塑料产品的工艺性分析

    对于专业的模具公司，一般都是按照客户设计好的塑料产品来进行模具设计开发。而每个客户的产品设计人员的设计水平参差不齐，经验欠缺，对产品的模具开发和注塑生产工艺性不了解，设计产品时只考虑了产品的使用功能，而没有充分考虑模具是否可以开发，注塑生产是否能顺利进行，生产出来的产品是否符合设计要求，导致产品设计存在诸多不合理甚至错误之处。

    有基于此，模具公司在接到客户的模具开发订单后，在模具开始设计前，需要针对产品进行全面而又详细的检查和工艺性分析，指出问题、提出建议、优化设计。

    塑料产品的工艺性分析，目的就是能够大大提供产品的开发成功率，保证产品质量符合要求，成本为最低，主要包括但不局限于以下几个方面：产品尺寸和装配符合设计标准、外观符合设计要求、实验达标、模具简单、开发周期短、生产成本低、生产合格率高。

    为保证上述目的的实现，我们必须从以下几个方面对产品进行工艺性分析：

    （1） 产品材料选用

    （2） 产品结构设计

    （3） 产品基准与尺寸公差

    （4） 产品外观要求

    （5） 产品性能与实验标准

    （6） 注塑生产要求

    以下就这六个方面做一简单说明。

    一、产品材料选用

    一般来说，客户在进行产品设计时，会按照其内部的标准来选用材料类型，并指定合格供应商的具体牌号。对于此类，模具开发时不需要进行分析，但是也有客户因为没有经验和标准，仅仅指出哪一类材料，具体牌号需要模具厂去选用，这个时候就需要模具厂根据自己的理论基础和实际经验，对材料的性能和注塑可行性进行分析，评估其是否能保证产品和模具的成功开发，比如：材料的流动性、收缩率、外观保证、产品变形、吸水性、腐蚀性、可成型最小壁厚、硬度、成型温度、对注塑机要求等诸多方面。因为这些方面的优良与否，将会大大影响产品性能、尺寸稳定性、外观、设备要求、模具性能等。

    当然，在进行模具开发前，必须确定材料的具体牌号，因为进行工艺分析时，需要用到材料的物性参数以及相关的UDB文件等。

    二、 产品结构设计

    客户完成产品设计后，是否能开发模具，是否能制造出来，还不能下结论，还必须进行结构分析，是否有不合理之处，需要修改和完善。

    1. 壁厚的设计

    塑料产品的壁厚对零件的质量影响很大，壁厚过小时成型的流动阻力大，大型复杂的零件就很难充满型腔。

    从环保和成本考虑，原则上塑料产品壁厚越小越好，但壁厚的最小尺寸应满足以下几个方面的要求：足够的强度和刚度、脱模时能经受脱模机构的冲击与震动、装配时能承受足够的紧固力。

    塑料零件规定有最小壁厚值，它随塑胶品种牌号和零件大小不同有不同，一般可以按照供应商的推荐值和成功开发产品的经验值来定，比如汽车保险杠、门板、立柱等，都有行业经验值可供参考。

    当壁厚太薄时，可能会导致产品无法填充满，或需要大的注塑压力，尤其对于大型产品。

    塑料产品的壁厚选择不合理，将可能会由于壁厚不均而产生壁厚处缩水。

    2. 筋条的设计

    加强筋的作用是增加塑料产品的强度，和避免零件变形，如果单用增加壁厚的办法来提高塑料产品的强度，常常是不合理的，其一是容易出现缩水，其二是提高了注塑成本。

    加强筋不要设计的过厚，否则容易在其根部出现缩水，也不要太薄，太薄了易出现走胶不齐。

    加强筋的厚度和深度，也会对模具开发带来影响，包括是否需要做镶件来方便加工、抛光和利于排气。

    3. 脱模斜度的设计

    在塑料产品的内表面和外表面，沿脱模方向均应设计足够的拔模斜度，否则会难以脱模，或顶出时拉伤，擦坏塑料产品。

    对于有皮纹的表面，脱模斜度的选择，必须严格按照皮纹厂家的相关标准来设计，至少不能小于标准值。现在有些客户，在要开发模具的时候，还没确定产品外表面的皮纹型号和深度，这是绝对不行的，否则，到时候会出现皮纹拉伤的情况。

