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          精英模具設計師的“葵花寶典”
          發布者:艾邦高分子 發布時間:2016/1/11 閱讀:5476 次

          一、 序言

          據統計,日常生活中一個普通人身上物品直接、間接的與約2千套模具有關!模具行業發達的程度可以說已成一個國家工業現代化的重要標記之一。國內很多大型企業的模具部門在全數公司中的地位都及其重要,像深圳的比亞迪最初就是由一個小模房發展起來的,而奇瑞汽車的模具制作技巧在國際上也是一流的。

          隨著珠三角經濟的持續發展,越來越多的國際性大公司看中這里成熟的模具制作技巧及具有豐富從業經驗的技巧人才,都紛紛把其塑膠、模具部門轉來,或把模具發來制作。珠三角的模具出口數量逐年遞增,已成為中國乃至國際最重要的模具生產、加工基地。特別是家用電器及汽車業的發展速度更快。

          說到珠三角模具制作業,就不得不提香港、臺灣。上世紀八、九十年代珠三角的經濟剛剛起飛,其模具技巧幾乎空白,而隨著香港、臺灣的企業把工廠轉移到內地,其先進的模具制作技巧也帶了過來。

          其時,一名熟練的模具制作師傅月薪可達上萬RMB。對于深圳塑膠模具廠,最重要的技巧是CAD/CAM,即模具設計電腦化技巧和模具加工電腦化技巧(CNC,電腦鑼技巧)兩項技巧?,F在珠三角的深圳、東莞兩地的模具設計及制作技巧都達到了較高的程度。在每年舉辦此類的展覽中都有很多的領先國際的新技巧、新設備涌現。這方面的人才亦成為搶手貨,甚至長三角、江浙一帶的企業也參加這場人才大戰中,在各類招聘會中掠奪人才!

          二、 什么是塑膠模具
          人們為滿足生產及生活的需要,按必定的請求而制作的生產工具。模具即生產工具,一般均可重復應用。工業中常見的有塑膠模、五金沖壓模、壓鑄模、吹塑模、擠塑模等;廣義來講,一些日常生活中的刀模、紙模、石膏模、甚至拍月餅的木板模等都可稱為模具。塑膠模具就是注塑成型生產中應用的模具。塑膠模具重要是裝在塑膠注塑機上啤塑膠產品時應用的,如無特別注明,以下文章中提到的模具均指塑膠模具。
          三、 必備的知識
          1、 基礎知識:三角函數、平面&立體幾何、解析幾何、工程制圖、畫法幾何、機械基礎、五金&化學基礎等;
          2、 基礎實踐經驗;
          3、 軟件知識:三維軟件:PROE、UG、CATIA;二維軟件AutoCAD;加工軟件UG、MasterCAM、CIMATRON ;模流分析軟件MOLDFLOW等
          四、塑膠模具結構及分類
          (一)模具的基礎結構及相干概念
          1、模胚即模架:MoldBase。
          模胚是整套模具的骨架,所有模具的零部件的制作均需考慮模胚的結構。模胚的成本一般占整套模具的30%左右,模胚由專門的大型模胚廠制作,已圭表化,各模具制作廠只需根據自身的需要向模胚廠定制即可。
          模胚分為面板、A板(前模板)、B板(后模板)、C 板(方鐵)、底板、頂針面板、頂針底板、司筒、導柱、回針、頂針、撐頭、限位釘等。目前珠三角區域規模較大的模胚廠商有龍記模胚(LKM)、鴻豐模胚、中華模胚等,其中又以LKM名氣最大,00)。其模胚寬大模具制作廠廣泛采用,品德、精度均有保障。
          2、模仁又稱型腔,即嵌入模胚模板內的成型模芯。
          分為前模仁,后模仁,俗稱前模(Cavity),后模(Core)。為何要在模板內嵌入模仁呢?重要是為節儉成本。因為塑膠對模具的鋼材特征有很高的請求,一名。如硬度、耐腐化性、耐高溫(熱變形)等;而模胚的模板則無需太高的請求。模仁硬度一般為45~65HRC,模胚的模板硬度30~45HRC;用作模仁的鋼料每公斤可達RMB 200,而模胚的鋼料一般只需RMB20~30元。
          注:HRC為洛氏硬度。
          3、唧嘴:Sprue。
          注塑機炮筒的射膠嘴通過該裝置將熔融的塑膠原料注入型腔。
          4、滑塊又稱行位:Slider。
          為順利出模而必須應用的結構部件。因為有些產品結構特別,如有側邊有空,看看成為。有倒扣(勾)等,需用行位才可出模。
          5、斜頂:Angle-Lifter。
          與行位類似,也是為順利出模而必須應用的結構部件。

