薄殼模具設(shè)計(jì)與制作分析

溫法勝

摘? 要：薄殼模具作為廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備生產(chǎn)制造的重要基礎(chǔ)部件，具有不可替代的作用。該文結(jié)合實(shí)際研究以及相關(guān)文獻(xiàn)的分析，對(duì)薄殼模具的設(shè)計(jì)層面技術(shù)分析以及制作方面的相關(guān)工藝進(jìn)行了思考，并進(jìn)行了相關(guān)的闡述，旨在為行業(yè)未來(lái)的發(fā)展提供一些新的思路以及幫助。

關(guān)鍵詞：薄殼模具;設(shè)計(jì)制作;注塑工藝

中圖分類號(hào)： TG241? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

近年來(lái)，電子設(shè)備逐漸向高科技的方向發(fā)展，對(duì)于產(chǎn)品整體外觀以及細(xì)節(jié)上的要求越來(lái)越高，與之相應(yīng)的薄殼模具的設(shè)計(jì)以及制造工藝的相關(guān)行業(yè)也要隨之進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，提高整體制作水平。該文結(jié)合薄殼模具的實(shí)際用途以及在當(dāng)今的大時(shí)代背景下的發(fā)展方向進(jìn)行了探討，對(duì)現(xiàn)階段的制作工藝、適應(yīng)時(shí)代發(fā)展方向的實(shí)際做法進(jìn)行了一定程度的思考，對(duì)其分析與列舉。

1 薄殼模具及其相關(guān)用途

當(dāng)前，在我國(guó)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展背景下，數(shù)控加工技術(shù)作為一種全新的數(shù)控技術(shù)形式，在實(shí)際的加工工作中具有較強(qiáng)的自動(dòng)化、精確化以及智能化等特點(diǎn)，在我國(guó)薄殼模具的制作過程中得到了非常廣泛的使用。薄殼注塑工藝對(duì)于一些常見用品的生產(chǎn)過程是必不可少的，操作工藝過程也是決定電子產(chǎn)品整體質(zhì)量的關(guān)鍵要素之一。薄殼模具的精準(zhǔn)度以及對(duì)于細(xì)節(jié)之處的良好處理在一定程度上決定了利用薄殼模具生產(chǎn)出產(chǎn)品的外形以及外在質(zhì)量，直接決定了用戶的使用體驗(yàn)，也是決定一部分產(chǎn)品整體質(zhì)量階層的關(guān)鍵點(diǎn)[1]。

數(shù)控模具加工行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，是現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用于行業(yè)內(nèi)部的主要表現(xiàn)之一，具有一定的時(shí)代特征，是薄殼模具行業(yè)未來(lái)進(jìn)一步發(fā)展的方向。

與常規(guī)制品的標(biāo)準(zhǔn)化模具相比，薄殼成型模具從模具結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、脫模系統(tǒng)都發(fā)生了重大的變化。典型的薄殼成型模具結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 薄殼模具設(shè)計(jì)與制作工藝探討

2.1 注塑工藝相關(guān)設(shè)計(jì)

