模具的成功与否,关键在于模具设计标准的应用和模具设计细节的处理是否正确。模具设计得是否合理,在一定程度上取决于产品形状及结构设计过程是否满足模具的需要。
合理的模具设计主要体现在以下几个方面:
所成型塑料制品的质量;
外观质量与尺寸稳定性;
加工制造时方便、迅速、简练,节省资金、人力,留有更正、改良的余地;
使用时安全、可靠、便于维修;
注射成型时有较短的成型周期;
使用寿命较长;
具有合理的模具制造工艺性。
产品设计得合理与否,决定了模具能否成功开出。模具设计人员要注意的问题主要有:制件的肉厚(制件的厚度)要求、脱模斜度要求、BOSS 柱处理,以及其他一些应该避免的设计误区。
在设计制件时,制件的厚度应以各处均匀为原则。对于肉厚的尺寸及形状,需考虑制件的构造强度、脱模强度等因素,如图1-24所示。
图1-24 制件的肉厚
为了在模具开模时能够使制件顺利取出,避免其损坏,在制件设计时中应考虑增加脱模斜度。脱模角度一般取整数,如 0.5、1、1.5、2 等。通常,制件的外观脱模角度比较大,这便于成型后脱模,在不影响其性能的情况下,一般取较大脱模角度,如5~10°,如图1-25所示。
图1-25 制件的脱模斜度要求
支柱为突出胶料壁厚,用于装配产品、隔开对象及支撑承托其他零件。空心的支柱可以用来嵌入镶件、收紧螺丝等。这些应用均要有足够的强度支撑压力而不致于破裂。
为避免在上螺丝时出现打滑的情况,支柱的出模角一般以支柱顶部的平面为中性面,而且角度一般为0.5°~1.0°。如支柱的高度超过15.0mm,为加强支柱的强度,可在支柱上连一些加强筋做加强结构之用。在支柱需要穿过PCB的时候,同样在支柱上连一些加强筋,而且将加强筋的顶部设计成平台形式,以做承托PCB之用,而平台的平面与丝筒项的平面必须要有2.0~3.0mm,如图1-26所示。
为防止制件的BOSS部位出现缩水,应做防缩水结构,即“火山口”,如图1-27所示。
图1-26 BOSS柱的处理
图1-27 做火山口防缩水
模具设计的主要依据是客户所提供的产品图纸及样板。设计人员必须对产品图及样板进行认真、详细地分析和消化,并在设计过程中逐一核查以下项目:
尺寸精度与相关尺寸的正确性;
脱模斜度是否合理;
制品壁厚及均匀性;
塑料种类。塑料种类将影响模具钢材的选择和缩水率的确定;
表面要求;
制品颜色。通常,颜色对模具设计无直接影响。若制品壁过厚、外型较大,易产生颜色不匀的现象,且颜色越深,制品缺陷曝露得越明显;
制品成型后是否有后处理。对于需表面电镀的制品,且一模多腔时,必须考虑设置辅助流道将制品连在一起,待电镀工序完毕后再将之分开;
制品的批量。制品的批量是模具设计的重要依据,客户必须提供一个范围,以确定模具腔数、大小,以及模具选材和寿命;
注塑机规格;
客户的其他要求。设计人员必须认真考虑及核对,以满足客户要求。
设计人员在进行模具设计时应注意以下事项:
在模具设计开始时应多考虑几种方案,衡量每种方案的优缺点,并从中选择一种最佳方案。对于 T 型模,也应认真对待。由于时间与认识上的原因,当时认为合理的设计,经过生产实践也会有可改进之处;
在交出设计方案后,要与工厂多沟通,了解加工过程及制造使用中的情况。对于每套模具都应有分析经验、总结得失的过程,这样才能不断地提高模具的设计水平;
在设计时要多参考之前设计的类似图纸,吸取其经验与教训;
应将模具设计部门视为一个整体,不允许设计成员各自为政,特别是在模具设计总体结构方面,一定要统一风格。