注塑模具设计工艺及流程解析
传统的注塑模具设计,主要为二维和经验设计,单使用二维工程图纸已很难正确和详尽地表达产品的形状和结构,且无法直接应用于数控加工,设计过程中分析、计算周期长,准确性差。随着CAD/CAE/CAM技术的发展,现代注塑模具设计方法是设计者在电脑上直接建立产品的三维模型,根据产品三维模型进行模具结构设计及优化设计,再根据模具结构设计三维模型进行NC编程。这种方法使产品模型设计、模具结构设计、加工编程及工艺设计都以3D数据为基础,实现数据共享,不仅能快速提高设计效率,而且能保证质量,降低成本。注塑模具的设计是一个经验性很强的题目,由于设计经验有限,很难一次性应用三维造型软件UG/MoldWizard直接进行设计。
1主要特点
注塑模具设计一、注塑模具加工(Rotational Mold)
滚塑成型工艺的方法是先将塑料加入模具中，然后模具沿两垂直轴不断旋转并使之加热，模内的塑料在重力和热能的作用下，逐渐均匀地涂布、熔融粘附于模腔的整个表面上，成型为所需要的形状，给冷却定型而制得。
二、 滚塑成型工艺与传统的吹塑、注塑工艺相比有以下优势：
1、成本优势：滚塑成型工艺中只要求机架的强度足以支承物料、模具及机架自身的重量，以防止物料泄漏的闭模力并且物料在整个成型过程中，除自然重力的作用外，几乎不受任何外力的作用，从而完全具备了机模加工制造的方便，周期短，成本低的优势。
2、质量优势。滚塑工艺的产品在整个制作过程中，由于无内应力产生，产品质量和结构更加稳定。
3、灵活多变优势。滚塑工艺的机模制造方便，价格低廉，故特别适用于新产品开发中的多品种、小批量的'生产。 4、个性化设计优势。滚塑成型工艺中的产品极易变换颜色，并可以做到中空(无缝无焊)，在产品表面处理上可以做到花纹、木质、石质及金属的效果，满足现代社会消费者对商品的个性化需求。
三、采用该工艺生产的产品范围 采用该工艺生产的产品有：油箱、水箱、机械外壳、挡泥板等。主要替代对象是金属件及 玻 璃钢制品。
四、 注塑
注塑是一种工艺，是基于比如LIGA的微制造技术开发出来的，当然还有很多其他方法。而LIGA工艺就是先生产出一个注塑所需要的模型，也就是俗称的"模子"，然后将液态塑料灌注在模具中，最后在分离出来，形成最终所需要的产品。比如一些塑料玩具，产品太多了。
2背景介绍
注塑模具设计随着我国制造业的国际地位的不断提高,模具工业获得了飞速的发展,模具的需求量也成倍增加,其生产周期愈来愈。而模具生产是多品种小批量生产,乃至单件生产。其特点为:品种多样化生产过程多样化生产能力复杂化。为解决这一问题,首先要普及CAD 技术,利用现代的CAD/CAM/CAE 技术,才是经济、快捷的模具开发设计制造手段,也是其今后的发展方向。
CATIA是目前最具影响力的CAD系统软件之一,它已在不同的领域被普及,被众多的用户所青睐。CATIA是法国Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一体化软件,居世界CAD/CAE/CAM领域的领导地位,广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子/电器、消费品行业,它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域,其特有的DMU电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA在塑料模具设计和分析阶段充分应用了参数化特征造型技术和数据库技术以及自由形式特征技术,为模具设计提供了强有力的工具。塑料模具中的标准件,如标准模具架、顶出机构、浇注系统、冷却系统等都采用基于数据库管理的参数化特征造型设计方法进行设计或建立标准件库以实现数据共享,同时满足用户对设计的随时修改,使模具的设计分析快速、准确、高效。参数化特征造型不仅可以完整地描述产品的几何图形信息,而且可以获得产品的精度、材料及装配等信息,其所建立的产品模型是一种易于处理、能反映设计意图和加工特征的模型。CATIA模具设计模块的主要功能是注塑模具设计。
