论精密注塑模具制作

论精密注塑模具制作

孙光纳

泰尔茂医疗产品（杭州）有限公司   浙江杭州   310018

摘要：精密注塑模具的制作主要包括4个阶段：模具设计前的信息收集阶段；模具设计阶段；模具加工制造阶段；模具试做修理阶段。只有做好每个阶段的技术管控，才能顺利制作出高精密的注塑模具。

关键词：注塑模具；模具设计；模具制造；模具钳工；模具修理

索引：生活中稍加注意你就会发现周围用到很多塑胶制品。像电子产品的鼠标、键盘、手机外壳；汽车上的保险杠、内饰壳、各种按钮；医疗器械的注射器、输液管及各种导管等。这些塑胶件大都通过精密注塑模具生产出来的，所以有模具是工业之母的说法。本文将针对精密模具的制作流程论证说明。

一．信息收集阶段，为模具设计提供依据。主要收集信息：

1、成型品信息。首先是成型品用途、功能、组装方式等，以便模具设计时，考虑成型品分模式样不会影响其自身功能和组装。然后是成型品图纸，包括2D工程图和3D电子图。3D用于模具三维设计软件的开模设计（目前市场主流模具设计软件美国Siemens PLM Software公司的UG和美国参数技术公司(PTC)旗下CAD/CAM/CAE一体化的三维软件Pro/Engineer），2D图纸则用于在模具设计过程中对产品尺寸公差、外观要求的把控，是模具设计和验收的依据。其次还要收集成型品的材料物性，提前了解成型材料的流动性、成型温度窗口、推荐模温、缩水率等，以便在模具设计时根据材料物性充分考虑材料在模具内的流动、冷却、排气等要求。

2、成型设备信息。包括成型场地信息，例如自然环境还是洁净车间，自然温度还是恒温环境，这关系到模具钢材选用来适应环境。然后是成型机台信息，包括机台吨位、螺杆直径、定位圈直径、喷嘴尺寸、格林柱间距、开合模行程、容模量、最大注射压力、射胶量、顶出行程等成型机参数。还有成型机周边设备信息，包括机械手、模温机、干燥机、送料机、粉碎机、退火烘箱等。以做到模具设计与设备匹配。

二．模具设计阶段，模具设计主要以下步骤：

1、开模检讨，通常形成PPT报告，为了确定模具设计时的成型品式样。主要内容包括：浇口、分型面、顶针及模穴号位置，拔模对成型品尺寸的影响，模具制作对产品所做的改动，MOLDFLOW模拟的成型结果等。然后和产品开发人员、产品自动化组装的开发人员、品质管理人员一起确认，保证成型品出模后的式样能满足各方需求。

2、模具结构设计，确定模具的运行方式，直接决定模具开发的成败，所以必须慎之又慎。根据自己头脑构思的模具运动方式生成模具结构图纸，可以是3D形式也可以是2D形式。模具结构图纸除了表达模具结构、模具运行方式外，还包括模具部件清单，各部件型号式样、数量，材料、硬度等。必须做到模具机械运动顺畅，拆装、维护保养方便，模具寿命达到要求。

3、出模具各部件工程图纸。零件图纸是零件加工、检测的依据，主要有部件的多个视图、标注尺寸及公差、表面要求、加工工艺要求、部件编号、材料、硬度、数量等组成。其中部件视图主要是表达零件外观形状的；尺寸用来表达零件形状及大小，尺寸公差用来表达实际制作的零件允许偏离理想设定值的大小；表面要求主要表述零件加工完后所需的表面状态；加工工艺要求主要针对有特殊要求的零件指定对应的加工方式，例如指定面必须放电加工或磨床加工等；部件编号则主要是方便识别部件，材料、硬度、数量则是根据零件的用途指定。