    4. 螺丝柱的设计

    通常塑料产品的螺丝柱用来定位和支撑其他零件，也可作为自攻螺丝孔。

    对于螺丝柱根部，主要分析是否会出现缩水或阴影，为了防止出现缩水，需要把柱子根部减胶。同时把中间孔加深。

    为考虑模具顶出司筒的标准化，也需要对螺丝

    柱的内外径进行分析和调整。

    5. 卡扣与倒扣的设计

    卡扣与倒扣，主要是考虑产品的强度，还有装配是否方便，如：变形量、弹性、根本圆角。

    当然，更重要的是：简化模具结构，保证生产的稳定性，原则上就是要减少斜顶、滑块等模具结构的选用。

    6.圆角的设计

    塑料产品除了使用上要求采用尖角连接外，其余所有转角处均应尽可能采用圆角过度，因塑料产品的尖角处易产生应力集中，在受力或冲击时会发生开裂现象，甚至在脱模过程中就发生开裂，尤其是在运输和装配过程中出现开裂，就是很严重的质量事故了。

    一般推荐加工圆角会根据产品的材料和产品性能要求来确定。

    7. 刻字与标识

    对于塑料产品的刻字和标识，主要要确定好：刻字位置、内容、字体、深度和高度、日期章、模穴号、材料牌号、LOGO等。

    8.皮纹选用

    对于外观件，产品有皮纹要求的，在模具设计前必须确定好皮纹厂家和皮纹型号，以及皮纹的深度和拔模斜度以及皮纹范围，因为这将会影响到模具的结构和模具材料的选择。

    三、 产品基准与尺寸公差

    在客户提供产品设计数据时，比较有设计能力的客户，会提供详细的3D造型数据和2D图，也有的客户没有这个实力来进行2D图的设计，尤其是在尺寸与公差标注这方面很是欠缺，这也包括一些大的国内整车厂提供的设计数据。

    对于有2D图的，我们在模具开发前，必须要对其进行分析，看是否可以达到设计要求，对于没有2D图的，我们必须与客户设计人员面对面的交流，让其指定相关的定位基准和尺寸公差。

    首先，要同客户确定好产品的测量方案，有合理的定位基准和测量基准。

    其次，是否需要使用测量工装来定位和固定。对于汽车零件，是否需要专业的检具来测量。

    对于2D图中的尺寸，我们需要对照3D造型，检查是否一致。不能直接用3D就开始开模。

    对于2D图中的尺寸，检查其是否标注合理，尤其是公差精度，模具厂是否有这个能力来保证模具加工精度和注塑产品的精度。说实话，我们现在有很多的不量产产品的专业模具厂，对产品尺寸和精度的经验严重不足，对产品的测量也很不专业，长久以来也不是很重视，导致模具开发出来后，产品是否能合格完全没把握，也没办法保证。

    还有一点，对于图纸上标注的技术要求和特殊标记，同样需要重点关注，否则就会因某个要求没达到，导致模具有可能报废。

    最后还有一点，也是需要特别关注的一点，就是产品的变形，产品的变形将会大大影响产品的尺寸和精度，甚至装配质量。如何控制产品的变形，首先在模具设计前，可以通过模流分析进行模拟仿真，通过不同的进胶方式和注塑工艺进行比较，选用最为合适的方案。

    四、 产品外观要求

    对于产品外观，主要考虑的是对模具结构、选材、加工方式、浇口方式与位置、注塑工艺的要求。针对不同的外观要求，我们必须有相对应的开发方式方法来保证。

    1. 颜色与透明度

    根据产品的颜色和透明度，需要分析原材料是否符合要求，是否需要增加色母。同时，也要针对性的考虑模具方面的要求。

    2. 表面类型

    塑料产品的内外表面类型基本包括：加工纹、光面、火花纹、皮纹、喷砂、镜面……

    加工纹：就是模具加工出来，保留刀纹，不需要进行打磨抛光。

    光面：模具加工出来后，进行抛光出来，至少没有刀纹。根据抛光程度，有多种标准。

    火花纹：电火花加工后形成的纹理。

    皮纹：经过化学腐蚀或激光等方式制作的纹理。一般各供应商都有自己的皮纹型号和对应的模具开发要求。

    喷砂：在模具表面进行喷砂处理。

    镜面：对模具成型镜面处，进行镜面抛光，以保证注塑后的产品表面达到镜面标准。

    在进行模具开发和注塑生产时，需要根据塑料产品的表面要求，选用合适的模具方案和注塑工艺。比如说对于皮纹面，要设计合适的拔模斜度和型腔材料，对于镜面，需要选用镜面的型腔材料和抛光方法。

