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一副模具的成功與否,關鍵在於模具設計標準的應用和模具設計細節的處理是否正確。因此,接下來對模具設計中所應用的一些標準和細節處理作一些必要的講解。

1 模具設計 -概述

模具設計模具設計

模具,是以特定的結構形式通過一定方式使材料成型的一種工業產品,同時也是能成批生產出具有一定形狀和尺寸要求的工業產品零部件的一種生產工具。大到飛機、汽車,小到茶杯、釘子,幾乎所有的工業產品都必須依靠模具成型。用模具生產製件所具備的高精度、高一致性、高生產率是任何其它加工方法所不能比擬的。模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品開發能力。所以模具又有「工業之母」的榮譽稱號。
什麼是模具設計呢?按國家職業定義,模具設計是:從事企業模具的數字化設計,包括型腔模與冷沖模,在傳統模具設計的基礎上,充分應用數字化設計工具,提高模具設計質量,縮短模具設計周期的人員。模具設計是:從事企業模具的數字化設計,包括型腔模與冷沖模,在傳統模具設計的基礎上,充分應用數字化設計工具,提高模具設計質量,縮短模具設計周期的人員。

2 模具設計 -設計步驟

模具設計模具CAD

1、對所設計模具之產品進行可行性分析,以電腦機箱為例,首先將各組件產品圖紙利用設計軟體進行組立分析,即我們工作中所說的套圖,確保在模具設計之前各產品圖紙的正確性,另一方面可以熟悉各組件在整個機箱中的重要性,以確定重點尺寸,這樣在模具設計中很有好處的,具體的套圖方法這裡就不做詳細的介紹了。
2、在產品分析之後所要進行的工作,對產品進行分析採用什麼樣的模具結構,並對產品進行排工序,確定各工序沖工內容,並利用設計軟體進行產品展開,在產品展開時一般從後續工程向前展開,例如一產品需要量五個工序,衝壓完成則在產品展開時從產品圖紙開始到四工程、三工程、二工程、一工程,並展開一個圖形后複製一份再進行前一工程的展開工作,即完成了五工程的產品展開工作,然後進行細緻的工作,注意,這一步很重要,同時需特別細心,這一步完成的好的話,在繪製模具圖中將節省很多時間,對每一工程所衝壓的內容確定好后,包括在成型模中,產品材料厚度的內外線保留,以確定凸凹模尺寸時使用,對於產品展開的方法在這裡不再說明,將在產品展開方法中具體介紹。
3、備料,依產品展開圖進行備料,在圖紙中確定模板尺寸,包括各固定板、卸料板、凸凹模、鑲件等,注意直接在產品展開圖中進行備料,這樣對畫模具圖是有很大好處的,我所見到有很多模具設計人員直接對產品展開圖進行手工計算來備料,這種方法效率太低,直接在圖紙上畫出模板規格尺寸,以組立圖的形式表述,一方面可以完成備料,另一方面在模具各配件的工作中省去很多工作,因為在繪製各組件的工作中只需在備料圖紙中加入定位、銷釘、導柱、螺絲孔即可。
4、在備料完成後即可全面進入模具圖的繪製,在備料圖紙中再制一份出來,進行各組件的繪製,如加入螺絲孔,導柱孔,定位孔等孔位,並且在沖孔模中各種孔需線切割的穿絲孔,在成型模中,上下模的成型間隙,一定不能忘記,所以這些工作完成後一個產品的模具圖差不多已完成了80%,另外在繪製模具圖的過程中需注意:各工序,指製作,如鉗工劃線,線切割等到不同的加工工序都有完整製作好圖層,這樣對線切割及圖紙管理有很大的好處,如顏色的區分等,尺寸的標註也是一個非常重要的工作,同時也是一件最麻煩的工作,因為太浪費時間了。
5、在以上圖紙完成之後,其實還不能發行圖紙,還需對模具圖紙進行校對,將所有配件組立,對每一塊不同的模具板製作不同的圖層,並以同一基準如導柱孔等到進行模具組立分析,並將各工序產品展開圖套入組立圖中,確保各模板孔位一致以及折彎位置的上下模間隙配合是否正確。