3工作流程
注塑模具设计① 建立塑料制品的三维模型
② 根据所设计产品进行拔模分析与分型面设计
③ 建立工程、加载产品、创建调用模架
④ 设计导向系统、浇注系统、顶出机构、流道与冷却等辅助部分。
4模块介绍
注塑模具设计① Part Design、Generative Shape Design:这两个模块主要用于完成三维模型的建立,其中Part Design是零件设计模块,Generative Shape Design是创成式外形设计模块。
② Core &Cavity Design:该模块用于构建分型面、型腔表面、型芯表面以及定义主开模方向和滑块方向,即型芯型腔设计模块。
③ Mold Tooling Design:该模块用于调用模架,设计导向系统、浇注系统、顶出机构、流道与冷却等辅助部分,即模具设计模块。CATIA V5是IBM/Dassault System开发的个人计算机版本的高端CAD/CAE软件,其型芯型腔设计和模具设计模块是专为注塑模具设计的,功能强大且使用方便。本书按照循序渐进的方式,从型芯型腔设计、分型面设计、模具架设计、组件设计、注塑模具实体建模到三维图形至二维图形的转换,通过详细的实例讲解了各种功能,可以使初学者在短时间内就能够进行注塑模具的三维设计。
1. 依产品和注塑机确定模具的外廓尺寸、型腔数。
2. 设计进料系统。
3. 计算型腔、型芯尺寸。
4. 设计顶出方式。
5. 设计加热-冷却系统。
1、引言
由于塑料具有重量轻、韧性好、成型易和成本低等优点，因此在现代包装业和日用产品中，越来越多用塑料代替玻璃，特别应用于光学仪器和包装工业方面，发展尤为迅速。
透明塑料由于透光率要高，必然对塑料制品表面质量要求严格，不能有任何斑纹、气孔、泛白。雾晕、黑点、变色、光泽不佳等缺陷，因而在整个注塑过程中对原料、设备、模具、甚至产品的设计，都提出了严格的要求。 其次由于透明塑料多为熔点高、流动性差，因此为保证产品的表面质量，往往要对模具温度、注射压力、注射速度等工艺参数作细微调整，使注塑时既能快速充满模腔，又不会产生内应力而引起产品变形和开裂。
常见的透明塑料有聚甲基丙烯酸甲酯(即俗称亚加力或有机玻璃，代号PMMA)、聚碳酸酯(代号PC)，AS，PS等，本文以电子血压计透明面板(镜片)为例，介绍透明塑件模具设计的要点。
2、塑件分析·
电子血压计透明面板产品图如图1所示，产品长宽尺寸为55.07mm*43.01mm，最大厚度3.5mm，塑件的一侧有两个圆弧缺口，小端各有一个小圆孔和长孔，边缘有一个1mm厚的小凸台，塑件正面的矩形线为丝印边界线，矩形孔内不丝印，孔外整体丝印。塑件材料为PMMA，PMMA作为一种透明塑料，透光率高，但是流动性差，注塑工艺难度大，不良的注塑会使产品内部存在应力，注塑时很难发现，但在后续的丝印工序中极易破裂，造成损失。
3、模具设计要点
1.根据产品的大小和厚度，以及注塑机的射胶量，确定模穴数。血压计透明面板为了流道平衡，一般开一模两穴，尺寸较小时，最多可以开四穴，这和注塑机的最大射胶量没有什么关系，主要是模穴超过4穴时，注塑机调机困难，不良率增加。
2. 分型面的选择，制品形状简单，分型面一般沿塑件边缘选择将塑件留在动模。检查塑件边缘的脱模斜度，脱模斜度要足够大，分型面处有无小R等。
3. 进胶点的选择很重要，注塑PMMA材料的模具，流道要弯曲成S型，流道末端并设计较长的冷料穴，生产时很容易调气纹和熔胶痕。 浇口选择在塑件的大端，这样塑胶容易充满型腔，在两个孔位合胶线最不明显。PC料的.流道需要短而粗，这是两种透明料模具设计的不同点。流道和进胶口的设计，流道开梯形，进胶口开扇形，流道要抛光得非常光亮。
