硬件知识——模具加工

　　可能对于没有接触过的小伙伴会觉得模具一个是很陌生的事物，其实在我们生活中很容易就可以找到和模具概念相同的东西，比说我们自己做冰棒用的的塑料模型。其实它就算是一种模具，只不过是它是将水冷冻成型，而我们硬件行业常说的模具是将物料熔化注入模具后冷却成型而已。模具是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具。 简而言之，模具是用来制作成型物品的工具。在硬件行业还有其他的加工方式，不过通常用模具注塑的较多，所以我们本章主要和大家聊一下模具的加工工艺和流程，例如钣金等其他方式就暂不介绍了。

　　在模具设计加工的过程中有很多步骤，大致可以分为以下六个方面。因为模具加工的专业性很强，且模具的好坏对最终的产品影响很大，所以本章对其进行详细介绍，不过在实际工作中除非可以特别的肯定的判断好与坏，否则请尽量避免外行人指导内行人的情况。

　　做任何事情的第一件事都是先分析需求，模具加工也不例外。下面是针对模具行业承接业务时所需要分析的内容，反过来说甲方在设计产品的时候也要根据以下方面分析思考。模具的需求分析主要作用是根据客户对产品的性能要求、精度要求、材质要求、外观要求等方面因素确定适合的加工方式、技术指标、模具设计方案等，并对结构设计可行性、客户要求可行等方面做评估，最后给出模具开发的周期和报价。其分析的方面大致包括以下几种：

　　1.制件用途：所制工件的用途，通过用途分析模具的相关要求、特殊性，以及给后续出现选择性问题提供依据。

　　2.制件工艺性：指零件的形状、尺寸是否符合对质量、生产率的要求。它是用于评价零件结构设计优劣的重要指标，在保证零件使用性能的前提下，制造该零件的可行性和经济性。

　　3.制件材质：不同的材质具备不同的特性，模具设计制造时会根据制件材质考虑相关事宜。

　　4.尺寸精度：制件的尺寸精度大小对模具所用的钢料、制造工艺、制造成本有较大的影响，因此在设计制造前需要对制件精度有明确的认识。

　　5. 颜色、透明度：同一个产品中在制造模具的时候会将同一种材质、颜色、透明度的部件尽量放在同一个模具上进行制造，以节省模具制造的成本以及后期注塑时的物料损耗成本、模具调整的时间成本，因此需要明确产品的颜色和透明度要求。

　　6.使用性能要求：针对不同的使用要会对模具的设计、用料进行特别处理和修改，如运动结构稳定性、抗外力冲击、使用环境等要求。

　　7.结构、镶件合理性：镶件是指在产品中无法通过模具直接拼合而成的部件，需要通过镶件的方式进行制造，例如某些圆孔需要通过镶件的位移来实现，因此结构、镶件的合理性会直接影响模具设计制造的可行性和质量。

　　8.外观后处理：外观的处理，例如喷油、丝印、晒纹、镭雕等工艺决定模具的加工处理，因此需要前期明确外观处理方式和要求。

　　9.要求公差与物料的匹配度：甲方要求的公差和加工技术、钢材、物料公差的匹配度，是否可以满足客户要求的公差以及需要付出的成本。

　　分析结束后一般会给出模具的报价图，报价图主要包括模具模胚、结构、模芯大小的草图标记，万博max体育注册举例如下图：

　　模具设计是将一个产品拆解成不同的部件，然后通过合理的排位、结构设计等方式，设计出可以批量制造相应部件所需模具的过程。在这过程中主要内容包括胶料排位和结构设计两大部分，下面我们一起来看看这两个部分的知识点吧！

　　在一个模具中通常会有复杂的形状或者多个部件，如何在一个模具中合理的摆放相应的结构及部件就是物料排位所要做的事情。在这个过程中主要考虑以下几个问题。

　　1.流道长度：注塑是将熔化的胶料（熔化的原始物料）注入到模具中的过程，在这个过程中胶料所流动经过的通道就叫做流道。流道越短进料的速度就越快，冷凝的过程就越均匀，因此产品的成型效果就越好，同时注塑所用时间就越短，这样不仅能提高工件的良率还能提高生产的效率。

　　2.浇口：浇口是胶料从流道进入工件型腔最后的一道门，它的大小控制着物料流进型腔的速度，浇口大小和位置会根据物料的特性进行考虑，合理的浇口可以降低表观粘度使充模更加容易。浇口作为流道至型腔中间最细的一个部分在冷却过程中是也最快凝固的，因此它在流道泄压后起到封闭的作用，以免型腔内物料回流。

　　3.进胶平衡：一个产品上有的部件会复用多个，因此在制作时同样的一个部件会在一个模具上制造多个，以达到快速生产的目的。因为部件距离主进胶口的位置不同，因此就需要通过流道和浇口的设计实现多个部件的进胶（进料）平衡，从而保证部件生产的一致性。

　　4.型腔压力平衡：一个较大工件的型腔需要的进胶量相对是很大的，因此有的时候一个浇口是无法在规定是时间完成进胶的，所以就会设计多个浇口。在多个浇口的型腔中就需要注意型腔内的压力平衡以免出现某些区域进胶不够或存在气泡的问题。

　　1.注塑机技术规格：注塑机是利用模具和胶料完成一个产品注塑成型的机器，它的规格直接影响到模具的大小，如果你们产品需要一个很大的模具，那么在选择模具厂的时候就需要有满足能产品需求的注塑机。

