模具設(shè)計中的問題及解決方案探討

摘 要 隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，很大程度上推動了制造業(yè)的發(fā)展，人們在日常生活與工作中對于模具制品的形狀外觀、功能性質(zhì)的要求越來越高，這也加劇了模具的設(shè)計變得更為復雜。模具設(shè)計直接影響到產(chǎn)品的使用質(zhì)量。這就要求在進行模具設(shè)計時嚴格按照相關(guān)設(shè)計規(guī)程，分析模具設(shè)計中常見的問題。筆者結(jié)合自身經(jīng)驗，從實際加工與理論實踐兩個方面分析了模具設(shè)計的常見誤區(qū)，并簡要的闡述了自己的看法。

關(guān)鍵詞 模具設(shè)計；問題；分析

中圖分類號：TG7 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0187-01

模具與人們的生活息息相關(guān)，幾乎所有的物品都離不開模具。我國的模具設(shè)計與制造發(fā)展較為成熟，但仍存在一些不足和問題，影響了模具生產(chǎn)效益。本文著重對模具設(shè)計中存在的一些問題進行分析，并嘗試提出相應(yīng)的解決方案，望能能為同行提供參考。

1 模具設(shè)計的內(nèi)容分析

模具的設(shè)計與工藝產(chǎn)品零部件的具體形狀、尺寸及精確度、工藝條件的轉(zhuǎn)變及部件表面質(zhì)量等要求有著密切的聯(lián)系，每一副模具，相關(guān)設(shè)計人員都應(yīng)采取科學的手段，創(chuàng)新的設(shè)計。通常模具設(shè)計主要包括模具尺寸及尺寸精度的確定與設(shè)計、產(chǎn)品零部件及產(chǎn)品成型工藝設(shè)計、力學計算等內(nèi)容，因此可將模具設(shè)計分為以下4個階段：模具產(chǎn)品的工藝分析與設(shè)計、模具整體設(shè)計方案、模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計及設(shè)計施工圖紙。

2 模具設(shè)計在當前社會的發(fā)展現(xiàn)狀分析

隨著社會經(jīng)濟的不斷進步，工程制品在公差配合當中的要求越發(fā)嚴格，如電子計算機及電子元件等制品，這使通過提升模具型腔的加工精度與限制模腔額定的公差配合等方式加強工程制品的公差要求。使用這一方式往往導致以下兩個方面的結(jié)果。一是，合格的生產(chǎn)出預計的工程制品，但需要投入大量的成本，甚至超過預算，且不能保證模具的使用壽命和質(zhì)量；二是，即使相關(guān)技術(shù)人員采取了上述方式進行處理，也未能生產(chǎn)出滿足要求的制品。對模具設(shè)計中導致模具使用壽命較差且無法合理生產(chǎn)合格產(chǎn)品的原因進行分析，可知對模具設(shè)計與合格產(chǎn)品的生產(chǎn)造成影響的因素多種多樣，而大量的實踐證明了這些問題的出現(xiàn)大多是因為相關(guān)技術(shù)人員進行模具設(shè)計時，未能充分的對材料性質(zhì)的收縮因素進行考慮，也未處理好模具型腔內(nèi)部的一些重要尺寸的公差配合。

3 模具設(shè)計中常見的問題分析

1）材料收縮方面的問題分析。模具加工往往在高溫高壓的環(huán)境下進行，注入模具型腔內(nèi)的材料成型出的制品與模具型腔相比小了數(shù)個尺寸，這種情況就是模具的收縮問題。通常設(shè)計人員使用“mm/mm”的方式表示具體收縮量。一些技術(shù)人員在進行模具設(shè)計時，并未將不同材料不同品級的收縮量進行了解，另外不同的流動方向也將影響材料的收縮。如熱塑性塑料在垂直流星雨水平流向的收縮量就具有明顯的區(qū)別。

2）公差配合標注上的問題分析。若模具制品需要較高的精度要求，那么相關(guān)技術(shù)人員就應(yīng)對尺寸公差等級進行慎重的選擇。因為若選擇了等級較高的公差配合就將導致制品在加工時采取的工藝要求更為復雜，明顯增大了制品的生產(chǎn)成本。而若選擇的公差等級精度較低，制造出來的制品又難以滿足實際的精度要求。在模具設(shè)計中，一些技術(shù)人員認為模具在制造時，能夠有效的保證公差要求，因此他們認為在進行模具設(shè)計是就可采取相同的公差，進而使制品的相關(guān)要求滿足在一定范圍之內(nèi)。實際上這樣的看法非常的不全面，因此在同一模具材料中，沒有絕對的可確定的統(tǒng)一值。

