福州-模具加工流程调研

​之前看小米设计总监李宁宁的专访，关于一个合格设计师的要求，其中有一项就是产品的落地能力。工业设计一个好看的外观，需要背后结构

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之前看小米设计总监李宁宁的专访，关于一个合格设计师的要求，其中有一项就是产品的落地能力。工业设计一个好看的外观，需要背后结构工程师、模具工程师付出极大的努力。“功夫在诗外”这句话对工业设计在适合不过了。

如果工业设计一直扭捏于形态，而不是和结构工程师一起想办法解决问题，征服工程师，让对方佩服你解决问题的能力，反之，工程师就会在背后骂你什么都不懂 …还瞎JB指挥，所以这篇模具调研分享的出发点：一是分享模具加工流程，让没有接触过模具厂的小伙伴们，知道模具是怎么生产出来的；二是提醒刚毕业的小伙伴注意拓展工业设计能力的边界。

吹水篇

在之前的工作中，我很乐于做产品的形式创新，但在跟结构和模具师傅的沟通中，因为不懂结构和模具，有时在跟同事争论某个产品表面不能有进胶口、顶针痕迹等问题时，往往很难达成共识，最后我就丢给他们一句话，我这个东西不能改，怎么实现，你们结构和模具自己去想办法。但是这样的沟通次数多了，问题不但没有解决，反而在沟通成本、时间成本上浪费了很多精力。

为了解决这个问题，我开始关注产品落地方面的知识积累，所以每次遇到做模具的师傅，我都很开心，很多模具老师傅都不善言辞，但是一聊到专业问题就会眉飞色舞。

这次的调研走访，我再一次锁定了模具厂，我和同事一起约了已经做模具20多年的老江，在福州这个偏离模具产业带的地方，老江从以前的模具加工成变成了今天的模塑一体工厂，见到老江的时候，你很难想象一个四十多岁的老模具工程师居然看起来很腼腆，是不是有点可爱，我想这是不是做技术的人性格都是这样-话少只爱干工作。

老江先是带我们去了他的会客厅喝茶，这是江浙广福一带见老板必做的一件事情，先吃茶先。但是老江应该不是很爱喝茶，从他不怎么娴熟的泡茶动作可以看的出来。和这种老师傅聊天有一个好处，他们言无不尽。

老江说，现在做模具很难赚到钱了，价格内卷厉害，人工也特别贵，单纯的模具加工已经很难养活这群模具师傅了。所以他们也引荐了六七台成型设备，通过赚加工费的方式来养活工厂一大群人。一阵寒暄后，老江就带我们去他的模具加工厂和注塑厂参考。

美食篇

肉燕

我的第一感觉跟我们四川的包面很像，但是具体的口感还是差别很大的，肉燕的皮更薄，包面的皮要厚一些，口感也更老一些。具体的做法也有差别，肉燕用清汤煮，在放一些蔬菜。很简单也很家常。是我喜欢的一道福州美食了。据当地人讲，肉燕也叫太平燕，她的皮是肉和地瓜粉做的。也是一道喜庆菜。福州人逢年过节，婚丧喜庆，亲友聚别，必吃“太平燕”，即取其“太平”、“平安”之吉利，故“无燕不成宴，无燕不成年”。

鱼丸

第一次吃鱼丸的小伙伴，特别提醒，小心烫、小心烫、小心烫。因为鱼丸里面包的是肉馅，刚煮熟的鱼丸里面肉馅温度特别高，如果一口咬下去就会被烫伤，我现在嘴唇就有一个泡，这你受得了吗。但是不管怎么说，鱼丸还是蛮好吃的，Q弹的狠，吃这种小吃就要去街边小店吃哈。

佛跳墙

在福州吃佛跳墙要去聚春园吃，很多其他的餐厅也有这道美食，但是味道还是聚春园拿捏的好。我第一次吃佛跳墙的顺序是先喝了一口汤，这个汤汁真是浓厚，满口的鲜嫩。然后就是弹牙的鲍鱼、Q弹的海参，还有鱼唇、鹌鹑蛋，其他的食材我也不知道是啥了，反正一个感觉。鲜嫩，味道层次丰富，盗梦空间有梦中梦，佛跳墙有味中味，最后在用汤汁拌一碗白米饭，那个感觉巴适得狠。