　　2.塑胶工艺性能：是指采用的塑胶原材料的颗粒大小、流动性、收缩性、硬化速率、压缩率等性能，模具会根据塑胶的这些性能做相应的处理，所以模具设计前要确定所用物料的类型。

　　4.行位机构：是指侧向抽芯或侧向分型以及复位动作的镶件或机构，行位机构设计的好坏会影响到注塑时的效率和模具成型的效果。

　　5.顶出机构：工件在模具中成型后需要将工件和模具进行分离，一般是通过顶针将工件顶出去，顶出机构设计时需要注意着力点的均匀以免对工件造成伤害。

　　6.温度控制：胶料是熔化流进工件型腔后降温冷凝形成的所造工件，万博max体育注册冷凝的速度会影响到工件的质量和生产的效率，因此需要根据模具和工件设计温度控制系统。一般都是通过水冷控制温度，所以在模具内会设置水的流道，利用水给模具和工件降温。

　　7.模具材料：是指制造模具所用的材料，不同模具材料的硬度、特性和应用场景不同，模具的使用寿命也会受制于材料，在选择模具材料时需要根据产品的物料、产量和特性进行选择。

　　关于模具设计部分主要为上述内容，模具的修改代价是非常大的，因此需要尽量和模具厂明确清楚需求多多讨教经验和建议，尽量避免需求或沟通的不明确导致在模具设计上出现大问题。

　　模具制造主要分为模具制造流程和模具加工工艺两方面。我们首先看下模具制造中的流程部分。在一套模具中主要分为模芯（工件的型腔、流道、水道等部分，一般使用较好的材料）、模框（模芯外围的固定机构，类似我们电脑保护壳的概念，一般使用略差的材料）、其他部件（各种顶针、滑块、镶件等部分）这三个部分。通常加工流程为以下方面，当然不同的产品和加工方式不同也略有差距。（注先后关系并非完全如下所示）

　　在整个模具加工制造的流程中分别会用到不同的加工艺，下面是常用的加工工艺介绍，作为产品经理能够了解下述加工工艺已经充分满足工作中的需求了。

　　1.铣：利用刀具自转和移动对钢材做平面加工，其中CNC就是铣的一种方式。万博max体育注册

　　2.CNC：利用可编程的数控系统进行自动化的切削加工, 可控制各种动作。

　　3.磨：利用砂轮旋转, 工件在磨床工作台移动加工工件, 加工进给量较少。一般应用于平面, 有些数控磨床可加工弧面。

　　4.钻：利用自转并上下移动钻铣工件的加工方法。一般用于螺丝孔或其他孔的加工。

　　5.电火花：利用电极放电腐蚀工件的加工方法, 只能用于加工导电材料。应用范围包括纹理加工、骨位电极, CNC 加工不到的地方等。

　　6.线切割：利用铜丝的高速运动, 沿一定轨迹割取工件的方法, 可加工尖角落。铜丝直径一般为0.2mm。比火花加工精度高。

　　8.抛光：成型所需胶的要求, 防止拖胶方便出模。也可用于模具外表的处理。

　　9.还有很多：比如电铸、仿形铣, 铰, 镗, 刨等，我们就不一一介绍了。

　　有关模具制造的内容就到这里了，作为一个非常传统的实体行业，想真正的学习理解模具加工制造还是多多进行实际接触最有效。如果有机会去模具厂，建议大家多多留心多多观察。

　　之前我们说过模具的好坏，直接关系了产品的质量，生产效率及成本，所以我们就需要通过试模来发现问题，解决问题。试模通常分为T0、T1、T2、TN等阶段，每个阶段都有不同的目的。

　　这个阶段通常是模具厂在模具制造初步完成后进行，此时模具并未进行过测试验证，因此T0的主要目的是发现所有模具自身及设计问题。这个阶段通常是模具厂进行自测，当然如果方便的话建议甲方也可以一同参与，因为可以从TO的试模阶段观察模具厂经验和成熟度如何。

　　T1阶段的试模会约甲方一同参与，此时理论上T0阶段的问题应该要全部解决，甲方主要是检查工件成品是否有能满足需求和生产稳定性，若有问题则继续进行修模、改模，并再次进行T2、T3...阶段的试模，直至模具得到双方的认可，具备稳定量产的条件。

　　试模阶段会从全方面的测试分析模具问题,并进行针的调试,以发现模具的最优使用参数或问题原因。下面是试模过程中关注的几个方面。

　　1.模具机械结构测试：是指在低压情况下进行模具的开合测试、顶出机构运行的测试、行位(滑块)的动作测试，主要目的是测试分析模具各个机构运行是否流畅、无卡顿、无异响。此项测试完毕后方可进入下一步测试。

　　2.模具注塑测试：是指对注塑是模具内型腔压力、胶料填充速度和粘度、锁模力大小（注塑机给模具的挤压力）、保压时间(浇口冻结)、模具冷却时间进行测试，目的是测试出模具最合理的进料速度、粘度、锁模力、浇口冷却时间、模具冷却时间等，以及模具的设计制造是否合理？是否会出现披风、缩水、缺料等现象。

　　经过测试后会发现一些问题，接下来就要针对问题进行修复和回归测试了。在产品测试通过后即可进行逐步投入生产，在模具生产过程中以及模具放置时需要对模具进行防锈等方面的养护，一般这项工作都是模具厂来完成，当模具暂时停产一般也是委托模具厂进行养护的工作。到此关于模具方面的知识便告于段落了，模具方面的知识最好还是可以实际接触才能刚好的理解。