详细版 | 注塑模具制造流程及基本加工工艺解析

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注塑模具制作过程主要包括:

  1. 接受任务;
  2. 模具设计;
  3. 模具制造;
  4. 模具检验及试模;
  5. 改模及修模;
  6. 模具保养。
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一、接受任务

塑料模具的制作,首先是由客户工程人员提供产品图纸给到模具制造商,制造商通过成型塑料制作的任务要求,收集、分析、消化产品数据的过程,此为接受任务。

1.塑件制作要求

了解制件的用途、工艺性、尺寸精度等技术要求。例如塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么,塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理,熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度,有无涂装、电镀、丝印、钻孔等后加工。

估计成型公差是否低于塑料制件的公差,能否成型出合乎要求的塑料制件。此外,还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。

2.工艺资料

了解进胶方式、啤机型号、塑料材料性能、模具结构类型等要求。

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。根据塑料制件的用途和是否后加工,成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、必要的弹性和塑性、透明性或者反射性能、胶接性(如超声)或者焊接性等要求。

3.选择成型设备

注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等。

4.模具具体结构方案

两板模,三板模。模具结构是否可靠,是否满足塑料制件的工艺技术(如几何形状、表明光洁度和尺寸精度等)和生产经济要求(制件成本低,生产效率高,模具能连续工作,使用寿命长,节省劳动力等)。

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二、模具设计

1.胶件排位

胶件排位是指据客户要求,将所需的一种或多种胶件按合理注塑工艺、模具结构进行排列。

胶件排位与模具结构、塑胶工艺性相辅相成,并直接影响着后期的注塑工艺,排位时必须考虑相应的模具结构,在满足模具结构的条件下调整排位。

从注塑工艺角度排位需考虑以下几点:

  • a、流道长度;
  • b、流道废料;
  • c、浇口位置;
  • d、进胶平衡;
  • e、型腔压力平衡。

从模具结构角度需考虑一下几点:

  • a、满足封胶要求
  • b、满足模具结构空间要求:铲基,行位,斜顶等空间要求,模具结构件是否足够强度,多个运动件是否干涉,司筒位置要避开顶棍孔位置等。
  • c、充分考虑螺钉、冷却水及顶出装置:排位需注意螺丝、顶针对冷却水孔的影响。
  • d、模具长宽比例是否协调:模具尽量紧凑,长宽比例适当,同时要考虑注射机安装要求。

2.报价图的绘制及订料

a、报价图是模具的最初设计方案,也为模具订料提供参考说明。报价图是在原来排模的基础上,对模具模胚及其结构和模肉料大小作的一个相对详细的标识。

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b、订料是在报价图的基础上,绘制模坯简图,填写订料单。

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订料需注意要根据模具的各种要求,要适当选择各种模具材料。

3.模具结构设计

模具结构是由注射机类型和胶件特点所决定。设计时着重从以下方面考虑:

  • (1)注塑机的技术规格;
  • (2)塑胶的工艺性能;
  • (3)浇注系统,包括流道、浇口等;
  • (4)成型零部件;
  • (5)常用结构零部件;
  • (6)行位机构;
  • (7)顶出机构;
  • (8)模具温度控制;
  • (9)排气;
  • (10)模具材料。

模具设计需综合考虑各种因素,选择合理结构形式,满足模具成形目的。

a、胶件排位

在3D设计阶段,此时排位根据设计开始的2D排位做更深入的设计。

b、分模

选择正确的分型面,考虑封胶距离,构建基准平面,平衡侧向压力,平坦唧嘴碰面,细小孔的碰插穿处理,避免产生尖钢,综合考虑产品外观等等需考虑好。

c、模具强度的校核与提高

为满足模具能够正常工作,不仅要校核模具的整体性强度,也要校核模具局部结构的强度。

针对具体机构作某些改进,提高局部强度:

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d、模具零件的设计

模具零件按其作用可分为成型零件和结构

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零件。成形零件是指直接参与形成型腔空间的结构件,如凹模(型腔)、凸模(型芯)、镶件、行位等;结构零件是指用于安装、定位、导向、顶出以及成形时完成各种动作的零件,如定位圈、唧咀、螺钉、拉料杆、顶针、密封圈、定距拉板、拉勾等等。

镶件的拆分,主要考虑以下方面:

