注塑模具的標準化與自動化設計

陳 剛

（四川省宜賓普什模具有限公司， 四川 宜賓 644007）

引言

中國是世界包裝制造和消費大國，塑料包裝在包裝產業(yè)總產值中的比例已超過30%，在食品、飲料、日化、醫(yī)療等各個領域發(fā)揮著不可替代的作用。塑料包裝制品的生產方式有多種，但大多都是由注塑模具生產的。在模具行業(yè)中，質量、成本、時間已成為產品開發(fā)和工程設計的核心因素，現(xiàn)代企業(yè)大都以高質量、低價格、短周期為原則來參與市場競爭。如今的模具行業(yè)，在高端精密注塑模具方面必須在設計上進行標準化、模塊化和自動化設計，以提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。

1 注塑模具標準化與意義

1.1 注塑模具標準化

所謂注塑模具標準化就是在注塑模具生產運行期間，結合實際情況制定完善的規(guī)章制度與技術性文件。在注塑模具生產制造過程中，標準化極為重要，并在一定程度上屬于模具生產運營管理與模具設計的標準化。注塑模具標準化設計的運用，將會大大縮短注塑模具設計周期，提高模具設計的準確率和成功率，也降低了成本[1-2]。

1.2 注塑模具標準化意義

實現(xiàn)注塑模具標準化，可較好地減少在實際生產加工期間對夾具與工裝零件種類的使用，為合理生產創(chuàng)造條件，使雜亂無序的生產轉變?yōu)橛袟l不紊的模式，進一步推動了生產效率的提升。標準化落實后，企業(yè)管理人員可結合自身權利，科學的對模具零件進行檢測，更好地對模具生產流程進行合理掌控。此外，注塑模具標準化的實施還可讓各環(huán)節(jié)工作人員清楚自身任務，大大提高人員配置的科學性；同時模具標準化的落實，也可使企業(yè)獨特的生產加工技術保留下來，使企業(yè)在行業(yè)中獨具特色；最為重要的是：標準化的落實使企業(yè)管理逐漸向著現(xiàn)代化企業(yè)管理模式轉變，提高了加工質量，從而推動企業(yè)經濟的快速發(fā)展。

2 注塑模具標準化

2.1 注塑模具標準化發(fā)展

在新經濟市場環(huán)境下，所有工業(yè)發(fā)達國家對于標準化工作都非常重視。注塑模具標準化不僅可以實現(xiàn)產品質量的提升，還可使工人的工作效率得到大幅提高，企業(yè)獲得良好的經濟效益。注塑模具技術標準化的制定與落實、模具的生產與使用、注塑模具標準的推廣與宣傳等都屬于標準化范疇。我國的標準化發(fā)展剛剛起步，路途任重道遠。

2.2 注塑模具標準化的創(chuàng)建

注塑模具標準化的發(fā)展和運用可較好地促進企業(yè)生產效率的提升，并使得企業(yè)管理水平大幅提升，文章主要以我國注塑模具企業(yè)標準化和自動化設計為例進行研究，明確標準化設計期間需要注意的相關規(guī)定。

1）結合企業(yè)實際發(fā)展情況創(chuàng)建統(tǒng)一的模具設計框架，同時模具配件在框架中的裝配位置應具有標準化特征。

2）模具框架尺寸標準化。結合相關企業(yè)生產加工產品尺寸與種類對模具框架各種版本的標準化尺寸范圍歸類劃分，在制定過程中，需要以LKM企業(yè)的標準框架為參考依據(jù)對企業(yè)自身的標準劃分種類。

3）根據(jù)注塑模具成型部位、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、模具頂出系統(tǒng)以及斜頂機構等不同種類制定不同的模具結構設計標準參數(shù)。

4）通過企業(yè)零件標準化設計，將企業(yè)內常見的結構加工件做好系列化，標準化工作作為企業(yè)內部標準件直接調用，設計者只需在關鍵特殊的環(huán)節(jié)上考慮，而不會將多數(shù)的時間和精力花在重復的、無價值的工作上，標準零件庫如下頁圖1所示。

圖1 標準零件庫

同時，這些企業(yè)標準配件可進行批量制作，還可讓較為專業(yè)的模具配件企業(yè)對標準配件進行加工，例如MISUMI、HASCO以及正剛等標準件生產企業(yè)，可方便快捷的隨時調用。