首先，薄殼模具應(yīng)用于生產(chǎn)產(chǎn)品的外形塑造過程中，需要結(jié)合澆注系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)最終產(chǎn)品定型的目的。計(jì)算機(jī)顯示器的外殼的生產(chǎn)過程離不開薄殼模具，以顯示器薄殼模具設(shè)計(jì)制作過程為例，在注塑過程中對(duì)進(jìn)膠點(diǎn)以及模具進(jìn)膠保壓點(diǎn)薄殼產(chǎn)品在成型過程中膠位厚度薄冷卻較快，從而增加了射出的阻力，在熱流道方面應(yīng)考慮更多點(diǎn)來(lái)減輕射出的壓力。側(cè)進(jìn)膠系統(tǒng)能有效提高模具和熱流道的整體性能，并且簡(jiǎn)化頂出過程[2]。保壓點(diǎn)的位置需要與模具產(chǎn)品本身的特征以及實(shí)際性質(zhì)進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，為后期澆注工藝的投入使用奠定基礎(chǔ)。因此，在設(shè)計(jì)過程中，不僅要考慮薄殼模具內(nèi)部空間，還要在注膠孔處進(jìn)行細(xì)化處理以實(shí)現(xiàn)注膠孔基本作用的同時(shí)完善細(xì)節(jié)。對(duì)于一些精度要求較高的電子設(shè)備來(lái)說，注膠孔的精細(xì)程度也是至關(guān)重要的，例如，在液晶顯示屏外殼的制造過程中，注膠孔的大小以及精細(xì)程度會(huì)影響產(chǎn)品的外觀以及實(shí)際的使用體驗(yàn)，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品整體品質(zhì)下降，不利于實(shí)現(xiàn)理想的經(jīng)濟(jì)效益，從而在一定程度上影響數(shù)控模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。利用Autodesk Moldflow工具軟件可以將注塑工藝進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化以及整理，在薄殼模具的設(shè)計(jì)方面，可以結(jié)合Autodesk Moldflow進(jìn)行最終決策前的調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)注膠孔的位置以及數(shù)量的合理性，并對(duì)原材料進(jìn)行一定程度的調(diào)整，在保證質(zhì)量的同時(shí)對(duì)模具厚度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，做到成本的優(yōu)化。注塑工藝是相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中不可或缺的，也是薄殼模具生產(chǎn)制造過程中首先要考慮的關(guān)鍵點(diǎn)。注塑工藝技術(shù)的應(yīng)用離不開注塑機(jī)的實(shí)際操控，對(duì)于不同的材料特性以及溫度，要選擇合適的規(guī)格以及轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)注塑過程的良好控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2 薄殼模具的制作工藝

在對(duì)薄殼模具的生產(chǎn)制造工業(yè)的相關(guān)工業(yè)技術(shù)的應(yīng)用過程中，其具有豐富的加工工藝，是產(chǎn)品的生產(chǎn)制造和相應(yīng)產(chǎn)品研發(fā)的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)過程中，廣泛應(yīng)用到的UG軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有3個(gè)設(shè)計(jì)層次，即結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（architectural design）、子系統(tǒng)設(shè)計(jì)（subsystem design）和組件設(shè)計(jì)（component design）。在利用UG進(jìn)行基礎(chǔ)建模設(shè)計(jì)的過程之中，始終保持與實(shí)體模型的全相關(guān)性，從建模的設(shè)計(jì)方面將UG模型的構(gòu)建結(jié)合創(chuàng)新性設(shè)計(jì)理念，與時(shí)俱進(jìn)，在設(shè)計(jì)方面不被淘汰。在制作工藝中，最重要的是基礎(chǔ)生產(chǎn)設(shè)備以及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備。其次，材料的選用也是至關(guān)重要的，從根本上決定了模具的質(zhì)量以及使用壽命，決定了成本控制的基礎(chǔ)。常用的材料主要是ABS塑料，但是在一些用途較為特殊的設(shè)備以及產(chǎn)品中，還要考慮到其他材料的融合。例如，PMMA材料以及較為普通的PC材料，可與ABS塑料進(jìn)行融合。不同的材料在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中會(huì)產(chǎn)生一定的變化以及縮水現(xiàn)象，對(duì)產(chǎn)品的體積以及性狀會(huì)產(chǎn)生一定的影響，為了確保精細(xì)，都是需要進(jìn)行全面考慮的關(guān)鍵點(diǎn)[3]。由于在生產(chǎn)過程中以及前期的設(shè)計(jì)過程中都需要根據(jù)實(shí)際需求，進(jìn)行材料的選用，在設(shè)計(jì)方面尤其要考慮產(chǎn)品材料的縮水特性對(duì)產(chǎn)品本身形狀的影響，常見材料的縮水率見表1。

