試析塑料模具設計與制造的工藝流程

唐勇

（中國振華集團永光電子有限公司，貴州 貴陽 550000）

試析塑料模具設計與制造的工藝流程

唐勇

（中國振華集團永光電子有限公司，貴州 貴陽 550000）

塑料模具設計與制造屬于相當繁復的過程，且理論研究與實際生產有較大差別。隨著現代塑料制品形狀逐漸朝多元化、多樣性發展，會對塑料模具的設計與制造造成影響。本文基于上述背景，介紹了塑料模具的設計、制造步驟，并結合塑料模具的實際生產提出了一套完善的工藝流程，以期能為模具設計與制造人員提供參考。

塑料模具；設計制造；工藝流程

在日常生活中，人們所使用到的各類工具，達到汽車火箭，小到針頭線腦，均與模具有著直接關聯，模具的內模形狀決定了所生產出的這些產品的外形特征，同時，模具設計與制造的精度和質量也對這些產品的質量有重要影響，因此，對模具設計與制造的工藝流程進行分析意義重大，完整、規范的工藝流程是保證模具設計合理、產品使用穩定的首要前提，以下將以實際生產案例出發，從模具設計到生產的一般流程入手進行探討。

1 塑件分析

本文所選取的塑料產品為某電子設備充電座上蓋，外觀要求無明顯形變、翹曲、接痕、劃傷等，并要求按樣板做出細紋咬花。針對生產要求，對該產品結構和性能要求進行分析：注塑方式采用中心點注射法，縮水率保持在4/1 000，產品估算質量為40 g，成型溫度控制早60℃。該產品模具形式為三板模，所采用的機床沖壓噸位為100 t。

2 模具設計與制造工藝流程

2.1設計前的考慮

模具設計是制造的前提，且二者密不可分，模具制造工藝需要根據模具設計的結構和制作要求進行精確操作。模具設計主要根據塑件形狀和尺寸來完成，且需要對模具制造的可行性進行充分考慮，正常情況下，模具設計與制造需分工進行，在設計完成后進行審核，通過后才開始制造模具，并按照加工進度計劃對加工流程進行安排。

2.2分析原始資料

（1）了解產品的用途、尺寸、精度等技術要求，并對精度最高的塑料零件尺寸和成型工藝參數進行分析；

（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行操作；

（3）根據成型設備的種類對模具加工進行分析，例如注射機應首先對注射容量、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進行確定；

（4）確定成型零件、結構件形式；

（5）根據各部分強度計算出成型零件的工作尺寸。

（6）分析3D模型，對塑件結構曲面分型進行選取，為了利于塑件順利出模，避免發生托花、粘結等異常問題，在內表明部分需增加拔模1/3（如圖1），且考慮到上蓋結構，需在側邊做一滑塊結構，因此該塑件模具所設計的結構為斜導柱側抽芯三板模結構，使其具備構造簡單、安全可靠、出模方便的特點，以頂針推出，一模一腔。

圖1　拔模3D示意圖

2.3產品圖轉換

將3D模型轉換為2D生產圖后進行排位設計，由于采用斜導柱側抽芯機構，動模機芯采用鑲件結構，模架、模芯、側芯、鑲件的訂料單均由設計人員完成；加工人員則對2D排位圖進行分析，模具制造所虛的材料毛坯由管理人員根據訂料單訂購。

2.4畫出工序圖

設計人員對推桿、水道位置的工序圖進行起草后需仔細審核各項數據。用于模具加工的毛坯，除了模架加工周期稍微長一點，其余均會很快就配備完畢，在動、定模型芯毛坯訂回后，加工人員需對其先進行粗加工，再進行精加工。針對芯柱的六面，通常可采用銑加工以及平面磨削加工，并在芯柱上進行流道、推桿孔、水道、澆口的加工。

2.5塑料模具成型結構分析

注塑成型是將粉末狀或顆粒狀塑料加進注塑機料筒，在機械剪切力和熱力作用下，顆粒狀材料塑化成流動性良好的塑料熔體，在螺桿推動下通過注塑機噴嘴注入低溫模具腔內，經過保壓、冷卻、固化形成與模腔形狀一致的塑料產品，最后開模取出產品，閉合模腔，即完成了一個注塑操作周期。注塑模具在工作過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致變形或破裂，一旦發生破裂必然導致整個模具報廢，因此，在對模具進行成型設計時，必須對強度進行核準，此外，模具在外力因素下還會引起彈性形變，若形變程度超過精度要求則會導致次品產生，若成型零件在對接面或貼合面處變形程度較為明顯，則會導致脫模困難、溢料等現象，最終導致塑料產品無法達到質量要求，因此還需對模具結構的剛度進行核準。

2.6三維分模

設計人員在使用三維軟件進行分模后即可得到定、動模型芯的3D造型圖，用自動編程軟禁進行CNC程序編制后即可對模芯進行數控加工。此時設計人員需要畫出動模鑲件、側滑塊的2D框線平面圖，并提供給加工人員，對鑲件和側滑塊進行加工時通常以線切割法進行，或者采用成型磨削工藝。使用線切割時需要根據線割2D圖對線切割程序進行編制，之后完成模具工件加工。

2.7電極加工

在完成CNC編程后，設計人員需根據定、動模型芯的3D圖進行電極設計，并繪出3D電極圖，通常叫做“拆電極”，根據電極圖可定制電極材料，并編寫電極CNC加工程序。在定、動模型芯的電火花加工完成后，設計人員需對整套模具的3D裝配圖進行完善，并做好圖檔整理，與加工人員做好技術交底。

2.8其他零件加工

（1）定、動模板加工。在模架訂回后即可進行其他零件加工，首先需對模架進行編碼，包括對應的模芯也要打上一致編碼，保證在裝配過程中可對號入座，之后再拆模架；對定、動模板進行加工時首先需按照模芯尺寸對模框進行加工，分別以磨削工藝和銑削工藝進行粗加工和精加工，保證模框平整度和相鄰表面的垂直度誤差在0.02 mm以內，再用定、動模型芯分別進行配合，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。設計人員提供推桿位置2D簡圖后，用復位桿將動模板和推桿固定板連接起來，動模板面朝上，從上至下鉆開推桿孔，推桿沉頭則需先將推桿固定板反向，底部朝上進行校正，以鉆頭粗加工，再以銑刀精加工后進行倒角，最后對定、動模型芯以及側型芯等成型的模具零件進行拋光，防治粘膜。

（3）裝配測驗。定、動模型通過調整，在合模合格后配合加工斜導柱孔，再以裝配→試模→返工整改→試模的步驟進行裝配測驗，直到塑件達到客戶要求后方可投產。

3 結束語

本文結合具體塑料產品工件，對塑料模具設計與制造的工藝流程進行了逐步探討，文中通過對充電座上蓋的模具設計注意事項以及工藝制造的操作規程進行了分析，突出了模具設計與制造相輔相成，互相促進的原則。目前我國的模具設計與制造技術與國外先進技術相比尚存在很大差距，因此需對設計與制造的各項工藝流程進行深入研究分析，從設計理念、工序圖、成型分析、三維分模等方面入手，提高模具設計與制造的正確性和合理性，縮短成型周期，保證加工質量，進一步提高模具企業的市場競爭力。

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（P-01）

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，大學專科，研究方向為工模夾具設計、機械制造及工藝。

2016-04-25