塑料產(chǎn)品的工藝性分析

? ? 對(duì)于專業(yè)的模具公司，一般都是按照客戶設(shè)計(jì)好的塑料產(chǎn)品來(lái)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。而每個(gè)客戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)水平參差不齊，經(jīng)驗(yàn)欠缺，對(duì)產(chǎn)品的模具開(kāi)發(fā)和注塑生產(chǎn)工藝性不了解，設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)只考慮了產(chǎn)品的使用功能，而沒(méi)有充分考慮模具是否可以開(kāi)發(fā)，注塑生產(chǎn)是否能順利進(jìn)行，生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品是否符合設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在諸多不合理甚至錯(cuò)誤之處。

? ? 有基于此，模具公司在接到客戶的模具開(kāi)發(fā)訂單后，在模具開(kāi)始設(shè)計(jì)前，需要針對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面而又詳細(xì)的檢查和工藝性分析，指出問(wèn)題、提出建議、優(yōu)化設(shè)計(jì)。

? ? 塑料產(chǎn)品的工藝性分析，目的就是能夠大大提供產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成功率，保證產(chǎn)品質(zhì)量符合要求，成本為最低，主要包括但不局限于以下幾個(gè)方面：產(chǎn)品尺寸和裝配符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、外觀符合設(shè)計(jì)要求、實(shí)驗(yàn)達(dá)標(biāo)、模具簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)周期短、生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)合格率高。

? ? 為保證上述目的的實(shí)現(xiàn)，我們必須從以下幾個(gè)方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行工藝性分析：

? ? （1） 產(chǎn)品材料選用

? ? （2） 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

? ? （3） 產(chǎn)品基準(zhǔn)與尺寸公差

? ? （4） 產(chǎn)品外觀要求

? ? （5） 產(chǎn)品性能與實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

? ? （6） 注塑生產(chǎn)要求

? ? 以下就這六個(gè)方面做一簡(jiǎn)單說(shuō)明。

? ? 一、產(chǎn)品材料選用

? ? 一般來(lái)說(shuō)，客戶在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)按照其內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選用材料類型，并指定合格供應(yīng)商的具體牌號(hào)。對(duì)于此類，模具開(kāi)發(fā)時(shí)不需要進(jìn)行分析，但是也有客戶因?yàn)闆](méi)有經(jīng)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)，僅僅指出哪一類材料，具體牌號(hào)需要模具廠去選用，這個(gè)時(shí)候就需要模具廠根據(jù)自己的理論基礎(chǔ)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)材料的性能和注塑可行性進(jìn)行分析，評(píng)估其是否能保證產(chǎn)品和模具的成功開(kāi)發(fā)，比如：材料的流動(dòng)性、收縮率、外觀保證、產(chǎn)品變形、吸水性、腐蝕性、可成型最小壁厚、硬度、成型溫度、對(duì)注塑機(jī)要求等諸多方面。因?yàn)檫@些方面的優(yōu)良與否，將會(huì)大大影響產(chǎn)品性能、尺寸穩(wěn)定性、外觀、設(shè)備要求、模具性能等。

? ? 當(dāng)然，在進(jìn)行模具開(kāi)發(fā)前，必須確定材料的具體牌號(hào)，因?yàn)檫M(jìn)行工藝分析時(shí)，需要用到材料的物性參數(shù)以及相關(guān)的UDB文件等。

? ? 二、 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

? ? 客戶完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)后，是否能開(kāi)發(fā)模具，是否能制造出來(lái)，還不能下結(jié)論，還必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，是否有不合理之處，需要修改和完善。

? ? 1. 壁厚的設(shè)計(jì)

? ? 塑料產(chǎn)品的壁厚對(duì)零件的質(zhì)量影響很大，壁厚過(guò)小時(shí)成型的流動(dòng)阻力大，大型復(fù)雜的零件就很難充滿型腔。

? ? 從環(huán)保和成本考慮，原則上塑料產(chǎn)品壁厚越小越好，但壁厚的最小尺寸應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求：足夠的強(qiáng)度和剛度、脫模時(shí)能經(jīng)受脫模機(jī)構(gòu)的沖擊與震動(dòng)、裝配時(shí)能承受足夠的緊固力。

