一位老模具设计师傅的自白，搞模具的一定要看看

这是一位模具设计者的自白：我是从事注塑模具结构设计的，曾经设计过家电，汽车，电子产品类的模具。设计水平不见得很高，只是干过的活比较多比较杂而已。最近刚好闲着没事，跟大家共同讨论下关于注塑模具结构设计的问题。

首先我们拿到了一个产品后，先不要急着分模，最重要的一件事就是先检查产品结构，包括拔模，厚度等模塑型问题。当然这些对于一个刚刚从事模具结构设计的人来说，可能是比较困难的。因为他们可能不知道如何才是比较适合模具设计用的产品，这些没关系，只是自己日常积累的一个过程。当你分析完产品的拔模，壁厚，以及在出模方向有倒扣的地方后，你基本上已经知道了模具分型面的走向，以及浇口的位置，当然这些最终还是要跟客户确认的。

有人说，是不是我分析好了产品结构后，就可以开始设计模具了呢，答案当然是NO。要想在设计时少走弯路，一些关于影响模具结构的项目是一定要确认好的。具体内容如下：1，客户用来生产的注塑机的吨位及型号类型，这个确认不好，你就没法确认你模具的浇口套的入口直径以及定位圈的直径，顶出孔的大小跟位置，还有注塑机能伸进模具内的深度，甚至模架的大小，闭合高度等等。你辛辛苦苦的设计好了一套用油缸抽芯的模具结构，你也颇有成就感，可模具到了客户那里没法生产，因为客户那里只有电动注塑机，而且没另外加中子，估计那时你会有种欲哭无泪的感觉。2，客户注塑机的码模方式，一般常用的是压板码模，螺丝码模，液压码模，磁力码模等等。这个确认好了，你才知道你设计模具时，到底需不需要设计码模螺丝过孔或者码模槽。3，刚才我们分析后的产品的问题点，以及产品夹线，产品材料及收缩率。不要想当然的认为PP的塑料收缩率就一定是1.5%，这个一定要跟客户确认好，要知道他们最终用于生产的材料是什么牌号的，有没有添加什么改性材料等等。

有条件时，最好能熟知产品的装配关系以及产品的用途等等，这些信息对于将来的模具结构设计是非常有帮助的。因为了解了这些，你就知道哪些是外观面，哪些是非外观，哪些地方的拔模角度是可以随便加大的，哪些地方是不能改的。甚至包括一些产品的结构，如果你了解了产品的实际装配关系以及用途，你就知道哪些倒扣结构是可以取消或改成另外一种简单形式的。一定要牢记，做模具的过程就是把复杂问题简单化的过程。常看到一些人以做了一套多么多么复杂的结构而感到骄傲自豪，我觉得那是非常得无知。因为很多产品工程师可能会由于自身的经验问题，设计了一些不太合理的结构，如果作为下游工序，不能帮他们指正的话，他们可能永远都觉得那样设计是没问题的。那我们产品工程师的进步就会非常的缓慢。

模具水路外接参数，油路外接参数，电路外接参数，气路外接参数。只有在设计之前了解了客户这些要求之后，你才能有预见性的设计水路油路气路，别到时辛辛苦苦设计好了模具，后来发现客户需要在模具内部串联油路，那时你再改动，估计会累个半死，因为你水路，顶杆，螺钉什么的都好不容易排好了位。像这四路的设计顺序一般是先保证油路，因为油路要分布平衡，特指需要油缸顶出的模具结构，如果油路不平衡的话，油缸顶出的动作就会有先后，容易顶出不平衡。当然也可以采用齿轮分油器,但那样就更复杂了.其次是水路，因为水路要保证冷却效果，分布不均会影响产品质量及模具寿命。最后才是气路跟电路。在模具上的放置顺序是，最靠近TOP方向的是电路，然后是水路，气路，最下面的是油路接头。