3 模具設計 -五金模具設計流程

模具設計五金模具設計

一.設計準備
1. 必需的圖紙、金型仕樣書的內容等的確認:
在正式的金型設計之前,下列圖紙或文件通常要具備:
① 部品圖;②金型設計製作仕樣書;③設計製作契約書;④其他
並且要對上述資料完全理解,不明確處要得到客戶的確認。
2. 把握圖面的概要
部品圖決定了金型設計的最終目的,必須透徹地理解。日本客戶提供的部品圖是按照JIS製圖規定採用三角法繪製的,通常由以下部分構成:
正面圖、平面圖、側面圖、斷面圖、詳細圖、參考圖、註記、公差一覽、仕上記號一覽、標題欄、其他
在視圖過程中要注意以下方面:
① 公差要求較嚴格處;②對金型構造有影響的部位;
② 現有圖面無法理解的部分;④註記中特別突出的事項
⑤特殊的材料和熱處理要求;⑥部品壁厚較薄處(t<0.6mm)
⑦部品壁厚較厚處;⑧外觀上有無特別仕樣要求
⑨三維曲面部分;⑩設計者、日期、納期、價格等
3. 部品立體形狀的理解
部品圖是二維繪製的,要通過視圖轉換成設計者頭腦中的三維形狀,而手繪立體圖對此很有幫助。
準備好紙和鉛筆。
首先繪製出製品的大致外形輪廓,然後再根據自己對部品圖的理解,繪製出部品各部位的斷面圖。
上述這些對將來分型面的確定、入子的分割非常重要。如果條件允許,使用粘土等輔助物來幫助理解會更好。
4.標題欄的檢討
部品圖的標題欄一般註明了圖面中的公差、部品的材料等一些內容,必須要認真研讀。
①部品名;②圖名;③圖番;④材質(包括收縮率);⑤仕樣,指材質的詳細仕樣,如生產廠家、商品名、樹脂代號;⑥尺度;⑦設計者;⑧變更欄;
5.註記部分的檢討
⑴澆口種類、位置、數量
如無特殊要求,則金型設計者在自行決定后需徵得客戶的同意。
⑵入子分割線的要求
由於入子分隔線會在制品表面形成接痕,影響外觀,尤其對摺疊部位有害,所以設計者應遵守部品圖的規定。
⑶成型品表面划傷等缺陷的規定
金型設計者應避免可能發生上述缺陷的金型結構設計。
⑷未注公差的要求。
⑸成型品形狀及尺寸上的變更需徵得客戶的同意,作為金型設計者來說,不可自行決斷。
⑹主視圖的檢討
主視圖是圖面中尺寸較集中的地方,確認兩側公差及片側公差,並標記其中較嚴格者。
⑺其他各視圖的檢討。方法同上
⑻必要型締力的檢討
熔融樹脂在注射時,會在金型分型面上產生一個相當大的注射壓力。如注射機最大型締力小於注射壓力,則模板之間就會產生縫隙,發生溢邊現象。必要型締力的計算如下:
F=P×A F:必要型締力(Kg)
P:注射壓力(Kg/cm2),取300~500,視成型條件而定
A:製品在注射方向上的投影面積cm2
⑽必要射出體積的檢討
在選擇注射機時,要進行射出體積的檢討。
包括聊吧、製品在內的體積總和要小於注射機最大注射量的1/2~2/3
⑾其他事項
如客戶提供的資料不全,需跟客戶聯繫,取得全部資料。
使用彩筆標記出自己認為較重要的,以利於下一步的設計。

.成型品基本圖的設計
下圖是金型設計工作的大致流程:
初期檢討→成型品基本圖設計→金型構造設計→部品圖設計→檢圖→出圖
塑料注射金型的設計從成型品基本圖的設計入手,其正確與否決定了成型製品的好壞。
下面就成型品基本圖的設計手法進行講解:
1. 了解成型材料的特性
最關鍵的是流動性能的好壞和收縮率的大小
2. 可充填性的檢討
應全面考慮以下幾個方面:
① 型腔可否完全填充;②溶接痕的位置;③氣泡的發生;
③成型品的變形;⑤點澆口的切斷痕;⑥其他
在設計工作中,根據工作條件,採用下述方法來分析驗證:
① 類似金型的比較;②流動比(L/T)的計算;③CAD、CAE
3. 澆口位置的確定
4. 澆口形狀的確定
5. 分型面的確定
應參照下述原則:
① 盡量採用平面;②易於加工;③無離型不良發生;④外觀上分割線無影響處.
6. 金型製作寸法的決定
由於塑料冷卻以後的收縮性,故金型製作寸法要考慮「成型收縮率」,方法如下:(以收縮率0.2%為例)
①兩側公差: L=25±0.05 →L0=1.02×25=25.5
②片側公差: L=3-0.2 →L0=[(3+2.8)/2]×1.02=2.96
經過上述方法計算出的寸法,要經過以下兩方面的補正:
① 金型製作上可修改性的補正。
② 奇數寸法的偶數化。
7. 拔模斜度的決定(固定側)
為防止離型不良,有必要在固定側型芯處設置拔模斜度,但要在成型品公差範圍內,一般以30』~3°為宜。
8. 拔模斜度的決定(可動側)
如有必要,可動側也可加拔模斜度,但一般可不加。如有頂出不良,可通過加裝頂桿的方法來解決。
9. 頂桿的配置
按照以下原則:
① 頂出面積儘可能大,因細小的頂桿孔難以加工。
② 盡量採用圓頂桿,因方頂出孔難以加工(但利用鑲件分割線做出的較簡單)。
③ 頂桿要配置在型芯附近。
④ 頂桿孔周圍最小1mm壁厚保證。
10. 生產數的記入