设计篇-模具的基础知识
导读：这篇模具加工流程调研，主要是依据模具工程师面对面交流，工程师口述和我平时工作总结所得。作为工程技术还不严谨，只能作为模具基础学习的参考。内容分为模具基础知识和模具加工流程两个部分，基础知识部分很枯燥，但是这个部分的归纳总结是为了更好的理解模具加工流程。

一，模具分类

1.模具按照模胚基本结构以及进胶口方式：

可以分为大水口模、细水口模和简易型细水口模。

2.按照用途和使用场景：

两版模：多用于中心进胶和一模多穴边缘进胶；三版模:表面点进胶或者进胶点偏心；热流程：无流动，可减少废料

二、模具的七大系统

注塑模有七大系统：浇注系统，成型系统，抽芯系统，顶出系统，冷却系统，排气系统，导向系统。

1.浇注系统

浇注系统主要了解两个问题，一个是流道设计，一个是胶口设计

a.流道

模具流道主要分为三种：

（1）圆形流道：效率高，加工难度大

（2）T型流道：面积比圆形流道多39%，易加工，但是费料

（3）U型流道：结合了圆形流道和T型流道的优点，面积比圆形流道多14%

设计流道时注意的事项：

（1）流道尽量短

（2）流道设计要平衡

b.胶口

胶口主要分为：直角（侧胶、扇形、点胶、盘型、潜伏式、牛角）胶口，当我们对成型制品的表面要求高时，通常选用点胶口、潜伏式胶口、牛角口，当然这也会影响我们的模具价格。

胶口设计注意事项：

（1）流程短 ，流动平衡

（2）外观满足（浇口位置、汽纹、流纹、夹水纹、应力纹 、缩水、无弯曲变形、避免熔接痕）

2.成型系统

组成成型所需产品形状的封闭腔体的零件总称,主要组成零件：前、后内模,内模镶件,内模镶针,行位,斜顶。

3.抽芯系统（滑块、斜销）

4.顶出系统

制品顶出是注射成型过程中最后一个环节,当制品在模具中固化后,将制品从模具中顶出的零件。顶出系统有如下几类﹕ 圆顶针、扁顶针、司筒、推块、推板、斜顶 、气顶 。

5.冷却系统（水路或者模具杯身散热）

小知识：不同的塑料定型的时间不一致，ABS的定型时间是24小时，PP的定型时间是36小时。

冷却系统主要是提供塑件质量（表面光洁度、残余应力、结晶度、热弯曲的影响）；缩短成型周期（成型周期80%都用于冷却）；避免大型的滑动件卡死。在我们的实际工作中，就有因为增加冷却系统改善制品弯曲变形的问题。

6.排气系统

排气槽根据不同塑料，尺寸也有差别，比如ABS的排气槽3个丝，PP的排气槽1个丝。模具中气体的来源主要有一下几个方面：

（1）模腔原有的空气

（2）塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气

（3）塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体

（4）塑料辅助剂挥发(或化学反应)所产生的气体

（5）热固性塑料交联硬化释放的气体

开排气槽的位置：

（1）产品充填末端加开排气槽

（2）环绕产品做一圈环形排气槽

（3）在胶料流动的未端或夹水线结合处开排气

注意：排气槽尽量便于加工、位置不确定的情况下，必须做模流分析

7.合模导向系统

保证零部件间准确对合；保证塑料制品精度；避免模碰撞和干涉

设计篇-模具加工设备

设计篇-模具加工分类

1.按原理分类

• 刀具加工：铣床、车床、钻床、磨床、电脑锣、深孔钻
• 电脉冲蚀除：火花机、线切割、细孔放电

2.按加工类型分类

• 平面：磨床、铣床、电脑锣、线切割
• 曲面：电脑锣、火花机
• 孔：钻床、铣床、细孔放电、线切割、深孔钻、火花机
• 圆柱：车床、磨床

设计篇-模具加工流程
这个加工流程是根据经验口述总结归纳的

一，原材料（塑料模具钢）

塑料模具用钢要求具有一定的强度、硬度、耐磨性、热稳定性和耐蚀性等性能。此外，还要求具有良好的工艺性，如热处理变形小、加工性能好、耐蚀性好、研磨和抛光性能好、补焊性能好、粗糙度高、导热性好和工作条件尺寸和形状稳定等。在家居日用品行业，用的最多的P20模具钢。

