注塑模具制造流程及基本加工工艺.doc

注塑模具制造流程及基本加工工艺 （注塑模具）制作过程主要有接受任务模具设计模具制造模具检验及试模改模及修模模具保养一、接受任务 塑胶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、消化产品资料的过程，此为接受任务。13.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）。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，排位时必需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。行位开槽 边钉(导柱)图4.2.1 b,订料是在报价图的基础上，绘制模坯简图，填写订料单 。 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。图4.2.5(模坯简图)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：较好!图5.3.2不好!刚度减弱应力集中1锁紧块2铲鸡3行位图5.3.8强度较小增加锁紧提高强度角度不小于5,一般取10此处被挖空,模具强度减弱强度较弱利用模胚刚度，增加斜面锁紧,提高模具强度.图5.3.9“W1”尺寸较小，易产生弹性变形。虚线为虚拟变形增加“W2”尺寸提高行位刚度图5.3.10图5.11a图5.11b端部定位无端部定位时，易弯曲变形易产生应力集中图5.3.12a无应力集中图5.3.12b应力集中点薄钢镶拼结构消除了应力集中点 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）图5.4.1a镶件上产生尖角大镶件上产生尖角大镶件小镶件后模图5.4.1b图5.4.2a图5.4.2b镶件易装错图5.4.4a不易装错图5.4.4b镶件1镶件2镶件2镶件1图5.4.5允许夹线存在图5.4.6此处不允许夹线存在图5.4.7不允许夹线允许夹线夹线移向内壁，台阶面的位置据需要确定。镶件易于修正外形尺寸图5.4.3镶件 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。 顶针布置形式：合理布置图5.5.8a不合理布置图5.5.8b顶针中心连线未通过柱位中心顶针中心连线通过柱位中心对称布置对称布置顶针顶面为斜面、台阶不好顶针顶面为平面较好图5.5.9顶针受力结构较好部位1镶件2扁顶针图5.5.10尖、薄钢碰前模面1前模 2顶针 3后模图5.5.11 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。 对于其他结构零件，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。由于刀具的长度和直径问题，对于较深的凹槽，其不能直接用较大刀具成型，只能做铜公EDM成型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他资料。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。1.外表形状，颜色透明度，使用性能：纹面or光面。其材料是什么？透明性怎样？使用要求高不高，哪些部位需要注意的（如轮廓线是否要求特别清晰）等等结构合不合理？胶厚情况是否合理？拔模斜度是否够？哪里应该做镶件，合不合理？ a.倒扣（检查胶件是否有倒扣或者拔模角不够问题，一定要有倒扣的，其区域是否可以做斜顶） b.胶件出模方向（特别是内部件，其出模方向如何选择问题） c.后模骨的出模方向（有配合要求的一定要给出模方向，其他没配合要求的骨位可不给） d.对于一些特别要求的，如轮廓线要特别清晰，一定要做尖角，后模是外露的并特别要求高光，不能布顶针的区域等评审时要指出2.是否喷油，电镀，丝印等要求（结构设计开始阶段需考虑，特别是配合部位尺寸）喷油：将产品表面喷上一层涂层从而得到特殊的效果。喷不同的油所得到的涂层厚度不同（也不均匀），设计时相配的地方要适当加大间隙， 如按键单边加大0.1mm左右较为保险(规定面壳按键孔不能喷到油) 电镀：在真空条件下, 通电加热金属(铝)丝, 雾化成离子状态并均匀附著于转动的工件表面上。（厚度0.026mm） 对于有配合、运动要求的电镀件(按钮等), 其真空电镀的总厚度，需与电镀厂沟通后，出spec严格控制，一般按钮尽量要在0.1mm以内。*总结：发图前对于胶件的基本检查和结构评估，主要包括以下几个方面： a. 零件结构相对于模具制造方面的是否合理：是否有倒扣，前后模分配是否合理，是否存在出模不合理的地方、是否有尖、薄钢位，分模线是否合理、可否简化，是否有足够脱模斜度，是否可以通过改良零件结构设计来简化模具结构，胶件哪些位置不能布顶针 b. 零件结构相对于注射成型是否合理：是否胶厚均匀，是否有局部薄（或）厚胶 c. 入水方式和入水位置确定：采用哪种入水，如果潜胶片方式，如果可能对装配有干涉的要指出来（两板模三板模） d. 