模具设计精通手册

模具设计精通手册

塑料模具设计一般步骤：

模具设计是一个相当复杂的过程，无论产品的外观，还是产品内部结构的设计，都需要考虑模具结构与模具零件加工的难易度。

模具设计流程--》接受任务书--》收集、分析、消化原始资料--》模具排位、选取模架--》分型面设计、浇注系统形式、浇口位置--》分析零件是否有倒扣机构，倒扣部分采用何种形式侧向分型--》确定主要成型零件、结构件的结构形式和尺寸--》确定冷却形式和运水位置--》确定顶出形式、顶针尺寸大小和位置--》利用2D、3D软件绘制模具图、分模--》绘制全部零件图，校对、审图--》试模、修模

1、接受任务书：

成型塑料制件的任务书通常由产品设计师提出，内容大概如下：

（1）发放经过审核的正规零件图纸。

（2）制件说明书、技术要求等。

（3）产量大小、交货时间、制作样品。

（4）设计任务书下达，合约签订，项目将正式启动。

2、收集、分析和消化原始资料：

（1）消化塑件制作图。了解制作的用途，分析塑料制件的工艺性和尺寸精度等技术要求；分析制件的内外侧结构等（2）消化工艺资料。分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格和模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。分析成型材料是否能满足塑料制件的强度要求，是否有好的流动性、均匀性和热稳定性。

（3）选择成型设备。选择模具注射机，如顶出装置、尺寸、喷嘴孔直径、浇口衬套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度及模板行程等内容。

3、模具排位和选取模架：

（1）型腔布局。根据制件的几何结构特点，设计要求等确定型腔数量以及排列方式。

（2）模架选取：模架的形式取决于以下几个方面，如制件外侧有倒扣机构时，需要做母模侧向抽芯机构方能脱模，考虑到结构的原因，模具需要二次分型，此时将考虑使用简化形细水口哎呀细水口模架；如果制作外观不允许有明显的浇口痕迹、精度高以及需要实现自动化生产，此时将考虑选用细水口模架。

（3）模架成本。

4、分型面设计、浇注系统形式各浇口位置：

（1）确定分型面。分型面的位置要有利于模具加工、排气、脱模及成型操作，同时还要考虑制件的表面质量，尽量避免披峰的出现。

（2）浇注系统。浇注系统包括分流道、浇口，浇口包括其形状、位置和尺寸大小。

5、分析零件是否有倒扣机构，倒扣部分采用何种形式侧向分型：

对零件中的倒扣机构确定其分型方法，倒扣在外侧一般选用滑快机构分型；内侧倒扣一般选用斜销分型。

6、确定主要成型零件、结构件的结构形式和尺寸：

根据制件结构，确定哪些结构需要做型芯和镶件独立加工，同时确定镶件尺寸以及定位方式等。

7、确定冷却形式：决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置和加热元件的安装部位等。

8、确定顶出形式、顶针尺寸大小和位置：

选择顶出方式，顶出方式包括顶杆、顶管、推板、组合式顶出和司筒5种。

9、利用2D、3D软件绘制模具图、分模：

利用PRO/E、UG等3D软件拆分模具，将公母模仁、型芯、镶件、铜公、滑块和斜销全部绘制出来。设计完成后检测模具设计是否合理，模具零件制件是否有干涉现象。

10、绘制全部零件图，校对、审图。

模具常用钢材与塑胶材料：

一般情况下，只需更改模架材料、内模零件材料与镶件材料等就可满足设计要求。

（1）NAK55: 硬度值为37--43HRC，无须热处理，硬度较高、耐磨性和耐压性良好，硬度均匀，具有良好的切削性，适合于高精度模具加工，常用于制造高精度镜面模具，如摄像机、化妆仪器或透明罩类等，适用于PMMA、PC和PS等塑胶。

（2）NAK80: 预硬塑胶模具钢材，硬度可达32--43HRC,有很好的抛光性与雕饰性，放电加工性佳，常使用在镜面抛光模具，如防灰尘、电视机滤光板、化妆品盒或精密皱纹加工模具等，此种材料无须热处理，抛光性、切削性、蚀花性良好，适用于ABS、GPPS、PS、PC+ABC和AS等塑胶。

（3）718H: 预硬塑料模具钢材，无须淬硬及回火处理，常用于大型长寿命塑胶注塑模，如家电零件和电脑外壳等模具，工作寿命比一般的P20钢种要长。有良好的抛光性、成型性和加工性，广泛用于注塑模、吹气模及挤压模，并适用于PA、PS、PE、PP和ABS等塑胶。

