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模具加工之五金模具设计流程

来自:中异软件  时间:2012-09-14   点击:5514次
五金模具设计是一份技术量较高的工作,那么做好五金模具设计,首先要掌握好以下详细的五金模具设计流程:

 

五金模具设计
  
五金模具设计
  一.设计准备1.必需的图纸、金型仕样书的内容等的确认:
  
  在正式的金型设计之前,下列图纸或文件通常要具备:
  
  ①部品图;②金型设计制作仕样书;③设计制作契约书;④其他
  
  并且要对上述资料完全理解,不明确处要得到客户的确认。
  
  2.把握图面的概要
  
  部品图决定了金型设计的最终目的,必须透彻地理解。日本客户提供的部品图是按照JIS制图规定采用三角法绘制的,通常由以下部分构成:
  
  正面图、平面图、侧面图、断面图、详细图、参考图、注记、公差一览、仕上记号一览、标题栏、其他在视图过程中要注意以下方面:
  
  ①公差要求较严格处;
  
  ②对金型构造有影响的部位;
  
  ②现有图面无法理解的部分;
  
  ④注记中特别突出的事项
  
  ⑤特殊的材料和热处理要求;
  
  ⑥部品壁厚较薄处(t<0.6mm)
  
  ⑦部品壁厚较厚处;
  
  ⑧外观上有无特别仕样要求
  
  ⑨三维曲面部分;
  
  ⑩设计者、日期、纳期、价格等
  
  3.部品立体形状的理解
  
  部品图是二维绘制的,要通过视图转换成设计者头脑中的三维形状,而手绘立体图对此很有帮助。
  
  准备好纸和铅笔。
  
  首先绘制出制品的大致外形轮廓,然后再根据自己对部品图的理解,绘制出部品各部位的断面图。
  
  上述这些对将来分型面的确定、入子的分割非常重要。如果条件允许,使用粘土等辅助物来帮助理解会更好。
  
  4.标题栏的检讨
  
  部品图的标题栏一般注明了图面中的公差、部品的材料等一些内容,必须要认真研读。
  
  ①部品名;②图名;③图番;④材质(包括收缩率);⑤仕样,指材质的详细仕样,如生产厂家、商品名、树脂代号;⑥尺度;⑦设计者;⑧变更栏;
  
  5.注记部分的检讨
  
  ⑴浇口种类、位置、数量
  
  如无特殊要求,则金型设计者在自行决定后需征得客户的同意。
  
  ⑵入子分割线的要求
  
  由于入子分隔线会在制品表面形成接痕,影响外观,尤其对折叠部位有害,所以设计者应遵守部品图的规定。
  
  ⑶成型品表面划伤等缺陷的规定
  
  金型设计者应避免可能发生上述缺陷的金型结构设计。
  
  ⑷未注公差的要求。
  
  ⑸成型品形状及尺寸上的变更需征得客户的同意,作为金型设计者来说,不可自行决断。
  
  ⑹主视图的检讨
  
  主视图是图面中尺寸较集中的地方,确认两侧公差及片侧公差,并标记其中较严格者。
  
  ⑺其他各视图的检讨。方法同上
  
  ⑻必要型缔力的检讨
  
  熔融树脂在注射时,会在金型分型面上产生一个相当大的注射压力。如注射机最大型缔力小于注射压力,则模板之间就会产生缝隙,发生溢边现象。必要型缔力的计算如下:
  
  F=P×AF:必要型缔力(Kg)
  
  P:注射压力(Kg/cm2),取300~500,视成型条件而定
  
  A:制品在注射方向上的投影面积cm2
  
  ⑽必要射出体积的检讨
  
  在选择注射机时,要进行射出体积的检讨。
  
  包括聊吧、制品在内的体积总和要小于注射机最大注射量的1/2~2/3
  
  ⑾其他事项
  
  如客户提供的资料不全,需跟客户联系,取得全部资料。
  
  使用彩笔标记出自己认为较重要的,以利于下一步的设计。
  
  二.成型品基本图的设计
  
  下图是金型设计工作的大致流程:
  
