为产品批量大生产服务的模具,夹具--讨论

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如今一些消费性的电子产品都是大批量生产,材料成型工艺多选择注塑,冲压,压铸等制造精度和表面质量都尚可的工艺.
因为这些工艺生产效率高,尺寸一致性好. 虽然模具较贵,但分摊到大批量的每个零件上也是比较经济的.

这样就需要在产品开发阶段及正式生产阶段制造相应的模具和检测,安装夹具.
本帖主要讨论模具,

拿机械硬盘为例, 零部件工艺包括铝合金压铸,精密注塑,精密钣金冲压,机械切削加工.
* Y3 N, q7 p& ?& x9 P3 @2 \: p4 D* _在一新产品开发的原理样机阶段,一般不会全部制造相应模具,因为模具的制造和维护成本不低,而初期设计在研发中后期一般都需要更改设计结构,
因此部分模具费用比较高的零件会采用替代方式制造出样品.
像压铸件可能在初期采用机械切削的方式制造出几十个原型, 有些简单的冲压件也采用金属切削方式加工.
1 \! ^6 j5 v/ W! g& ?6 V: ~" u) K在初样机验证通过后, 等到设计更改完成, 可能会增加部分零件的模具制造预算, 如一些比较重要的零部件. 而有些零件还是会采用替代方式加工. 如某些碗形卡簧, 采用线切割然后冲压的方式----和正式大批量生产的完全冲压成型是不一样的.
塑料件一般在研发全工程都采用注塑工艺,因为其他方法无法达到精度要求. 这样的话,供应商一般会制造相应注塑模具生产样品, 不过模具寿命相比正式模具低很多. 可能只有正式的1/4. 个人认为和正式模具差别在于模具材质和热处理上, 初期模具一般需要调试修改模具达到要求的设计尺寸精度, 同时也要能适应设计的局部小细节修改---去材料或者补焊加材料, 所以材质应该没有正式模具那么硬 ,热处理同样...
而有的冲压件,虽然在初中期也制造冲压模具(soft tool), 但和正式生产使用的模具(hard tool)也是有差别的.  比如硬盘顶盖, 上面有一些螺钉安装孔.前期模具可能只会冲压出整个形状, 而那些孔需要采用其他方式加工,如钻孔.孔的位置及尺寸精度不如一次冲压成型.

$ I/ ~4 g8 d9 U- K" v以上为个人理解,
, K( o0 j* g' i( J8 }, X0 B! m; H问题是至今对soft tool 和hard tool 的定义没有一个清晰明确的认识,
仅了解到一般hard tool (progressive tool?)用在产品研发后期和正式生产,成本一般比soft tool高.
1 E; N' l- f) N1 l! n8 k' H( f6 b哪位高人能解释下soft tool 和hard tool 具体怎么定义的?

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最近翻了些关于注塑工艺和模具的书，算是对注塑模有了个初步的了解吧，下面谈谈自己的认识：

! q$ P' i: D6 t0 g: l8 R  ~9 O) K) _) ]塑料产品开发最初期，塑料模应该是用普通钢材制作（单穴）--便于加工从而成本低，模具尺寸一般遵循多留材料，便于尺寸不合格时间通过去材料改模调整。到中期，模具还是非正式模，可以去材料修模，模具寿命有限(xK-xxK)。到后期，即产品大批量生产前，模具采用正式模，可能视产能要求为多穴，这时设计已不允许有大的更改。

模具设计的浇口，冒口，冷却流道都可以通过仿真分析优化，使制品拥有最好的品质，但前提是设计的合理，否则纵然能实现设计意图，成本会是个问题。如壁厚不均匀，固然可以通过布置冷却流道解决，到冷却时间可能会增加，这样单件生产时间周期增加，这样为到达月产出，严重时可能得另外增加机器和模具实现...

作为一个好的结构设计者，必须清楚认识到每个设计特征对模具设计，生产造成的影响，把成本降到最低。如尽力避免使用嵌件，壁厚一致或过渡平缓以减少冷却时间和便于注塑时充填，尽量便面侧面抽芯特征，考虑好浇口，出气口，顶出位，分型面，标记允许放置的位置...

过街蛤蟆

你讨论的事情属于设计后期的问题，现在世界上用的方式很多，有采用全仿真的，即每一个零件的特性，包括力学特性甚至空气动力特性都进行仿真，仿实体装配，这样就不会有大的改动，少数必须出模具的可以用快速烧结的方式再热处理，也可以用低温塑性合金采用多向数控挤压的方式成型，用多向挤压比较便宜，通过更换挤压件可以得到很高的精度，局部也可以采用微刀雕刻和激光烧烧蚀，这种机器可以设计非标，其做出的模具打500件是没有问题的，

6 _1 p& c: e9 b" `! ]$ {塑料件的设计，有很大的经验成分，各国的要求也不一样，日本的要求最高，我们出口加湿器，ABS 的壳体可以满足他们要求，基本是世界比较高的水平，一套模具打5000件，但这种水平在中国没有什么市场，我们需要的是便宜，
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- x3 p$ [/ ]) Y: C; k% {. ~  o比较大些的塑料模具不好玩，其精确加热就是难题，仅加热棒就很贵，德国和米国的都不错，寿命长，但价格贵，我认识那几个代理商，国内主要是氧化镁和镍基合金不成，
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另外，我们的注塑设备水平也差，广东人说‘憋力’不好，还有，塑料粉体成分也不稳定，
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/ n) s. ~* d+ s* o- v: c总之，这种生产环节很难玩，效益也越来越差了，

easylife

您说的全仿真设计应该是针对那种制作样品成本很高的产品？如大飞机，导弹，因为一般的公司很难招揽到实力很强的仿真人员，虚拟设计难度太大。
# y, V9 q( v9 X( \( F8 b我接触过的产品设计，高低科技的，都是经验为主，细节考虑时会仿下看看，做到心里有数。
7 x* y& T! }& y' x0 g: o3 Z& l1 A个人感觉仿真在国内没有很受重视的，仿真的同志们也时常抱怨...  技术含量高的公司会重视点。

设计方案最终还是要通过实验来验证才放心，样机在初期就是必须的了，只是不同材质的零件选择的加工方式不一样，金属压铸件可能开始会选择切削加工，注塑件就得开模了...

接触的塑料件都是小零件，尺寸精度要求极高，都是台湾作的，国内基本不考虑..

pepperon

soft tool 和hard tool 我觉得比较广义了