現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段在塑料模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

馮清梅，孫高鋼

(臺(tái)州第一技師學(xué)院(籌)，浙江 溫嶺 317500)

隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)塑料產(chǎn)品提出了更高的要求。塑料產(chǎn)品的基本構(gòu)造愈發(fā)復(fù)雜，更新速度也在不斷加快，這就需要塑料產(chǎn)品生產(chǎn)商提高生產(chǎn)能力，保證塑料產(chǎn)品的質(zhì)量。在這樣的情況下，運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段提高設(shè)計(jì)效率及質(zhì)量顯得尤為重要。

設(shè)計(jì)塑料模具的過程中，現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段得到了較為普遍地運(yùn)用，這樣生產(chǎn)加工出來的塑料模具質(zhì)量更高，穩(wěn)定性更好。模具設(shè)計(jì)中，需要明確設(shè)計(jì)目標(biāo)，收集設(shè)計(jì)過程中的有關(guān)材料，滿足生產(chǎn)中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。要想在塑料模具設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段，就要從設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)入手，完善總體設(shè)計(jì)方案，從而有效確保設(shè)計(jì)的高效性。

1 塑料模具設(shè)計(jì)的基本方法

1.1 明確設(shè)計(jì)目標(biāo)

設(shè)計(jì)模具時(shí)，首先要確定自身設(shè)計(jì)目標(biāo)，結(jié)合生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定和需要，科學(xué)確立設(shè)計(jì)目標(biāo)。設(shè)計(jì)模具過程中，目標(biāo)的確立發(fā)揮著十分重要的引導(dǎo)作用，后續(xù)模具設(shè)計(jì)的相關(guān)工作都是以其為中心。制定設(shè)計(jì)目標(biāo)時(shí)，應(yīng)在確保符合有關(guān)設(shè)計(jì)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(jiǎn)單且便于實(shí)際操作，如果操作過程過于復(fù)雜，容易導(dǎo)致發(fā)生質(zhì)量和安全問題。選取模具制作材料時(shí)，要重點(diǎn)考慮材料的成本投入和穩(wěn)定性，在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡可能選取價(jià)格相對(duì)低廉的材料，以有效降低模具生產(chǎn)過程中的資金投入。

1.2 收集相關(guān)設(shè)計(jì)資料

設(shè)計(jì)模具時(shí)，要做好設(shè)計(jì)相關(guān)材料的收集工作[1]。需要收集的相關(guān)材料包括過去相似模具設(shè)計(jì)涉及的內(nèi)容，整理設(shè)計(jì)中的先進(jìn)方法。從過去的模具設(shè)計(jì)內(nèi)容中能夠得到一些啟發(fā)，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，避免發(fā)生類似問題，有效提升模具設(shè)計(jì)水平。整理先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法有助于完善設(shè)計(jì)方案，使其滿足模具設(shè)計(jì)的需要，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 滿足生產(chǎn)所需條件

模具設(shè)計(jì)要滿足生產(chǎn)條件，只有符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，才能確保生產(chǎn)加工出高質(zhì)量的模具。設(shè)計(jì)和生產(chǎn)模具過程中，要全面了解模具生產(chǎn)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(shè)計(jì)內(nèi)容滿足生產(chǎn)加工需要。

1.4 完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

模具設(shè)計(jì)中，保證模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的完善性具有十分重要的作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是塑料模具設(shè)計(jì)中極為重要的一項(xiàng)工作內(nèi)容，只有有效保障模具結(jié)構(gòu)的科學(xué)性，才能使其制品更具實(shí)用性[2]。要想保障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的完善性，就要加大力度研究模具的有關(guān)結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理，從而有效確保依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加工出來的塑料產(chǎn)品具有更強(qiáng)的應(yīng)用性。

1.5 加工試模

加工試模是設(shè)計(jì)模具最后的一個(gè)步驟，此工作具有十分重要的作用，主要是對(duì)模具加以查驗(yàn)。試?？梢杂行Р轵?yàn)?zāi)＞咴O(shè)計(jì)中存在的不足，采取相應(yīng)方法加以彌補(bǔ)，使其更加符合要求，以完善模具的設(shè)計(jì)，提升模具質(zhì)量。