（4）P20: 最为常用的塑胶模具钢之一，硬度值为28--32HRC,可电蚀，抛光性良好，常用于玩具模，适用于PP和PE等塑胶。

（5）S136：硬度值为290--300HB,具有优良的耐腐蚀性、抛光性及加工性，不需再进行热处理，适用于制作弱酸及潮湿环境下使用的模具。尤其适用于高产量的透明塑胶零件模具，如CD光盘和光学仪器等。在使用透明材料时可首选，适用于PVC，PP，EP，PC和PMMA等材料，该种材料适用于各种塑胶零件模具，更适用于有特殊要求的模具。

（6）420SS：不锈钢，硬度高，抛光性、耐腐蚀性良好，硬度值为30--33HRC。常用于透明塑料零件，易擦烧，不宜做镶件，适用于大批量生产的模具模板。

（7)H13: 含有较多的钨成份，具有较高的耐高温性能，适用于合金压铸模模具材料，如句号、镁、锌、铜合金压铸模，且常用于刀模制作。

（8）8407：铬、钼、钒的合金工具钢，要比一般的H13材料好，具有良好的抗疲劳强度与热应力疲劳性能，常用于压铸模具、锻造模具及挤型模具等。

（9）S7：铬钼合金组成，具有较高的耐冲击和韧性，加工与热处理良好，适用于热作和冷作的冲击工具和塑胶模具。

（10）M300：该种材料热处理后加工及抛光容易，含铬成分达16%，具有极佳抗腐蚀性能，对PVC材料非常适用，可将该材料抛光成镜面。适用于一切化学物接触的塑胶模具、透明塑胶产品或侵蚀物品的模具。

通常情况下，模具从所使用材料上又可分为硬模与软模两种，所谓硬模，是指模具模仁零件所采用的材料须进行热处理，如淬火渗碳，常用的材料有H13、420和S7等。软模是指模具内模零件不须热处理聚聚可满足设计要求的模具，常用的材料有P20、420H、NAK80和铍铜等。

通用塑胶材料简介：

（1）聚乙烯（PE）：是塑料工业中产量最高的品种，也是最轻的塑料之一。为半透明白色状、质轻的结晶性塑料，具有优良的耐低温性能（-110℃）和耐热性（100℃），电绝缘性和化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀。适宜采用注塑、吹塑和挤塑等方法加工。如生活是的电缆绝缘、水桶、盆和胶袋等，收缩率为1.5%--4.0%，产品合适壁厚为1.0--2.5mm,溢边值为0.02mm。

（2）聚氯乙烯（PVC)：是由氯乙烯聚合而得的塑料，通过加入增塑剂，可以获得不同软硬程度的PVC，热稳定性差，对模具有腐蚀。软PVC常用于吹塑薄膜、压延片材和挤出线揽护套等；硬PVC常用于挤出各种棒材、板材和管材等。生活中常用产品有电线线槽与水管。硬质收缩率为1--5%，软质收缩率为2--2.5%，产品合适壁厚为2--3.5mm。

（3）PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）：俗称亚克力或有机玻璃，粘度大，流动性稍差，必须高料温、高注射压力注塑。熔融温度为160℃，而分解温度达270℃，透光性极好，白光的穿透性达92%，但表面硬度不够，易擦花。常用于生产一些透明结构件、仪表镜片与光学零件等。收缩率为0.4--0.7%，产品合适壁厚为1.5--4mm，溢边值为0.03mm。

（4）PF（酚醛塑料）：机械性能高，刚性大，冷流性小，耐热性很高（100℃以上），在水润滑下摩擦系数极低（0.01--0.03），有良好的电性能和抵抗酸碱侵蚀的能力，成型简便，价格低廉，但性质较脆，色调有限，耐光性差，耐电弧性较小，不耐强氧化性酸的腐蚀。如板材、管材及棒料等。可用作农用潜水电泵的密封件、轴承、轴瓦、皮带轮、齿轮、制动装置和离合装置。

（5）聚丙烯（PP）：俗称百折胶，是由丙烯聚合而得的热塑性塑料，通常为白色蜡状，无色、半透明固体，无臭无毒，密度低，是最轻的通用塑料。能在沸水中耐蒸煮、耐腐蚀，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好；耐低温冲击性差，易老化，在零度以下工作时，可能会破裂。常用于制作家庭用品，文具、玩具、化学用品与医疗用品等。收缩率为1.0--3.5%，产品合适壁厚为1.5--2.5mm,溢边值为0.03mm。

(6)聚苯乙烯(PS)：可分为GPPS(改性聚苯乙烯）与HIPS（高冲击聚苯乙烯）两种。GPPS的透明度达88--92%，适用于制作透光零件，染色性强，无毒无味，有较高的冲击性和耐酸碱性，且易成型。适用于制作装饰品、照明指示牌、灯罩与透明玩