機械制造模具成型設計研究

摘 要：在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，模具起著至關重要的作用。從模具的設計與制造的研究現(xiàn)狀來說，其設計與制造的水平在不斷進步[1]，未來機械制造模具成型設計將向更大型、更精密、更環(huán)保、更多技術含量的方向發(fā)展。而其發(fā)展趨勢可預見到，該文主要從塑料成型基礎知識、塑料制品設計、塑料注射成型原理及工藝、注射模具設計、壓縮成型工藝及模具設計、塑料壓注成型工藝及模具設計、塑料擠出成型工藝及模具設計、塑料的其他成型方法、注塑成型新技術等方面進行研究[2]。

關鍵詞：機械制造 模具 研究

中圖分類號：TG316 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

作者簡介：趙偉豐（1993-），男，浙江省臺州市，本科，學生。

前言

機械模具的設計與制造已經(jīng)成為我國制造業(yè)的主要的研究課題，在機械制造模具成型階段的模具設計是至關重要的，在我國的機械制造模具設計主要就是塑料模具、沖壓模具、壓鑄模具等，在上述的三種模具類型中，塑料模具的設計是比較受關注的，在塑料模具設計的研究中主要是注射成型模具的設計與研究被作為重點來研究，注射成型：是塑料先在注塑機的加熱料筒中受熱熔融，而后由往復式螺桿將熔體推擠到閉合模具的模腔中成型的一種方法。現(xiàn)在我國對注射模具設計的研究比較關注，對于機械制造模具設計的研究有利于機械制造業(yè)乃至我國工業(yè)企業(yè)的飛速發(fā)展[3]。

1 模具設計與制造的研究現(xiàn)狀

目前，我國模具設計主要有三種形式：沖壓模具約占50%，塑料模具約占43%，壓鑄模具約占4%，其他類型的模具約占3%。現(xiàn)在塑料模具設計已經(jīng)占有模具設計的重要方向。雖然，我國的模具設計總量已經(jīng)達到了一定的規(guī)模，模具的設計水平也達到很高的水平，但是與世界發(fā)達國家比較模具的設計水平總體還是落后于美、日等科學技術發(fā)達的國家。在國內(nèi)很多的大型、精密的模具占設計總比例不足25%，而其它發(fā)達的國家對于模具大型、精密的模具設計占總量的50%，針對這種情況國家對于塑料模具的設計水平深入的研究，近年來，雖然我國模具進出口結構在不斷完善，制作水平也不斷提高，但相對發(fā)達國家而言，我國的設計和制造水平在整體上還處于落后的狀況[4]。

2 機械制造模具成型設計

機械制造模具成型設計對于機械加工業(yè)是至關重要的，應該進行仔細的設計研究與分析，在模具設計階段接受任務書后就應該對模具設計圖紙和模具原材料進行審核，并注明采用塑料的牌號、透明度等。對于機械制造模具的技術要求進行仔細的研究，生產(chǎn)出來的模具能夠滿足設計要求，保證生產(chǎn)出來的產(chǎn)品能夠滿足加工和設計的要求，機械模具生產(chǎn)出來的零件的尺寸和技術要求能夠滿足其自身的要求。

3 注射模具設計

（1）注射模具設計中應考慮哪些問題：

考慮冷卻過程中塑料收及補問題。如何通過模具設計來控制塑料在模具內(nèi)結晶、取向和改善制品的內(nèi)應力。如何選擇澆口和分型面。制件的橫向分型抽芯及頂出的問題。模具的冷卻或加熱問題。模具有關尺寸與所用注射機的關系，包括與注射機的最大注射量、鎖模力、裝模部分的尺寸等的關系問題。如何使模具總體結構和零件形狀更加簡單合理，使模具具有適當?shù)木取⒈砻娲植诙取姸群蛣偠龋员阌谥圃旌脱b配。