          6、還有一些與模具有關的名詞:


          分模線(P/L)、模具基準、縮水率(Shrinkage)、排位(Layout)、鋼料、銅公(電極,其材質有銅、石墨等)、倒扣、運水、出模斜度(Draft angle)、冷料井、流道、注塑仿真、分模、出模、開&合模步驟、模號、拋光(省模)、軟模、硬模、模具表明處理、試模(TEST MOLD)、改模、裝模、交模等。
          7、從上可看一套模具按其各部件的功效可細分為:
          流道系統、成型系統、溫度調節系統、排氣系統、頂出系統、開合模系統、復位系統。
          (二)分類
          1、按結構分為兩大類:大水口模具及細水口模具,又稱單分型面模具、雙(多)分型面模具;
          2、按熱流道分為:普通流道模具及熱流道模具。熱流道模具除能滿足有特別結構、特大型的制品需要外,其還具有生產效率高、無水口爆發的特性。從模具造價方面來說雖然貴很多,但從長遠生產來講還是很節儉成本的。
          3、 按注塑的色彩數量分為:單色模具、雙色模具、三色模具。
          4、 按模具鋼料之硬度又可分為軟模、硬模。硬模通常用較硬的鋼材(如LKM8407#鋼材)制成,也有把軟模經熱處理得到的。
          一些大公司,一般都會先開一套軟模,待模具改好,樣板OK后,00。再開幾套雷同的硬模。比如NOKIA的手機模具,在開發階段時就會先開軟模,正式生產用的必是硬模。硬模除單價高外,其應用壽命高,啤件質量穩固,外觀精湛。有些硬模保養好的話,歷經二十幾年幾百萬次啤塑后,其啤件仍很俏麗,你看如何成為一名合格的塑膠。幾乎像新模時剛啤出的一樣?。?!
          模具的報價策略和結算方法:
          模具的報價與結算是模具估價后的延續和成果。從模具的估價到模具的報價,只是第一步,而模具的最終方針,是通過模具制作交付應用后的結算,看著塑膠模具結構。形成最終模具的結算價。在這個過程里,人們總是祈望,模具估價=模具價格=模具結算價。
          而在實際操作中,這四個價并不完美相等,有可能涌現波動誤差值。這就是以下所要討論的問題。當模具估價后,需要進行恰當處理。收拾成模具的報價,為簽定模具加工合同做根據。通過重復洽談切磋,最后形成雙方均認可的模具價格,簽定了合同。才可正式開始模具的加工。
          模具估價后,并不能趕忙直接作為報價。一般說來,還要根據市場行情、客戶心理、競爭對手、形態等因素進行綜合分析。對估價進行恰當的收拾,在估價的基礎上增加10-30%,提出第一次報價。經過討價還價,可根據實際情形調低報價。然爾,當模具的切磋報價低于估價的10%時。需重新對模具進行改良細化估算,在保證保本有利的情形下,簽定模具加工合同,最后斷定模具價格。模具價格是經過雙方認可且簽定在合同上的價格。
          這時形成的模具價格,有可能高于估價或低于估價。當切磋的模具價格低于模具的保本價進,需重新提出修正模具請求、前提、方案等,降低一些請求,以期可能降低模具成本,重新估算后,聽聽塑膠模具招聘,再簽定模具價格合同。應當指出,模具是屬于科技含量較高的專用產品,不應當用低價,甚至是虧本價去逢迎客戶。而是應當做到優良優價,把保證模具的質量、精度、壽命放在第一位,而不應把模具價格看得過重,否則容易引起誤導動作。尋求模具低價,就較難保證模具的質量、精度、壽命。便宜一般不是模具行業之所為。然而,當模具的制作與制品開發是同一核算單位或是有經濟利益關系時,在這種情形下,模具的報價,應以其成本價作為報價。
          模具的估價僅是估算模具基礎成本價部分,事實上,其它的成本費用暫不考慮,待以后制品生產的成本,再提取模具費附加值來作為抵償。但此時的報價不能作為真正的模具的價格,只能是作為模具前期開發費用。今后,一旦制品開發成功,應提取模具費附加值,返還給模具制作單位,兩項合計,才能形成模具的價格。這時形成的模具價格,有可能會高于第一種情形下的模具價格,甚至報答率很高,是原一般模具價格的幾十倍,數百倍不等。當然,也有可能報答率等于零。
          五、 常用塑膠原料的特征
          【1】分類
          1、定義:
          塑膠即塑料是一種以合成的或天然的高分子為重要成分的物質,通常含有添加劑等成分,廣義地說,它是一種在一定溫度及壓力下可塑造成一定形式的高分子有機材料。在1996年頒布的新國標(GB/T 2035-1996)對塑料重新定義為:以高聚物為主要成分,并在加工為成品的某各階段可流動成型的材料。
          2、塑料的組成:
          塑料的主要成分是合成樹脂,再加上一些添加劑及填充材料。
          a、合成樹脂----合成的有機高分子化合物,其結構單元主要由碳原子、氫原子、氧原子及其它如硫原子、硅原子等通過化學鍵等連接組成。
          b、填充材料-----常用有玻璃纖維、碳素纖維、碳酸鈣(CaCO3)、二氧化硅(SiO2)、金屬粉、木粉、棉布、石棉、云母、石粉等。
          c、添加劑-----常用有增塑劑、穩固劑、光滑劑、著色劑、抗靜電劑、阻燃劑、抗UV劑等。
          3、一般而言,塑膠原料可大分為兩大類:


