機械制造模具成型設計要點探析

易湘波

摘 要：模具成型設計要在國家及國際技術標準要求上來提升技術精度。本文著重結合模具成型設計要點展開探討，為提升模具成型水平提供一些參考。

關鍵詞：機械制造 模具成型 設計要點

機械制造業的發展，對模具成型設計提出更高要求。與國際模具成型技術相比，我國模具成型設計還處于發展階段，特別是在線測量、質量管理方面還有較大差距，使用壽命和設計精度整體水平較低。本文著重從設計任務、設計圖紙、原材料篩選、參數標準、成型結構和軟件設計等方面，探析機械制造模具成型設計相關問題。

一、模具成型設計的幾個重點環節

對于模具成型設計任務，需要繪制設計圖紙，并結合成型設計質量標準來選擇原材料，確保模具成型達到相應設計指標要求。總的來說，需要考慮三大問題。一是嚴格選擇塑料，針對不同機械制造模具成型規格、要求，確定塑料牌號、透明度，以及冷卻過程的收與補問題；二是確定模具澆口與分型面的參數，要處理好機械制造過程中冷卻、加熱變化對模具結構的影響；三是結合成型結構、最大注射量、鎖模力、模具尺寸等參數來確定相應的注射機，確保模具成型的精度、表面粗糙度和剛度符合設計目標。

二、細化模具成型設計的具體步驟及任務

在完成模具成型設計時，需要做好以下工作。

1.塑件的分析處理

塑件是模具成型設計的目標，主要任務有塑件設計要求和塑件生產批量。具體要求包括塑件零件圖、成型工藝及設計目標，滿足相應的結構、形狀、尺寸、表面粗糙度等指標。生產批量主要是結合模具成型要求確定相應的成本。比如，批量少則可以考慮簡單型模具來降低成本；批量大則在保障塑件質量基礎上，選用一模多腔或自動化生產模式；另外，還要對塑件體積、質量及模具型腔等結構進行分析，做好前期準備工作。

2.選擇注塑機

結合塑件任務、成型設計參數指標，選擇合適的注塑機。比如，對注塑壓力、最大注塑量、螺孔位置、模板面積、定位圈、噴嘴等參數進行明確，確保成型設計滿足模具要求。

3.成型設計相關的計算

指對模具體凹凸模尺寸、成型型腔壁厚、底板厚度的計算，以及加熱、冷卻帶來的余量設計等。

4.成型結構的設計

成型結構包括塑件的成型及各成型面的關系，模具型腔的排列關系、數量，與模具相關聯的其他零件結合點，頂出機構及排氣方式，以及模具總體尺寸及模架設計，這些將為后期繪制模具成型結構圖提供相應技術參考。

5.繪制成型結構圖紙

繪制模具成型總裝圖、零件工作圖，要依照國家標準、行業規范，嚴格遵循設計目標繪制。比如，需要明確成型形狀、澆口位置，在總裝圖標注俯視圖，保留相應動模位置，明確模具外形尺寸、裝配尺寸、極限尺寸及技術條件等明細參數信息。

三、對模具成型設計軟件的選擇

模具成型設計中常用的軟件有CAD/CAM輔助設計軟件，該軟件可以實現與數字、數控等技術的有效關聯，且在設計實踐中，能夠對所需的參數進行定量表達、存儲和控制，確保模具成型設計的系統性優化與運算。同時，利用數字建模、仿真軟件與CAD/CAM軟件進行動態設計，可以降低設計成本，提升模具成型設計效率。比如，利用Power SolutionCAD/CAM軟件，可以實現幾何建模、工業設計、制圖、數字仿真、數控編程、測量分析等集成化功能設計，各功能模塊相對獨立，以數據接口進行聯用運行，提升了軟件應用的兼容性、開放性水平。在三維模具成型設計軟件中，以立體化設計來實現3D型腔、型芯結構、模架配置和結構優化。比如，Pro/E和CATIA軟件，Moldflow Advisers三維真實感流動模擬軟件，以及3D Quickfill、Z-mold等三維設計軟件。

四、模具成型設計的其他相關技術要點

針對模具成型設計，隨著機械加工精度、技術指標要求的提升，也需要引入先進制造技術來滿足成型設計任務。比如，電火花加工技術利用電火花進行高溫瞬蝕來完成模具成型，電火花穿孔成型技術以型腔模具加工為主，電火花線切割以注射模、壓鑄模、熱鍛模為主。還有高速切削技術，利用該技術來實現對高硬度、耐磨性模具材料進行成型加工，其特點是加工速度快，表面處理質量高。

（作者單位：湖南兵器工業高級技工學校）endprint