  • (1)不能产生尖钢,薄钢
  • (2)易于加工
  • (3)易于修整尺寸及维修
  • (4)保证成型零件强度
  • (5)易于装配
  • (6)不能影响外观
  • (7)综合考虑冷却(做镶件后局部冷却困难,要考虑其冷却情况)
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结构零件设计中,顶针的布置和运水的布局一般遵循的原则是先布顶针,然后布运水,再调顶针。但实际制作过程中,往往要考虑改模的情况,模具制作完成后没有马上开始运水,只能在改模完成一定后再根据改后情况来开。

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司筒的布置:

司筒一般应用于成型柱位,另外对于较深的骨位顶针顶出时容易顶白,也可用司筒加骨来辅助顶出。一般情况下,司筒的壁厚>=1mm,定购时司筒和司筒针一起配套定购。

在结构设计中,柱子的高度尽量不要太高,不然司筒针容易冲弯,难以顶出,如下图。

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对于其它结构零件,如定位圈、唧咀、螺钉、拉料杆、密封圈、定距拉板、拉勾、弹簧等的设计及选用,有兴趣的可找些资料自行了解下。

e、模具图纸的制作

模具图纸是将设计意图转化为模具制作的重要文件,一般需按照国家标准绘制,另外也需结合各工厂的习惯画法。

模具图纸包括总装配结构图及其技术要求,另外还有全部零件包括各种镶件的零件图。

三、模具制造

1、编程序,拆电极

模具设计完成后,必须根据各零部件的加工情况是否编制CNC程序以及是否需拆电极EDM加工。

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2、机械加工

模具的机械加工包括CNC加工,EDM加工,线切割加工,深孔钻加工等等。模具在模胚及材料定购回来后只是粗加工状态或者只是钢料,这时必须根据模具的设计意图,进行一系列的机械加工,制成各种零部件。

CNC加工,computer numerical control,也就是数控加工中心,其要求包括了各种加工程序,刀具的选用,加工参数等等要求,有兴趣的可找相关资料学习。

EDM加工,是电火花加工,其是利用放电腐蚀材料达到所要求尺寸的加工过程,因而只能加工可导电材料。其所用的电极一般为铜和石墨。

线切割应用于尖角位的加工。

深孔钻一般应用于大模运水孔的加工及顶针司筒孔的加工。

3.钳工装配

钳工在模具的制作过程中起着相当重要的作用,工作需贯穿整个模具的制造流程。钳工的工作,fit模组装,车铣磨钻样样精通。

4.省模、抛光

省模、抛光是模具在CNC、EDM、钳工加工后,模具组装前对模具利用砂纸,油石,钻石膏等工具材料对模具零件的加工。

四、模具检验及试模

1.模具的检验

fit模和装配的过程其实算是模具的检验过程,在fit模装配中,可检查红丹是否到位,顶针司筒是否顺畅,模具有没有做错干涉等。

2.试模

模具制造完成后,为了检测模具的情况和胶件结构是否做好,需上注射机进行试模。通过试模可以了解模具在啤作过程中出现的情况以及胶件结构是否做好等。

有关试模的要求及胶件缺陷的改善可以参考其它资料。

五、改模及修模

模具在试模后,根据试模的情况做出相应的更改,另外在工程师确认胶件后,胶件的结构也要做相应的更改。

由于模具已经制作完成,故所有的更改都比较麻烦,甚至有时比重做更困难,必须根据具体情况,找到最好的更改办法。

对于结构设计来说,结构的更改必须尽量了解模具情况,是否碰运水、顶针,怎样更改最容易等,可在结合相关信息的情况下再作出相关的改模,必要时可咨询模具组同事。

冷却系统的加工:

冷却系统的加工(钻运水),产品一般要求前模运水在发第一次改模资料时需加工,后模运水在发第二次改模资料后需加工,但对于运水开启与否对啤作影响较大的情况,如PC料的啤作(需打热油啤作情况),尽量在第一次试模前开启。

故结构设计图纸阶段考虑好各种情况,尽量减少改模的工作量,使得运水的开启能正常运行,啤作尺寸尽快确定。

产品结构的改模:

加骨,加柱子,结构大改重做镶件。

原生骨加减胶,柱子移位,螺丝柱加大减小,高度加高降低,批锋修整等等。

六、模具保养

由于模具在高温高压的情况下工作,并且长期和空气接触,极易产生生锈现象,故需对模具做好保养,在不啤作时需打上防锈油,涂上黄油等。

另外,由于模具钢材有一定的使用寿命,以及模具结构设计的不合理,有些尖薄钢结构或者司筒顶针等会出现崩裂和折断等情况,在后期保养中就必须不断的去维护,修整。

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