          熱塑性塑膠」(Thermoplastic)及「熱固性塑膠」(Thermosetting)。
          熱塑性塑膠在常溫下通常為顆粒狀,加熱到必定溫度后變成熔融的形態,將其冷卻后則固化成型,若再次加熱則又會變成熔融的形態,可進行再次的塑化成型。因此,熱塑性塑膠可經由加熱熔融而反覆固化成型,所以熱塑性塑膠的廢料通??苫厥赵倮?,亦即有所謂的「二次料」。相同的,熱固性塑膠則是加熱到必定溫度后變成固化形態。即使持續加熱也無法轉變其形態。因此,熱固性塑膠無法經由再加熱來反覆成型,所以熱固性塑膠的廢料通常是不可回收再利用的。
          4、塑膠按利用的領域也可分為通用塑膠、工程塑膠、特種塑膠;
          通用塑膠常見的有: PP、PVC、PE、PS等;
          工程塑膠常見的有:ABS、PC、PMMA、POM、PA6、PA66、PET、PBT、SAN等;
          特種塑膠常見的有:PPS、PEI等;
          工程塑膠往往由一些通用塑膠改性得到;如轉變某些分子結構、添加其它成分如玻璃纖維等;
          工程塑膠就是被用做工業零件或外殼材料的工業用塑膠,其強度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗老化性均優的塑膠。曰本業界的定義:可以做為結構用及機械零件用之高性能塑膠,耐熱性在100℃以上,重要運用在工業上。
          【2】 常見塑膠原料在實際利用中的經驗談
          1、 ABS料:
          最常用的塑膠料,很多家電產品的外殼均用它。具有較高的機械強度、耐熱、耐化學腐化性及高光澤。塑膠模具設計。常見的有臺灣奇美、國產的ABS。如奇美:ABS PA757通用級,良好的高光澤性;ABS PA727電鍍級;ABS PA777D耐熱級。通常ABS的熱變性溫度不會超過88℃。
          2、 PC料:
          俗稱百折膠,力學性能精湛。有良好的熱穩固性(-100~126℃可穩固應用)及透光性。常見有德國拜爾PC-2805、美國通用PC-241R、141R等。
          3、 尼龍:
          PA6、PA66。尼龍(Nylon)最大優點是韌性大。耐疲鈍性極佳、摩擦系數低。常用于造纖維,牙刷毛,魚絲,軸套,包裝膠膜,齒輪,電動工具外殼,電器配件等。但最大的毛病是吸水性大,而吸水的增長使其拉伸強度急劇降落。如添加玻璃纖維可大大前進其耐溫性能,即PA66+GF15%、PA66+GF30%耐溫達180~210℃ 。因此沒有加玻璃纖維的尼龍不得用于有耐高溫要求的部件上。膠件啤進去后應盡快應用,以免放置時間過長使得尼龍吸水后爆發不良更正。
          六、塑膠模具的加工方法及工藝
          1) 常用加工工具及機器
          1、 測量工具:
          卡尺、 千分尺、千分表、圭表量塊、圭表角塊、轉盤、角規、投影儀、 抄數機等;
          2、 加工機器及設備:
          鑼床、車床、磨床、鉆床、CNC(電腦鑼)、火花機、線切割機等
          2) 加工方法及工藝
          一般模胚直接從模胚廠訂回,其加工方法這里略去。
          按模具設計圖紙,訂回模胚、模仁、行位、斜頂、鑲件等鋼料即可開端安排加工。按加工工藝大概分為粗加工及精加工兩塊。模胚開框,由鑼床或電腦鑼先開粗、后精框(也可由模胚廠代為加工,但要付給相應的費用;一些小型模房為節儉成本往往自己加工,但效率低,精度不高),其它部件同樣也是先粗加工成粗胚,后經電腦鑼、火化機、線切割機精加工的到契合圖紙精度請求的零件,最后裝配入模胚成為一套完美的模具。其流程大概如下:模胚開框 模仁、行位等CNC加工 銅公加工、火機加工型腔(EMD)、鉗工加工(FIT模)、拋光(省模)、裝模、試模。