  初期检讨→成型品基本图设计→金型构造设计→部品图设计→检图→出图
  
  塑料注射金型的设计从成型品基本图的设计入手,其正确与否决定了成型制品的好坏。
  
  下面就成型品基本图的设计手法进行讲解:
  
  1.了解成型材料的特性
  
  最关键的是流动性能的好坏和收缩率的大小
  
  2.可充填性的检讨
  
  应全面考虑以下几个方面:
  
  ①型腔可否完全填充;②溶接痕的位置;③气泡的发生;
  
  ③成型品的变形;⑤点浇口的切断痕;⑥其他
  
  在设计工作中,根据工作条件,采用下述方法来分析验证:
  
  ①类似金型的比较;②流动比(L/T)的计算;③CAD、CAE
  
  3.浇口位置的确定
  
  4.浇口形状的确定
  
  5.分型面的确定
  
  应参照下述原则:
  
  ①尽量采用平面;②易于加工;③无离型不良发生;④外观上分割线无影响处.
  
  6.金型制作寸法的决定
  
  由于塑料冷却以后的收缩性,故金型制作寸法要考虑“成型收缩率”,方法如下:(以收缩率0.2%为例)①两侧公差:L=25±0.05→L0=1.02×25=25.5
  
  ②片侧公差:L=3-0.2→L0=[(3+2.8)/2]×1.02=2.96
  
  经过上述方法计算出的寸法,要经过以下两方面的补正:
  
  ①金型制作上可修改性的补正。
  
  ②奇数寸法的偶数化。
  
  7.拔模斜度的决定(固定侧)
  
  为防止离型不良,有必要在固定侧型芯处设置拔模斜度,但要在成型品公差范围内,一般以30’~3°为宜。
  
  8.拔模斜度的决定(可动侧)
  
  如有必要,可动侧也可加拔模斜度,但一般可不加。如有顶出不良,可通过加装顶杆的方法来解决。9.顶杆的配置
  
  按照以下原则:
  
  ①顶出面积尽可能大,因细小的顶杆孔难以加工。
  
  ②尽量采用圆顶杆,因方顶出孔难以加工(但利用镶件分割线做出的较简单)。
  
  ③顶杆要配置在型芯附近。
  
  ④顶杆孔周围最小1mm壁厚保证。
  
  10.生产数的记入
  
  三.金型构造设计
  
  成型品基本图完成以后,即可开展最重要的工作-金型构造图面的设计。这部分工作占金型设计全部研讨工作的80%。下面就是具体的设计流程:
  
  1.成型机金型取付仕样的确认:
  
  ①滑杆间距的确认
  
  金型大小不可超过滑杆间距,通常要留20mm以上的安全距离。
  
  ②最小型厚的确认
  
  金型的型厚要大于注射机的最小型厚
  
  ③最大开模行程的确认
  
  ④最大锁模力的确认
  
  ⑤理论射出容量的确认
  
  ⑥定位圈直径的确认(以选择定位圈型号)
  
  ⑦注射机喷嘴先端形状的确认(以选择浇口套型号)
  
  ⑧最大型厚的计算
  
  T=最小型厚+最大开模距离-S1-S2-S
  
  2.型腔配置方法的检讨
  
  对于多型腔模具而言,要妥善安排型腔位置,使之投影中心完全位于模架中心上,并使流道最短地达到均衡进料。
  
  3.型腔壁厚度的确定
  
  4.模架的选择
  
  对于塑料注射模具而言,模架均已标准化。我公司均采用日本FUTABA(双叶)的模架。在选择模架时,除了大小规格外,应确认以下方面:
  