三.金型構造設計
成型品基本圖完成以後,即可開展最重要的工作-金型構造圖面的設計。這部分工作占金型設計全部研討工作的80%。下面就是具體的設計流程:
1. 成型機金型取付仕樣的確認:
① 滑桿間距的確認
金型大小不可超過滑桿間距,通常要留20mm以上的安全距離。
② 最小型厚的確認
金型的型厚要大於注射機的最小型厚
③ 最大開模行程的確認
④ 最大鎖模力的確認
⑤ 理論射出容量的確認
⑥ 定位圈直徑的確認(以選擇定位圈型號)
⑦ 注射機噴嘴先端形狀的確認(以選擇澆口套型號)
⑧ 最大型厚的計算
T=最小型厚+最大開模距離-S1-S2-S
2. 型腔配置方法的檢討
對於多型腔模具而言,要妥善安排型腔位置,使之投影中心完全位於模架中心上,並使流道最短地達到均衡進料。
3. 型腔壁厚度的確定
4. 模架的選擇
對於塑料注射模具而言,模架均已標準化。我公司均採用日本FUTABA(雙葉)的模架。在選擇模架時,除了大小規格外,應確認以下方面:
① 導柱導套的位置,有的導柱在固定側,而有的在可動側。根據需要來選擇。
② 對於各模板的厚度,應結合成型品基本圖來確認。一般來說,要使鑲件非成形部分的長度在30mm左右為宜。
③ 目前我們有FUTABA的標準模架CAD庫,可使用它來快速生成模架圖。
5. 分型動作的決定
在模板厚度確定后,進行分型動作的檢討。
① 固定側型板與流道板之間的開模距離S1
S1=點澆口套長度+澆口套長度+10~20
② 流道板與固定側座板之間的開模距離S2
S2=拉料勾勾頭長度+3mm安全距離
③ 止動螺栓長度決定
L=固定側型板厚+S1
④ 止動螺栓頭部長度決定
⑤ 支撐導柱長度決定
L=固定側型板厚+S1+流道板厚+S2+固定側座板厚
⑥ 拉料勾長度決定
⑦ 流道頂出裝置決定
⑧ 澆口套周邊機構決定
⑨ 要做到使成形品頂出后自然落下的模具布局
6. 澆口套採用PUNCH市販品
7. 開模次序的確定,並採用相應機構來確保這種開模次序的實現.
8. 流道從流道板順利脫出的方法:
採用RUNNER EJECTING SET(MISUMI)
9. 支撐柱配置的檢討
在注射時,注射機會在可動側型板的底部產生一個瞬間的注射壓力,引起型板變形.為防止此種現象發生,可在模架中設置支撐柱,以不妨礙頂桿和力征安排在每個型腔附近為原則.
10. 冷卻水孔的決定
為了恆定模具溫度,必須開設冷卻水孔,通以冷卻用水。
冷卻水孔的大小與冷卻效率關係不大,中等大小的模具一般採用ф8.5的水孔即可,介面處採用PT1/8的管螺紋。
冷卻水孔的位置與數量與冷卻效果有密切關係,在確定時,應儘可能地靠近型腔和儘可能地多,但不要發生干涉。
11. 頂出部分的配置
結合成形品基本圖,合理配置頂桿位置,注意不要與冷卻水孔及支撐柱等部件發生干涉。
12. 澆口套的配置
澆口套頭部SR寸法要比注射機噴嘴的SR寸法大1mm左右。
澆口套開口處ф寸法要比注射機噴嘴的ф寸法大0.5mm左右。
對於錐度來說,採用片側1°比較好。
13. 定位圈的配置
結合成形機仕樣,採用PUNCH市販品。
14. 排氣道的配置
為了使型腔內空氣順利排出,有時需設排氣道。不過一般設計中不予考慮,生產中如發現有排氣不良,再予以解決。
15. 頂出導柱與頂出導套的設計
為了提高頂出部件運動的精度,從而延長頂桿、型芯壽命,防止頂桿拉傷,可設計頂出導柱與頂出導套。
16. 部品番號的確定
本公司制定有金型用部品番號的命名規則,按此規則進行確定。
17. 其他
至此,金型的構造設計基本完成。

四.部品圖設計
在進行構造設計完成以後,根據成形品基本圖和金型構造圖進行金型部品圖設計,包括下述內容:
⑴設計需加工的部品圖面。
⑵外構件追加工部品圖面。
⑶購入部品仕樣書。
1. 型腔部分的設計:
⑴從金型構造圖中把型腔部分的外形提取出來。X-Y方向與模板嵌合,注意公差與配合。Z方向採用螺釘或掛鉤或鍵固定均可。
⑵成形部分形狀與寸法
根據成形品基本圖來決定,並考慮以下方面:
① 成形品寸法公差。
② 與別的部品之間的關係(配合)等。
③ 便於金型的修正。
④ 機械加工方法所能達到的加工能力。
⑤ 加工費用。
⑥ 其他。
⑶型芯均採用掛鉤的形式與型腔件配合,X-Y方向用公差來嚴格控制。
⑷澆口設計
⑸固定方法
⑹材質、硬度的決定
考慮以下方面:
① 成形品的形狀、寸法精度維持機能。
② 成形品表面品質決定機能。
③ 耐衝擊,剛性、強度要足夠。
④ 耐腐蝕性。
⑤ 耐磨性。
⑥ 機加工性。
⑦ 鏡面特性。
⑧ 熱傳導性。
⑨ 熱處理性。
⑩ 材料價格。
2. 固定側型芯的設計
形狀與寸法根據成形品基本圖確定。
材質的選擇參考上面的內容。
可動側型芯、型腔設計大致與固定側相同,但多出頂出部分的設計內容。
至此,金型部品圖中與成形有關的部分已完成,下面進行金型構造部分的部品設計。