          實際制作中,幾種加工工藝交錯在一起,需要模具設計人員與模具師傅安排好各個環節,一步出錯,滿盆皆負!返工往往造成對模具的侵害,做進去的模就不俏麗了。要補救好的話,只能換料。這將增長時間和成本,而很多時候時間是最重要的?,F在模具行業競爭很熱烈,客戶給模房的時間都很急,不能按時交模,最終將失去客戶!
          各加工機械設備的功效簡介:
          1、 鑼床
          用于待遇銑、切較形式較簡略、規矩的工件,如直線、斜線;常用來加工精度不是很高的工件,模胚開框、模仁、行位開料等。
          2、 車床
          要用于圓形的工件加工,如唧嘴、定位環、法蘭、圓形模呵(CORE)、圓形銅公等;精度可達較高的請求。
          3、 磨床
          要用于鋼料磨平,磨基準等,學習塑膠模具設計師??蓾M足大部精度請求。
          4、 鉆床
          要用于鉆空、攻牙、打運水孔等。
          5、 CNC(電腦鑼)
          已成為現代化模具工業的標記性設備,主要用于復雜、不規矩曲面的數控加工。其特性是精度高、可靠性好、效率高,基本上任何模具的加工都離不開它。型腔、銅公等工件的加工都由它完成;它幾乎可以加工任何形式的工件。電腦鑼由野心機程式把持,因此,其操控人員——CNC編程員除對電腦鑼加工把持軟件熟悉以外,還要對模具結構及加工方法有深入的研究。一個光懂加工軟件而不懂模具結構及加工方法的編程員只能是紙上談兵。一名優良的編程員一般都經過3~5年的實踐才可達成,其薪金一般都在RMB5.0K以上!目前,珠三角區域常用的加工設計軟件是: UG、MasterCAM、CIMATRON
          6、 火花機,用于電蝕工件
          把電極(銅公)裝在機頭上,通過機器的外部電路把持電流放電在工件上蝕出和電極形式一樣的凹腔。工模術語:EMD加工。
          7、 線切割機,用于工件外形的切割
          它把一根極細的鉬絲穿過預先在工件上打的孔,按照電腦內的數據,持鉬絲放電及運行,在工件上割出設定的形式。一般鉬絲直徑為0.07~0.10mm,因此,它加工的精度也很高。線切割分為快走絲、慢走絲。一般模房的線切割機都屬快走絲,慢走絲顧名思意即加工速度很慢。慢走絲單價為快走絲3~5倍。有個細節需提一提,即慢走絲應用的水是純清水。
          七、塑膠模具設計要點
          1)模具報價