    3. 分型线与段差

    一般来说，对于外观产品，或产品的外观面，是不允许有分型线（也包括镶拼线）的。而非外观产品或产品非可视面，是没有这方面的要求的。

    因为产品结构原因，可能会在产品外观面上需要有分型线，这时需要与客户确认是否可以有分型线，或建议客户修改产品结构避免此次不产生分型线。

    无论是外观面还是内表面，客户都会要求把分型面处的段差控制在一定范围，此时就需要评估是否可以达到要求，设计的模具结构和选用的加工方式是否合适。

    4. 飞边

    原则上，产品注塑后是不允许跑飞边的，否则，就需要后期修飞边。或者客户规定允许跑飞边的厚度和长度都有相应的规定。要保证无飞边，需要从模具结构、加工精度和注塑工艺等方面进行考虑，找到解决的办法。

    首先，不同的塑料有不同的流动性和溢边值，跑飞边的程度也不同。所以在客户没有指定材料牌号的时候，需要选择不易跑飞边的材料。

    其次，模具设计分型面时，需要有相应的方式和位置。

还有，选择模具材料时，尽可能用硬度高的材料。

    最后，要充分保证模具零件的加工精度，以及配模质量，并设置合适的注塑工艺。

    5. 熔接线

    当多股熔融塑料流向某一位置，塑料前端相遇时生成的一条线或小槽。多产生在有孔的某一侧或浇口的对面。

    对于外观产品，或者有强度要求的产品，一般是不允许产生熔接线的。此时除了通过注塑工艺来控制和减少外，也可以建议客户进行产品的修改，来消除熔接线或把熔接线转移到非重要位置。

    6. 烧焦、困气、注塑不足

    烧焦和困气大部分产生在远离浇口处或狭窄深筋底部，呈现发白、发黄，焦黑、尤其当塑料流程特长时，在产品末端，易出现注塑不足的情况。所以，在产品的薄胶位处，需要进行分析评估，确保不会产生不足现象。

    五、 产品性能与实验标准

    在产品进行开发前，我们需要充分理解产品的性能要求与实验标准。

    首先，产品与对手件的装配关系，如定位、卡扣位、螺丝位，装配间隙。最好能让客户提供相对应的装配3D和2D。只有理解了产品的装配关系，才能了解产品的各方面的要求，包括装配要求，性能要求，其中最重要的是有关产品的定位基准和尺寸公差的测量与控制，更有助于我们对产品结构设计、尺寸公差的分析，能提出更多的产品修改建议。

    其次，理解产品或装配部件的功能是如何定义的，是否需要在模具开发和生产时特别重视和关注的。

    对于实验标准，分析出哪些项目是与模具开发或注塑生产相关联的，然后制定出相对应的技术方案。比如，强度测试可能与产品结构、或浇口位置或材料有关系，冲击实验也可能与材料有关系，爆破实验可能与材料和撕裂线厚度有关。

    六、 注塑生产要求

    根据塑料产品要求和供货要求，可能会初步规划模穴数和注塑机规格，此时，我们就需要验证产品的注塑生产可行性。

    首先，机台吨位是否合适，锁模力是否足够。机台是否可以放得下模具，炮筒和螺杆是否匹配，是否适合于生产此类产品。

    如何选用合适的注塑工艺，是保证产品正常生产的重要一环。一般来说，可以有几种方法来初步设置：经验参数和成功案例、材料供应商提供、多次调试等。如果经过分析和评估后，对此产品没有把握，就需要寻求资源提供支持和指导。

    对于有特殊要求的产品，是否需要特殊的配套装备，如高光和镜面产品，可能就需要取件机械手。

    七、 总结

    塑料产品对模具开发和注塑生产提出了多方面的要求，模具与注塑是塑料产品质量的有效保证，如何保证塑料产品的质量，需要产品设计单位、模具厂、注塑厂协同配合，共同完成产品设计与开发，而不是各自为政。

    长期以来，模具厂家只注重模具开发与制造，没有站在产品设计单位也没有站在模具使用单位即生产企业的角度去思考，没有考虑产品设计要求的达成、产品生产的可行性、稳定性和安全性，所以忽略了对塑料产品的深入分析、评估和认证，导致模具开发出来了，产品不合格，生产不可行，并且连修模改模的可能性都已没有，更严重的是可能需要重开模具，重头再来。这样就会浪费时间，消耗资源，甚至失去市场。

    所以，为确保产品开发的顺利和成功，我们必须高度重视开发前的产品分析，尽可能把可能出现的问题控制在前期，降低开发的风险。正所谓：“预防为主，防补结合”。

    为了让塑料产品的工艺性分析更为全面和规范，建议将对产品设计、模具开发和注塑生产等诸多方面的分析内容形成书面报告输出，提交给相关人员进行讨论和评审，也可作为与客户进行技术交流的材料，并签字确认和存档。