試析塑料模具設(shè)計(jì)與制造的工藝流程

唐勇

（中國(guó)振華集團(tuán)永光電子有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000）

試析塑料模具設(shè)計(jì)與制造的工藝流程

唐勇

（中國(guó)振華集團(tuán)永光電子有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000）

塑料模具設(shè)計(jì)與制造屬于相當(dāng)繁復(fù)的過(guò)程，且理論研究與實(shí)際生產(chǎn)有較大差別。隨著現(xiàn)代塑料制品形狀逐漸朝多元化、多樣性發(fā)展，會(huì)對(duì)塑料模具的設(shè)計(jì)與制造造成影響。本文基于上述背景，介紹了塑料模具的設(shè)計(jì)、制造步驟，并結(jié)合塑料模具的實(shí)際生產(chǎn)提出了一套完善的工藝流程，以期能為模具設(shè)計(jì)與制造人員提供參考。

塑料模具；設(shè)計(jì)制造；工藝流程

在日常生活中，人們所使用到的各類工具，達(dá)到汽車火箭，小到針頭線腦，均與模具有著直接關(guān)聯(lián)，模具的內(nèi)模形狀決定了所生產(chǎn)出的這些產(chǎn)品的外形特征，同時(shí)，模具設(shè)計(jì)與制造的精度和質(zhì)量也對(duì)這些產(chǎn)品的質(zhì)量有重要影響，因此，對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造的工藝流程進(jìn)行分析意義重大，完整、規(guī)范的工藝流程是保證模具設(shè)計(jì)合理、產(chǎn)品使用穩(wěn)定的首要前提，以下將以實(shí)際生產(chǎn)案例出發(fā)，從模具設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的一般流程入手進(jìn)行探討。

1 塑件分析

本文所選取的塑料產(chǎn)品為某電子設(shè)備充電座上蓋，外觀要求無(wú)明顯形變、翹曲、接痕、劃傷等，并要求按樣板做出細(xì)紋咬花。針對(duì)生產(chǎn)要求，對(duì)該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能要求進(jìn)行分析：注塑方式采用中心點(diǎn)注射法，縮水率保持在4/1 000，產(chǎn)品估算質(zhì)量為40 g，成型溫度控制早60℃。該產(chǎn)品模具形式為三板模，所采用的機(jī)床沖壓噸位為100 t。

2 模具設(shè)計(jì)與制造工藝流程

2.1設(shè)計(jì)前的考慮

模具設(shè)計(jì)是制造的前提，且二者密不可分，模具制造工藝需要根據(jù)模具設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和制作要求進(jìn)行精確操作。模具設(shè)計(jì)主要根據(jù)塑件形狀和尺寸來(lái)完成，且需要對(duì)模具制造的可行性進(jìn)行充分考慮，正常情況下，模具設(shè)計(jì)與制造需分工進(jìn)行，在設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行審核，通過(guò)后才開(kāi)始制造模具，并按照加工進(jìn)度計(jì)劃對(duì)加工流程進(jìn)行安排。

2.2分析原始資料

（1）了解產(chǎn)品的用途、尺寸、精度等技術(shù)要求，并對(duì)精度最高的塑料零件尺寸和成型工藝參數(shù)進(jìn)行分析；

（2）確定成型方法，選擇注射法、鑄壓法、直壓法，由于充電座上蓋的形狀特征，故本文采用注射法進(jìn)行操作；

（3）根據(jù)成型設(shè)備的種類對(duì)模具加工進(jìn)行分析，例如注射機(jī)應(yīng)首先對(duì)注射容量、注射壓力、模具安裝尺寸、噴嘴直徑、模具最大厚度值和最小厚度值以及模板行程等參數(shù)進(jìn)行確定；

（4）確定成型零件、結(jié)構(gòu)件形式；

（5）根據(jù)各部分強(qiáng)度計(jì)算出成型零件的工作尺寸。

（6）分析3D模型，對(duì)塑件結(jié)構(gòu)曲面分型進(jìn)行選取，為了利于塑件順利出模，避免發(fā)生托花、粘結(jié)等異常問(wèn)題，在內(nèi)表明部分需增加拔模1/3（如圖1），且考慮到上蓋結(jié)構(gòu)，需在側(cè)邊做一滑塊結(jié)構(gòu)，因此該塑件模具所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)為斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯三板模結(jié)構(gòu)，使其具備構(gòu)造簡(jiǎn)單、安全可靠、出模方便的特點(diǎn)，以頂針推出，一模一腔。

圖1　拔模3D示意圖

2.3產(chǎn)品圖轉(zhuǎn)換

將3D模型轉(zhuǎn)換為2D生產(chǎn)圖后進(jìn)行排位設(shè)計(jì)，由于采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，動(dòng)模機(jī)芯采用鑲件結(jié)構(gòu)，模架、模芯、側(cè)芯、鑲件的訂料單均由設(shè)計(jì)人員完成；加工人員則對(duì)2D排位圖進(jìn)行分析，模具制造所虛的材料毛坯由管理人員根據(jù)訂料單訂購(gòu)。

2.4畫(huà)出工序圖

設(shè)計(jì)人員對(duì)推桿、水道位置的工序圖進(jìn)行起草后需仔細(xì)審核各項(xiàng)數(shù)據(jù)。用于模具加工的毛坯，除了模架加工周期稍微長(zhǎng)一點(diǎn)，其余均會(huì)很快就配備完畢，在動(dòng)、定模型芯毛坯訂回后，加工人員需對(duì)其先進(jìn)行粗加工，再進(jìn)行精加工。針對(duì)芯柱的六面，通常可采用銑加工以及平面磨削加工，并在芯柱上進(jìn)行流道、推桿孔、水道、澆口的加工。