其它未尽事项。掌握了这些信息后，我们就可以着手设计模具了。首先是分模，这个过程估计是大家都比较喜欢的过程。因为分出模来有成就感。拉分型面的原则就是简单即好，能拉伸出来的坚决不扫描，或者用其它高级命令。其次拉分型面时要有大局观，尽量简化分型面，不要搞的七七八八的，如果不是精密模具，那些0.1~0.5的插穿位能避免的就要避免。另外分型面还要遵循一个原则，就是尽量顺着产品趋势做。那样做出来的分型面才会beautiful。串插一句题外话，在学习三维软件时，一定要切记，每个命令的原理都弄明白，那你就知道在什么时候能用到那个命令。很多时候重要的不是你不会用软件，而是你不会活学活用软件。同样一个命令，有经验的人会有很多种灵活的用法，这点体现在UG上是最明显的。一句话，重要的是思路，而不是工具本身。在做分型面的时候，只需要知道，插穿面的角度能大就大，碰穿面的面积能大就大，拉出来的枕位能宽就宽。要充分考虑你现在手上拉的这个分型面将来实际模具做出来后，人家车间负责飞模的师傅会不会骂你就行了。如果你觉得不会挨骂，那就OK，继续进行，当将来你真的被骂了，这些就是你的经验。

在做分型面的同时肯定是要考虑滑块跟斜顶的排布的，因为那些也要涉及到分型面的改动。典型滑块结构就是三角函数关系，这个没事自己多算算就行，但要保证斜导柱的角度不要太大，尽量做到30度以下。斜导柱选用的原则就是能粗就粗，别太小气，因为斜导柱是要受力的。另外滑块也分很多变异的结构，例如，上坡滑块，下坡滑块，内抽滑块，油缸抽，前模滑块，滑块带滑块，滑块带反顶，滑块带斜顶，等等，这些特殊结构都是充分利用了三角函数关系式，目的就是为了实现产品倒扣的脱模，及模具的正常开合模动作。滑块的计算公式各大论坛都有详细的介绍，我就不在此赘述了。

其次是斜顶，斜顶比较灵活，但典型斜顶的角度也不要太大，尽量不要超过15度，当然你非要做20度也行，但寿命就很难保证了，而且动作也会很不顺畅，具体原理参照三角函数与理论力学。斜顶的形状有很多演化形式，例如，上坡斜顶，下坡斜顶，歪脖子斜顶，镶拼斜顶杆的大斜顶，镶拼圆杆的大斜顶，镶拼挂台的小斜顶，顶块下面走斜顶的，滑块上走斜顶的，斜顶上走斜顶的，斜顶上带反顶的，等等，这些所有的结构都是一个目的，利用三角函数把产品的倒扣做出来。由此可见，学好三角函数是多麽的重要啊！所以至于各种特殊的结构，都是人想出来的，你大可以充分发挥你的想象力，不管什么样的结构都可以去随便想，想好了，就去大胆的设计，搞不好你就有新发明呢，但设计完后，一定要验证下三角函数的关系，就是实际模拟下模具的开合模动作，以及考虑下在注塑时会不会有问题等等。

说着说着，我们分模分好了。接下来就是模具结构的排位了，这些内容都是事先要理清头绪的，根据产品的实际情况，选用不同类型的模具结构，例如，两板模，三板模，热流道，IMD，IML，双色，叠模等等。所有的模具结构类型都是为了能很好的实现产品的量产而服务的。在选用模架时，我们就要充分考虑刚才提到的那4点注意事项了。