? ? 塑料零件規(guī)定有最小壁厚值，它隨塑膠品種牌號(hào)和零件大小不同有不同，一般可以按照供應(yīng)商的推薦值和成功開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)值來(lái)定，比如汽車保險(xiǎn)杠、門板、立柱等，都有行業(yè)經(jīng)驗(yàn)值可供參考。

? ? 當(dāng)壁厚太薄時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品無(wú)法填充滿，或需要大的注塑壓力，尤其對(duì)于大型產(chǎn)品。

? ? 塑料產(chǎn)品的壁厚選擇不合理，將可能會(huì)由于壁厚不均而產(chǎn)生壁厚處縮水。

? ? 2. 筋條的設(shè)計(jì)

? ? 加強(qiáng)筋的作用是增加塑料產(chǎn)品的強(qiáng)度，和避免零件變形，如果單用增加壁厚的辦法來(lái)提高塑料產(chǎn)品的強(qiáng)度，常常是不合理的，其一是容易出現(xiàn)縮水，其二是提高了注塑成本。

? ? 加強(qiáng)筋不要設(shè)計(jì)的過(guò)厚，否則容易在其根部出現(xiàn)縮水，也不要太薄，太薄了易出現(xiàn)走膠不齊。

? ? 加強(qiáng)筋的厚度和深度，也會(huì)對(duì)模具開(kāi)發(fā)帶來(lái)影響，包括是否需要做鑲件來(lái)方便加工、拋光和利于排氣。

? ? 3. 脫模斜度的設(shè)計(jì)

? ? 在塑料產(chǎn)品的內(nèi)表面和外表面，沿脫模方向均應(yīng)設(shè)計(jì)足夠的拔模斜度，否則會(huì)難以脫模，或頂出時(shí)拉傷，擦壞塑料產(chǎn)品。

? ? 對(duì)于有皮紋的表面，脫模斜度的選擇，必須嚴(yán)格按照皮紋廠家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)，至少不能小于標(biāo)準(zhǔn)值?，F(xiàn)在有些客戶，在要開(kāi)發(fā)模具的時(shí)候，還沒(méi)確定產(chǎn)品外表面的皮紋型號(hào)和深度，這是絕對(duì)不行的，否則，到時(shí)候會(huì)出現(xiàn)皮紋拉傷的情況。

? ? 4. 螺絲柱的設(shè)計(jì)

? ? 通常塑料產(chǎn)品的螺絲柱用來(lái)定位和支撐其他零件，也可作為自攻螺絲孔。

? ? 對(duì)于螺絲柱根部，主要分析是否會(huì)出現(xiàn)縮水或陰影，為了防止出現(xiàn)縮水，需要把柱子根部減膠。同時(shí)把中間孔加深。

? ? 為考慮模具頂出司筒的標(biāo)準(zhǔn)化，也需要對(duì)螺絲

? ? 柱的內(nèi)外徑進(jìn)行分析和調(diào)整。

? ? 5. 卡扣與倒扣的設(shè)計(jì)

? ? 卡扣與倒扣，主要是考慮產(chǎn)品的強(qiáng)度，還有裝配是否方便，如：變形量、彈性、根本圓角。

? ? 當(dāng)然，更重要的是：簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性，原則上就是要減少斜頂、滑塊等模具結(jié)構(gòu)的選用。

? ? 6.圓角的設(shè)計(jì)

? ? 塑料產(chǎn)品除了使用上要求采用尖角連接外，其余所有轉(zhuǎn)角處均應(yīng)盡可能采用圓角過(guò)度，因塑料產(chǎn)品的尖角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或沖擊時(shí)會(huì)發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象，甚至在脫模過(guò)程中就發(fā)生開(kāi)裂，尤其是在運(yùn)輸和裝配過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)裂，就是很嚴(yán)重的質(zhì)量事故了。

? ? 一般推薦加工圓角會(huì)根據(jù)產(chǎn)品的材料和產(chǎn)品性能要求來(lái)確定。

? ? 7. 刻字與標(biāo)識(shí)

? ? 對(duì)于塑料產(chǎn)品的刻字和標(biāo)識(shí)，主要要確定好：刻字位置、內(nèi)容、字體、深度和高度、日期章、模穴號(hào)、材料牌號(hào)、LOGO等。

? ? 8.皮紋選用

? ? 對(duì)于外觀件，產(chǎn)品有皮紋要求的，在模具設(shè)計(jì)前必須確定好皮紋廠家和皮紋型號(hào)，以及皮紋的深度和拔模斜度以及皮紋范圍，因?yàn)檫@將會(huì)影響到模具的結(jié)構(gòu)和模具材料的選擇。