五.檢圖
部品圖設計完了以後要進行檢圖,這與設計工作同等重要。在投入生產前發現錯誤,要比在生產中或完成後才發現要節省大量的金錢與精力。
檢圖工作,可由設計者自身承擔,也可由第三者擔任。在檢圖中應把握如下原則:
⑴詳細設計、重要設計檢查時,最好在精力充沛時進行。
⑵連續工作1~2小時,應休息10~15分鐘,保持頭腦清醒。
⑶不要懼怕失敗,在失敗中取得成長的經驗。
⑷不要從詳細設計著手,應從總體方案開始,這樣容易發現大的原則性的錯誤。
⑸可調查類似金型在使用過程中發生的問題,並與自己的設計工作相對照。
檢圖工作主要內容如下:
1. 重要的原則性的項目
⑴根據型芯、型腔明細表,有無遺漏設計的部分。
⑵金型取數是否合適。
⑶分型面的設置是否正確?是否滿足金型仕樣書的要求?
⑷型腔可否完全填充?
⑸製作費用是否在預算範圍內?
⑹成形品生產成本是否在預算範圍內?
⑺金型納期可否完成?
⑻為保證納期,是否採取了合理的措施?
⑼成形品型腔可否順利脫出?
⑽成形品型芯可否順利脫出?
⑾澆口、流道的配置有無不當?
⑿冷卻水道有無干涉處?
⒀支撐柱、頂桿、定出導向柱有無干涉?
⒁成形收縮率計算是否正確?
⒂鑲件分割方式是否正確?
⒃兩側相互配合的部件設計是否正確?
⒄成形機取付仕樣是否滿足要求?
⒅其他特殊要求是否滿足?
2. 金型構造方面的檢討
⑴目前的設計正確與否,有無可以改進之處?
⑵樹脂流動的預想是否正確?
⑶型芯、型腔離型對策正確與否?
⑷滑塊與滑動型芯的設計是否正確?
⑸配合處公差是否正確?
⑹排氣道是否合適?
⑺配合間隙是否合適?
⑻裝配時是否困難?
⑼拆卸是否方便?
⑽對白化現象有無預防?
⑾兩側各部件之間有無干涉?
3. 進行詳細檢討的部分:
⑴有無尺寸相互不一致處?
⑵斷面形狀正確與否?
⑶部品個數是否正確?
⑷部品材質是否正確?
⑸型板剛性是否滿足要求?
⑹型腔剛性、強度是否滿足要求?
⑺澆口形狀是否合適?
⑻加工方法是否經過妥善考慮?
⑼電極設計是否正確?
⑽標準部品發注書是否有誤?
⑾客戶仕樣變更部分是否已全部變更?
⑿廢舊圖面是否已被替換?
⒀寸法公差、表面粗糙度有無過於嚴格處?
⒁機械加工性是否適當?

4 模具設計 -塑料模具設計步驟

模具設計塑膠模具設計

一、接受任務書
成型塑料製件的任務書通常由製件設計者提出,其內容如下: 
1、 經過審簽的正規制製件圖紙,並註明採用塑料的牌號、透明度等。
2、塑料製件說明書或技術要求。
3、生產產量。 
4、 塑料製件樣品。
通常模具設計任務書由塑料製件工藝員根據成型塑料製件的任務書提出,模具設計人員以成型塑料製件任務書、模具設計任務書為依據來設計模具。

二、收集、分析、消化原始資料 
1、 收集整理有關製件設計、成型工藝、成型設備、機械加工及特殊加工資料,以備設計模具時使用。
2、消化塑料製件圖,了解製件的用途,分析塑料製件的工藝性,尺寸精度等技術要求。例如塑料製件在外表形狀、顏色透明度、使用性能方面的要求是什麼,塑件的幾何結構、斜度、嵌件等情況是否合理, 熔接痕、縮孔等成型缺陷的允許程度,有無塗裝、電鍍、膠接、鑽孔等后加工。選擇塑料製件尺寸精度最高的尺寸進行分析,看看估計成型公差是否低於塑料製件的公差,能否成型出合乎要求的塑料製件來。此外,還要了解塑料的塑化及成型工藝參數。
3、 消化工藝資料,分析工藝任務書所提出的成型方法、設備型號、材料規格、模具結構類型等要求是否恰當,能否落實。成型材料應當滿足塑料製件的強度要求,具有好的流動性、均勻性和各向同性、熱穩定性。根據塑料製件的用途,成型材料應滿足染色、鍍金屬的條件、裝飾性能、必要的彈性和塑 性、透明性或者相反的反射性能、膠接性或者焊接性等要求。 
4、 確定成型方法 採用直壓法、鑄壓法還是注射法。
5、 選擇成型設備 根據成型設備的種類來進行模具設計,因此必須熟知各種成型設備的性能、規格、特點。例如對於注射機來說,在規格方面應當了解以下內容:注射容量、鎖模壓力、注射壓力、模具安裝尺寸、頂出裝置及尺寸、噴嘴孔直徑及噴嘴球面半徑、澆口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等,具體見相關參數。 要初步估計模具外形尺寸,判斷模具能否在所選的注射機上安裝和使用。

三、具體結構方案 
1、 確定模具類型
如壓制模(敞開式、半閉合式、閉合式)、鑄壓模、注射模等。
2、確定模具類型的主要結構
選擇理想的模具結構在於確定必需的成型設備,理想的型腔數,在絕對可靠的條件下能使模具本身的工作滿足該塑料製件的工藝技術和生產經濟的要求。對塑料製件的工藝技術要求是要保證塑料製件的幾何形狀,表面光潔度和尺寸精度。生產經濟要求是要使塑料製件的成本低,生產效率高,模具能連續地工作,使用壽命長,節省勞動力。
影響模具結構及模具個別系統的因素很多,很複雜: 如型腔布置。根據塑件的幾何結構特點、尺寸精度要求、批量大小、模具製造難易、模具成本等確定型腔數量及其排列方式。
對於注射模來說,塑料製件精度為3級和3a級,重量為5克,採用硬化澆注系統,型腔數取4-6個;塑料製件為一般精度(4-5級),成型材料為局部結晶材料,型腔數可取16-20個;塑料製件重量為12-16克,型腔數取8-12個;而重量為50-100克的塑料製件,型腔數取4-8個。對於無定型的塑料製件建議型腔數為24-48個,16-32個和6-10個。當再繼續增加塑料製件重量時,就很少採用多腔模具。7-9級精度的塑料製件,最多型腔數較之指出的4-5級精度的塑料增多至50%。 
3、 確定分型面 
4、 分型面的位置要有利於模具加工,排氣、脫模及成型操作,塑料製件的表面質量等。
5、 確定澆注系統
主澆道、分澆道及澆口的形狀、位置、大小)和排氣系統(排氣的方法、排氣槽位置、大小)。
6、選擇頂出方式
(頂桿、頂管、推板、組合式頂出),決定側凹處理方法、抽芯方式。
7、決定冷卻、加熱方式及加熱冷卻溝槽的形狀、位置、加熱元件的安裝部位
根據模具材料、強度計算或者經驗數據,確定模具零件厚度及外形尺寸,外形結構及所有連接、定位、導向件位置。
8、確定主要成型零件,結構件的結構形式
9、考慮模具各部分的強度,計算成型零件工作尺寸
以上這些問題如果解決了,模具的結構形式自然就解決了。這時,就應該著手繪製模具結構草圖,為正式繪圖作好準備。