选好了模架我们就要考虑模具的镶拼了，镶拼的原则就是简化加工，节省材料，利于产品成型，比如排气等等。你觉得模具上存在特别薄的地方，一定要单独镶拼出来，易于将来更换。在镶拼的时候要充分考虑镶件的强度，加工性，以及将来水路的可设计性。镶拼完了后，就要加标准件了。 加标准件的原则就是先重点后局部，尽量布置平衡对称。一般都是要先加顶杆的，加顶杆时一定要考虑水路的排布。一般情况下，要优先考虑顶杆的排布，然后大体设计水路，然后再根据实际情况调整水路顶杆，使两者达到平衡。加顶出的原则就是抱紧力大的地方，另外要加在产品的楞，台，边等强度结构比较好的地方，以免顶白或顶出不平衡。排水路的原则就是加顶出的原则，因为一般来讲，产品抱紧力大的地方也就是产品的热点，需要加强冷却的部位，这个矛盾需要调节好。至于到底是用顶杆还是用顶块或者推板，就需要具体问题具体分析了。这个要结合产品的结构特点来分析，比如产品容易粘前模，就要考虑要不要后模加倒扣，或者前模加顶出，这些都是自然而然的事情，但很多朋友都不会想全面是什么原因呢，那还是因为没有对产品结构分析充分，没有实际考虑下产品在注塑过程中的状态。这是问题的关键。顶杆水路加完了，剩下的就是那些乱七八糟的标准件了，大家在加的时候尽量考虑对称平衡就是了。

整套模具设计完成后，一定要做以下几项检查，首先是镶块的拔模分析，看看有没有倒扣的地方，其次是模具各零件的干涉检查，重中之重。现在的三维软件都有这项功能，方便的很。然后就是模具开合模动作的模拟，再简单的模具只要自己不是太清晰，就一定要实际模拟下，另外就是模具各零件的可加工性以及模具的装配过程，别辛辛苦苦设计出来了个巧妙的结构，理论计算也没问题，加工完了，结果装不进去，或者不好装配。

至此，可以恭喜你了，大体的流程都已经结束了。其实模具设计是个充满着矛盾的事情。想设计完美些，模具费用就高了，想设计简单一些，可能产品就要改或者模具的强度，使用寿命都会有影响。所以模具设计没有绝对的。只要寻好了那个平衡点，你设计的模具就是成功的。所以，别人设计的结构未必都适合你。只要遵循了以上的模具设计要点，估计大家都能设计出比较合理的模具结构来。

熔接痕产生的机理、类型、原因和不良影响

1.熔接痕产生的机理

1. 1 什么是熔接痕

熔接痕（Weld line）是由于熔融塑料在型腔中由于遇到嵌件孔洞、流速不连贯区域、充模料流中断区域而以多股形式汇合时，因不能完全熔合而产生的接缝 。

1.2 熔接痕产生的机理

注塑成型充填时，熔料在模腔中的流动，一般模腔壁面的温度都比塑料的熔点低，所以熔料从进入模腔的时刻起便开始冷却，在与模壁接触的一层熔体构成了不移动的外壳（冷凝层），而其内部则仍然是较热的熔体（流动层）。

▲红色代表熔料，蓝色代表冷凝层，红色箭头代表热传方向

当两股以上熔料流汇时，熔料流动前锋包裹着的这层张力较大的冷凝层起到了阻止对方与自身融为一体的作用，影响了两熔流的彻底均匀混合，由此导致了两熔体相接触段的局部微观结构不同，宏观上就会出现一条平直或弯曲的隐若现的痕迹，类似一道较明显的接缝，严重时会呈现一个凹槽 。它是两股流动的塑料熔体相接触而形成的形态结构和力学性能都完全不同于塑料其它部分的三维区域。

▲熔接痕的形成

▲可明显看出熔接痕发生于两股熔料交汇处

▲熔接痕放大11倍

▲熔接痕放大11倍

▲熔接痕处的玻纤取向

1.3 熔接痕的案例

▲熔接痕发生在孔洞处

▲塑料中加入金属色母后熔接痕更加明显

▲其它各式各样的熔接痕处

▲大自然中的熔接痕：泾渭分明

▲美丽的熔接痕

▲熔接痕中的两股溶流=冰与火之歌，互不相容

2.熔接痕的类型

2.1 冷熔接痕

冷熔接痕的产生多半由于多点进浇而造成。塑料在流动过程中受模具冷却效应温度逐渐下降，因此发生冷缝合的时机往往接近充填结束，塑料温度也较冷，因此称作冷熔接痕。

冷熔接痕可视作两股溶料流头对头(Head-to-Head)相互冲击而形成的缝合线，熔接角度接近0度，同时在熔接产生后塑料往往立即停止流动，因此冷熔接痕是熔接强度最差，外观最明显的一类熔接痕。