特别模具结构的确定(如行位、斜顶等) 行位线如何，斜顶的行程是否足够等选择注射机： a.锁模力 理论锁模力=投影面积/25.4/25.4材料压力系数（因为材料压力系数单位是Tone/in2），1in=25.4mm 理论锁模力<0.9注射机额定锁模力 b.射胶量 0.15额定射胶量<正常使用射胶量<0.85额定射胶量 c.容模尺寸*模具支撑结构确定，模具大致结构确定，模肉钢材材料确定可否自动化生产*流道尽量短，考虑进胶平衡和压力平衡封胶距离：小胶件最少封胶距离为5mm运动干涉：特别注意行位和顶针的干涉，斜顶的干涉提问：为什么司筒位置要避开顶棍孔位置？ 由于司筒针要固定在地板上，若地板中间有顶棍孔就不能固定司筒针。 如果不能避开的柱子只能做镶针。电池兜镶件的想法，一般如图所示。（利于修正外形尺寸）非必要情况最好不要在斜面上布顶针，一定要在斜面上布顶针的，顶针必须做定位而且头部做防滑。结构设计考虑顶针的布置，顶针位置尽量做大，能够布大点的顶针。司筒的应用：规定柱子高于10mm必须用司筒。司筒柱子设计尽量不要太高，避免过小过高的柱子。（注意：由于司筒需订购，模厂没有备用，订购最少要四天时间，改模时要增加司筒的必须考虑好改模的时间）白板画刀具图，将CNC加工成型刀路讲解。*电极的拆分：为了成型某些CNC加工不到的地方，必须考虑EDM后各个电极能否接顺的问题。提问：如图结构，为什么改模时做凹台阶不用做大铜公改模？ 产品做凹台，在模具上是凸出来，只需做小铜公加工凸起部分，不需做大铜公配合其他胶位。模具制造与加工方面，可以讲得更详细一些:常用的加工方法有哪些：锣（铣）、车、磨、钻、电火花、线切割、CNC(电脑数控加工这里主要是铣) 锣（铣）：利用刀具自传和移动对钢材做平面加工。（画图讲解）用于加工工件平面。 车：利用三爪卡盘装夹工件，进行外圆车削加工。（画图讲解）用于圆形工件加工。 磨：利用砂轮旋转，工件在磨床工作台移动加工工件，加工进给量较少。 一般应用于平面，有些数控磨床可加工弧面。（画图讲解） 钻：利用自传并上下移动钻铣工件的加工方法。一般用于螺丝孔或其他孔的加工。（画图讲解） 电火花：利用电极放电腐蚀工件的加工方法，只能用于加工导电材料。 电火花加工的原理（配图）；电极-铜、石墨（加工大件或铜、锌合金用到，如喇叭孔位用石墨）； 应用范围-前模加工、骨位电极，CNC加工不到的地方， 电极加工的方法-传统机加工（锣、模）、CNC、线切割; 放电量、火花位、火花纹之间关系；（放电量越大，腐蚀材料越多，所需的火花位越大，工件火花纹越粗） 抛光攻（放电量非常小的EDM）； 积炭、损公的原因以及对成型尺寸的影响；（积炭是工件或电极被腐蚀后的粉末没及时排出加工槽而聚积在工件上， EDM时需喷火花油冲走，当然火花油也有冷却工件的作用。放电腐蚀是相互的，故电极也会腐蚀，只是比工件轻微，造成损公） CNC：有数控系统的切削加工，可控制各种动作。 分为立式、卧式、五面综合切削、有车削功能的综合切削。 卧式是主轴与床台平衡，用于加工垂直面，分三轴，四轴，五轴控制。(画图说明) 线切割：利用铜丝的高速运动，沿一定轨迹割取工件的方法，可加工尖角位。铜丝直径一般为0.2mm。精度比火花加工高。2.其他加工方法: 化学腐蚀（晒纹、晒字，咬花）、抛光（省模）、加硬处理（淬火、渗氮等）、喷砂 化学腐蚀：利用化学药剂腐蚀工件表面的方法。 晒字：凹字，凸字。凹字需留钢位，凸字不需留钢位。详细讲解凹字和凸字哪种情况做光面，哪种做纹面。 雕铜公攻字：在铜公上雕字，然后通过EDM放电加工钢料。 咬花：在规则面上的晒字。 抛光的目的，抛光的方法，抛光的级别，不同钢材所能达到的抛光效果，抛光的局限 抛光目的：成型所需胶件要求，防止拖胶方便出模。 抛光方法：用砂纸，油石，钻石膏等 抛光级别：以砂纸号来区分抛光级别，一般高光模具先用砂纸省到1200#，再用钻石膏抛光。后模省光面一般为320#。 不同钢材达到的抛光效果：总的来说，硬度高的钢材抛光效果会好点，如NAK80，S136，S136H，718S，718H等。 淬火：将钢件加热到临界点以上温度，保温一段时间，然后在水，盐水急冷，使其得到所需硬度和强度的方法，但会引起内应力而变脆。 退火：将钢件加热到临界温度以上30到50度，保温一段时间，然后在炉中缓慢冷却，从而消除内应力降低硬度的方法。 正火：将钢件加热到临界温度以上保温一段时间，然后在空气中冷却的加工方法，使渗氮组织细化，增加强度和韧性，减少内应力。 回火：将淬硬的钢件加热到临界点以下温度，保温一段时间，然后在空气中冷却的方法，使钢获得高的韧性和强度。*3.当然，还有很多很多,比如: 电铸、仿形铣，铰，镗，刨，这些这里不详细介绍 电铸：利用金属的电解沉积原理来复制某些复杂和特殊形状工件的特种加工方法。4.特殊的加工方法：烧焊，利用氩弧焊锡通电加热，融化焊锡并在工件表面堆积材料的加工方法。由于加热有热影响区，会影响工件的分子结构，造成各种缺陷，故尽量减少前模烧焊的情况发生。5.逐一介绍上面这些加工方法的原理，使用范围，同时举实例来说明不同的产品结构、不同的要求，会应对不同的模具结构和不同的