? ? 三、 產(chǎn)品基準(zhǔn)與尺寸公差

? ? 在客戶提供產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)，比較有設(shè)計(jì)能力的客戶，會(huì)提供詳細(xì)的3D造型數(shù)據(jù)和2D圖，也有的客戶沒(méi)有這個(gè)實(shí)力來(lái)進(jìn)行2D圖的設(shè)計(jì)，尤其是在尺寸與公差標(biāo)注這方面很是欠缺，這也包括一些大的國(guó)內(nèi)整車廠提供的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。

? ? 對(duì)于有2D圖的，我們?cè)谀＞唛_(kāi)發(fā)前，必須要對(duì)其進(jìn)行分析，看是否可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，對(duì)于沒(méi)有2D圖的，我們必須與客戶設(shè)計(jì)人員面對(duì)面的交流，讓其指定相關(guān)的定位基準(zhǔn)和尺寸公差。

? ? 首先，要同客戶確定好產(chǎn)品的測(cè)量方案，有合理的定位基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)。

? ? 其次，是否需要使用測(cè)量工裝來(lái)定位和固定。對(duì)于汽車零件，是否需要專業(yè)的檢具來(lái)測(cè)量。

? ? 對(duì)于2D圖中的尺寸，我們需要對(duì)照3D造型，檢查是否一致。不能直接用3D就開(kāi)始開(kāi)模。

? ? 對(duì)于2D圖中的尺寸，檢查其是否標(biāo)注合理，尤其是公差精度，模具廠是否有這個(gè)能力來(lái)保證模具加工精度和注塑產(chǎn)品的精度。說(shuō)實(shí)話，我們現(xiàn)在有很多的不量產(chǎn)產(chǎn)品的專業(yè)模具廠，對(duì)產(chǎn)品尺寸和精度的經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重不足，對(duì)產(chǎn)品的測(cè)量也很不專業(yè)，長(zhǎng)久以來(lái)也不是很重視，導(dǎo)致模具開(kāi)發(fā)出來(lái)后，產(chǎn)品是否能合格完全沒(méi)把握，也沒(méi)辦法保證。

? ? 還有一點(diǎn)，對(duì)于圖紙上標(biāo)注的技術(shù)要求和特殊標(biāo)記，同樣需要重點(diǎn)關(guān)注，否則就會(huì)因某個(gè)要求沒(méi)達(dá)到，導(dǎo)致模具有可能報(bào)廢。

? ? 最后還有一點(diǎn)，也是需要特別關(guān)注的一點(diǎn)，就是產(chǎn)品的變形，產(chǎn)品的變形將會(huì)大大影響產(chǎn)品的尺寸和精度，甚至裝配質(zhì)量。如何控制產(chǎn)品的變形，首先在模具設(shè)計(jì)前，可以通過(guò)模流分析進(jìn)行模擬仿真，通過(guò)不同的進(jìn)膠方式和注塑工藝進(jìn)行比較，選用最為合適的方案。

? ? 四、 產(chǎn)品外觀要求

? ? 對(duì)于產(chǎn)品外觀，主要考慮的是對(duì)模具結(jié)構(gòu)、選材、加工方式、澆口方式與位置、注塑工藝的要求。針對(duì)不同的外觀要求，我們必須有相對(duì)應(yīng)的開(kāi)發(fā)方式方法來(lái)保證。

? ? 1. 顏色與透明度

? ? 根據(jù)產(chǎn)品的顏色和透明度，需要分析原材料是否符合要求，是否需要增加色母。同時(shí)，也要針對(duì)性的考慮模具方面的要求。

? ? 2. 表面類型

? ? 塑料產(chǎn)品的內(nèi)外表面類型基本包括：加工紋、光面、火花紋、皮紋、噴砂、鏡面……

? ? 加工紋：就是模具加工出來(lái)，保留刀紋，不需要進(jìn)行打磨拋光。

? ? 光面：模具加工出來(lái)后，進(jìn)行拋光出來(lái)，至少?zèng)]有刀紋。根據(jù)拋光程度，有多種標(biāo)準(zhǔn)。

? ? 火花紋：電火花加工后形成的紋理。

? ? 皮紋：經(jīng)過(guò)化學(xué)腐蝕或激光等方式制作的紋理。一般各供應(yīng)商都有自己的皮紋型號(hào)和對(duì)應(yīng)的模具開(kāi)發(fā)要求。

