试析塑料模具设计与制造的工艺流程

唐勇

（中国振华集团永光电子有限公司，贵州 贵阳 550000）

试析塑料模具设计与制造的工艺流程

唐勇

（中国振华集团永光电子有限公司，贵州 贵阳 550000）

塑料模具设计与制造属于相当繁复的过程，且理论研究与实际生产有较大差别。随着现代塑料制品形状逐渐朝多元化、多样性发展，会对塑料模具的设计与制造造成影响。本文基于上述背景，介绍了塑料模具的设计、制造步骤，并结合塑料模具的实际生产提出了一套完善的工艺流程，以期能为模具设计与制造人员提供参考。

塑料模具；设计制造；工艺流程

在日常生活中，人们所使用到的各类工具，达到汽车火箭，小到针头线脑，均与模具有着直接关联，模具的内模形状决定了所生产出的这些产品的外形特征，同时，模具设计与制造的精度和质量也对这些产品的质量有重要影响，因此，对模具设计与制造的工艺流程进行分析意义重大，完整、规范的工艺流程是保证模具设计合理、产品使用稳定的首要前提，以下将以实际生产案例出发，从模具设计到生产的一般流程入手进行探讨。

1 塑件分析

本文所选取的塑料产品为某电子设备充电座上盖，外观要求无明显形变、翘曲、接痕、划伤等，并要求按样板做出细纹咬花。针对生产要求，对该产品结构和性能要求进行分析：注塑方式采用中心点注射法，缩水率保持在4/1 000，产品估算质量为40 g，成型温度控制早60℃。该产品模具形式为三板模，所采用的机床冲压吨位为100 t。

2 模具设计与制造工艺流程

2.1设计前的考虑

模具设计是制造的前提，且二者密不可分，模具制造工艺需要根据模具设计的结构和制作要求进行精确操作。模具设计主要根据塑件形状和尺寸来完成，且需要对模具制造的可行性进行充分考虑，正常情况下，模具设计与制造需分工进行，在设计完成后进行审核，通过后才开始制造模具，并按照加工进度计划对加工流程进行安排。

2.2分析原始资料

（1）了解产品的用途、尺寸、精度等技术要求，并对精度最高的塑料零件尺寸和成型工艺参数进行分析；

（2）确定成型方法，选择注射法、铸压法、直压法，由于充电座上盖的形状特征，故本文采用注射法进行操作；

（3）根据成型设备的种类对模具加工进行分析，例如注射机应首先对注射容量、注射压力、模具安装尺寸、喷嘴直径、模具最大厚度值和最小厚度值以及模板行程等参数进行确定；

（4）确定成型零件、结构件形式；

（5）根据各部分强度计算出成型零件的工作尺寸。

（6）分析3D模型，对塑件结构曲面分型进行选取，为了利于塑件顺利出模，避免发生托花、粘结等异常问题，在内表明部分需增加拔模1/3（如图1），且考虑到上盖结构，需在侧边做一滑块结构，因此该塑件模具所设计的结构为斜导柱侧抽芯三板模结构，使其具备构造简单、安全可靠、出模方便的特点，以顶针推出，一模一腔。

图1　拔模3D示意图

2.3产品图转换

将3D模型转换为2D生产图后进行排位设计，由于采用斜导柱侧抽芯机构，动模机芯采用镶件结构，模架、模芯、侧芯、镶件的订料单均由设计人员完成；加工人员则对2D排位图进行分析，模具制造所虚的材料毛坯由管理人员根据订料单订购。

2.4画出工序图

设计人员对推杆、水道位置的工序图进行起草后需仔细审核各项数据。用于模具加工的毛坯，除了模架加工周期稍微长一点，其余均会很快就配备完毕，在动、定模型芯毛坯订回后，加工人员需对其先进行粗加工，再进行精加工。针对芯柱的六面，通常可采用铣加工以及平面磨削加工，并在芯柱上进行流道、推杆孔、水道、浇口的加工。

2.5塑料模具成型结构分析

注塑成型是将粉末状或颗粒状塑料加进注塑机料筒，在机械剪切力和热力作用下，颗粒状材料塑化成流动性良好的塑料熔体，在螺杆推动下通过注塑机喷嘴注入低温模具腔内，经过保压、冷却、固化形成与模腔形状一致的塑料产品，最后开模取出产品，闭合模腔，即完成了一个注塑操作周期。注塑模具在工作过程中需要承受各种各样的外力作用，例如保压压力、注射压力、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导致变形或破裂，一旦发生破裂必然导致整个模具报废，因此，在对模具进行成型设计时，必须对强度进行核准，此外，模具在外力因素下还会引起弹性形变，若形变程度超过精度要求则会导致次品产生，若成型零件在对接面或贴合面处变形程度较为明显，则会导致脱模困难、溢料等现象，最终导致塑料产品无法达到质量要求，因此还需对模具结构的刚度进行核准。

2.6三维分模

设计人员在使用三维软件进行分模后即可得到定、动模型芯的3D造型图，用自动编程软禁进行CNC程序编制后即可对模芯进行数控加工。此时设计人员需要画出动模镶件、侧滑块的2D框线平面图，并提供给加工人员，对镶件和侧滑块进行加工时通常以线切割法进行，或者采用成型磨削工艺。使用线切割时需要根据线割2D图对线切割程序进行编制，之后完成模具工件加工。

2.7电极加工

在完成CNC编程后，设计人员需根据定、动模型芯的3D图进行电极设计，并绘出3D电极图，通常叫做“拆电极”，根据电极图可定制电极材料，并编写电极CNC加工程序。在定、动模型芯的电火花加工完成后，设计人员需对整套模具的3D装配图进行完善，并做好图档整理，与加工人员做好技术交底。

2.8其他零件加工

（1）定、动模板加工。在模架订回后即可进行其他零件加工，首先需对模架进行编码，包括对应的模芯也要打上一致编码，保证在装配过程中可对号入座，之后再拆模架；对定、动模板进行加工时首先需按照模芯尺寸对模框进行加工，分别以磨削工艺和铣削工艺进行粗加工和精加工，保证模框平整度和相邻表面的垂直度误差在0.02 mm以内，再用定、动模型芯分别进行配合，完成螺纹孔、推杆顶针孔、浇口套孔、水道的加工。

（2）推杆、推板加工。设计人员提供推杆位置2D简图后，用复位杆将动模板和推杆固定板连接起来，动模板面朝上，从上至下钻开推杆孔，推杆沉头则需先将推杆固定板反向，底部朝上进行校正，以钻头粗加工，再以铣刀精加工后进行倒角，最后对定、动模型芯以及侧型芯等成型的模具零件进行抛光，防治粘膜。

（3）装配测验。定、动模型通过调整，在合模合格后配合加工斜导柱孔，再以装配→试模→返工整改→试模的步骤进行装配测验，直到塑件达到客户要求后方可投产。

3 结束语

本文结合具体塑料产品工件，对塑料模具设计与制造的工艺流程进行了逐步探讨，文中通过对充电座上盖的模具设计注意事项以及工艺制造的操作规程进行了分析，突出了模具设计与制造相辅相成，互相促进的原则。目前我国的模具设计与制造技术与国外先进技术相比尚存在很大差距，因此需对设计与制造的各项工艺流程进行深入研究分析，从设计理念、工序图、成型分析、三维分模等方面入手，提高模具设计与制造的正确性和合理性，缩短成型周期，保证加工质量，进一步提高模具企业的市场竞争力。

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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，大学专科，研究方向为工模夹具设计、机械制造及工艺。

2016-04-25