模具小知识：1.通常模具钢的硬度在30-40，根据模次越高，材料的硬度要求越高，通常用热处理来强化；2.对于不同材料，比如具有腐蚀性的材料PVC，POM;或者硬度较高的材料PC/PA+玻纤；或者ABS/PP对模具钢的硬度要求是不一样。

二，模仁加工

1.订料

产品模具图纸确认后，根据尺寸定模仁材料，P20钢材已预先硬化处理至285-330HB（30-36HRC），可直接用于制模加工，并具有尺寸稳定性好的特点，预硬钢材才可满足一般用途需求，模具寿命可达50W模次。在实际生产过程中，不同模具厂对原料的需求不一样，大致分为一下几种

a.毛料

表面为黑色，用锯床或者火切为长宽厚余量在3-5MM的毛料，模具厂在根据实际需要用铣床或者磨床在精确加工尺寸，以及打直角

b.光板和精版（铣六研二）

在毛料的基础上，在用铣床铣六面，磨床长宽厚，加工余量在0-0.5MM，这样加工的原料，模具厂就减少加工量。在毛料的基础上，在用铣床精铣六面，磨床精磨长宽厚，加工余量在0-0.5MM

c.淬火料（铣六研二）

在用铣床精铣六面，热处理后磨床磨两面，长宽厚加工余量在0.02-0.05MM。

备注：这里的原料加工余量不具有普遍性，每家模具厂要求不一致，仅供参考

2.加工模仁

材料定好后，模具接下来就是加工模具型腔，这也是模具加工中最重要，用时最多的部分。

a.加工水路和螺丝孔

• 水路：模具厂拿到材料后，用铣床或钻床加工水路，铣床加工一般先用铣刀定位，然后用钻刀钻孔，水路加工好后，要测试水路的密封性。
• 螺丝孔：螺丝孔加工好后，还要用钻床或者人工攻牙，一般要三攻，每次使用的攻牙刀具也不一样。在这个步骤中，还有一个打字码的步骤，相当于给模具编号。

b.加工型腔

• 型腔：加工型腔用电脑锣，根据模具图纸，设计好刀路图，工程师编好程序输入CNC设备，然后将加工好水路和螺丝孔的模仁，安装在几台上，校表分中后，就可以加工，这个过程又分为飞刀（钨钢刀）开粗-光刀光面-铜公电极加工死角。

• 顶针孔、滑块孔：孔的加工，一般用慢走丝加工，在线切割前，先用铣床定位加工一个盲孔，在用铜丝放电加工一个细小的通孔，最后在用线切割。在这里要区分慢走丝和快走丝，慢走丝加工设备费用贵，加工精度高。

• 铜公放电：铜公放电主要是加工型腔加工不到的直角，以及对孔铜公，除去加工纹路，使面更光滑。

• 省模：如果使用高精密电脑设备，可以不用省模，一般设备加工，省模具步骤是油石-砂纸-风动打磨机
  油石：220，一个小时——320，两个小时
  砂纸：240，一个小时——320一个小时——600，四十分钟——1000,2.5小时
  风动打磨机(钻石糕+棉球），五分钟

• 晒纹：根据产品需求，设计纹路。

模具热处理：模具热处理后，硬度加大，加工难道会增加，所以一般都是加工好型腔后，在热处理，热处理会让模具轻微变形，需要再次用P4平口夹在磨床上磨直角。

为提高模具寿命达到80万模次以上，可对预硬钢实施淬火加低温回火的加硬方式来实现。淬火时先在500-600℃预热2-4小时，然后在850-880℃保温一定时间（至少2小时），放入油中冷却至50-100℃出油空冷，淬火后硬度可达50-52HRC，为防止开裂应立即进行200℃低温回火处理，回火后，硬度可保持48HRC以上