3）模具模板冷卻方案的設(shè)計問題。通常不同的模具材料的熱膨脹系數(shù)各不相同，這表示即使兩種材料的物力特性和化學性質(zhì)完全相同，它們的熱膨脹系數(shù)也存在較大的差別，因此相關(guān)技術(shù)人員在進行模具模板設(shè)計時，不僅要將材料的收縮因素影響進行考慮，也應(yīng)結(jié)合實際情況，尤其是對模具冷卻過程中的方案設(shè)計，如對熱流傳導時均有加熱的性質(zhì)設(shè)計以及流程與交口的幾何形狀設(shè)計等。且設(shè)計人員應(yīng)充分的對徑向收縮以及軸向收縮進行區(qū)分，在制品的公差較緊的情況下，制品在這兩個方向上都將存在明顯的收縮差。

4 模具設(shè)計常見問題的解決方案與建議

1）設(shè)計人員應(yīng)對制品產(chǎn)量及原料收縮率進行了解。在專用的CAD系統(tǒng)中，人們可以使用提前設(shè)計好的模塊，之后通過專用程序，對制品的所有尺寸進行測量計算。這種方法在一定程度上對人工計算模具型腔的工作進行了簡化，而在制品公差相對嚴格的條件下，這些尺寸并不完全符合相關(guān)要求。對此，相關(guān)設(shè)計人員及技術(shù)人員就應(yīng)與制品制作商取得聯(lián)系，得到合適的材料以及具體的制品產(chǎn)量、原料的收縮率等，另外，在條件允許的情況下，應(yīng)要求制品制作商提供具有明確性能指標的材料。

2）設(shè)計人員應(yīng)充分掌握相關(guān)信息，再進行模具設(shè)計。通常在進行模具設(shè)計時，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)全面的收集與掌握相應(yīng)的信息。例如，制品的生產(chǎn)周期、模具使用的注塑機型號、制品的用途、模具型腔的要求數(shù)量等。而再對具體的鋼模尺寸進行設(shè)計及模具型腔確定的過程中，相關(guān)設(shè)計人員存在盲目的利用手冊中的相應(yīng)收縮率公式進行數(shù)據(jù)的計算，這將可能引起制品報廢。因此，相關(guān)設(shè)計人員在進行模具設(shè)計前，應(yīng)充分的全面的將各個細節(jié)思考清楚，對可能發(fā)生的情況進行預測，并盡量的將相關(guān)的信息及數(shù)據(jù)進行收集。

3）對制品圖紙中的公差配合進行細致的考慮，科學的利用設(shè)備。在進行模具制造時，為了充分的對設(shè)備進行利用，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)該將制品圖紙中的公差配合進行多次檢驗，思考。充分的將制品圖紙中的各個環(huán)節(jié)說消耗的設(shè)計時間進行分析，雖然僅是數(shù)個小時的工作，但應(yīng)認真的去對待。這數(shù)個小時的細致分析與思考，可能獲取的是長達數(shù)百小時的功勞。也就是說，設(shè)計人員對所用圖紙中作出的尺寸制定一個嚴格的公差并非是一件極為困難的事情，只是要求相關(guān)的技術(shù)人員對制品圖紙進行認真細致的研究，進而對制品尺寸制定一個嚴格合理的公差。模具設(shè)計與制造已融入到人們的日常生活與工作，具有非常重要的意義，對此相關(guān)模具設(shè)計人員應(yīng)對模具設(shè)計中的問題進行細致的分析及時處理。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著模具行業(yè)的發(fā)展以及制造業(yè)的需要，模具制品逐漸發(fā)展成為具有特別外觀的物件，這也對模具設(shè)計人員提出了更高的要求，需要對模具設(shè)計中收縮問題、公差標注及模板冷卻方案等進行嚴格細致的審核，并在設(shè)計模具前，盡量的對相關(guān)信息進行掌握，進而保證模具設(shè)計的科學有效的進行。

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作者簡介

趙顯云（1977-），男，漢族，山東濟寧人，助理工程師，大專，從事農(nóng)機化技術(shù)推廣工作，研究方向：農(nóng)機化模具設(shè)計和農(nóng)機推廣。endprint