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精英模具设计师的“葵花宝典”
发布者:艾邦高分子 发布时间:2016/1/11 阅读:3049 次

一、 序言

据统计,日常生活中一个普通人身上物品直接、间接的与约2千套模具有关!模具行业发达的程度可以说已成一个国家工业现代化的重要标记之一。国内很多大型企业的模具部门在全数公司中的地位都及其重要,像深圳的比亚迪最初就是由一个小模房发展起来的,而奇瑞汽车的模具制作技巧在国际上也是一流的。

随着珠三角经济的持续发展,越来越多的国际性大公司看中这里成熟的模具制作技巧及具有丰富从业经验的技巧人才,都纷纷把其塑胶、模具部门转来,或把模具发来制作。珠三角的模具出口数量逐年递增,已成为中国乃至国际最重要的模具生产、加工基地。特别是家用电器及汽车业的发展速度更快。

说到珠三角模具制作业,就不得不提香港、台湾。上世纪八、九十年代珠三角的经济刚刚起飞,其模具技巧几乎空白,而随着香港、台湾的企业把工厂转移到内地,其先进的模具制作技巧也带了过来。

其时,一名熟练的模具制作师傅月薪可达上万RMB。对于深圳塑胶模具厂,最重要的技巧是CAD/CAM,即模具设计电脑化技巧和模具加工电脑化技巧(CNC,电脑锣技巧)两项技巧。现在珠三角的深圳、东莞两地的模具设计及制作技巧都达到了较高的程度。在每年举办此类的展览中都有很多的领先国际的新技巧、新设备涌现。这方面的人才亦成为抢手货,甚至长三角、江浙一带的企业也参加这场人才大战中,在各类招聘会中掠夺人才!

二、 什么是塑胶模具
人们为满足生产及生活的需要,按必定的请求而制作的生产工具。模具即生产工具,一般均可重复应用。工业中常见的有塑胶模、五金冲压模、压铸模、吹塑模、挤塑模等;广义来讲,一些日常生活中的刀模、纸模、石膏模、甚至拍月饼的木板模等都可称为模具。塑胶模具就是注塑成型生产中应用的模具。塑胶模具重要是装在塑胶注塑机上啤塑胶产品时应用的,如无特别注明,以下文章中提到的模具均指塑胶模具。
三、 必备的知识
1、 基础知识:三角函数、平面&立体几何、解析几何、工程制图、画法几何、机械基础、五金&化学基础等;
2、 基础实践经验;
3、 软件知识:三维软件:PROE、UG、CATIA;二维软件AutoCAD;加工软件UG、MasterCAM、CIMATRON ;模流分析软件MOLDFLOW等
四、塑胶模具结构及分类
(一)模具的基础结构及相干概念
1、模胚即模架:MoldBase。
模胚是整套模具的骨架,所有模具的零部件的制作均需考虑模胚的结构。模胚的成本一般占整套模具的30%左右,模胚由专门的大型模胚厂制作,已圭表化,各模具制作厂只需根据自身的需要向模胚厂定制即可。
模胚分为面板、A板(前模板)、B板(后模板)、C 板(方铁)、底板、顶针面板、顶针底板、司筒、导柱、回针、顶针、撑头、限位钉等。目前珠三角区域规模较大的模胚厂商有龙记模胚(LKM)、鸿丰模胚、中华模胚等,其中又以LKM名气最大,00)。其模胚宽大模具制作厂广泛采用,品德、精度均有保障。
2、模仁又称型腔,即嵌入模胚模板内的成型模芯。
分为前模仁,后模仁,俗称前模(Cavity),后模(Core)。为何要在模板内嵌入模仁呢?重要是为节俭成本。因为塑胶对模具的钢材特征有很高的请求,一名。如硬度、耐腐化性、耐高温(热变形)等;而模胚的模板则无需太高的请求。模仁硬度一般为45~65HRC,模胚的模板硬度30~45HRC;用作模仁的钢料每公斤可达RMB 200,而模胚的钢料一般只需RMB20~30元。
注:HRC为洛氏硬度。
3、唧嘴:Sprue。
注塑机炮筒的射胶嘴通过该装置将熔融的塑胶原料注入型腔。
4、滑块又称行位:Slider。
为顺利出模而必须应用的结构部件。因为有些产品结构特别,如有侧边有空,看看成为。有倒扣(勾)等,需用行位才可出模。
5、斜顶:Angle-Lifter。
与行位类似,也是为顺利出模而必须应用的结构部件。

6、还有一些与模具有关的名词:


