机械制造模具成型设计要点探析

　　摘 要：模具成型设计要在国家及国际技术标准要求上来提升技术精度。本文着重结合模具成型设计要点展开探讨，为提升模具成型水平提供一些参考。
　　关键词：机械制造 模具成型 设计要点
　　机械制造业的发展，对模具成型设计提出更高要求。与国际模具成型技术相比，我国模具成型设计还处于发展阶段，特别是在线测量、质量管理方面还有较大差距，使用寿命和设计精度整体水平较低。本文着重从设计任务、设计图纸、原材料筛选、参数标准、成型结构和软件设计等方面，探析机械制造模具成型设计相关问题。
　　一、模具成型设计的几个重点环节
　　对于模具成型设计任务，需要绘制设计图纸，并结合成型设计质量标准来选择原材料，确保模具成型达到相应设计指标要求。总的来说，需要考虑三大问题。一是严格选择塑料，针对不同机械制造模具成型规格、要求，确定塑料牌号、透明度，以及冷却过程的收与补问题；二是确定模具浇口与分型面的参数，要处理好机械制造过程中冷却、加热变化对模具结构的影响；三是结合成型结构、最大注射量、锁模力、模具尺寸等参数来确定相应的注射机，确保模具成型的精度、表面粗糙度和刚度符合设计目标。
　　二、细化模具成型设计的具体步骤及任务
　　在完成模具成型设计时，需要做好以下工作。
　　1.塑件的分析处理
　　塑件是模具成型设计的目标，主要任务有塑件设计要求和塑件生产批量。具体要求包括塑件零件图、成型工艺及设计目标，满足相应的结构、形状、尺寸、表面粗糙度等指标。生产批量主要是结合模具成型要求确定相应的成本。比如，批量少则可以考虑简单型模具来降低成本；批量大则在保障塑件质量基础上，选用一模多腔或自动化生产模式；另外，还要对塑件体积、质量及模具型腔等结构进行分析，做好前期准备工作。
　　2.选择注塑机
　　结合塑件任务、成型设计参数指标，选择合适的注塑机。比如，对注塑压力、最大注塑量、螺孔位置、模板面积、定位圈、喷嘴等参数进行明确，确保成型设计满足模具要求。
　　3.成型设计相关的计算
　　指对模具体凹凸模尺寸、成型型腔壁厚、底板厚度的计算，以及加热、冷却带来的余量设计等。
　　4.成型结构的设计
　　成型结构包括塑件的成型及各成型面的关系，模具型腔的排列关系、数量，与模具相关联的其他零件结合点，顶出机构及排气方式，以及模具总体尺寸及模架设计，这些将为后期绘制模具成型结构图提供相应技术参考。
　　5.绘制成型结构图纸
　　绘制模具成型总装图、零件工作图，要依照国家标准、行业规范，严格遵循设计目标绘制。比如，需要明确成型形状、浇口位置，在总装图标注俯视图，保留相应动模位置，明确模具外形尺寸、装配尺寸、极限尺寸及技术条件等明细参数信息。
　　三、对模具成型设计软件的选择
　　模具成型设计中常用的软件有CAD/CAM辅助设计软件，该软件可以实现与数字、数控等技术的有效关联，且在设计实践中，能够对所需的参数进行定量表达、存储和控制，确保模具成型设计的系统性优化与运算。同时，利用数字建模、仿真软件与CAD/CAM软件进行动态设计，可以降低设计成本，提升模具成型设计效率。比如，利用Power SolutionCAD/CAM软件，可以实现几何建模、工业设计、制图、数字仿真、数控编程、测量分析等集成化功能设计，各功能模块相对独立，以数据接口进行联用运行，提升了软件应用的兼容性、开放性水平。在三维模具成型设计软件中，以立体化设计来实现3D型腔、型芯结构、模架配置和结构优化。比如，Pro/E和CATIA软件，Moldflow Advisers三维真实感流动模拟软件，以及3D Quickfill、Z-mold等三维设计软件。
　　四、模具成型设计的其他相关技术要点
　　针对模具成型设计，随着机械加工精度、技术指标要求的提升，也需要引入先进制造技术来满足成型设计任务。比如，电火花加工技术利用电火花进行高温瞬蚀来完成模具成型，电火花穿孔成型技术以型腔模具加工为主，電火花线切割以注射模、压铸模、热锻模为主。还有高速切削技术，利用该技术来实现对高硬度、耐磨性模具材料进行成型加工，其特点是加工速度快，表面处理质量高。