（2）注塑模具的設計步驟

（a） 塑件分析

需要明確兩點：塑件設計要求和塑件生產(chǎn)批量。明確塑料設計要求時，要仔細閱讀塑件制品零件圖，考慮成型工藝的可行性和經(jīng)濟性時，要圍繞制品的塑料品種、塑件形狀、尺寸精度、表面粗糙度等進行，如果有必要修改材料種類和結構時，可以產(chǎn)品設計者進行商討，看有無可能性。明確塑件的生產(chǎn)批量，如果生產(chǎn)量少，可使用簡單模具，以節(jié)約成本；如果生產(chǎn)量大，首先要保證塑件質(zhì)量，其次要考慮怎樣縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率，此時可考慮盡量采用一模多腔或高速自動化生產(chǎn)，因此管理者要對模具的推出機構，塑件和流道凝料的自動脫模機構提出嚴格要求。除以上兩點外，還需要計算塑件的體積和質(zhì)量，這是為了選用注塑機，提高設備利用率，確定模具型腔數(shù)[5]。

（b） 注塑機選用

首先要確定模具的結構，可以根據(jù)塑件的體積或重量來完，其次初步確定注塑機型號，并了解它與設計模具有關的技術參數(shù)，如：注塑機定位圈的直徑，噴嘴前端孔徑及球面半徑，注塑機最大注塑量，鎖模力，注塑壓力，固定模板和移動模板面積大小及安裝螺孔位置，注塑機拉桿的間距，閉合厚度，開模行程，頂出行程等。

（c） 模具設計的有關計算

計算凹、凸模零件工作尺寸；確定型腔壁厚，底板厚度；確定模具加熱、冷卻系統(tǒng)。

（d） 模具結構設計

塑件成型位置及分型面選擇；模具型腔數(shù)的確定，型腔的排列和流道布局以及澆口位置設置；模具工作零件的結構設計； 側分型與抽芯機構的設計；頂出機構設計；拉料桿的形式選擇； 排氣方式設計。確定模具總體尺寸，選購模架。模架已逐漸標準化，設計者可根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的模架圖冊，選定模架，在上述設計的基礎上初步繪出模具的完整結構圖[6]。

（f） 模具結構總裝圖和零件工作圖的繪制

繪制模具總圖時，必須符合機械制圖國家標準。其繪制原則與一般機械圖畫法相同，目的都是為了更清楚地表達模具中成型制品的形狀、澆口位置的設置。在模具總圖的俯視圖上，可將定模拿掉，只保留動模部分的俯視圖。模具總裝圖應該包括模具閉合尺寸，外形尺寸，特征尺寸（與注塑機配合的定位環(huán)尺寸），裝配尺寸，極限尺寸（活動零件移動起止點）及技術條件，編寫零件明細表等，這些都是必要總裝圖是必須具備的。

4 結語

在社會信息化和經(jīng)濟全球化的時代背景下，模具行業(yè)呈現(xiàn)出以下發(fā)展趨勢：產(chǎn)品更大型、更精密、更復雜、更經(jīng)濟；生產(chǎn)技術正向著專業(yè)化、數(shù)字化、信息化、自動化、無圖化、精細化方面發(fā)展；整個行業(yè)則向著產(chǎn)品品牌化、設備精良化、技術集成化、管理信息化、經(jīng)營國際化的方向發(fā)展。

為了適應國際市場以及滿足我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展技術水平的要求下，應該在機械模具設計與制造的技術方面加大研究的力度和發(fā)展的方向。我國的模具設計和制造水平在不斷的發(fā)展和提高，我國未來的機械制造模具設計和制造的發(fā)展方向就是向更大型、更精密、更環(huán)保、更多技術含量的方向發(fā)展[7]。

參考文獻

[1] 伍先明，王群. 塑料模具設計指導[M]. 北京： 國防工業(yè)出版社， 2006.

[2] 朱光力， 萬金保. 塑料模具設計[M]. 北京： 清華大學出版社， 2003.

[3] 劉缽， 陳利民. 熱塑性塑料注塑工藝參數(shù)優(yōu)化設計[J]. 工程塑料應用， 2005，36（4）： 8-11.

[4] 翁其金. 塑料模塑成型技術[M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 2001.

[5] 許發(fā)樾. 實用模具設計與制造手冊[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2005

[6] 申樹義. 塑料模具設計[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2005.

[7] 華希俊， 張培耘. 模具工業(yè)先進制造技術特點及發(fā)展概況[J]. 金屬成形工藝，2001， 18（2）： 3-5.