▲冷熔接痕

2.2 热熔接痕

塑料在流动过程料流遇到孔、洞或嵌件、型芯等障碍物而分流，分流的料流绕过障碍物后又重新汇合，在汇合区域所形成的熔接痕。

由于两股料流来自相同料流遭障碍物分流而成，性质及温度差异不大，同时在熔接后料流仍然继续流动，因此称为热熔接痕。

▲热熔接痕

2.3 冷熔接痕和热熔接痕的区分

冷熔接痕和热熔接和的准确区分决定于两股溶流交汇时的角度，如果交会角小于135度，那么就是冷熔接痕；如果交会角大于135度，那么就是热熔接痕。

▲交汇角

▲冷熔接痕和热熔接痕

​

3.造成熔接痕产生的各种几何因素

3.1 壁厚变化

融熔塑料在壁厚变化的模具中充填时，在壁厚处阻力小，流速快；而壁薄处则阻力大，流速慢。由于这种流动速度的差别，使来自不同壁厚处的熔体，以不同的流速相汇合，最终在汇合处也会形成熔接痕

▲塑胶件的壁厚变化

3.2 孔、洞和嵌件

融熔塑料在充填时，如果经过孔、洞或嵌件等特征，必然会分成两股或多股溶流，溶流在交汇处产生熔接痕。

▲孔、洞

3.3 多浇口

多个浇口进胶导致两股或多股溶流，溶流在交汇处产生熔接痕。

▲多浇口

3.4 两侧进胶

两个浇口分别从两侧进胶，导致两股溶流在交汇处产生熔接痕。

▲从两侧进胶

3.5 流长不一致

不同溶流的流长不一致，导致在溶流交汇处产生熔接痕。

▲流长不一致

4.熔接痕的不良影响

4.1 影响外观质量

熔接痕会验证影响塑胶件的外观质量，减少表面光洁度，使塑胶件后续涂装、电镀工序产生色差。

透明和半透明塑胶件形成的熔接痕特别明显，影响外观。

▲透明塑胶件上的熔接痕非常显眼

另外，由于熔接痕区域阻碍保压流动，使该区域保压效果较差，可能发生缩水问题。

4.2 影响塑胶件强度

熔接痕对塑胶件的力学性能影响也很大，降低塑胶件机械强度，给塑胶件的正常使用带来漏水、漏气或受载后断裂等安全隐患。

由于塑料波前喷泉流动的特性，在波前位置的塑料分子链与波前平行，造成熔接时分子链互相平行，穿透与纠缠程度降低造成强度减弱。对于添加玻纤补强的塑料此效应特别明显。

下图显示一个玻纤增强塑料的玻纤取向的模拟情形，由图可看出在熔接痕区域玻纤分布几为平行。

▲熔接痕处的玻纤取向

下表列出不同塑料加入玻纤后在熔接痕区域拉伸强度减弱情形。对于大部分塑料而言，在熔接痕区域强度降低约20%左右，玻纤增强塑料则降低60-70%以上，随加入玻纤含量及长径比的提高，熔接强度减弱的情形越见明显。

如果熔接痕发生在充填结束或末期，由于塑料温度降低，分子链运动性能降低，扩散不足，将使此处更差。对于热固性塑件，由塑胶熔料在交汇时已接近交联后段，造成熔接不良，熔接痕区域局部强度下降情形更明显。

另外，熔接区域容易夹带杂质，生成针孔，造成强度减弱。

4.3 产生应力集中

在熔接痕区域的两股熔流交汇处会产生V型缺口，此种近似裂纹结构容易产生应力集中，使此部份力学性质与强度较差，同时也是裂纹潜伏区。

▲熔接痕放大11倍--V型缺口

实验发现，靠近模具壁区域要较中间区域分子链扩散的程度较小，因此强度较差。此区域大小随塑料种类与成形条件而异。以PS为例，此强度较弱区域约为0.2~0.3mm。如果熔接痕区域承受载荷或者与某些化学物质接触，那么非常容易发生破裂。

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