三.加工模胚

模胚加工是在模仁加工快结束时，就要开始拆模胚和订料，大概需要一周时间，有时需要半个月时间才能定好。拿到模胚后，加工顺序是先开粗框，在开精框，磨排气。排气对于不同的材料排气槽的尺寸不一样，排气除了在模胚上，还可以在顶针和镶件处开排气。

然后就是模仁、模胚试装，试装这个步骤是在模仁铜公后，省模前，通过在模具表面打上丹红的形式，检验模仁、模胚的尺寸配合。

四.加工顶针/镶件/滑块/铜公

• 铜公：铜公材料有石墨电极和铜公电极两种，现在铜公用的比较多，铜公的加工用精雕机，加工顺序跟电脑锣一样，出图纸-编程-装夹固定-开粗-精铣。这里特别提醒的是，铜公如果也有加工不到的地方，我们可以采用拆铜公的方式解决。

• 顶针：采购现成的顶针，再用磨床加工成需要的尺寸

• 镶件、滑块、斜顶：1. 开料、打直角；2.线切割（用中走丝或者快走丝）；3.铣床钻孔；4.磨床精尺寸

五.FIT模

在前面模仁模胚试装后，我们还要对各种顶针、滑块、镶件进行试装，要达到用手能轻松装取，不然在试模的时候容易烧死。在这个过程中，就要反复用到打磨机、磨床等设备。斜顶,行位与模芯的配合面以及前后模的碰/插穿面需FIT模，这个过程较费时间和精力，但也是关乎模具质量的重要一环。

备注：

• 所有的加工，都需要检测尺寸
• 检测工具: 精准卡尺，三次元
• 检验标准：图纸

配模（比较耗费时间）

六.试模（几小时-半天不等）

完成模具组装后，就是试模，这个部分主要就是涉及成型设备，以及调参数，修改模具的问题。

试模（试模需要把原料注塑机料筒的材料清理干净，原料混上色料后进行测试）

设计篇-模具的成本计算

关于模具报价部分，比如怎么评估模具报价是否合理，办法就是了解模具加工以及多看模具厂的报价单，分析总结。我这里根据我自己的工作经验给出一些影响模具报价的因素，大家结合这些因素去具体研究就可以啦。

1. 模具的类型和尺寸（两版模、三版模、热流道）
2. 进胶方式、分型面、滑块、斜顶（难易程度）
3. 模具有无热处理、表面纹理、生产效率、生产方式
4. 材料费用、加工费用、人工费、运费、试模费
5. 管理费、税费、利润
   

案例分享

（设计篇-汽车灯罩透明件）

1. 产品名称：汽车尾灯透明件
2. 成品要求：光学要求，灯光透过透明件后，不能太暗，也不能太晃眼
3. 成品材料：PC
4. 表面质感：抛光+蚀纹
5. 模具费用：整体模具费用3万
6. 模具加工遇到的问题：因为对制品的光学要求，模具省模要求高，蚀纹多次尝试才达到光学要求
7. 试模遇到的问题：

• 尺寸问题：最开始用较小吨位的注塑机，尺寸精度一直有几个丝的误差，最后改用大吨位机器解决；
• 材料问题：最初3万多一吨的PC满足不了制品的要求，改用6万一吨的PC料，结合模具修模最终达到成品的光学的要求。

总结：对于塑料制品精度要求高的产品，除了要求设计高质量外，需要清楚设备、加工精度、材料对成型制品的影响。之前在一次校友会中，经过老师引荐认识了做模具的波哥，他们正在给小米做产品，因为小米对成品的光洁度要求，波哥介绍说，他们不断的提高模具加工精度，同时更改更高等级的制品材料，才满足小米对成品的质量要求。最后以陆游的一句诗结尾：汝果欲学诗，功夫在诗外。

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