2 現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段在塑料模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 快速成型技術(shù)

快速成型是工業(yè)發(fā)展中的一種新型的成型方法，可以快速實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員從想法到具體產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化[3]。不論是零件的生產(chǎn)加工，還是優(yōu)化設(shè)計(jì)，該技術(shù)都是高效、便捷的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，開發(fā)效率較高，且費(fèi)用較低。相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以利用相應(yīng)模型檢驗(yàn)自己的設(shè)計(jì)想法。在過去的設(shè)計(jì)中，通常采用手工方式制作相應(yīng)模型，不但工序復(fù)雜，制作過程還會(huì)遇到各種困難，制作精度與外觀效果都無法達(dá)到預(yù)期。在快速成型技術(shù)的支持下，制作的模型品質(zhì)較好，精度較高，能夠形象展現(xiàn)設(shè)計(jì)人員的想法，與真實(shí)產(chǎn)品相同，還能夠進(jìn)行裝配，可以形象地反映結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，從而更好地提升產(chǎn)品的后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.2 有限元分析技術(shù)

針對(duì)塑料模具，在進(jìn)行有限元分析的過程中，需要從兩個(gè)層面著手。首先，運(yùn)用CAE軟件做好模流的分析工作。其次，運(yùn)用ansys軟件分析模板的剛度及強(qiáng)度。模流分析指的是在模具型腔內(nèi)注入相應(yīng)的塑料溶體，用仿真的方式分析其流動(dòng)的具體過程，從而對(duì)成型中可能產(chǎn)生的質(zhì)量問題加以分析，同時(shí)給出相應(yīng)的改進(jìn)對(duì)策，這樣可以有效避免模具生產(chǎn)之后出現(xiàn)質(zhì)量問題，減少模具的修復(fù)操作，避免出現(xiàn)模具報(bào)廢的情況。有限元分析的主要優(yōu)勢(shì)是：第一，利用此技術(shù)進(jìn)行分析，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問題，做出相應(yīng)改進(jìn)，對(duì)結(jié)構(gòu)加以優(yōu)化，能夠有效降低模具生產(chǎn)的成本投入，減少模具修復(fù)次數(shù)，甚至無須修復(fù)。第二，可利用模擬注射參數(shù)的方式找出最合理的注射參數(shù)變化范圍，實(shí)現(xiàn)塑料模具質(zhì)量的提升。常用的CAE軟件根據(jù)其不同功能特點(diǎn)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(shè)計(jì)中，模仁壁厚值的計(jì)算是較為困難的。當(dāng)前多數(shù)模具設(shè)計(jì)都是根據(jù)一些公式或工人借助自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估測(cè)，但是常常會(huì)發(fā)生估測(cè)不準(zhǔn)確的情況，導(dǎo)致材料浪費(fèi)或模具報(bào)廢。利用ansys軟件能夠有效分析模仁的剛度與強(qiáng)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(jié)省[4-5]。

2.3 模具CAD/CAM

塑料模具的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)加工十分復(fù)雜，過去的模具設(shè)計(jì)與生產(chǎn)方式制造出來的塑料模具精度較低，無法滿足當(dāng)前工業(yè)發(fā)展的需要。為了節(jié)省塑料模具的設(shè)計(jì)時(shí)間，減少生產(chǎn)加工時(shí)間，提升塑料模具加工精度及性能，實(shí)現(xiàn)高效、自動(dòng)批量化加工生產(chǎn)，提升產(chǎn)品更新速度，使企業(yè)能夠在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟，就要在模具的設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD/CAM軟件。CAD軟件能夠設(shè)計(jì)出模具的結(jié)構(gòu)及其三維造型，利用CAM能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)編程，并通過數(shù)控加工的方式將相應(yīng)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(jié)語

在塑料模具設(shè)計(jì)中運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段是非常必要的。在今后的發(fā)展過程中，應(yīng)不斷完善模具設(shè)計(jì)，逐步提高塑料模具的設(shè)計(jì)水平，有力推動(dòng)我國(guó)塑料產(chǎn)品生產(chǎn)加工行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。