四、繪製模具圖
要求按照國家製圖標準繪製,但是也要求結合本廠標準和國家未規定的工廠習慣畫法。 
1、 在畫模具總裝圖之前,應繪製工序圖,並要符合製件圖和工藝資料的要求。由下道工序保證的尺寸應在圖上標寫註明「工藝尺寸」字樣。如果成型后除了修理毛刺之外,再不進行其他機械加工,那麼工序圖就與製件圖完全相同。 在工序圖下面最好標出製件編號、名稱、材料、材料收縮率、繪圖比例等。通常就把工序圖畫在模具總裝圖上。
2、 繪製總裝結構圖
繪製總裝圖盡量採用1:1的比例,先由型腔開始繪製,主視圖與其它視圖同時畫出。
3、模具總裝圖應包括以下內容:
(1)模具成型部分結構 
(2) 澆注系統、排氣系統的結構形式。
(3)分型面及分模取件方式。
(4) 外形結構及所有連接件,定位、導向件的位置。
(5)標註型腔高度尺寸(不強求,根據需要)及模具總體尺寸。
(6) 輔助工具(取件卸模工具,校正工具等)。
(7)按順序將全部零件序號編出,並且填寫明細表。
(8) 標註技術要求和使用說明。
4、模具總裝圖的技術要求內容:
 對於模具某些系統的性能要求。例如對頂出系統、滑塊抽芯結構的裝配要求。
 對模具裝配工藝的要求。例如模具裝配後分型面的貼合面的貼合間隙應不大於0.05mm模具上、下面的平行度要求,並指出由裝配決定的尺寸和對該尺寸的要求。
模具使用,裝拆方法。
防氧化處理、模具編號、刻字、標記、油封、保管等要求。
有關試模及檢驗方面的要求。
5、繪製全部零件圖
由模具總裝圖拆畫零件圖的順序應為:先內后外,先複雜后簡單,先成型零件,后結構零件。圖形要求:
一定要按比例畫,允許放大或縮小。視圖選擇合理,投影正確,布置得當。為了使加工專利號易看懂、便於裝配,圖形儘可能與總裝圖一致,圖形要清晰。
標註尺寸要求統一、集中、有序、完整。標註尺寸的順序為:先標主要零件尺寸和出模斜度,再標註配合尺寸,然後標註全部尺寸。在非主要零件圖上先標註配合尺寸,后標註全部尺寸。 
表面粗糙度。把應用最多的一種粗糙度標於圖紙右上角,如標註「其餘3.2。」其它粗糙度符號在零件各表面分別標出。
其它內容,例如零件名稱、模具圖號、材料牌號、熱處理和硬度要求,表面處理、圖形比例、自由尺寸的加工精度、技術說明等都要正確填寫。 

五、校對、審圖、描圖、送曬 
自我校對的內容是: 
1、 模具及其零件與塑件圖紙的關係
2、 模具及模具零件的材質、硬度、尺寸精度,結構等是否符合塑件圖紙的要求。
3、塑料製件方面
塑料料流的流動、縮孔、熔接痕、裂口,脫模斜度等是否影響塑料製件的使用性能、尺寸精度、表面質量等方面的要求。圖案設計有無不足,加工是否簡單,成型材料的收縮率選用是否正確。
4、成型設備方面有,拒注射量、注射壓力、鎖模力夠不夠,模具的安裝、塑料製件的南芯、脫模有無問題,注射機的噴嘴與嘵口套是否正確地接觸。 
5、 模具結構方面
分型面位置及精加工精度是否滿足需要,會不會發生溢料,開模后是否能保證塑料製件留在有頂出裝置的模具一邊。 脫模方式是否正確,推廣桿、推管的大小、位置、數量是否合適,推板會不會被型芯卡住,會不會造成擦傷成型零件。
6、模具溫度調節方面。加熱器的功率、數量;冷卻介質的流動線路位置、大小、數量是否合適。
7、處理塑料製件制側凹的方法,脫側凹的機構是否恰當,例如斜導柱抽芯機構中的滑塊與推桿是否相互干擾。 
8、 澆注、排氣系統的位置,大小是否恰當。 
9、 設計圖紙 
裝配圖上各模具零件安置部位是否恰當,表示得是否清楚,有無遺漏 零件圖上的零件編號、名稱,製作數量、零件內製還是外購的,是標準件還是非標準件,零件配合處理精度、成型塑料製件高精度尺寸處的修正加工及余量,模具零件的材料、熱處理、表面處理、表面精加工程度是否標記、敘述清楚。
零件主要零件、成型零件工作尺寸及配合尺寸。尺寸數字應正確無誤,不要使生產者換算。
檢查全部零件圖及總裝圖的視圖位置,投影是否正確,畫法是否符合製圖國標,有無遺漏尺寸。
校核加工性能。(所有零件的幾何結構、視圖畫法、尺寸標註等是否有利於加工)
復算輔助工具的主要工作尺寸
專業校對原則上按設計者自我校對項目進行;但是要側重於結構原理、工藝性能及操作安全方面。
描圖時要先消化圖形,按國標要求描繪,填寫全部尺寸及技術要求。描后自校並且簽字。
把描好的底圖交設計者校對簽字,習慣做法是由工具製造單位有關技術人員審查,會簽、檢查製造工藝性,然後才可送曬。