分模线(P/L)、模具基准、缩水率(Shrinkage)、排位(Layout)、钢料、铜公(电极,其材质有铜、石墨等)、倒扣、运水、出模斜度(Draft angle)、冷料井、流道、注塑仿真、分模、出模、开&合模步骤、模号、抛光(省模)、软模、硬模、模具表明处理、试模(TEST MOLD)、改模、装模、交模等。
7、从上可看一套模具按其各部件的功效可细分为:
流道系统、成型系统、温度调节系统、排气系统、顶出系统、开合模系统、复位系统。
(二)分类
1、按结构分为两大类:大水口模具及细水口模具,又称单分型面模具、双(多)分型面模具;
2、按热流道分为:普通流道模具及热流道模具。热流道模具除能满足有特别结构、特大型的制品需要外,其还具有生产效率高、无水口爆发的特性。从模具造价方面来说虽然贵很多,但从长远生产来讲还是很节俭成本的。
3、 按注塑的色彩数量分为:单色模具、双色模具、三色模具。
4、 按模具钢料之硬度又可分为软模、硬模。硬模通常用较硬的钢材(如LKM8407#钢材)制成,也有把软模经热处理得到的。
一些大公司,一般都会先开一套软模,待模具改好,样板OK后,00。再开几套雷同的硬模。比如NOKIA的手机模具,在开发阶段时就会先开软模,正式生产用的必是硬模。硬模除单价高外,其应用寿命高,啤件质量稳固,外观精湛。有些硬模保养好的话,历经二十几年几百万次啤塑后,其啤件仍很俏丽,你看如何成为一名合格的塑胶。几乎像新模时刚啤出的一样!!!
模具的报价策略和结算方法:
模具的报价与结算是模具估价后的延续和成果。从模具的估价到模具的报价,只是第一步,而模具的最终方针,是通过模具制作交付应用后的结算,看着塑胶模具结构。形成最终模具的结算价。在这个过程里,人们总是祈望,模具估价=模具价格=模具结算价。
而在实际操作中,这四个价并不完美相等,有可能涌现波动误差值。这就是以下所要讨论的问题。当模具估价后,需要进行恰当处理。收拾成模具的报价,为签定模具加工合同做根据。通过重复洽谈切磋,最后形成双方均认可的模具价格,签定了合同。才可正式开始模具的加工。
模具估价后,并不能赶忙直接作为报价。一般说来,还要根据市场行情、客户心理、竞争对手、形态等因素进行综合分析。对估价进行恰当的收拾,在估价的基础上增加10-30%,提出第一次报价。经过讨价还价,可根据实际情形调低报价。然尔,当模具的切磋报价低于估价的10%时。需重新对模具进行改良细化估算,在保证保本有利的情形下,签定模具加工合同,最后断定模具价格。模具价格是经过双方认可且签定在合同上的价格。
这时形成的模具价格,有可能高于估价或低于估价。当切磋的模具价格低于模具的保本价进,需重新提出修正模具请求、前提、方案等,降低一些请求,以期可能降低模具成本,重新估算后,听听塑胶模具招聘,再签定模具价格合同。应当指出,模具是属于科技含量较高的专用产品,不应当用低价,甚至是亏本价去逢迎客户。而是应当做到优良优价,把保证模具的质量、精度、寿命放在第一位,而不应把模具价格看得过重,否则容易引起误导动作。寻求模具低价,就较难保证模具的质量、精度、寿命。便宜一般不是模具行业之所为。然而,当模具的制作与制品开发是同一核算单位或是有经济利益关系时,在这种情形下,模具的报价,应以其成本价作为报价。
模具的估价仅是估算模具基础成本价部分,事实上,其它的成本费用暂不考虑,待以后制品生产的成本,再提取模具费附加值来作为抵偿。但此时的报价不能作为真正的模具的价格,只能是作为模具前期开发费用。今后,一旦制品开发成功,应提取模具费附加值,返还给模具制作单位,两项合计,才能形成模具的价格。这时形成的模具价格,有可能会高于第一种情形下的模具价格,甚至报答率很高,是原一般模具价格的几十倍,数百倍不等。当然,也有可能报答率等于零。
五、 常用塑胶原料的特征
【1】分类
1、定义:
塑胶即塑料是一种以合成的或天然的高分子为重要成分的物质,通常含有添加剂等成分,广义地说,它是一种在一定温度及压力下可塑造成一定形式的高分子有机材料。在1996年颁布的新国标(GB/T 2035-1996)对塑料重新定义为:以高聚物为主要成分,并在加工为成品的某各阶段可流动成型的材料。
2、塑料的组成:
塑料的主要成分是合成树脂,再加上一些添加剂及填充材料。
a、合成树脂----合成的有机高分子化合物,其结构单元主要由碳原子、氢原子、氧原子及其它如硫原子、硅原子等通过化学键等连接组成。
b、填充材料-----常用有玻璃纤维、碳素纤维、碳酸钙(CaCO3)、二氧化硅(SiO2)、金属粉、木粉、棉布、石棉、云母、石粉等。
c、添加剂-----常用有增塑剂、稳固剂、光滑剂、着色剂、抗静电剂、阻燃剂、抗UV剂等。
3、一般而言,塑胶原料可大分为两大类:


