1、模具设计一. 总体结构设计 一套完整的模具它函盖有多个相关系统它们之间相辅相成只有当各系统达到一最佳组合才能保证模具的正常使用和精度因模具的结构必须符合产品的要求不同的产品有不同的要求而产品存在变化性和多样性这就决定了模具的多样性一般来说典型之塑料模具包括浇注系统顶出系统温控系统排气系统抽芯系统等为了便于理解我们将对各系统设计原则进行分述 众所周知模具业为一专业性和经验性极强的行业模具界也深切体会到模具设计之重要往往因 设计不良尺寸错误造成加工延误成本增加等不良效果但培养一名足够经验能独立作业且面面具到之模具设计师非三五年以上磨练才能达成因他所要掌握的技能和实际经验函盖到相关学科的方方面面必须
2、要有能力来判断协调各系统之间的取舍轻重 分模面(Parting surface) 为使产品从模具中取出模具必须分成公母模侧两部分此分界面称之为分模面它有分模和排气的作用但因模具精度和成型之差异易产生毛边结线有碍产品外观及精度选择分模面时注意： 不可位于明显位置而影响产品外观 开模时应使产品留在有脱模机构的一侧 位于模具加工和产品后加工容易处 对于同轴度要求高的产品尽可能将型腔设计在同一侧 避免长抽芯考虑将其放在公模开模方向如一定要有应将抽芯机构尽量设在公模侧 般不采用圆弧部分分模这样会影响产品外观 对于流动性好易溢边之塑料应采用插破方式分型可防治毛边产生 对于高度高脱模斜度小之产品可取中间分模
3、型腔分两边以有利于脱模 一套模具的分模面可能有一个或多个在确定分模面时还应考虑如下因素： 产品的形状尺寸壁厚详加研究分析找最佳方向来分模俗称“拆模” 了解塑料性能和成型性以及浇注系统的布局 注意排气和脱模简化模具结构操作方便加工容易 它的形式有多种：水平阶梯斜面垂直曲面 脱模斜度(Draft) 为使产品容易从模具中脱出模具上必须设置脱模斜度其大小视产品形状塑料模具结构表面精度和加工方式不同而异一般为目前尚无确切数值和公式大多是依经验值在不影响产品外观和性能之情形下脱模斜度愈大愈好 箱盒和盖：类型 小于 50mm 50100mm 大于 100mm 浅薄件 杯状S/H 1/301/35 1/301
4、/60 1/60 以下 1/51/10 母模侧大于 公模侧 栅格： 栅格形状尺寸及肉厚不同应有不同的脱模斜度经验公式如下 0.5(A-B)/H =1/121/14 A=大端尺寸 B=小端尺寸 H=高度 栅格节距在 4mm 以下之场合,脱模斜度为 1/10 左右, 栅格肉厚超过 mm 斜度不可过份加大可在母模侧多留胶位处分模如栅格段胶位加大可考虑加大斜度 加强筋： 可改善料流防止应力变形并起补强作用 纵肋： 0.5(A-B)/H=1/5001/200 底肋： 0.5(A-B)/H=1/1501/100 凸柱： 0.5(大端直径 小端直径)/1/301/20 (内外孔在模具同一侧) 母模侧： 0.
5、5(大端直径 小端直径)/1/501/30 公模侧： 0.5(大端直径 小端直径)/1/1001/50 (内外孔在模具两侧) 注: 母模侧脱模斜度可较公模侧大些以利于脱模 肉厚（Thickness） 产品的肉厚会直接影响到成型周期和生产效率并会因肉厚不均引起缩收下陷和应力产生设计模具时决定肉厚应注意: 1. 产品机械强度是否充分 2. 能否均匀分散冲击力和脱模力不发生破裂 3. 有埋入件时须防止破裂是否会因肉薄产生结合线而影响强度 4. 尽可能肉厚一致以防缩收下陷 5. 肉太薄是否会引起充填不足或阻碍料流 以下为常见塑料标准肉厚参考: 塑料 PE PP PA POM PS PBT ABS PM
6、MA PVC PC AS肉厚0.53.00.63.00.53.01.55.01.23.50.83.01.23.51.55.02.05.01.55.01.23.5凸柱（Boss） 一般为产品上凸出之圆柱它可增强孔的周边强度装配孔及局部增高之用必须防止因肉厚增加造成缩水和因聚集空气造成充填不满或烧焦现象设计时注意点: 1. 其高度以不超过本身直径之两倍为宜否则须增设加强筋 2. 其位置不宜太接近转角或侧壁以利于加工 3. 优先选择圆形以利于加工和料流如在底部可高出底面 0.30.5mm 孔(Hole) 在多数产品上都有孔的存在其主要有三种方法来取得: 1. 在产品上直接成型 2. 在产品上先成型预
7、留孔再机加工完成 3. 成型后完全由机加工钻孔 设计时须注意以下几点: 1. 孔与孔之间距离须孔径 2 倍以上 2. 孔与产品边缘之距离应为孔径之 3 倍以上 3. 孔之周边宜增加肉厚 4. 孔与产品侧壁之距离应为孔径 0.75 倍以上 5. 孔之直径在 1.5mm 以下时很容易产生弯曲变形须注意孔深不宜超过孔径 2 倍以上 6. 分模面在中间之通孔为防止偏心可将不重要一侧之孔径加大 螺纹(scrow) 为装配之用产品上有时会有螺纹设计它可以直接成型也可以在成型后再机械加工对于经常拆卸或受力大之螺纹则采用金属螺纹镶件设计时注意如下原则: 1. 螺距小于 0.75mm 之螺纹避免使用最大可使用螺
