機(jī)械制造模具成型設(shè)計(jì)研究

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

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造 模具 研究

中圖分類號(hào)：TG316 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

作者簡介：趙偉豐（1993-），男，浙江省臺(tái)州市，本科，學(xué)生。

前言

機(jī)械模具的設(shè)計(jì)與制造已經(jīng)成為我國制造業(yè)的主要的研究課題，在機(jī)械制造模具成型階段的模具設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，在我國的機(jī)械制造模具設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)是比較受關(guān)注的，在塑料模具設(shè)計(jì)的研究中主要是注射成型模具的設(shè)計(jì)與研究被作為重點(diǎn)來研究，注射成型：是塑料先在注塑機(jī)的加熱料筒中受熱熔融，而后由往復(fù)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(shè)計(jì)的研究比較關(guān)注，對于機(jī)械制造模具設(shè)計(jì)的研究有利于機(jī)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(shè)計(jì)與制造的研究現(xiàn)狀

目前，我國模具設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)已經(jīng)占有模具設(shè)計(jì)的重要方向。雖然，我國的模具設(shè)計(jì)總量已經(jīng)達(dá)到了一定的規(guī)模，模具的設(shè)計(jì)水平也達(dá)到很高的水平，但是與世界發(fā)達(dá)國家比較模具的設(shè)計(jì)水平總體還是落后于美、日等科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的國家。在國內(nèi)很多的大型、精密的模具占設(shè)計(jì)總比例不足25%，而其它發(fā)達(dá)的國家對于模具大型、精密的模具設(shè)計(jì)占總量的50%，針對這種情況國家對于塑料模具的設(shè)計(jì)水平深入的研究，近年來，雖然我國模具進(jìn)出口結(jié)構(gòu)在不斷完善，制作水平也不斷提高，但相對發(fā)達(dá)國家而言，我國的設(shè)計(jì)和制造水平在整體上還處于落后的狀況[4]。

2 機(jī)械制造模具成型設(shè)計(jì)

機(jī)械制造模具成型設(shè)計(jì)對于機(jī)械加工業(yè)是至關(guān)重要的，應(yīng)該進(jìn)行仔細(xì)的設(shè)計(jì)研究與分析，在模具設(shè)計(jì)階段接受任務(wù)書后就應(yīng)該對模具設(shè)計(jì)圖紙和模具原材料進(jìn)行審核，并注明采用塑料的牌號(hào)、透明度等。對于機(jī)械制造模具的技術(shù)要求進(jìn)行仔細(xì)的研究，生產(chǎn)出來的模具能夠滿足設(shè)計(jì)要求，保證生產(chǎn)出來的產(chǎn)品能夠滿足加工和設(shè)計(jì)的要求，機(jī)械模具生產(chǎn)出來的零件的尺寸和技術(shù)要求能夠滿足其自身的要求。

3 注射模具設(shè)計(jì)

（1）注射模具設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮哪些問題：

考慮冷卻過程中塑料收及補(bǔ)問題。如何通過模具設(shè)計(jì)來控制塑料在模具內(nèi)結(jié)晶、取向和改善制品的內(nèi)應(yīng)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(guān)尺寸與所用注射機(jī)的關(guān)系，包括與注射機(jī)的最大注射量、鎖模力、裝模部分的尺寸等的關(guān)系問題。如何使模具總體結(jié)構(gòu)和零件形狀更加簡單合理，使模具具有適當(dāng)?shù)木取⒈砻娲植诙取?qiáng)度和剛度，以便于制造和裝配。

（2）注塑模具的設(shè)計(jì)步驟

（a） 塑件分析

需要明確兩點(diǎn)：塑件設(shè)計(jì)要求和塑件生產(chǎn)批量。明確塑料設(shè)計(jì)要求時(shí)，要仔細(xì)閱讀塑件制品零件圖，考慮成型工藝的可行性和經(jīng)濟(jì)性時(shí)，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(jìn)行，如果有必要修改材料種類和結(jié)構(gòu)時(shí)，可以產(chǎn)品設(shè)計(jì)者進(jìn)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(shí)可考慮盡量采用一模多腔或高速自動(dòng)化生產(chǎn)，因此管理者要對模具的推出機(jī)構(gòu)，塑件和流道凝料的自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)提出嚴(yán)格要求。除以上兩點(diǎn)外，還需要計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量，這是為了選用注塑機(jī)，提高設(shè)備利用率，確定模具型腔數(shù)[5]。

（b） 注塑機(jī)選用

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

（c） 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算

計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(shè)置；模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 側(cè)分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；拉料桿的形式選擇； 排氣方式設(shè)計(jì)。確定模具總體尺寸，選購模架。模架已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上初步繪出模具的完整結(jié)構(gòu)圖[6]。

（f） 模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制

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

4 結(jié)語

在社會(huì)信息化和經(jīng)濟(jì)全球化的時(shí)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(fù)雜、更經(jīng)濟(jì)；生產(chǎn)技術(shù)正向著專業(yè)化、數(shù)字化、信息化、自動(dòng)化、無圖化、精細(xì)化方面發(fā)展；整個(gè)行業(yè)則向著產(chǎn)品品牌化、設(shè)備精良化、技術(shù)集成化、管理信息化、經(jīng)營國際化的方向發(fā)展。

為了適應(yīng)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(shù)水平的要求下，應(yīng)該在機(jī)械模具設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)方面加大研究的力度和發(fā)展的方向。我國的模具設(shè)計(jì)和制造水平在不斷的發(fā)展和提高，我國未來的機(jī)械制造模具設(shè)計(jì)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(shù)含量的方向發(fā)展[7]。

參考文獻(xiàn)

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

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

[5] 許發(fā)樾. 實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2005

[6] 申樹義. 塑料模具設(shè)計(jì)[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2005.

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