為產品批量大生產服務的模具,夾具--討論

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如今一些消費性的電子產品都是大批量生產,材料成型工藝多選擇注塑,沖壓,壓鑄等制造精度和表面質量都尚可的工藝.
因為這些工藝生產效率高,尺寸一致性好. 雖然模具較貴,但分攤到大批量的每個零件上也是比較經濟的.

這樣就需要在產品開發階段及正式生產階段制造相應的模具和檢測,安裝夾具.
本帖主要討論模具,
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拿機械硬盤為例, 零部件工藝包括鋁合金壓鑄,精密注塑,精密鈑金沖壓,機械切削加工.
在一新產品開發的原理樣機階段,一般不會全部制造相應模具,因為模具的制造和維護成本不低,而初期設計在研發中后期一般都需要更改設計結構,
9 h+ X3 P3 s0 \+ b因此部分模具費用比較高的零件會采用替代方式制造出樣品.
/ d1 ]  ?; ~) [! p: t' p' H+ z. W- w像壓鑄件可能在初期采用機械切削的方式制造出幾十個原型, 有些簡單的沖壓件也采用金屬切削方式加工.
! b: b1 ]2 k( b# s" S" l6 L在初樣機驗證通過后, 等到設計更改完成, 可能會增加部分零件的模具制造預算, 如一些比較重要的零部件. 而有些零件還是會采用替代方式加工. 如某些碗形卡簧, 采用線切割然后沖壓的方式----和正式大批量生產的完全沖壓成型是不一樣的.
# \  \5 d) @9 E! X2 Q& ^塑料件一般在研發全工程都采用注塑工藝,因為其他方法無法達到精度要求. 這樣的話,供應商一般會制造相應注塑模具生產樣品, 不過模具壽命相比正式模具低很多. 可能只有正式的1/4. 個人認為和正式模具差別在于模具材質和熱處理上, 初期模具一般需要調試修改模具達到要求的設計尺寸精度, 同時也要能適應設計的局部小細節修改---去材料或者補焊加材料, 所以材質應該沒有正式模具那么硬 ,熱處理同樣...
而有的沖壓件,雖然在初中期也制造沖壓模具(soft tool), 但和正式生產使用的模具(hard tool)也是有差別的.  比如硬盤頂蓋, 上面有一些螺釘安裝孔.前期模具可能只會沖壓出整個形狀, 而那些孔需要采用其他方式加工,如鉆孔.孔的位置及尺寸精度不如一次沖壓成型.
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" r0 q" N, L$ U4 T; X以上為個人理解,
' j4 W% ?' O/ w6 J- s問題是至今對soft tool 和hard tool 的定義沒有一個清晰明確的認識,
僅了解到一般hard tool (progressive tool?)用在產品研發后期和正式生產,成本一般比soft tool高.
9 K# l; q' r2 y5 T* a% i8 j/ W哪位高人能解釋下soft tool 和hard tool 具體怎么定義的?

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最近翻了些關于注塑工藝和模具的書，算是對注塑模有了個初步的了解吧，下面談談自己的認識：

塑料產品開發最初期，塑料模應該是用普通鋼材制作（單穴）--便于加工從而成本低，模具尺寸一般遵循多留材料，便于尺寸不合格時間通過去材料改模調整。到中期，模具還是非正式模，可以去材料修模，模具壽命有限(xK-xxK)。到后期，即產品大批量生產前，模具采用正式模，可能視產能要求為多穴，這時設計已不允許有大的更改。
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8 V" w, \/ ]$ B" t& i% `+ f0 K模具設計的澆口，冒口，冷卻流道都可以通過仿真分析優化，使制品擁有最好的品質，但前提是設計的合理，否則縱然能實現設計意圖，成本會是個問題。如壁厚不均勻，固然可以通過布置冷卻流道解決，到冷卻時間可能會增加，這樣單件生產時間周期增加，這樣為到達月產出，嚴重時可能得另外增加機器和模具實現...
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作為一個好的結構設計者，必須清楚認識到每個設計特征對模具設計，生產造成的影響，把成本降到最低。如盡力避免使用嵌件，壁厚一致或過渡平緩以減少冷卻時間和便于注塑時充填，盡量便面側面抽芯特征，考慮好澆口，出氣口，頂出位，分型面，標記允許放置的位置...

過街蛤蟆

你討論的事情屬于設計后期的問題，現在世界上用的方式很多，有采用全仿真的，即每一個零件的特性，包括力學特性甚至空氣動力特性都進行仿真，仿實體裝配，這樣就不會有大的改動，少數必須出模具的可以用快速燒結的方式再熱處理，也可以用低溫塑性合金采用多向數控擠壓的方式成型，用多向擠壓比較便宜，通過更換擠壓件可以得到很高的精度，局部也可以采用微刀雕刻和激光燒燒蝕，這種機器可以設計非標，其做出的模具打500件是沒有問題的，

塑料件的設計，有很大的經驗成分，各國的要求也不一樣，日本的要求最高，我們出口加濕器，ABS 的殼體可以滿足他們要求，基本是世界比較高的水平，一套模具打5000件，但這種水平在中國沒有什么市場，我們需要的是便宜，
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& v8 X! e" H3 g5 ~; [; W比較大些的塑料模具不好玩，其精確加熱就是難題，僅加熱棒就很貴，德國和米國的都不錯，壽命長，但價格貴，我認識那幾個代理商，國內主要是氧化鎂和鎳基合金不成，
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另外，我們的注塑設備水平也差，廣東人說‘憋力’不好，還有，塑料粉體成分也不穩定，

9 o  ]3 u! v! y/ @' E總之，這種生產環節很難玩，效益也越來越差了，

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您說的全仿真設計應該是針對那種制作樣品成本很高的產品？如大飛機，導彈，因為一般的公司很難招攬到實力很強的仿真人員，虛擬設計難度太大。
( f* H* L- |( d, s/ P4 O- f2 l我接觸過的產品設計，高低科技的，都是經驗為主，細節考慮時會仿下看看，做到心里有數。
  [  q- ~8 t$ N0 G/ {) ?個人感覺仿真在國內沒有很受重視的，仿真的同志們也時常抱怨...  技術含量高的公司會重視點。
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# \3 r: |$ d6 P  Q. j2 ]設計方案最終還是要通過實驗來驗證才放心，樣機在初期就是必須的了，只是不同材質的零件選擇的加工方式不一樣，金屬壓鑄件可能開始會選擇切削加工，注塑件就得開模了...
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接觸的塑料件都是小零件，尺寸精度要求極高，都是臺灣作的，國內基本不考慮..

pepperon

soft tool 和hard tool 我覺得比較廣義了