5）對軟件進行二次開發(fā)，參數(shù)化三維模架設計，形成模塊化，自動化隨時調用，縮短設計周期，軟件模塊化開發(fā)如圖2所示。

圖2 軟件模塊化開發(fā)

6）對于結構相似度較高的模具產品，可結合產品的外觀大小創(chuàng)建統(tǒng)一專用的注塑模具數(shù)據(jù)庫，降低注塑模具設計時間。例如：結合LED/LCD顯示器的大小，創(chuàng)建LED/LCD顯示器底殼與蓋的注塑模具庫。

7）創(chuàng)建協(xié)同化的設計標準規(guī)則，使多位設計人員在對相同注塑模具進行設計期間能夠真正明確個人的任務，防止相互之間造成干擾，協(xié)同化工作如圖3所示。

圖3 協(xié)同化工作

3 注塑模具自動化設計

以往的注塑模具設計通常為2D軟件輔以設計師的經驗進行設計，如今2D時代早已過去，2D圖紙已不能對零件進行很好展示，在NC加工與設計流程方面也無法控制。在CAE/CAD/CAM一體化技術發(fā)展期間，注塑模具設計主要是在計算機上創(chuàng)建產品的3D模型，并在此基礎上對模具結構進行優(yōu)化設計，再將這些設計好的模具3D模型進行NC編程。這樣就很好地建立起以3D數(shù)據(jù)為核心的模型設計、結構設計。實現(xiàn)了各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)共享，提高了設計效率，降低了設計成本[3]。

通常情況下，注塑模具CAPP系統(tǒng)主要包括：零件編碼、檢測模塊、總控制模塊、技術數(shù)據(jù)庫管理模塊、技術設計模塊以及技術輸出模塊，每個模塊在自動化設計實現(xiàn)期間都占據(jù)重要作用[4]。系統(tǒng)中各個模塊有著各自的功能，在實施設計期間應結合企業(yè)自身情況，制定完善的生產設計參數(shù)，同時保證系統(tǒng)各模塊間保持較為完善的運行質量，各模塊之間也可進行數(shù)據(jù)信息交換，只有在確保各模塊之間正常的運行與數(shù)據(jù)信息的科學交換，才可使得系統(tǒng)具有良好的運行效率，促進生產效率的提升以及生產質量的提高，為注塑模具的自動化生產提供了良好的條件，CAPP系統(tǒng)框架如圖4所示。

圖4 CAPP系統(tǒng)框架

CAPP系統(tǒng)的特征是在注塑模具自動化設計期間對該系統(tǒng)進行使用，這一自動化注塑模具設計系統(tǒng)實用性強、操作簡潔且針對性強。針對性體現(xiàn)在結合企業(yè)自身規(guī)模和生產特征制定符合自身需求的自動化生產CAPP系統(tǒng)，確保在實際生產期間較好地降低注塑模具生產成本并提高生產質量；實用性體現(xiàn)在其設計界面是結合注塑生產情況進行針對性設計和調整，設計師在使用期間，僅需根據(jù)CAPP系統(tǒng)的自動引導編輯相應的指令，同時，設計師可以快速掌握其操作流程；另一方面，實用性體現(xiàn)在該系統(tǒng)除了根據(jù)科學方法將常用的技術設計標準與數(shù)據(jù)庫結合外，還可使各種常見的注塑模型零件技術模板與各種技術數(shù)據(jù)信息與其數(shù)據(jù)庫充分融合，使得設計師在設計期間不需要查閱技術設計手冊，方便快捷的進行自動化設計[5]。

4 結語

注塑模具標準化與自動化設計，可實現(xiàn)以下目標：一、將生產經營中的復雜無序變得秩序井然，減少使用刀具和夾具使用種類；二、批量化生產，降低設計加工成本，提高零件互換性；三、模具3D設計可以立體、直觀地再現(xiàn)尚未加工出來的模具本體，將儲存于電腦的設計資料直接用于加工，真正實現(xiàn)了CAD/CAE/CAM一體化減少、無圖紙化加工；四、將模塊特征的傳統(tǒng)技術保留下來，并準確地傳承下去。