  ①导柱导套的位置,有的导柱在固定侧,而有的在可动侧。根据需要来选择。
  
  ②对于各模板的厚度,应结合成型品基本图来确认。一般来说,要使镶件非成形部分的长度在30mm左右为宜。
  
  ③目前我们有FUTABA的标准模架CAD库,可使用它来快速生成模架图。
  
  5.分型动作的决定
  
  在模板厚度确定后,进行分型动作的检讨。
  
  ①固定侧型板与流道板之间的开模距离S1
  
  S1=点浇口套长度+浇口套长度+10~20
  
  ②流道板与固定侧座板之间的开模距离S2
  
  S2=拉料勾勾头长度+3mm安全距离
  
  ③止动螺栓长度决定
  
  L=固定侧型板厚+S1
  
  ④止动螺栓头部长度决定
  
  ⑤支撑导柱长度决定
  
  L=固定侧型板厚+S1+流道板厚+S2+固定侧座板厚
  
  ⑥拉料勾长度决定
  
  ⑦流道顶出装置决定
  
  ⑧浇口套周边机构决定
  
  ⑨要做到使成形品顶出后自然落下的模具布局
  
  6.浇口套采用PUNCH市贩品
  
  7.开模次序的确定,并采用相应机构来确保这种开模次序的实现.
  
  8.流道从流道板顺利脱出的方法:
  
  采用RUNNEREJECTINGSET(MISUMI)
  
  9.支撑柱配置的检讨
  
  在注射时,注射机会在可动侧型板的底部产生一个瞬间的注射压力,引起型板变形.为防止此种现象发生,可在模架中设置支撑柱,以不妨碍顶杆和力征安排在每个型腔附近为原则.
  
  10.冷却水孔的决定
  
  为了恒定模具温度,必须开设冷却水孔,通以冷却用水。
  
  冷却水孔的大小与冷却效率关系不大,中等大小的模具一般采用ф8.5的水孔即可,接口处采用PT1/8的管螺纹。
  
  冷却水孔的位置与数量与冷却效果有密切关系,在确定时,应尽可能地靠近型腔和尽可能地多,但不要发生干涉。
  
  11.顶出部分的配置
  
  结合成形品基本图,合理配置顶杆位置,注意不要与冷却水孔及支撑柱等部件发生干涉。
  
  12.浇口套的配置
  
  浇口套头部SR寸法要比注射机喷嘴的SR寸法大1mm左右。
  
  浇口套开口处ф寸法要比注射机喷嘴的ф寸法大0.5mm左右。
  
  对于锥度来说,采用片侧1°比较好。
  
  13.定位圈的配置
  
  结合成形机仕样,采用PUNCH市贩品。
  
  14.排气道的配置
  
  为了使型腔内空气顺利排出,有时需设排气道。不过一般设计中不予考虑,生产中如发现有排气不良,再予以解决。
  
  15.顶出导柱与顶出导套的设计
  
  为了提高顶出部件运动的精度,从而延长顶杆、型芯寿命,防止顶杆拉伤,可设计顶出导柱与顶出导套。16.部品番号的确定
  
  本公司制定有金型用部品番号的命名规则,按此规则进行确定。
  
  17.其他
  
  至此,金型的构造设计基本完成。
  
  四.部品图设计
  
  在进行构造设计完成以后,根据成形品基本图和金型构造图进行金型部品图设计,包括下述内容:
  
  ⑴设计需加工的部品图面。
  
  ⑵外构件追加工部品图面。
  
  ⑶购入部品仕样书。
  
  1.型腔部分的设计:
  
  ⑴从金型构造图中把型腔部分的外形提取出来。X-Y方向与模板嵌合,注意公差与配合。Z方向采用螺钉或挂钩或键固定均可。
  
  ⑵成形部分形状与寸法
  
  根据成形品基本图来决定,并考虑以下方面:
  
  ①成形品寸法公差。
  
  ②与别的部品之间的关系(配合)等。
  
  ③便于金型的修正。
  
  ④机械加工方法所能达到的加工能力。
  
  ⑤加工费用。
  
  ⑥其他。
  
  ⑶型芯均采用挂钩的形式与型腔件配合,X-Y方向用公差来严格控制。
  
  ⑷浇口设计
  
  ⑸固定方法
  
  ⑹材质、硬度的决定
  
  考虑以下方面:
  
