一套难得的德国注塑模具设计流程与设计细节

来源： 华南注塑技术顾问 注塑培训

1设计准备

1必需的图纸、模具仕样书内容的确认：

在正式的模具设计之前，下列图纸或文件通常要具备：

① 部品图；

②模具设计制作仕样书；

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

部品图决定了模具设计的最终目的，必须透彻地理解。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对模具构造有影响的部位；

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，则模具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

模具设计者应避免可能发生上述缺陷的模具结构设计。

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，作为模具设计者来说，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，会在模具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×A   F：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。

2

成型品基本图设计

模具设计工作的大致流程：

初期检讨→成型品基本图设计→模具构造设计→部品图设计→检图→出图

塑料注射模具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；

④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 类似模具的比较；

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模具制作寸法的决定

由于塑料冷却以后的收缩性，故模具制作寸法要考虑“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模具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

3模具构造设计

成型品基本图完成以后，即可开展最重要的工作-模具构造图面的设计。这部分工作占模具设计全部研讨工作的80%。下面就是具体的设计流程：

1成型机模具取付仕样的确认：
① 滑杆间距的确认

模具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

模具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模架的选择

对于塑料注射模具而言，模架均已标准化。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。

4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

5浇口套采用PUNCH市贩品

6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.

7流道从流道板顺利脱出的方法:

采用RUNNER EJECTING SET(MISUMI市贩品)

8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.

9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。

10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。

11浇口套的配置

本公司均采用PUNCH公司的标准部品。

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。

12定位圈的配置

结合成形机仕样，采用PUNCH市贩品。

13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。

14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。

15部品番号的确定

本公司制定有模具用部品番号的命名规则，按此规则进行确定。

16其他

至此，模具的构造设计基本完成。

4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模具构造图进行模具部品图设计，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从模具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 便于模具的修正。

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，模具部品图中与成形有关的部分已完成，下面进行模具构造部分的部品设计。

5检图

部品图设计完以后要进行检图，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可调查类似模具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模具取数是否合适。

⑶分型面的设置是否正确？是否满足模具仕样书的要求？

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模具纳期可否完成？

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模具构造方面的检讨

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？

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？