六、編寫製造工藝卡片 
1、 由工具製造單位技術人員編寫製造工藝卡片,並且為加工製造做好準備。 
2、 在模具零件的製造過程中要加強檢驗,把檢驗的重點放在尺寸精度上。模具組裝完成後,由檢驗員根據模具檢驗表進行檢驗,主要的是檢驗模具零件的性能情況是否良好,只有這樣才能俚語模具的製造質量。

七、試模及修模
雖然是在選定成型材料、成型設備時,在預想的工藝條件下進行模具設計,但是人們的認識往往是不完善的,因此必須在模具加工完成以後,進行試模試驗,看成型的製件質量如何。發現總是以後,進行排除錯誤性的修模。塑件出現不良現象的種類居多,原因也很複雜,有模具方面的原因,也有工藝條件方面的原因,二者往往交只在一起。在修模前,應當根據塑件出現的不良現象的實際情況,進行細緻地分析研究,找出造成塑件缺陷的原因后提出補救方法。因為成型條件容易改變,所以一般的做法是先變更成型條件,當變更成型條件不能解決問題時,才考慮修理模具。修理模具更應慎重,沒有十分把握不可輕舉妄動。其原因是一旦變更了模具條件,就不能再作大的改造和恢復原狀。

八、整理資料進行歸檔 
1、 模具經試驗后,若暫不使用,則應該完全擦除脫模渣滓、灰塵、油污等,塗上黃油或其他防鏽油或防鏽劑,關到保管場所保管。 
2、 把設計模具開始到模具加工成功,檢驗合格為止,在此期間所產生的技術資料,例如任務書、製件圖、技術說明書、模具總裝圖、模具零件圖、底圖、模具設計說明書、檢驗記錄表、試模修模記錄等,按規定加以系統整理、裝訂、編號進行歸檔。這樣做似乎很麻煩,但是對以後修理模具,設計新的模具都是很有用處的。

5 模具設計 -模具CAD/CAE

CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAE

模具行業是國家工業發展的重要基礎行業,各種先進技術應首先應用於模具行業,CAD/CAE技術作為一項重要的技術手段,正越來越廣泛地在模具行業得以應用。隨著科學技術的不斷進步和社會的高速發展,產品更新換代越來越快。無論是工業產品還是家電產品,大多數應用模具成型。因此,產品對模具的精度要求越來越高、越來越普及。由於模具是典型的技術密集型產品,為了表達清楚設計意圖,設計人員必須花費大量的時間來繪製模架、頂桿、滑塊等結構相對固定的零部件。

一、模具CAD/CAE的基本概念
CAD:(Computer Aided Design)是利用計算機硬、軟體系統輔助人們對產品或工程進行總體設計、繪圖、工程分析與技術文檔等設計活動的總稱,是一項綜合性技術。
CAE:(Computer Aided Engineering)即計算機輔助工程技術,是以現代計算力學為基礎,以計算機模擬為手段的工程分析技術,是實現模具優化的主要支持模塊。對於模具CAE來講,目前局限於數值模擬方法,對未來模具的工作狀態和運行行為進行模擬,及早發現設計缺陷。 

二、 CAD/CAE技術的發展過程 
1、 CAD技術的發展過程
(1)20世紀50年代後期至70年代初期,此階段為初級階段——線框造型技術。
(2)20世紀70年代初期至80年代初,此階段是第一次CAD技術革命——曲面(表面)造型技術。
(3)20世紀80年代初期至80年代中期,此階段是第二次CAD技術革命——實體造型階段。
(4)20世紀80年代中期至90年代初期,此階段是第三次CAD技術革命——參數化技術。
參數化設計是用幾何約束、工程方程與關係來定義產品模型的形狀特徵,也就是對零件上的各種特徵施加各種約束形式,從而達到設計一組在形狀或功能上具有相似性的設計方案。目前能處理的幾何約束類型基本上是組成產品形體的幾何實體公稱尺寸關係和尺寸之間的工程關係,故參數化技術又稱為尺寸驅動幾何技術。
(5)20世紀90年代初期至今,此階段是第四次CAD技術革命——變數化技術。
變數化設計(Variational Design)是通過求解一組約束方程組,來確定產品的尺寸和形狀。約束方程組可以是幾何關係,也可以是工程計算條件。約束結果的修改受到約束方程驅動。變數化技術既保持了參數化原有的優點(如基於特徵、全尺寸約束、全數據相關、尺寸驅動設計修改等),同時又克服了它的許多不利之處(如解決實體曲面問題等)。應用變數化技術具有代表性的軟體是SDRC/I-DEAS。

2、CAE技術的發展過程
(1)在20世紀60~70年代處於探索階段,有限元技術主要針對結構分析問題進行發展,以解決航空航天技術發展過程中遇到的結構強度、剛度以及模擬實驗和分析。
(2)20世紀70~80年代是CAE技術蓬勃發展時期,出現了大量的機械軟體,軟機的開發主要集中在計算精度、硬體及速度平台的匹配、計算機內存的有效利用以及磁碟空間利用上,而且有限元分析技術在結構和場分析領域獲得了很大的成功。
(3)20世紀90年代CAE技術逐漸成熟壯大,軟體的發展向各CAD軟體的專用介面和增強軟體的前後置處理能力方向發展。
目前,CAE軟體系統的一個特點是與通用CAD軟體的集成使用,即在用CAD軟體完成零件或裝配部件的造型設計后,自動生成有限元網格並進行計算或進行結構動力學、運動學等方面的計算,如果分析計算的結果不符合設計要求則重新修改造型和計算,直到滿足要求為止,極大地提高了設計水平和效率。