热塑性塑胶」(Thermoplastic)及「热固性塑胶」(Thermosetting)。
热塑性塑胶在常温下通常为颗粒状,加热到必定温度后变成熔融的形态,将其冷却后则固化成型,若再次加热则又会变成熔融的形态,可进行再次的塑化成型。因此,热塑性塑胶可经由加热熔融而反覆固化成型,所以热塑性塑胶的废料通常可回收再利用,亦即有所谓的「二次料」。相同的,热固性塑胶则是加热到必定温度后变成固化形态。即使持续加热也无法转变其形态。因此,热固性塑胶无法经由再加热来反覆成型,所以热固性塑胶的废料通常是不可回收再利用的。
4、塑胶按利用的领域也可分为通用塑胶、工程塑胶、特种塑胶;
通用塑胶常见的有: PP、PVC、PE、PS等;
工程塑胶常见的有:ABS、PC、PMMA、POM、PA6、PA66、PET、PBT、SAN等;
特种塑胶常见的有:PPS、PEI等;
工程塑胶往往由一些通用塑胶改性得到;如转变某些分子结构、添加其它成分如玻璃纤维等;
工程塑胶就是被用做工业零件或外壳材料的工业用塑胶,其强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑胶。曰本业界的定义:可以做为结构用及机械零件用之高性能塑胶,耐热性在100℃以上,重要运用在工业上。
【2】 常见塑胶原料在实际利用中的经验谈
1、 ABS料:
最常用的塑胶料,很多家电产品的外壳均用它。具有较高的机械强度、耐热、耐化学腐化性及高光泽。塑胶模具设计。常见的有台湾奇美、国产的ABS。如奇美:ABS PA757通用级,良好的高光泽性;ABS PA727电镀级;ABS PA777D耐热级。通常ABS的热变性温度不会超过88℃。
2、 PC料:
俗称百折胶,力学性能精湛。有良好的热稳固性(-100~126℃可稳固应用)及透光性。常见有德国拜尔PC-2805、美国通用PC-241R、141R等。
3、 尼龙:
PA6、PA66。尼龙(Nylon)最大优点是韧性大。耐疲钝性极佳、摩擦系数低。常用于造纤维,牙刷毛,鱼丝,轴套,包装胶膜,齿轮,电动工具外壳,电器配件等。但最大的毛病是吸水性大,而吸水的增长使其拉伸强度急剧降落。如添加玻璃纤维可大大前进其耐温性能,即PA66+GF15%、PA66+GF30%耐温达180~210℃ 。因此没有加玻璃纤维的尼龙不得用于有耐高温要求的部件上。胶件啤进去后应尽快应用,以免放置时间过长使得尼龙吸水后爆发不良更正。
六、塑胶模具的加工方法及工艺
1) 常用加工工具及机器
1、 测量工具:
卡尺、 千分尺、千分表、圭表量块、圭表角块、转盘、角规、投影仪、 抄数机等;
2、 加工机器及设备:
锣床、车床、磨床、钻床、CNC(电脑锣)、火花机、线切割机等
2) 加工方法及工艺
一般模胚直接从模胚厂订回,其加工方法这里略去。
按模具设计图纸,订回模胚、模仁、行位、斜顶、镶件等钢料即可开端安排加工。按加工工艺大概分为粗加工及精加工两块。模胚开框,由锣床或电脑锣先开粗、后精框(也可由模胚厂代为加工,但要付给相应的费用;一些小型模房为节俭成本往往自己加工,但效率低,精度不高),其它部件同样也是先粗加工成粗胚,后经电脑锣、火化机、线切割机精加工的到契合图纸精度请求的零件,最后装配入模胚成为一套完美的模具。其流程大概如下:模胚开框 模仁、行位等CNC加工 铜公加工、火机加工型腔(EMD)、钳工加工(FIT模)、抛光(省模)、装模、试模。