以塑料手機(jī)外殼產(chǎn)品開發(fā)為例，對(duì)注塑模CAE軟件進(jìn)行介紹，驗(yàn)證在注塑模CAE軟件的幫助下，是否能更好地生產(chǎn)出合格的塑料產(chǎn)品。首先利用Pro/Engineer程序建立薄殼注塑料幾何模型，建立完成后轉(zhuǎn)化成STL格式導(dǎo)入Moldflow軟件，利用Moldflow軟件對(duì)其模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化并根據(jù)材料數(shù)據(jù)庫(kù)選擇最優(yōu)材料和工藝條件，最終選擇ABS材料為產(chǎn)品原料薄殼模具的生產(chǎn)過程相比較于其他生產(chǎn)制造行業(yè)，具有一定的特殊性，因此在前期的設(shè)計(jì)方面以及實(shí)際的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)之中，要始終注重細(xì)節(jié)之處的處理以及相關(guān)完善措施的應(yīng)用。注塑機(jī)作為生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的中心設(shè)備，在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中具有較為重要的作用，且其設(shè)備本身的科技性較強(qiáng)，針對(duì)不同類型的模具生產(chǎn)要控制好相應(yīng)的流速，確保產(chǎn)品整體密度的均勻。對(duì)于一些較為高端設(shè)備的相關(guān)元件的薄殼模具生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，常會(huì)因?yàn)橐恍┎豢杀苊獾恼`差，導(dǎo)致數(shù)控產(chǎn)品的質(zhì)量不合格，使需求量增加。在該方面無(wú)法針對(duì)性的解決措施，因此，要從成本優(yōu)化方面出發(fā)，將生產(chǎn)成本進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，確保在原有質(zhì)量的基礎(chǔ)上做到數(shù)量上的提升，且減少資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)根本目的[4]。

3 現(xiàn)階段存在的問題以及相關(guān)建議

依據(jù)實(shí)際的調(diào)查，筆者結(jié)合自身的主觀觀點(diǎn)以及相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)現(xiàn)階段行業(yè)中仍然存在的問題進(jìn)行了相應(yīng)的探討與總結(jié)，并提出了幾點(diǎn)建議，希望有所價(jià)值。

3.1 相應(yīng)問題

3.1.1 相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才較為缺乏

雖然現(xiàn)階段對(duì)于數(shù)控設(shè)計(jì)專業(yè)方面的教育投入較之前有了較為顯著的提高，國(guó)內(nèi)范圍的本科院?；径寄軐?shí)現(xiàn)良好的教育水平。但是根據(jù)實(shí)際調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，具有本科院校教育經(jīng)歷的畢業(yè)生具有相對(duì)較為全面的理論基礎(chǔ)嗎，而并不具有扎實(shí)的實(shí)踐能力，不符合專業(yè)技術(shù)人才的標(biāo)準(zhǔn)投入設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)制造的實(shí)際工作中，導(dǎo)致專業(yè)技術(shù)人才具有一定的缺乏現(xiàn)象發(fā)生。

3.1.2 管理方面沒有得到良好的重視

在生產(chǎn)廠商的運(yùn)營(yíng)過程中，沒有合理分配專業(yè)技術(shù)人員，在一定程度上導(dǎo)致了資源的浪費(fèi)以及人才管理缺失。

3.2 相關(guān)建議

我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展空間依然很廣泛，各種層次的模具技術(shù)人才需求殷切，要盡快縮小我國(guó)模具工業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家的距離，不僅要靠高學(xué)歷人才，也要靠生產(chǎn)一線廣大勞動(dòng)者的應(yīng)用與操作，而培養(yǎng)一大批技術(shù)應(yīng)用型人才和技術(shù)操作者，正是職業(yè)教育的責(zé)任和發(fā)展的重點(diǎn)。

目前，各模具企業(yè)又面臨著一個(gè)新的課題，如何把企業(yè)管理也同樣從煩瑣的事務(wù)中解放出來(lái)，讓信息化管理為企業(yè)的生產(chǎn)效率提升做出貢獻(xiàn)。所以模具企業(yè)管理的信息化己經(jīng)成為模具行業(yè)發(fā)展和進(jìn)步的必然趨勢(shì)。配備專業(yè)的人才，由業(yè)務(wù)部門與IT部門高度協(xié)作，在企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持之下，有目的、有計(jì)劃地實(shí)施，循序漸進(jìn)，實(shí)現(xiàn)薄殼模具生產(chǎn)制造團(tuán)體的整體優(yōu)化。

4 結(jié)語(yǔ)

薄殼成型必須使用高性能專用模具，模具設(shè)計(jì)必須遵循其特有的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，高性能的薄殼成型模具必須能承受高射壓、高射速，具有高剛度、高強(qiáng)度和極好的排氣性、冷卻性及良好的頂出性能，對(duì)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算，以確保設(shè)計(jì)準(zhǔn)確。該文針對(duì)薄殼模具的設(shè)計(jì)以及制造，從數(shù)控方面作為入手點(diǎn)進(jìn)行了研究與總結(jié)，希望有所幫助。

參考文獻(xiàn)

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