3 、CAD/CAE技術在模具設計中的應用
傳統的模具設計是經過概念設計—分析—樣品生產—分析—設計—分析—生產——這樣繁雜的過程后才最終確定那些複雜的模具原形。隨著計算機的發展,CAD/CAE技術逐漸取代了傳統的模具設計理念和設計方法,這種技術使得模具在進行真是的生產(包括樣品生產)之前就已經通過了計算機應用軟體進行了精確的結構設計、結構分析以及成形模擬過程。 
模具機構設計應用相應的CAD軟體,根據要實現的功能、外觀和結構要求,先設計草圖,然後生成相應的實體,接著子裝配和總體裝配,模擬模具開模過程,檢查干涉情況,並進行真實渲染。整個過程也可以從上到下進行修改,每個過程的參數都可以改變,並可以設定參數間的關聯性。

(1)草圖重建技術
草圖設計是整個模具設計的基礎。現在的草圖重建技術已經發展的非常成熟,這種技術是模具設計人員用二維和三維設計草圖進行三維建模的關鍵技術。這種技術能夠對草圖的各個尺寸和相關的約束進行修改和重建。目前草圖重建技術已經比較成熟,一些大型的CAD/CAE軟體系統如Pro/Engineer、UG等都提供草圖設計模塊。

(2)曲面特徵設計
隨著人們對產品質量和美觀性要求的不斷提高,又由於曲面特徵具有的諸多有點,在產品外形設計重,曲面特徵設計成為模具設計的一個重要部分。目前CAD業界湧現出一批像EDS的UG、PTC的Pro/Engineer等等一系列的優秀的CAD軟體,它們的三維實體建模、參數建模及複合建模技術,實體與曲面相結合的造型方法,以及自由形式特徵技術為模具設計提供了強有力的工具。

(3)變數裝配設計技術
裝配設計建模的方法主要有自底向上、概念設計、自頂向下等三種方法。自底向上方法是先設計出詳細零件,再拼裝產品。而自頂向下是先有產品的整個外形和功能設想,再在整個外形里一級一級的劃分出產品的部件、子部件,一直到底層粗糙的零件。在模具中,由於有些模具的結構非常的複雜,在模具設計時只有採用自頂向下的設計方法,變數裝配設計才支持自頂向下的設計。

變數裝配設計把概念設計產生的設計變數和設計變數約束進行記錄、表達、傳播和解決衝突,以滿足設計要求,使各階段設計(主要是零件設計)在產品功能和設計意圖的基礎上進行,所有的工作都是在產品功能約束下進行和完成。變數裝配技術也是實現動態裝配設計的關鍵技術,所謂動態裝配設計是指在設計變數、設計變數約束、裝配約束驅動下的一種可變的裝配設計。

(4)真實感技術
真實感技術是應用CAD軟體本身具有的渲染技術,賦予已經設計出來的模型諸如顏色和材質屬性,在不同外部條件(如光線)下觀察模型的外觀是否達到原先所設想的美觀性要求。如AUTOCAD的「渲染」模塊和UG重的「VISUALIZATICN」子命令等

4、CAD/CAE技術和模具結構分析
模具設計已經不僅僅停留在對外觀和結構的設計上,它已經擴展到對模具結構分析的領域。對已經設計出的模具,運用CAE軟體(尤其是有限元軟體)對其進行強度、剛度、抗衝擊試驗模擬、跌落試驗模擬、散熱能力、疲勞和蠕變等分析。通過分析檢驗前面的模具結構設計是否合理,分析出結構不合理的原因和位置,然後在CAD軟體中進行相應的修改,接著再在CAE軟體中進行各種性能檢測,最終確定滿足要求的模具結構。
基於有限元分析軟體的應用,關鍵是網格的劃分、模擬計算方法和成形接觸處理等。此外,提供給軟體進行CAE分析的數據也尤為重要,生產條件、設備性能、產品要求、材料特性等都將給模具的CAE分析的準確性帶來影響。

(1)強度和剛度分析
強度和剛度是模具設計中最重要的一項性能要求。運用CAE技術,通過對模具施加約束和載荷等外部條件來模擬模具的真實應用情況,分析模具的強度和剛度是否達到規定要求。模具CAE技術經過短暫的時間已經用在注塑模、壓鑄模、鍛模、擠壓模、衝壓模等模具的優化,並在實際中指導生產。在工程實際中,一般應用ANSYS、ALGOR、DEFORM等進行分析計算。

(2)抗衝擊試驗模擬
CAE技術能夠用於分析隨時間變化的載荷如交變載荷、爆炸與衝擊載荷、隨機載荷和其它瞬態力等對結構的影響。如CAE技術對瞬態分析、模態分析、諧波響應分析、響應譜分析和隨機振動進行分析,為分析產品在特殊與惡劣的環境和工作條件下的物理響應、可靠性與耐用性等提供了完整的評估與解決方案。

(3)跌落試驗模擬
CAE技術也可以用於分析結構由於碰撞或跌落產生的力、變形、應力、位移、振動響應、產品的結構強度、聯接設計,剛度性質、抗衝擊性能、防爆性能及整個系統工作穩定性和完整性做出定量評估。

(4)散熱能力分析
現在的CAE技術可以模擬模具中的溫度分佈,通過模擬大功率電子元件產生的能量以及通過傳導、對流和輻射散發出的熱量來確定模具的熱分佈,然後再對各種材質模具的散熱能力進行初步分析。