? ? 噴砂：在模具表面進(jìn)行噴砂處理。

? ? 鏡面：對(duì)模具成型鏡面處，進(jìn)行鏡面拋光，以保證注塑后的產(chǎn)品表面達(dá)到鏡面標(biāo)準(zhǔn)。

? ? 在進(jìn)行模具開(kāi)發(fā)和注塑生產(chǎn)時(shí)，需要根據(jù)塑料產(chǎn)品的表面要求，選用合適的模具方案和注塑工藝。比如說(shuō)對(duì)于皮紋面，要設(shè)計(jì)合適的拔模斜度和型腔材料，對(duì)于鏡面，需要選用鏡面的型腔材料和拋光方法。

? ? 3. 分型線與段差

? ? 一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于外觀產(chǎn)品，或產(chǎn)品的外觀面，是不允許有分型線（也包括鑲拼線）的。而非外觀產(chǎn)品或產(chǎn)品非可視面，是沒(méi)有這方面的要求的。

? ? 因?yàn)楫a(chǎn)品結(jié)構(gòu)原因，可能會(huì)在產(chǎn)品外觀面上需要有分型線，這時(shí)需要與客戶確認(rèn)是否可以有分型線，或建議客戶修改產(chǎn)品結(jié)構(gòu)避免此次不產(chǎn)生分型線。

? ? 無(wú)論是外觀面還是內(nèi)表面，客戶都會(huì)要求把分型面處的段差控制在一定范圍，此時(shí)就需要評(píng)估是否可以達(dá)到要求，設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)和選用的加工方式是否合適。

? ? 4. 飛邊

? ? 原則上，產(chǎn)品注塑后是不允許跑飛邊的，否則，就需要后期修飛邊?；蛘呖蛻粢?guī)定允許跑飛邊的厚度和長(zhǎng)度都有相應(yīng)的規(guī)定。要保證無(wú)飛邊，需要從模具結(jié)構(gòu)、加工精度和注塑工藝等方面進(jìn)行考慮，找到解決的辦法。

? ? 首先，不同的塑料有不同的流動(dòng)性和溢邊值，跑飛邊的程度也不同。所以在客戶沒(méi)有指定材料牌號(hào)的時(shí)候，需要選擇不易跑飛邊的材料。

? ? 其次，模具設(shè)計(jì)分型面時(shí)，需要有相應(yīng)的方式和位置。

還有，選擇模具材料時(shí)，盡可能用硬度高的材料。

? ? 最后，要充分保證模具零件的加工精度，以及配模質(zhì)量，并設(shè)置合適的注塑工藝。

? ? 5. 熔接線

? ? 當(dāng)多股熔融塑料流向某一位置，塑料前端相遇時(shí)生成的一條線或小槽。多產(chǎn)生在有孔的某一側(cè)或澆口的對(duì)面。

? ? 對(duì)于外觀產(chǎn)品，或者有強(qiáng)度要求的產(chǎn)品，一般是不允許產(chǎn)生熔接線的。此時(shí)除了通過(guò)注塑工藝來(lái)控制和減少外，也可以建議客戶進(jìn)行產(chǎn)品的修改，來(lái)消除熔接線或把熔接線轉(zhuǎn)移到非重要位置。

? ? 6. 燒焦、困氣、注塑不足

? ? 燒焦和困氣大部分產(chǎn)生在遠(yuǎn)離澆口處或狹窄深筋底部，呈現(xiàn)發(fā)白、發(fā)黃，焦黑、尤其當(dāng)塑料流程特長(zhǎng)時(shí)，在產(chǎn)品末端，易出現(xiàn)注塑不足的情況。所以，在產(chǎn)品的薄膠位處，需要進(jìn)行分析評(píng)估，確保不會(huì)產(chǎn)生不足現(xiàn)象。

? ? 五、 產(chǎn)品性能與實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

? ? 在產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)前，我們需要充分理解產(chǎn)品的性能要求與實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