          在接到客戶樣板或圖紙詢價后,應組織相干工程師進行圖紙評審及初步報價。
          1、 客戶圖紙評審
          要注意以下幾點:
          產品的材質、尺寸、結構,客戶對模具材料的請求及熱處理工藝。材料越好價格越高。特別還要從模具角度分析其結構,是否需三板模、模出數、入水情勢、抽芯結構(斜頂、行位結構)、冷卻系統、開&合模系統、頂出結構等。結構越復雜模具造價越高。另外,從簡化模具結構,節儉成本、前進模具生產效率、模具壽命方面,針對產品的結構,模具設計師有任務建議客戶對某些結構細節進行更正。
          2、模具報價分析


          圖紙評審完成后,下一步可進行報價。

          a、起首要看客戶的請求,因為請求決定材料的選擇以及熱處理工藝;

          b、選擇好材料,出一個粗略的模具方案圖,從中算出模具的重量和熱處理需要的費用。(都是毛胚重量)

          c、加工費用,根據模芯的復雜程度,加工費用一般和模芯材料價格比是1.5~3 :1,模架的加工費用一般是1 :1;

          d、風險費用是以上總價的10%;

          f、稅率;


          g、設計費用是模具總價的10%;
          2)模具設計
          客戶確認報價及支付第一筆預付款(定金)后,即可安排模具設計及加工。
          八、 模具設計經驗談:
          下面是在模具設計時應考慮的要點,供參考。
          ①、當把成品圖調進模圖時,成品圖必須乘縮水。(模具尺寸=產品尺寸×縮水)必須把成品圖MIRROR(鏡射)一次,即模圈里的成品圖是反像的(成品是完全對稱的除外)在前模,應把不屬于前模的線條刪除在后模,應把不屬于后模的線修刪除。
          ②、成品在模具里應遵循分中的原則,特別是對稱的,成品如果不分中,到工場加工時很可能出錯。
          ③、所有枕位之模具,枕位必須避開入水,無法避開時要加水口鐵。
          ④、成品之間12—20mm(特殊情況下,可以作3mm)當入水為潛水時,應有足夠的潛水位置,成品至CORE邊15-50mm,成品至CORE的邊距與制品的存度有關。
          ⑤、藏CORE(內模料)深度28mm以上,前后模內模料厚度與制品的平面投影面積有關,一般制品可參考下表,經驗數值選定。CORE料邊至回針應有10mm距離。 CORE料寬度一般比頂針極寬或窄5—10mm,最低限度成品膠位應在頂針板內不影響落頂針,CORE料邊至模胚邊一般應有45—80mm。
          ⑥、當在一塊內模料上出多個CAVITY時,內模料大小不超過200×200mm。
          ⑦、模內鑲入??蛑袌A角一般取10mm,如要開精框時則取16mm或更大,鈹銅模模內不倒圓角。
          ⑧、任何一種塑膠入水位置應避免從唧咀直行入型腔。
          ⑨、鏡面透明之啤塑(K料、亞加力、PC等)應注意,冷料井入水流量及入水位置不能直衡(沖),一般作成“S”型緩沖入水,扇形澆品,使成品表面避免產生氣級流雲。



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