(5)疲勞和蠕變分析
在模具設計中,對於那些可能在集中載荷、循環載荷和常值位移作用下的模具,或處於低溫或者高溫條件工作的模具產品,進行初步的疲勞分析和蠕變分析是非常必要的,這種分析不需要考慮外部的每一個條件,但是這種分析的結果具有很大的參考價值,如果出現不合理的情況,就可以重新進行設計,避免後面不必要的設計和分析。例如:ANSYS專用的疲勞分析軟體模塊FE-SAFE就可以實現各種材料模式下進行高低溫環境和長期載荷作用下的變形和失效問題的研究。

5、CAD/CAE技術和模具成形模擬
模具成形是一個非常複雜的過程,有非常多的影響因素,因此對於複雜結構的模具就需要進行成形模擬,檢驗前面所設計的模具在成形時的強度和剛度是否達到要求,只有滿足了成形要求,初步設計工作才最終完成。

(1)冷衝壓成形
冷衝壓模具主要用於金屬和非金屬材料的冷態成形。通過模擬,CAE技術可以檢測成形過程中模具材料的強度水平是否達到要求,熱處理是否發揮了模具的強韌性等。

(2)熱作成形
熱作模具用於高溫條件下的金屬或非金屬成形,模具是在高溫下承受交變應力和衝擊力,工作成形溫度往往較高,對於金屬模具還要經受高溫氧化及燒損,在強烈的水冷條件下經受冷熱變化引起的熱衝擊作用。熱作模具作為熱加工的成形工具,被廣泛的應用於各類壓鑄模、擠壓模、注塑模、熱壓模和鍛模中。 

 三、CAD/CAE技術在模具設計中的發展方向
模具CAD/CAE技術在傳統的應用基礎上還要不斷的適應新的環境和新的挑戰,尋求新的發展。
1、逐步提高CAD/CAE系統的智能化程度。人工智慧是計算機的幾大功能之一,將人工智慧引入CAD/CAE系統,使其具有專家的經驗和知識,具有學習、推理、聯想和判斷的能力,從而達到設計自動化的目的。目前提高智能化程度的路徑有兩條:一是繼續研究專家系統技術的應用;二是開展KBE(基於知識工程)技術的研究,主要是開發基於KBE的專用工具,如UGII中的KF(Knowledge Fusion)。
2、研究模具的運動模擬技術,即沖模的衝壓過程與注射模的運動模擬。因為沖模與注射模的結構複雜,在衝壓與注射過程中,一些模具零件的運動難免產生干涉現象,特別是級進模還可能存在條料運動與模具運動的干涉,而在設計中這些現象難以發現,故只有採用模擬技術在計算機上顯示其運動狀態,即時改正錯誤的設計,以避免生產中出現問題。
3、協同創新設計將成為模具設計的主要方向,製造業垂直整合的模式使得世界範圍內的產品銷售、產品設計、產品生產和模具製造分工更明確。模具企業間通過Internet網路進行異地協同設計和製造。根據企業自身的信息化程度和企業間合作的層次不同,採用的技術手段和方案有很大不同。
4、模具CAD技術應用的ASP模式,將成為發展方向。由於當今模具行業已經成為高新技術最密集的行業,任何企業都不可能擁有全部最新出現的技術,因此將出現CAD技術應用的ASP模式,即產生各種專門技術的應用服務單位,為模具行業的各個企業提供技術服務,應用服務包括逆向設計、快速原型製造、數控加工外包、模具設計、模具成型過程分析等諸多方面。
5、基於網路的模具CAD/CAE集成化系統將深入發展。現代CAD/CAE系統已經實現了從單機到區域網的轉變,目前正在與企業的Intranet整合。在企業行為國際化的大潮下,在Intranet的大環境下建立CAD/CAE系統不久將成為現實。
模具CAD/CAE系統的高智能化程度也會大大提高。

6 模具設計 -模具設計師

一、定義
模具設計師指從事企業模具的數字化設計,包括型腔模與冷沖模,在傳統模具設計的基礎上,應用數字化設計工具,提高模具設計質量,縮短模具設計周期等方面的工作人員。簡單地說就是在一個產品生產出來之前先做出一個模型,而模具設計師就是設計這個模型的人。
模具設計是很複雜的工作,最基本的要求是每套模具之間必須恰到好處地配合。比如一個隨身聽需要近百套模具製作出來,每一個配件之間的介面都要嚴絲合縫。
二、從事的主要工作包括:
1、數字化製圖——將三維產品及模具模型轉換為常規加工中用的二維工程圖;
2、模具的數字化設計——根據產品模型與設計意圖,建立相關的模具三維實體模型;
3、模具的數字化分析模擬——根據產品成形工藝條件,進行模具零件的結構分析、熱分析、疲勞分析和模具的運動分析;
4、產品成形過程模擬——注塑成形、衝壓成形;
5、定製適合本公司模具設計標準件及標準設計過程;
6、模具生產管理。
三、申報條件
1、三級模具設計師(具備以下條件之一者)
(1)具有以高級技能為培養目標的技工學校、技師學院和職業技術學院本專業或相關專業畢業證書。
(2)具有本專業或相關專業大學專科及以上學歷證書。
(3)具有其他專業大學專科及以上學歷證書,連續從事本職業工作1年以上,經三級模具設計師正規培訓達規定標準學時數,並取得結業證書。
2、二級模具設計師(具備以下條件之一者)
(1)取得三級模具設計師職業資格證書後,連續從事本職業工作2年以上。
(2)取得三級模具設計師職業資格證書後,連續從事本職業工作2年以上,經二級模具設計師正規培訓達規定標準學時數,並取得結業證書。
(3)具有本專業或相關專業大學本科學歷證書,取得三級模具設計師職業資格證書後,連續從事本職業工作3年以上。
(4)取得碩士研究生及以上學歷證書後,連續從事本職業工作2年以上。

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