模具设计 - 模极社整理
模具概述
模具，是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品，同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。
大到飞机、汽车，小到茶杯、钉子，几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型。用模具生产制件所具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。
模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力。所以模具又有"工业之母"的荣誉称号。
模具设计基本步骤
1. 产品可行性分析
对所设计模具之产品进行可行性分析，以电脑机箱为例，首先将各组件产品图纸利用设计软件进行组立分析，即工作中所说的套图，确保在模具设计之前各产品图纸的正确性，另一方面可以熟悉各组件在整个机箱中的重要性，以确定重点尺寸。
2. 产品分析与排工序
在产品分析之后，确定采用什么样的模具结构，对产品进行排工序，确定各工序冲工内容，并利用设计软件进行产品展开。一般从后续工程向前展开，例如一产品需要量五个工序，冲压完成则从产品图纸开始到四工程、三工程、二工程、一工程，并展开一个图形后复制一份再进行前一工程的展开工作，完成五工程的产品展开工作。
这一步很重要，同时需特别细心，这一步完成得好，在绘制模具图中将节省很多时间。
3. 备料
依产品展开图进行备料，在图纸中确定模板尺寸，包括各固定板、卸料板、凸凹模、镶件等。直接在产品展开图中进行备料，对画模具图有很大好处。
4. 绘制模具图
在备料完成后即可全面进入模具图的绘制，在备料图纸中再制一份出来，进行各组件的绘制，如加入螺丝孔，导柱孔，定位孔等孔位，并且在冲孔模中各种孔需线切割的穿丝孔，在成型模中，上下模的成型间隙，一定不能忘记。
这些工作完成后，一个产品的模具图差不多已完成了80%。注意：各工序，指制作，如钳工划线，线切割等到不同的加工工序都有完整制作好图层，这样对线切割及图纸管理有很大好处，如颜色的区分等，尺寸的标注也是一个非常重要的工作，同时也是一件最麻烦的工作，因为太浪费时间了。
5. 校对组立
在以上图纸完成之后，其实还不能发行图纸，还需对模具图纸进行校对，将所有配件组立，对每一块不同的模具板制作不同的图层，并以同一基准如导柱孔等到进行模具组立分析，并将各工序产品展开图套入组立图中，确保各模板孔位一致以及折弯位置的上下模间隙配合是否正确。
五金模具设计要点
设计准备
在正式的金型设计之前，下列图纸或文件通常要具备：
- 部品图
- 金型设计制作仕样书
- 设计制作契约书
- 其他
并且要对上述资料完全理解，不明确处要得到客户的确认。
把握图面概要
要透彻理解部品图，特别注意：
- 公差要求较严格处
- 对金型构造有影响的部位
- 现有图面无法理解的部分
- 注记中特别突出的事项
- 特殊的材料和热处理要求
- 部品壁厚较薄处（t＜0.6mm）
- 部品壁厚较厚处
- 外观上有无特别仕样要求
- 三维曲面部分
- 设计者、日期、纳期、价格等
成型品基本设计
金型设计工作的大致流程：
初期检讨 → 成型品基本图设计 → 金型构造设计 → 部品图设计 → 检图 → 出图
塑料注射金型的设计从成型品基本图的设计入手，其正确与否决定了成型制品的好坏。
关键要点：
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了解成型材料特性：最关键的是流动性能的好坏和收缩率的大小，应全面考虑：
- 型腔可否完全填充
- 溶接痕的位置
- 气泡的发生
- 成型品的变形
- 点浇口的切断痕
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浇口位置的确定
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浇口形状的确定
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分型面的确定，原则：
- 尽量采用平面
- 易于加工
- 无离型不良发生
- 外观上分割线无影响处
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金型制作尺寸计算：由于塑料冷却以后的收缩性，故金型制作寸法要考虑"成型收缩率"。
举例（以收缩率0.2%为例）：- 两侧公差： L=25±0.05 → L0=1.02×25=25.5
- 片侧公差： L=3-0.2 → L0=[(3+2.8)/2]×1.02=2.96
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拔模斜度：为防止离型不良，有必要在固定侧型芯处设置拔模斜度，但要在成型品公差范围内，一般以**30’～3°**为宜。
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顶杆配置原则：
- 顶出面积尽可能大
- 尽量采用圆顶杆
- 顶杆要配置在型芯附近
- 顶杆孔周围最小1mm壁厚保证
连续冲模设计要点
冲压模具依构造可分为单工程模、复合模、连续模三大类。前两类需较多人力不符经济效益，连续模可大量生产效率高。
单元化设计概念
冲压模具整体构造可分成二大部分：
- 共通部分：可加以标准化或规格化
- 依制品而变动的部分：难以规格化
模板构成及规格
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模板构成：冲压模具构成依模具种类及构成相异，有顺配置型构造与逆配置型构造二大类。前者最常使用，后者主要用于引伸成形模具或配合特殊模具。
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模具尺寸：
- 模板尺寸应大于工作区域，并选择标准模板尺寸
- 模板锁紧螺丝：单工程模具最常配置于四边角；长形模具及连续模具最常配置于四边角及中间位置
- 模板厚度：一般由经验求得，设计使用的模板厚度种类宜尽量少，配合模具高度及夹紧高度加以标准化以便利采购及库存管理
常用设计软件
现代工业发展很快，基本上都是利用电脑进行设计和加工，精度能够保证在0.002~0.01左右。常用模具设计软件包括：
- AutoCAD
- Pro/E
- UG (NX)
- SolidWorks
- CATIA
- Moldflow
- Mold Planner 等
模具设计师职业定义
模具设计师指从事企业模具的数字化设计，包括型腔模与冷冲模，在传统模具设计的基础上，应用数字化设计工具，提高模具设计质量，缩短模具设计周期等方面的工作人员。
简单地说就是在一个产品生产出来之前先做出一个模型，而模具设计师就是设计这个模型的人。
从事的主要工作包括：
- 数字化制图：将三维产品及模具模型转换为常规加工中用的二维工程图
- 模具的数字化设计：根据产品模型与设计意图，建立相关的模具三维实体模型
- 模具的数字化分析仿真：根据产品成形工艺条件，进行模具零件的结构分析、热分析、疲劳分析和模具的运动分析
- 产品成形过程模拟：注塑成形、冲压成形
- 定制标准件：定制适合该公司模具设计标准件及标准设计过程
就业方向
主要就业方向包括：
- 模具加工生产组织
- 模具数控编程加工
- 模具三维设计
- 产品开发三维设计
- 生产管理、物流管理、设备管理、质量管理、项目管理
- 工艺师、CNC工程师等
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