基于面向制造的注塑模具結構設計研究

周思亮 卓建業 敖展

摘 要：在當前模具行業發展過程中，面向制造的設計技術（DFM）的合理應用可以使產品生產朝著低成本、高效率的方向發展，本文介紹了在當前的注塑模具結構設計工作中，應用DFM技術的意義、流程、實例、不足及其優化措施，以期進一步提升注塑模具結構設計、產品生產的質量，希望能夠給制造業的發展提供參考。

關鍵詞：面向制造的設計技術;注塑模具;結構設計

引言

傳統的注塑模具設計、生產工作更多的是依賴設計人員與工藝人員的經驗，在模具設計時，往往需要對產品進行反復的試模調整，這不僅在一定程度上延長了產品的生產周期，還大大增加了產品的生產成本。現階段，為切實解決上述問題，將DFM技術應用到當前的注塑模具結構設計中，成為了一項極為必要的工作。

一、將DFM應用到注塑模具結構設計中的意義

在并行工程研究過程中，DFM是一種在并行工程思想指導下，將產品設計與制造集成到一起的技術方法，這一方法在實際應用過程中，拋棄了過去產品設計過程中的“隔墻”設計，即在產品設計階段，就對可能限制產品生產的因素進行思考，并且通過對產品設計情況進行全面分析的方式，在產品正式生產前，盡可能找出設計中存在的與產品生產制造相關的問題，并對其進行優化，保證產品設計與制造能夠一次成型，在降低產品生產成本的基礎上，提高產品質量，為產品生產周期的縮短、產品效益的提升提供有效的支持。

二、將DFM應用到注塑模具結構設計中的流程

第一，在確定注塑模具初始型腔時，可以借助DFM技術對模具設計方案中的初始型腔數目進行確認，為模具結構設計實現創造良好的條件;第二，在確定注塑模具成型材料時，可以借助DFM技術對模具的塑材制品物理性質、力學性能、電性能等情況進行分析，并且在對各種塑材性能品質進行綜合分析的基礎上，選擇最合適的成型材料;第三，在確定澆口形式時，可以借助DFM技術對模具澆口去除、加工、塑件外形等工作可行性進行分析，確定最為合適的澆口形式，為后續零部件的順利生產打下良好的基礎;第四，在選擇模具形式時，可以借助DFM技術對模具的形狀、注塑澆口、塑材等使用情況進行分析，選擇最適合的模具形式;第五，在選擇注塑機機型時，可以借助DFM技術對注塑機占用空間、操作便利性、注射量、注射壓力等信息進行分析，選擇最合適的注塑機，并對選擇結果的合理性加以評價;第六，在評價模具結構方案時，可以借助DFM技術對注塑模具設計的合理性進行分析，并為設計優化工作的開展提供意見與建議[1]。

三、將DFM應用到注塑模具結構設計中的實例

由于當前儀表盤的罩蓋體積較大，并且總體結構較為復雜，為提升這一產品的生產效率，節約產品的生產成本，可以通過注塑模具澆筑塑材的方式，完成罩蓋的生產。具體來說，某款儀表盤罩蓋外部結構尺寸為960320230mm，厚度僅為3mm，并且罩蓋內存在著大量螺絲孔、加強筋等不規則形狀部件，這使得罩蓋模具設計難度大幅度上漲，現階段，為切實提升罩蓋模具設計工作的可靠性，可以將DFM技術應用到罩蓋注塑模具設計工作中。首先，由于該款罩蓋注塑模具生產前，罩蓋需求廠家已經明確了罩蓋使用的素材，因此本次罩蓋注塑模具設計核心在于確定罩蓋澆注口的數量與澆筑管道的布局，為切實提升設計工作的可行性，可以將DFM技術應用到澆注口、澆筑管道布局設計工作中，并對不同的設計方案進行比對，從中選擇最佳的方案，最終決定蓋罩蓋注塑模具的澆注口有4個。其次，在罩蓋注塑模具澆注口數量確定后，還需要應用DFM技術對注塑模具四個澆注口澆筑塑材時的壓力、流量、澆筑時間等因素進行分析，通過盡量提升澆筑壓力均衡性、流量均等性并且控制時間盡量接近性的方式，降低后續罩蓋注塑生產的難度。最后，由于罩蓋生產過程中，超過80%的時間消耗在罩蓋冷卻環節，現階段，為盡量提升罩蓋生產效率，可以通過DFM技術對罩蓋冷卻方式進行分析，找出最合適的罩蓋冷卻系統布局方式，在提升注塑模具實用性的基礎上，為后續罩蓋生產活動的順利開展創造良好的條件[2]。

四、將DFM應用到注塑模具結構設計中的不足與優化措施

盡管在當前的注塑模具設計生產過程中，DFM技術得到了廣泛的應用，但對當前DFM技術應用情況進行分析后可以了解到，在注塑模具設計過程中，DFM技術應用有著專業化水平偏低、前期信息準確率不高、項目總結反饋機制不夠健全等問題，現階段，為切實提升這一技術方式應用的可靠性，首先，面對這一技術專業化程度不夠高的情況，可以通過培養專門的DFM技術人員，在DFM技術應用過程中不僅可以明確客戶提供產品參數、驗收標準等信息，并且在注塑模型設計過程中，能夠合理利用DFM技術對模型的塑膠特性、模具結構等信息進行分析，從而切實提升注塑模具后續設計生產工作的可行性。其次，由于DFM技術在前期應用過程中往往需要對客戶提供的數據參數進行分析，受各種因素的影響，部分信息不夠完整，甚至可能存在一定的錯誤，這使得DFM的可行性分析結果存在一定的偏差，需要注塑模具在后續設計生產過程中不斷對自身的結構、素材等條件進行優化調整，這不僅提升了DFM技術應用的工作壓力，還增加了注塑模具生產的成本。現階段，為切實解決上述問題，在使用DFM技術對注塑模具進行可行性分析前，可以通過對其進行預設計與CAE分析的方式，為后續DFM分析準確性與完整性的提升提供支持。同時，為解決因信息參數不夠準確所導致DFM工作量增加的問題，在實際工作過程中，可以通過在注塑模型設計工作開展前，對各種影響因素進行分析審查，降低數據參數的錯誤率，提升DFM技術應用質量。最后，在DFM技術應用過程中，往往存在著部分問題分析后，無法及時將其反饋給模型設計人員，導致在設計優化時無法對其進行處理的情況，這一情況的存在不僅增加了DFM工作量，還會增加注塑模型的生產成本，現階段，為切實解決上述問題，構建科學的項目反饋機制，將DFM技術應用過程中發現的問題，及時傳達給目標人員，及時解決工作失誤，成為了一項極為必要的舉措。

結語

面對當前人們對零件加工制造精密度要求不斷提升的情況，在DFM技術應用到注塑模具結構設計工作中，可以有效降低一些大型、精密度較高、較為復雜的模具生產成本，縮短模具的生產周期，在滿足人們對模具實際需要的基礎上，降低產品的生產成本，為企業經濟效益與市場競爭力的提升，打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1]龐有強.注塑模具電火花加工電極設計及工時預估關鍵技術研究[D].南京航空航天大學，2018.

[2]羅云中.注塑模具零件三維工序模型的生成方法研究與系統實現[D].武漢理工大學，2020.