8、纹 5mm 之螺纹 2. 因塑料收缩原因避免直接成型长螺纹以防螺距失真 3. 螺纹公差小于塑料收缩量时避免使用 4. 如内外螺纹配合须留 0.10.4mm 之间隙 5. 螺纹部分应有 1-3脱模斜度 6. 螺牙不可延长至产品末端须设 0.8mm 左右之光杆部位以利于模具加工和螺纹寿命 7. 在一些类似瓶盖产品上它会设一些竖琨纹其间距宜大最小为 1.5mm 一般为 3.0mm 在分模面设至少 0.8mm 平坦部位 镶嵌件(Insert) 为了防止产品破裂增加机械强度或作为传导电流之媒体及装饰之用在产品成型时常埋入镶嵌件注意要点: 1. 保证镶件牢靠性镶件周围胶层不能太薄 2. 镶件和镶件孔配合时
9、须松紧合适不影响取放 3. 为使镶件与塑料结合紧密埋入部分常设计成粗糙或凹凸之形状(压花钻孔冲弯切槽倒扣等) 其它要点(Other) 1. 加强筋不可太厚一般不超过肉厚的一半以防缩水 2. 只要不影响外关和功能光面尽量改为咬花面这样可减少模具加工难度增加美感防止缩水产生 3. 在凸柱周边可除去部分肉厚以防止收缩下陷 4. 肉厚较薄之孔应将孔边及高度增加以便补强 5. 心芯梢受收缩力影响产品顶出时易造成破裂可设置凸边承受顶出力 6. 转角设可改善强度防止应力集中有利于料流 7. 避免锐角薄肉部份易使材料充填不足 8. 外边有波纹之产品为方便后加工可改为加强边缘 9. 分模面有阶段形时模具加工不易
10、考虑改为斜线或曲线分模 10. 贯穿之抽芯易发生故障改为两侧抽芯为佳 11. 因圆形比其它形状加工更易可降低成本优先选用 12. 在产品上加蚀文字或图案时如无特殊要求尽量设计凹字便于模具加工 二. 浇注系统设计 浇注系统是塑模设计中一重要环节常分为普通和无流道浇注系统它跟所用塑料产品形状尺寸机台分模面有密切关系设计时注意以下原则: 1. 流道尽量直尽量短减少弯曲光洁度在 Ra=1.60.8um 之间 2. 考虑模具穴数按模具型腔布局设计尽量与模具中心线对称 3. 当产品投影面积较大时避免单面开设浇口以防注射受力不均 4. 浇口位置应去除方便在产品上不留明显痕迹不影响产品外观 5. 主流道设计时
11、避免塑料直接冲击小型芯或小镶件以免产生弯曲或折断 6. 主流道先预留加工或修正余量以便保证产品精度 1. 主流道设计 主流道是连接机台喷嘴至分流道入口处之间的一段通道是塑料进入模具型腔时最先经过的地方其尺寸大小与塑料流速和充模时间长短有密切关系太大造成回收冷料过多冷却时间增长包藏空气增多易造成气泡和组织松散极易产生涡流和冷却不足如流径太小热量损失增大流动性降低注射压力增大造成成型困难一般情况下主流道会制造成单独的浇口套镶在母模板上但一些小型模具会直接在母模板上开设主流道而不使用浇口套主流道设计要点: 1. 浇口套内孔为圆锥形(2-6)光洁度在 Ra=1.60.8um 锥度须适当太大造成压力减少
12、产生濣流易混进空气产生气孔锥度过小会使流速增大造成注射困难 2. 浇口套口径应比机台喷嘴孔径大 12mm 以免积存残料造成压力下降浇道易断 3. 一般在浇口套大端设置倒圆角(R=13mm)以利于料流 4. 主流道与机台喷嘴接触处设计成半球形凹坑深度常取 35mm 特别注意浇口套半径比注嘴半径大 12mm 一般取 R=1922mm 之间以防溢胶 5. 主流道尽量短以减少冷料回收料减少压力和热量损失 6. 主流道尽量避免拼块结构以防塑料进入接缝造成脱模困难 7. 为避免主流道与高温塑料和射嘴反复接触和碰撞一般浇口套选用优质钢材加工并热处理 8. 其形式有多种可视不同模具结构来选择一般会将其固定在模
13、板上以防生产中浇口套转动或被带出 2. 分流道设计 分流道是主流道的连接部分介于主流道和浇口之间起分流和转向作用分流道必须在压力损失最小的情况下将熔融塑料以较快速度送到浇口处充模其截在截面积相等的条件下正方形之周长最长圆形最短面积如太小会降低塑料流速延长充模时间易造成产品缺料烧焦银线缩水如太大易积存过多气体增加冷料延长生产周期降低生产效率对于不同塑料材质分流道会有所不同但有一个设计原则:必须保证分流道的表面积与其体积之比值最小即在分流道长度一定的情况下要求分流道的表面积或侧面积与其截面积之比值最小 分流道型式有多种它因塑料和模具结构不同而异常用型式有圆形半圆形矩形梯形形正六边形如图： 设计时基本原则： . 在条件允许下分流道截面积尽量小长度尽量短 AC 交流电 AMP 安培 APC 自动托盘交换装置 APL 自动部件装载机 ASCII 美国信息交换标准法规 ATC 自动刀具交换装置 ATC FWD 自动刀具交换装置前进 ATC REV 自动刀具交换装置后退 AWG 美国线规 BHCS 圆头帽螺钉 CAD 计算机辅助设计 CAM 计算机辅助制造（辅助加工） CB 断路开关 CC 立方厘米 CCW 逆时针 CFM 每分钟立方英尺 CNC 计算机数控 CNCR SPINDLE 与轴运动同步的芯轴 CRC 循环冗余码校验数字 CRT 阴极射线管 CTS 清除发送
