技术失误,进而对提高设计工作效率,缩短整个模具周期,降低生产成本产生积极的影响。
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