实际制作中,几种加工工艺交错在一起,需要模具设计人员与模具师傅安排好各个环节,一步出错,满盆皆负!返工往往造成对模具的侵害,做进去的模就不俏丽了。要补救好的话,只能换料。这将增长时间和成本,而很多时候时间是最重要的。现在模具行业竞争很热烈,客户给模房的时间都很急,不能按时交模,最终将失去客户!
各加工机械设备的功效简介:
1、 锣床
用于待遇铣、切较形式较简略、规矩的工件,如直线、斜线;常用来加工精度不是很高的工件,模胚开框、模仁、行位开料等。
2、 车床
要用于圆形的工件加工,如唧嘴、定位环、法兰、圆形模呵(CORE)、圆形铜公等;精度可达较高的请求。
3、 磨床
要用于钢料磨平,磨基准等,学习塑胶模具设计师。可满足大部精度请求。
4、 钻床
要用于钻空、攻牙、打运水孔等。
5、 CNC(电脑锣)
已成为现代化模具工业的标记性设备,主要用于复杂、不规矩曲面的数控加工。其特性是精度高、可靠性好、效率高,基本上任何模具的加工都离不开它。型腔、铜公等工件的加工都由它完成;它几乎可以加工任何形式的工件。电脑锣由野心机程式把持,因此,其操控人员——CNC编程员除对电脑锣加工把持软件熟悉以外,还要对模具结构及加工方法有深入的研究。一个光懂加工软件而不懂模具结构及加工方法的编程员只能是纸上谈兵。一名优良的编程员一般都经过3~5年的实践才可达成,其薪金一般都在RMB5.0K以上!目前,珠三角区域常用的加工设计软件是: UG、MasterCAM、CIMATRON
6、 火花机,用于电蚀工件
把电极(铜公)装在机头上,通过机器的外部电路把持电流放电在工件上蚀出和电极形式一样的凹腔。工模术语:EMD加工。
7、 线切割机,用于工件外形的切割
它把一根极细的钼丝穿过预先在工件上打的孔,按照电脑内的数据,持钼丝放电及运行,在工件上割出设定的形式。一般钼丝直径为0.07~0.10mm,因此,它加工的精度也很高。线切割分为快走丝、慢走丝。一般模房的线切割机都属快走丝,慢走丝顾名思意即加工速度很慢。慢走丝单价为快走丝3~5倍。有个细节需提一提,即慢走丝应用的水是纯清水。
七、塑胶模具设计要点
1)模具报价



在接到客户样板或图纸询价后,应组织相干工程师进行图纸评审及初步报价。
1、 客户图纸评审
要注意以下几点:
产品的材质、尺寸、结构,客户对模具材料的请求及热处理工艺。材料越好价格越高。特别还要从模具角度分析其结构,是否需三板模、模出数、入水情势、抽芯结构(斜顶、行位结构)、冷却系统、开&合模系统、顶出结构等。结构越复杂模具造价越高。另外,从简化模具结构,节俭成本、前进模具生产效率、模具寿命方面,针对产品的结构,模具设计师有任务建议客户对某些结构细节进行更正。
2、模具报价分析


图纸评审完成后,下一步可进行报价。

a、起首要看客户的请求,因为请求决定材料的选择以及热处理工艺;

b、选择好材料,出一个粗略的模具方案图,从中算出模具的重量和热处理需要的费用。(都是毛胚重量)

c、加工费用,根据模芯的复杂程度,加工费用一般和模芯材料价格比是1.5~3 :1,模架的加工费用一般是1 :1;

d、风险费用是以上总价的10%;

f、税率;


g、设计费用是模具总价的10%;
2)模具设计
客户确认报价及支付第一笔预付款(定金)后,即可安排模具设计及加工。
八、 模具设计经验谈:
下面是在模具设计时应考虑的要点,供参考。
①、当把成品图调进模图时,成品图必须乘缩水。(模具尺寸=产品尺寸×缩水)必须把成品图MIRROR(镜射)一次,即模圈里的成品图是反像的(成品是完全对称的除外)在前模,应把不属于前模的线条删除在后模,应把不属于后模的线修删除。
②、成品在模具里应遵循分中的原则,特别是对称的,成品如果不分中,到工场加工时很可能出错。
③、所有枕位之模具,枕位必须避开入水,无法避开时要加水口铁。
④、成品之间12—20mm(特殊情况下,可以作3mm)当入水为潜水时,应有足够的潜水位置,成品至CORE边15-50mm,成品至CORE的边距与制品的存度有关。
⑤、藏CORE(内模料)深度28mm以上,前后模内模料厚度与制品的平面投影面积有关,一般制品可参考下表,经验数值选定。CORE料边至回针应有10mm距离。 CORE料宽度一般比顶针极宽或窄5—10mm,最低限度成品胶位应在顶针板内不影响落顶针,CORE料边至模胚边一般应有45—80mm。
⑥、当在一块内模料上出多个CAVITY时,内模料大小不超过200×200mm。
⑦、模内镶入模框中圆角一般取10mm,如要开精框时则取16mm或更大,铍铜模模内不倒圆角。
⑧、任何一种塑胶入水位置应避免从唧咀直行入型腔。
⑨、镜面透明之啤塑(K料、亚加力、PC等)应注意,冷料井入水流量及入水位置不能直衡(冲),一般作成“S”型缓冲入水,扇形浇品,使成品表面避免产生气级流雲。



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