2.5塑料模具成型結(jié)構(gòu)分析

注塑成型是將粉末狀或顆粒狀塑料加進(jìn)注塑機(jī)料筒，在機(jī)械剪切力和熱力作用下，顆粒狀材料塑化成流動(dòng)性良好的塑料熔體，在螺桿推動(dòng)下通過(guò)注塑機(jī)噴嘴注入低溫模具腔內(nèi)，經(jīng)過(guò)保壓、冷卻、固化形成與模腔形狀一致的塑料產(chǎn)品，最后開(kāi)模取出產(chǎn)品，閉合模腔，即完成了一個(gè)注塑操作周期。注塑模具在工作過(guò)程中需要承受各種各樣的外力作用，例如保壓壓力、注射壓力、模腔作用力等，注塑模具以及成型零件一些受力薄弱的部位在上述外力作用下有可能導(dǎo)致變形或破裂，一旦發(fā)生破裂必然導(dǎo)致整個(gè)模具報(bào)廢，因此，在對(duì)模具進(jìn)行成型設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行核準(zhǔn)，此外，模具在外力因素下還會(huì)引起彈性形變，若形變程度超過(guò)精度要求則會(huì)導(dǎo)致次品產(chǎn)生，若成型零件在對(duì)接面或貼合面處變形程度較為明顯，則會(huì)導(dǎo)致脫模困難、溢料等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致塑料產(chǎn)品無(wú)法達(dá)到質(zhì)量要求，因此還需對(duì)模具結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行核準(zhǔn)。

2.6三維分模

設(shè)計(jì)人員在使用三維軟件進(jìn)行分模后即可得到定、動(dòng)模型芯的3D造型圖，用自動(dòng)編程軟禁進(jìn)行CNC程序編制后即可對(duì)模芯進(jìn)行數(shù)控加工。此時(shí)設(shè)計(jì)人員需要畫(huà)出動(dòng)模鑲件、側(cè)滑塊的2D框線平面圖，并提供給加工人員，對(duì)鑲件和側(cè)滑塊進(jìn)行加工時(shí)通常以線切割法進(jìn)行，或者采用成型磨削工藝。使用線切割時(shí)需要根據(jù)線割2D圖對(duì)線切割程序進(jìn)行編制，之后完成模具工件加工。

2.7電極加工

在完成CNC編程后，設(shè)計(jì)人員需根據(jù)定、動(dòng)模型芯的3D圖進(jìn)行電極設(shè)計(jì)，并繪出3D電極圖，通常叫做“拆電極”，根據(jù)電極圖可定制電極材料，并編寫(xiě)電極CNC加工程序。在定、動(dòng)模型芯的電火花加工完成后，設(shè)計(jì)人員需對(duì)整套模具的3D裝配圖進(jìn)行完善，并做好圖檔整理，與加工人員做好技術(shù)交底。

2.8其他零件加工

（1）定、動(dòng)模板加工。在模架訂回后即可進(jìn)行其他零件加工，首先需對(duì)模架進(jìn)行編碼，包括對(duì)應(yīng)的模芯也要打上一致編碼，保證在裝配過(guò)程中可對(duì)號(hào)入座，之后再拆模架；對(duì)定、動(dòng)模板進(jìn)行加工時(shí)首先需按照模芯尺寸對(duì)?？蜻M(jìn)行加工，分別以磨削工藝和銑削工藝進(jìn)行粗加工和精加工，保證?？蚱秸群拖噜彵砻娴拇怪倍日`差在0.02 mm以內(nèi)，再用定、動(dòng)模型芯分別進(jìn)行配合，完成螺紋孔、推桿頂針孔、澆口套孔、水道的加工。

（2）推桿、推板加工。設(shè)計(jì)人員提供推桿位置2D簡(jiǎn)圖后，用復(fù)位桿將動(dòng)模板和推桿固定板連接起來(lái)，動(dòng)模板面朝上，從上至下鉆開(kāi)推桿孔，推桿沉頭則需先將推桿固定板反向，底部朝上進(jìn)行校正，以鉆頭粗加工，再以銑刀精加工后進(jìn)行倒角，最后對(duì)定、動(dòng)模型芯以及側(cè)型芯等成型的模具零件進(jìn)行拋光，防治粘膜。

（3）裝配測(cè)驗(yàn)。定、動(dòng)模型通過(guò)調(diào)整，在合模合格后配合加工斜導(dǎo)柱孔，再以裝配→試?！倒ふ摹嚹５牟襟E進(jìn)行裝配測(cè)驗(yàn)，直到塑件達(dá)到客戶要求后方可投產(chǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合具體塑料產(chǎn)品工件，對(duì)塑料模具設(shè)計(jì)與制造的工藝流程進(jìn)行了逐步探討，文中通過(guò)對(duì)充電座上蓋的模具設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)以及工藝制造的操作規(guī)程進(jìn)行了分析，突出了模具設(shè)計(jì)與制造相輔相成，互相促進(jìn)的原則。目前我國(guó)的模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比尚存在很大差距，因此需對(duì)設(shè)計(jì)與制造的各項(xiàng)工藝流程進(jìn)行深入研究分析，從設(shè)計(jì)理念、工序圖、成型分析、三維分模等方面入手，提高模具設(shè)計(jì)與制造的正確性和合理性，縮短成型周期，保證加工質(zhì)量，進(jìn)一步提高模具企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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Analysis of design and manufacturing process for plastic mold

TQ320.52

1009-797X（2016）10-0110-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.10.045

唐勇（1967-），男，大學(xué)?？疲芯糠较?yàn)楣つA具設(shè)計(jì)、機(jī)械制造及工藝。

2016-04-25