三．模具制造阶段，主要以下两步：

1、模具部件制作，就是模具上各零件的制造过程。制造过程包括材料订购，钢材热处理，机械加工，零件成品尺寸、外观检测。材料订购就是根据零件图纸的尺寸及钢材要求定制毛坯材料。为了避免材料的浪费，一般单个零件材料的订购根据零件长宽高尺寸加少许余量，所加余量可以抵消加工过程中材料的变形即可。而在定购大料来分割制作不同零件时，则需要把不同零件所需的材料做合理的排布，即方便大块料的分割，又要尽量减少整块料的尺寸，以节约材料成本。然后根据零件图纸要求的材料硬度进行相对应的热处理（钢材的热处理工艺主要有淬火、回火、正火、退火），使材料达到零件的使用硬度。为方便零件的机械加工，热处理通常放在机械加工开粗后精加工前，即软料开粗，硬料精加工。机械加工是零件制造最重要的环节，所需时间也最久，几乎占据零件制造过程的70~95％。机械加工前要排好加工工艺流程，模具零件机械加工的工艺主要有车、铣、磨、放电、线切割、CNC等工段，加工前排好各工段加工顺序及每个工段加工内容，好的工艺流程排布不但可以提高加工效率，而且可以提高零件的加工精度。最后就是零件检测，根据图纸要求检查外观、尺寸是否符合图纸要求，对于没达到要求的部件进行追加工修理或废弃重做。

  模具部件通常分模架部件、成型部件和其它部件。通常情况下模架有专业的模架制作商来制作，因为有专业设备及模架标准化部件，所以精度更高、成本更低。像目前比较专业的模架制作商有日本FUTABA、德国HASCO、及国内龙记、明利、环胜等。其它部件也有很多已经被标准化，像顶针、锁定环、浇口套、弹簧、以及水路滑块组件等等。模具标准件的主要厂商像日本MISUMI、PUNCH，德国HASCO等。

2、模具钳工修配，就是把检查合格的所有模具零件根据模具结构图进行组装调试，整副模具组装后能按要求运动顺畅。组装过程主要有冷却水路的封堵、各模具零件毛刺去除、累计公差消除、模具各零件间配合状况确认尤其成型封胶位置、模具动作确认。部件间的配合动作确认既要在装配过程中确认，也要在模具整体组装完成后确认。组装过程中每个组装步骤的确认，可以早发现单个零件在配合和相对运动上是否有问题，模具整体组装后的确认是最终判断模具的配合情况和运动情况。尤其是模具分型面的配合情况往往是装配的重点，经常在配合面涂上红丹，利用合模机模拟合模，来观察分型面的密封状况并找出影响分型面密封性的干涉位置，进行相对应的追加工修理。

四．模具试做修理阶段，主要试做修理内容：

1、模具动作不畅，需要修模。模具动作不畅主要考虑因素有结构设计不合理、模具零件材料选择不合理、模具部件图纸尺寸公差设定不合理、钳工装配错误、试做不当操作等。在遇到模具动作有问题时要逐条考虑，一一排查。

2、成型品外观不符合图纸要求。排除成型工艺条件影响外，模具上影响外观的因素主要有没按成型品要求的图纸外观加工，例如成型品的镜面、喷砂面、蚀纹面要求等，模具部件加工时漏掉；第二模具零件公差太大或累计公差没消除造成的模具型腔配合间隙过大，分型面或型腔镶件拼接位置就会有毛刺、飞边；第三模具没开排气槽或排气槽深度太浅，会造成成型品烧焦、气孔、缩水等不良；此外模具的洁净度，以及模具运动零件间的摩擦会导致异物或粉尘产生，进而污染成型品。

3、成型品尺寸及性能打不到要求。排除成型工艺条件影响外，模具的影响因素首先是树脂材料的缩水率设定不合理，造成成型品尺寸达不到要求。这一点至关重要，所以在模具设计前对树脂的缩水率选择一定要有依据，不然很可能造成尺寸无法修理，模具成型部件重做，时间和金钱的成本浪费；其次由于产品肉厚不均造成成型品局部或部分尺寸不合格，这种情况往往在模具设计前通过moldflow仿真或经验预判，设计时针对可能不合格的尺寸，模具零件上留有追加工修理的余地，试做后根据成型品实际尺寸对模具零件进行对应的追加工修理。

当模具在成型机上顺畅运动，成型品外观、尺寸及性能符合要求后，一套精密模具制作就算完成。模具就可以交付生产。

总结：一套高品质精密注塑模具的制作流程一定要把握好四阶段，即模具设计前的信息收集、模具设计、模具制造、试做修理，并做好各个阶段的品质管控、过程管控，只有这样才能制作出高精密注塑模具。

作者简介：孙光纳，中共党员，职称工程师，钳工技师，杭州市钱塘区金牌工人，浙江省钳工考评员。

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