  ①成形品的形状、寸法精度维持机能。
  
  ②成形品表面品质决定机能。
  
  ③耐冲击,刚性、强度要足够。
  
  ④耐腐蚀性。
  
  ⑤耐磨性。
  
  ⑥机加工性。
  
  ⑦镜面特性。
  
  ⑧热传导性。
  
  ⑨热处理性。
  
  ⑩材料价格。
  
  2.固定侧型芯的设计
  
  形状与寸法根据成形品基本图确定。
  
  材质的选择参考上面的内容。
  
  可动侧型芯、型腔设计大致与固定侧相同,但多出顶出部分的设计内容。
  
  至此,金型部品图中与成形有关的部分已完成,下面进行金型构造部分的部品设计。
  
  五.检图部品图设计完了以后要进行检图,这与设计工作同等重要。在投入生产前发现错误,要比在生产中或完成后才发现要节省大量的金钱与精力。
  
  检图工作,可由设计者自身承担,也可由第三者担任。在检图中应把握如下原则:
  
  ⑴详细设计、重要设计检查时,最好在精力充沛时进行。
  
  ⑵连续工作1~2小时,应休息10~15分钟,保持头脑清醒。
  
  ⑶不要惧怕失败,在失败中取得成长的经验。
  
  ⑷不要从详细设计着手,应从总体方案开始,这样容易发现大的原则性的错误。
  
  ⑸可调查类似金型在使用过程中发生的问题,并与自己的设计工作相对照。
  
  检图工作主要内容如下:
  
  1.重要的原则性的项目
  
  ⑴根据型芯、型腔明细表,有无遗漏设计的部分。
  
  ⑵金型取数是否合适。
  
  ⑶分型面的设置是否正确?是否满足金型仕样书的要求?
  
  ⑷型腔可否完全填充?
  
  ⑸制作费用是否在预算范围内?
  
  ⑹成形品生产成本是否在预算范围内?
  
  ⑺金型纳期可否完成?
  
  ⑻为保证纳期,是否采取了合理的措施?
  
  ⑼成形品型腔可否顺利脱出?
  
  ⑽成形品型芯可否顺利脱出?
  
  ⑾浇口、流道的配置有无不当?
  
  ⑿冷却水道有无干涉处?
  
  ⒀支撑柱、顶杆、定出导向柱有无干涉?
  
  ⒁成形收缩率计算是否正确?
  
  ⒂镶件分割方式是否正确?
  
  ⒃两侧相互配合的部件设计是否正确?
  
  ⒄成形机取付仕样是否满足要求?
  
  ⒅其他特殊要求是否满足?
  
  2.金型构造方面的检讨
  
  ⑴目前的设计正确与否,有无可以改进之处?
  
  ⑵树脂流动的预想是否正确?
  
  ⑶型芯、型腔离型对策正确与否?
  
  ⑷滑块与滑动型芯的设计是否正确?
  
  ⑸配合处公差是否正确?
  
  ⑹排气道是否合适?
  
  ⑺配合间隙是否合适?
  
  CAD/CAM/CAE
  
  ⑻装配时是否困难?
  
  ⑼拆卸是否方便?
  
  ⑽对白化现象有无预防?
  
  ⑾两侧各部件之间有无干涉?
  
  3.进行详细检讨的部分:
  
  ⑴有无尺寸相互不一致处?
  
  ⑵断面形状正确与否?
  
  ⑶部品个数是否正确?
  
  ⑷部品材质是否正确?
  
  ⑸型板刚性是否满足要求?
  
  ⑹型腔刚性、强度是否满足要求?
  
  ⑺浇口形状是否合适?
  
  ⑻加工方法是否经过妥善考虑?
  
  ⑼电极设计是否正确?
  
  ⑽标准部品发注书是否有误?
  
  ⑾客户仕样变更部分是否已全部变更?
  
  ⑿废旧图面是否已被替换?
  
  ⒀寸法公差、表面粗糙度有无过于严格处?
  
  ⒁机械加工性是否适当? 
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