基于知識的注塑模具設計若干技術研究

黃雁彬

摘 要：隨著我國經濟、社會和科學技術的發展，我國的模具行業發展越來越迅速，因此對模具的設計要求也隨之變得越來越高。在模具的制造過程中，不僅加工設備和工人專業素質會影響注塑模具的質量，而且模具設計對注塑模具的質量有著重要的影響，因此快速、精密、高效、高質的模具設計要求漸漸成為主要的發展方向。文章概述了基于知識的注塑模具設計的重要意義和注塑模具的一般設計內容，分析了注塑模具的設計因素，而且還介紹了幾種應用了知識工程的注塑模具設計技術，以望為模具設計企業提供參考。

關鍵詞：知識工程；注塑模具；模具設計技術

隨著世界經濟全球化的發展趨勢愈演愈烈，我國的模具行業發展也變得越來越迅速，模具的設計要求也隨之變得越來越高，變得越來越快速、精密、高效、高質，因此在模具制造過程中，不但要注意加工設備和工人專業素質，還要格外注意模具設計，尤其是要學會科學地將知識工程應用到注塑模具的設計過程中。基于知識的注塑模具設計可以實現設計知識的重用和模具的快速概念設計，這樣可以優化注塑模具的設計方案，快速提高注塑模具的設計效率，節約注塑模具的設計時間，保證注塑模具的設計質量，滿足模具市場對注塑模具的需求，進而提升模具企業的經濟利潤和核心競爭力，因此注塑模具設計人員要了解注塑模具的一般設計內容和考慮的因素，掌握幾種常用的應用了知識工程的注塑模具設計技術，以提高自身的設計水平。

1 基于知識的注塑模具設計的重要意義

科學地將知識工程應用到注塑模具的設計過程中具有傳統的設計方式不可比擬的優勢，這也是基于知識的注塑模具設計的意義之所在。基于知識工程的注塑模具設計可以一種綜合考慮選材、模具的結構和工藝設計等，設計和設計管理一體化的一種設計方式；基于知識工程的注塑模具設計可以利用知識工程這種先進的平臺，有利于模具企業的設計經驗的重用，具有重要的實踐意義；而目前模具行業尚未形成系統的、完整的標準零件體系，應用知識工程到注塑模具設計中有利于模具行業提高零件的系列化水平和標準化水平，規范模具行業標準化工作；此外，科學地將知識工程應用到注塑模具的設計過程中，可以快速提高注塑模具的設計效率，節約注塑模具的設計時間，而且電子化、技術化的模具設計可以保證注塑模具的設計質量，滿足模具市場對注塑模具的需求，進而提升模具企業的經濟利潤和核心競爭力，有利于模具企業的生存和發展[1]。

2 注塑模具設計的一般設計內容

注塑模具的設計內容一般包括注塑模具的概念設計和詳細設計這兩個基本設計。其中注塑模具的概念設計的一般設計內容如下：首先了解塑件要求和相關的模具制造條件，然后據此設計出合理的模具方案，最后結合客戶要求、成本因素等選擇最佳模具方案。注塑模具的詳細設計的一般設計內容如下：首先根據概念設計的結果確定所制造的注塑模具的零部件尺寸和注塑模具的細化結構，然后校核成型的零件和受力零件的強度、剛度等指標。

3 注塑模具設計時的考慮因素

注塑模具在設計過程中的考慮因素有很多，這些因素都直接或者間接地影響著注塑模具的質量，因此注塑模具設計時一定要全面考慮，不可顧此失彼，這些因素大致可以分為以下四個方面，即注塑模具的材料、制品設計、模具設計以及注塑模具的成型工藝。其中注塑模具的材料選擇是確保注塑模具質量的前提條件，因此選擇時要格外注意材料的物理、化學和加工性能，這樣才能設計出合理的模具；制品設計、模具設計是注塑模具制造成功的關鍵，制品設計包括對制品的形狀、尺寸、支撐面、拔模強度、加強筋以及一些結構（孔、螺紋、圓角等）的設計，要保證制品壁厚的均勻，而模具設計時考慮的因素最多，包括材料性能、結構、用途、注塑機型號及其工作能力等，這都是注塑模具設計的基礎；注塑模具的成型工藝是是注塑模具制造成功的最終保障，需予以高度重視，需要考慮到料筒、噴嘴和模具的承受溫度、注塑的壓力、注塑過程中的保壓壓力大小和時間、冷卻的時間等因素。

4 幾種常用的應用了知識工程的注塑模具設計技術

4.1 基于KBE的注塑模具設計技術

KBE技術是一種新興的、開放性的智能研究技術[2]，是注塑模具設計實現智能化的重要手段。基于KBE的注塑模具設計過程中，設計時以知識模型為設計中心，因此構建模具的幾何模型并轉化為特征模型顯得尤為重要，在轉化過程中要善于利用特征技術，如設計、特征識別等，然后設計系統要綜合考慮用戶需求，進行設計交互，以確定模具的設計參數等，最后將這些確定的、合理的設計參數糅合到特征模型中，進而構建出知識模型。該技術的數據庫、標準、設計經驗等均利用集成工具集成到設計系統中，實現一體化，設計過程便捷，不存在設計瓶頸，提高了注塑模具的設計效率和質量。

4.2 基于CAD/CAE/CAM技術的注塑模具設計

CAD/CAE/CAM技術的注塑模具設計是基于模具幾何特征和非幾何特征的、在計算機系統的輔助作用下進行注塑模具設計的一種先進的設計技術[3]，在設計過程中模具設計人員要以注塑模具的綜合特性和技術條件為基礎進行模具結構的方案設計、優化和確定，同時還需要分析工藝和力學性能，轉化為相關的技術文檔，進而利用信息進行工藝設計和NC編程，并轉化為需要的控制信息。該技術的CAD部分主要設計注塑模具的建模、方案設計、零件設計、零件裝配以及模具結構校核等；CAE部分涉及注塑模具的力學分析、流動分析、冷卻分析等；CAM部分涉及到數控仿真技術以及數控程序生成等。利用CAD/CAE/CAM技術進行注塑模具設計可以提高模具設計的精準度和設計效率，保障模具的質量，減少注塑模具的制作時間和周期，降低注塑模具的制造成本，提高注塑模具設計人員的興趣和主觀能動性，此外，這也有利于模具企業的管理。

5 結束語

伴隨著世界經濟全球化，我國的模具行業的競爭也越來越激烈，模具的設計要求也隨之變得越來越高，變得越來越快速、精密、高效、高質。科學地將知識工程應用到注塑模具的設計過程可以實現設計和設計管理一體化，有利于模具企業的設計經驗的重用，有利于模具行業提高零件的系列化水平和標準化水平，優化注塑模具的設計方案，快速提高注塑模具的設計效率，保證注塑模具的設計質量，滿足模具市場對注塑模具的需求，提升模具企業的經濟利潤和核心競爭力。因此模具設計人員要掌握注塑模具的一般設計內容和考慮的因素，掌握幾種常用的應用了知識工程的注塑模具設計技術，如KBE技術和CAD/CAE/CAM技術，以提高自身的設計水平。

參考文獻

[1]林曉林.基于多智能體的注塑模具方案智能化設計研究[D].大連理工大學，2013.

[2]董坤.基于KBE的塑料模具快速設計技術的體系結構[J].裝備制造技術，2010（05）：54-55.

[3]高茂濤.基于實例的注塑模具CAD/CAE的應用研究[D].湖南大學，2012.endprint