? ? 首先，產(chǎn)品與對(duì)手件的裝配關(guān)系，如定位、卡扣位、螺絲位，裝配間隙。最好能讓客戶提供相對(duì)應(yīng)的裝配3D和2D。只有理解了產(chǎn)品的裝配關(guān)系，才能了解產(chǎn)品的各方面的要求，包括裝配要求，性能要求，其中最重要的是有關(guān)產(chǎn)品的定位基準(zhǔn)和尺寸公差的測(cè)量與控制，更有助于我們對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、尺寸公差的分析，能提出更多的產(chǎn)品修改建議。

? ? 其次，理解產(chǎn)品或裝配部件的功能是如何定義的，是否需要在模具開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)時(shí)特別重視和關(guān)注的。

? ? 對(duì)于實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，分析出哪些項(xiàng)目是與模具開(kāi)發(fā)或注塑生產(chǎn)相關(guān)聯(lián)的，然后制定出相對(duì)應(yīng)的技術(shù)方案。比如，強(qiáng)度測(cè)試可能與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、或澆口位置或材料有關(guān)系，沖擊實(shí)驗(yàn)也可能與材料有關(guān)系，爆破實(shí)驗(yàn)可能與材料和撕裂線厚度有關(guān)。

? ? 六、 注塑生產(chǎn)要求

? ? 根據(jù)塑料產(chǎn)品要求和供貨要求，可能會(huì)初步規(guī)劃模穴數(shù)和注塑機(jī)規(guī)格，此時(shí)，我們就需要驗(yàn)證產(chǎn)品的注塑生產(chǎn)可行性。

? ? 首先，機(jī)臺(tái)噸位是否合適，鎖模力是否足夠。機(jī)臺(tái)是否可以放得下模具，炮筒和螺桿是否匹配，是否適合于生產(chǎn)此類產(chǎn)品。

? ? 如何選用合適的注塑工藝，是保證產(chǎn)品正常生產(chǎn)的重要一環(huán)。一般來(lái)說(shuō)，可以有幾種方法來(lái)初步設(shè)置：經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和成功案例、材料供應(yīng)商提供、多次調(diào)試等。如果經(jīng)過(guò)分析和評(píng)估后，對(duì)此產(chǎn)品沒(méi)有把握，就需要尋求資源提供支持和指導(dǎo)。

? ? 對(duì)于有特殊要求的產(chǎn)品，是否需要特殊的配套裝備，如高光和鏡面產(chǎn)品，可能就需要取件機(jī)械手。

? ? 七、 總結(jié)

? ? 塑料產(chǎn)品對(duì)模具開(kāi)發(fā)和注塑生產(chǎn)提出了多方面的要求，模具與注塑是塑料產(chǎn)品質(zhì)量的有效保證，如何保證塑料產(chǎn)品的質(zhì)量，需要產(chǎn)品設(shè)計(jì)單位、模具廠、注塑廠協(xié)同配合，共同完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，而不是各自為政。

? ? 長(zhǎng)期以來(lái)，模具廠家只注重模具開(kāi)發(fā)與制造，沒(méi)有站在產(chǎn)品設(shè)計(jì)單位也沒(méi)有站在模具使用單位即生產(chǎn)企業(yè)的角度去思考，沒(méi)有考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的達(dá)成、產(chǎn)品生產(chǎn)的可行性、穩(wěn)定性和安全性，所以忽略了對(duì)塑料產(chǎn)品的深入分析、評(píng)估和認(rèn)證，導(dǎo)致模具開(kāi)發(fā)出來(lái)了，產(chǎn)品不合格，生產(chǎn)不可行，并且連修模改模的可能性都已沒(méi)有，更嚴(yán)重的是可能需要重開(kāi)模具，重頭再來(lái)。這樣就會(huì)浪費(fèi)時(shí)間，消耗資源，甚至失去市場(chǎng)。

? ? 所以，為確保產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的順利和成功，我們必須高度重視開(kāi)發(fā)前的產(chǎn)品分析，盡可能把可能出現(xiàn)的問(wèn)題控制在前期，降低開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。正所謂：“預(yù)防為主，防補(bǔ)結(jié)合”。

? ? 為了讓塑料產(chǎn)品的工藝性分析更為全面和規(guī)范，建議將對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具開(kāi)發(fā)和注塑生產(chǎn)等諸多方面的分析內(nèi)容形成書面報(bào)告輸出，提交給相關(guān)人員進(jìn)行討論和評(píng)審，也可作為與客戶進(jìn)行技術(shù)交流的材料，并簽字確認(rèn)和存檔。