塑料模具设计中的一点经验

随着新型塑料材料、工艺的发展，塑料产品以其重量轻、强度好、成本低廉的特点得到了越来越广泛的应用。因此对于塑料模具的设计，不但要考虑到替代金属材料的特性、加工工艺特性、选择树脂材料的特性、注射成型工艺特性等，而且关键还是模具结构设计是否正确合理、模具加工精度、公差的选择是否合适、加工工艺的制定是否合理，这些问题直接影响产品质量的优劣和生产效率的优劣，同样这也直接关系着企业的经济效益。
　　模具设计的一般流程

　　(1) 分析制品特性，其中包括材料、生产量、生产条件、用户信息等等;

　　(2) 选择合适的模具设计软件常用的如UG、Pro-E、MasterCAM等等;

　　(3) 产品造型，直接造型或者产品三维扫描逆向造型;

　　(4) 选择合适的分型面，其中注意考虑外观、脱模、定出位支、型芯形式等等;

　　(5) 根据分析材料特性，确定收缩率;

　　(6) 确定浇口和流道形式、位置，设计冷却水道位置，顶针形式、位置;

　　(7) 完成模具产品的三维造型;

　　(8) 制定模具加工工艺，CAM加工;

　　(9) 修模、装配和试模;

　　模具设计中的几点经验

　　经验1选择模具结构

　　模具结构的选择不仅要考虑用户的生产需求，还要考虑制造难度与生产成本

　　在所有的模具设计中，不管是注塑模具还是冲压模具，模具结构的设计与选择最为关键。其中包括分型面的选择、每模腔数、浇口形式、脱模方式等等。在处理这些问题时，不仅要考虑用户的生产需求，还要考虑制造难度与生产成本，综合几方面的因素，从而制定模具的具体结构形式。如图1，2所示为某三通的模具型芯，图一为传统的分模结构，其特点是结构简单可靠，生产成本低，模具使用过程中不易出现故障，开模模数较多，但其缺点为一模两腔，生产效率低。



　　为了提高生产效率，改用一模四腔(或多腔)、三个方向侧抽芯的布置方法。将制品的布置方式由原来的平行于分模面改为垂直设置，分模面选择为直通部分的轴线所在面。旁通缩口部分的型腔由推套、动镶块和两个哈夫块组成。哈夫块安装在滑块上，当滑块并拢后两哈夫块对接，形成缩口部分型腔.这样就可以进行多腔分模,大大的提高了生产效率.,但这样制作模具的缺点是模具制造成本高,并且装配复杂,要求公差配合部分较多,模具在使用过程中,抽芯部分容易磨损,因此模具使用寿命相对较短。

　　从而可知,模具的结构选择关系着各个方面,不能单纯的从一模几腔来评定一套模具的实际使用效果.如图三为一套一腔64模的滴头模具,该模具的生产效率很高,但在生产过程中,它对生产工艺有着严格的要求,对于配方,温度,注射时间等各方面因素的影响均很敏感,一旦不符合条件,就会造成废品,反而降低了生产效率.



　　经验2公差、加工精度的选择

　　公差、加工精度的选择首先应该考虑的是如何保证塑料制品的尺寸公差和形位公差，在这样的前提下在依次进行其他各部分的公差选择

　　模具设计者在设计过程中公差的选择直接影响着塑料制品的外形和尺寸，同时也直接影响模具的整体装配。对于一般的通用模具而言，型腔的尺寸可以根据制品的尺寸外加收缩率后制定，对于存在配合段，如抽芯、顶针孔部分，公差选择±2司左右即可。当然对于不存在配合的型腔部分则最好与设计尺寸一致，这样才能最大限度的保证制品尺寸。另外在实际操作中我们一般会将型腔在深度方向向下几个司，在模具装配完毕后再进行平面磨床加工，除去预留量，这样可以消除表面在加工时留下的痕迹。对于镶块与模板之间的配合则可以参照机械设计公差手册。不过我们在实际操作过程中一般将动定模镶块的厚度高出动定模板型腔深度10至20司左右，这样既可以避免动定模板变形引起的合模不严密，又可以减小合模接触面积。

　　不论如何选择模具公差，首先应该考虑的是如何保证塑料制品的尺寸公差和形位公差，在这样的前提下在依次进行其他各部分的公差选择。

　　经验3选择模具材料

　　模具材料的选择要兼顾加工性能、抛光性能、焊接性能、热处理变形小等因素

　　由于塑料工业的飞速发展，各种不同要求、不同材料、不同用途的塑料制品越来越多，原来单一的模具钢材已经远远的不能满足实际生产中的需要，因此出现了大量的不同牌号的钢材以满足不同的需要。同时也给模具设计者带来了很多的选择，如何同时的兼顾其加工性能、抛光性能、焊接性能、热处理变形小等，成了模具设计者在材料选择时主要考虑的问题。

　　根据塑料的类型及成型塑料制品的尺寸、精度、质量、数量的不同要求并考虑已有制造模具的条件，可以选用不同类型的塑料模具钢，包括渗碳体、调质钢、高碳工具钢、耐腐蚀钢。对于表面要求有高的耐磨性而内部有好的韧性、形状不太复杂的塑料注射成型模具和挤压成型模具，可选用10、20、12CrNi3A等低碳钢进行渗碳。这类钢退火硬度低，冷作硬化效应不明显，适宜采用冷挤压成形制造模具。对于大型复杂的塑料注射成型模，为避免在热处理时，模具发生变形和裂纹，一般可选用3Cr2Mo、4Cr5MoSiV等钢制造。以聚氯乙烯(PVC)或聚苯乙烯(ABS)加抗燃剂为原料的塑料制品在热成形过程中分别会分解出具有腐蚀性的氯气或二氧化碳气体，因此，该类制品的模具在制造应采用具有一定耐腐蚀性能的钢，诸如Cr18MoV或Cr14Mo4V等。

　　总之，在实际模具的设计和加工生产中，我们要对模具材料进行多方面的比较，合理的选取适合塑料制品特性的模具钢材，同时在满足使用条件的的情况下，尽量选取价格低廉的产品以降低模具成本。提高企业的竞争能力。

　　经验4制定加工工艺

　　加工工艺的制定原则上以成本与效率作主要依据

　　模具加工工艺的制定一直是一个老生长谈的问题，根据不同企业的实际硬件情况只有不同的进行设计。不过我认为原则上当然为成本与效率综合考虑，根据用户的情况选择合适的加工设备。

　　在实际的模具生产中，对于模具镶块型腔的加工我们一般采取两种加工方式，一是由普通铣床加工侧面和底面，一般留有0.5mm的余量，后由数控铣床加工剩余的部分，这样既可以节约生产成本，又可以满足模具精度要求;另外一种是采用数控铣床直接加工，不过考虑加工效率，一般采用较大尺寸的刀具加工，同时考虑刀具磨损，也要在侧面和底面留有余量，然后用较小的刀具清根加工。