現代設計手段在塑料模具設計中的應用

馮清梅，孫高鋼

(臺州第一技師學院(籌)，浙江 溫嶺 317500)

隨著工業技術的快速發展，當前市場對塑料產品提出了更高的要求。塑料產品的基本構造愈發復雜，更新速度也在不斷加快，這就需要塑料產品生產商提高生產能力，保證塑料產品的質量。在這樣的情況下，運用現代設計手段提高設計效率及質量顯得尤為重要。

設計塑料模具的過程中，現代設計手段得到了較為普遍地運用，這樣生產加工出來的塑料模具質量更高，穩定性更好。模具設計中，需要明確設計目標，收集設計過程中的有關材料，滿足生產中的相關標準，完善結構設計方案。要想在塑料模具設計過程中應用現代設計手段，就要從設計的各個環節入手，完善總體設計方案，從而有效確保設計的高效性。

1 塑料模具設計的基本方法

1.1 明確設計目標

設計模具時，首先要確定自身設計目標，結合生產的有關規定和需要，科學確立設計目標。設計模具過程中，目標的確立發揮著十分重要的引導作用，后續模具設計的相關工作都是以其為中心。制定設計目標時，應在確保符合有關設計需要的前提下，深入思考模具材料的選取和制作方法。選擇的模具制作方式要簡單且便于實際操作，如果操作過程過于復雜，容易導致發生質量和安全問題。選取模具制作材料時，要重點考慮材料的成本投入和穩定性，在保證質量的基礎上，盡可能選取價格相對低廉的材料，以有效降低模具生產過程中的資金投入。

1.2 收集相關設計資料

設計模具時，要做好設計相關材料的收集工作[1]。需要收集的相關材料包括過去相似模具設計涉及的內容，整理設計中的先進方法。從過去的模具設計內容中能夠得到一些啟發，發現其中存在的問題，避免發生類似問題，有效提升模具設計水平。整理先進的設計方法有助于完善設計方案，使其滿足模具設計的需要，符合相關標準。

1.3 滿足生產所需條件

模具設計要滿足生產條件，只有符合相應標準，才能確保生產加工出高質量的模具。設計和生產模具過程中，要全面了解模具生產加工的各道工序和操作，全面考慮各工序中需要滿足的條件，以保證設計內容滿足生產加工需要。

1.4 完善結構設計方案

模具設計中，保證模具結構設計方案的完善性具有十分重要的作用。結構設計是塑料模具設計中極為重要的一項工作內容，只有有效保障模具結構的科學性，才能使其制品更具實用性[2]。要想保障結構設計方案的完善性，就要加大力度研究模具的有關結構，使其結構設計更加科學合理，從而有效確保依據結構設計加工出來的塑料產品具有更強的應用性。

1.5 加工試模

加工試模是設計模具最后的一個步驟，此工作具有十分重要的作用，主要是對模具加以查驗。試?？梢杂行Р轵災＞咴O計中存在的不足，采取相應方法加以彌補，使其更加符合要求，以完善模具的設計，提升模具質量。

2 現代設計手段在塑料模具設計中的應用

2.1 快速成型技術

快速成型是工業發展中的一種新型的成型方法，可以快速實現設計人員從想法到具體產品的轉化[3]。不論是零件的生產加工，還是優化設計，該技術都是高效、便捷的現代設計方法，開發效率較高，且費用較低。相關設計人員可以利用相應模型檢驗自己的設計想法。在過去的設計中，通常采用手工方式制作相應模型，不但工序復雜，制作過程還會遇到各種困難，制作精度與外觀效果都無法達到預期。在快速成型技術的支持下，制作的模型品質較好，精度較高，能夠形象展現設計人員的想法，與真實產品相同，還能夠進行裝配，可以形象地反映結構設計的各個方面，從而更好地提升產品的后續結構設計。

2.2 有限元分析技術

針對塑料模具，在進行有限元分析的過程中，需要從兩個層面著手。首先，運用CAE軟件做好模流的分析工作。其次，運用ansys軟件分析模板的剛度及強度。模流分析指的是在模具型腔內注入相應的塑料溶體，用仿真的方式分析其流動的具體過程，從而對成型中可能產生的質量問題加以分析，同時給出相應的改進對策，這樣可以有效避免模具生產之后出現質量問題，減少模具的修復操作，避免出現模具報廢的情況。有限元分析的主要優勢是：第一，利用此技術進行分析，能夠及時發現潛在的問題，做出相應改進，對結構加以優化，能夠有效降低模具生產的成本投入，減少模具修復次數，甚至無須修復。第二，可利用模擬注射參數的方式找出最合理的注射參數變化范圍，實現塑料模具質量的提升。常用的CAE軟件根據其不同功能特點可分為多種，具體如表1所示。

表1 CAE軟件分類Tab.1 CAE software classification

塑料模具設計中，模仁壁厚值的計算是較為困難的。當前多數模具設計都是根據一些公式或工人借助自身經驗進行估測，但是常常會發生估測不準確的情況，導致材料浪費或模具報廢。利用ansys軟件能夠有效分析模仁的剛度與強度，從而得出模仁厚度的有效值或最大值，模仁材料得到了極大節省[4-5]。

2.3 模具CAD/CAM

塑料模具的設計與生產加工十分復雜，過去的模具設計與生產方式制造出來的塑料模具精度較低，無法滿足當前工業發展的需要。為了節省塑料模具的設計時間，減少生產加工時間，提升塑料模具加工精度及性能，實現高效、自動批量化加工生產，提升產品更新速度，使企業能夠在激烈的市場競爭中站穩腳跟，就要在模具的設計中應用CAD/CAM軟件。CAD軟件能夠設計出模具的結構及其三維造型，利用CAM能夠實現自動編程，并通過數控加工的方式將相應的塑料模具加工出來，這樣就能有效確保塑料模具的加工精度。

3 結語

在塑料模具設計中運用現代設計手段是非常必要的。在今后的發展過程中，應不斷完善模具設計，逐步提高塑料模具的設計水平，有力推動我國塑料產品生產加工行業的穩定發展。