4. 排气位置的设计，一般透明镜片是不许有顶针痕，都要开辅助流道来帮助顶出，这个流道同时起排气作用，一般坚持一个原则，有角落过度的地方就要有排气。
5. 钢材的选择，一般产量在10万以内的，可用日本正产的NAK80就可以了，如果产量很大，就必须选用S136或法国产SMV3W高镜面热处理钢材，热处理到HRC48-52，再精加工后抛光，效果非常好。
6. 塑件的顶出，透明塑件一般不允许设计顶针，塑件的顶出在浇口位置设计了顶针，在塑件的小端的小凸台处，延长了胶位，增加了一个顶针，在两个顶针的顶出下，塑胶顺利脱模。
7. 冷却系统设计，模具前后模都设计了独立的冷却系统，保证注塑时调整注塑参数。
8. 主流道正对的冷料井，必须设计成Z型拉料杆，不可设计倒扣拉料。因为冷料井处如果设计了倒扣，顶出时会产生胶粉，对于透明件，这样设计是不允许的。
9. 对于三板模的透明产品，为了避免胶粉进入型腔，尽可能不要设计尼龙扣开模，采用机械式扣机最佳。
10. 水口的剪断，批量大时，需要设计小治具，在手动冲床上冲掉水口。批量较小时也可以用电热剪钳手工剪掉水口。
4.结束语
通过试模后的生产表明，模具设计合理，完全达到了式样书的要求。可供透明模具设计时参考。
第一步：产品分析与修改，确定模具结构，缩水图:
1、产品分析：开模方向，分模线与分模面，外形尺寸，厚度，拔模角度，倒勾及相应抽芯方式，进胶点与进胶方式，模穴数等等。
2、转工程图：用三维软件出图,一般建立三个视图：第一个主视图（后模表面投影），第二个第三个立体示意图（外表面和内表面）。其他视图按第三角法或第一角法摆放，剖视图（X和Y，剖切位置线通过重要位置中心，倒勾，柱位，孔位，枕位等等），保存文件DXF格式，到CAD打开标数处理。
3、缩水图：将上一步工程图镜像一次并且放大一个缩水率的倍数。（标明：MI，缩水率）
第二步：产品排位：在模具内怎样排列
考虑因素：模具长宽方位，产品模穴数，进胶位置，间隔（强度，放什么零件放得下）
先排第一个视图是后模侧俯视图抓主视图，第二个视图排前模侧俯视图，先把第一个视图中心线镜像到正右方然后抓后视图，然后排第三个X方向剖视图放在后模侧俯视图的正下方，第四个视图Y方向剖视图排在前模侧俯视图正右方。
第三步：模仁订购
根据产品的大小，生产批量，模穴数，抽芯机构等.
第四步：模胚订购
根据模仁大小与抽芯机构（侧），进胶方式与位置，前模是否有抽芯（开模动作，油缸），产品材料，顶出方式等等。
第五步：将模仁装配至模胚内
第六步：模仁与模胚安装与定位设计
第七步：分模线，枕位，镶件设计
第八步：如果客户产品有倒勾要设计抽芯机构如行位或斜顶设计
第九步：设计浇注系统（直接浇口，侧浇口，潜水口，牛角式，点浇口，扇形浇口，搭浇口等）
第十步：如果是细水口模具那么要设计开闭器与塞打螺丝
第十一步：排气系统设计（排气槽位置与产品溢边值大小）
第十二步：顶出系统设计（顶针，斜顶，司筒，顶块，推板，气顶等）
第十三步：冷却系统设计（水路样式如直通式，阶梯式，隔板式，螺旋式等）
第十四步：辅助零件开设（弹簧，垃圾钉，撑头，中托司，锁模板，扣机，边锁，平衡块，限位块，吊模孔，撬模坑等）
第十五步：检查与修改，视图补充与位置调整
第十六步：2D转3D分模或做全3D
第十七步：拆散件图（3D+2D）
第十八步：图纸审核，改图。
第十九步：图纸合格后打印归档
第二十步：图纸发给模具制造车间加工
以上模具设计从客户给3D图开始到设计出模具图到加工整个流程步骤，希望对你有帮助！
客户提供的图纸一般有以下几种情况：
1）客户给定审定的塑件图纸（二维电子图档）及技术规范要求（此时需要用三维软
件构建3D图）。
（2）给定3D图档，处理成2D图（出工程图纸）。
（3）给定样板（手板），此时需要测绘出2D和3D图。
以上是一般有三种，其中第二种情况最常见，就是客户产品设计师设计好了3D产品拿给你开模。
模具设计工程师需要绘制图纸有：成口工程图，缩水图，模具装配图，散件图，开模顶出示意图，改模图等，而且我写的就是按顺序排序的。
