塑料模具設計過程中的常見問題和解決策略

于 丹

(南通工貿技師學院，江蘇 南通 226010)

1 塑料模具設計的內容與應用

1.1 塑料模具設計的內容

伴隨產品制造業的進一步發展，塑料模具設計內容更加繁多，在設計塑料模具的時候首先要關注工業產品的形狀以及外觀，產品外觀的設計工作是塑料模具設計的首要環節。其次在設計塑料模具的時候需要確定產品的精確度，以此保證產品的角度以及尺寸滿足產品制造業的要求。再次在進行塑料模具設計的過程中，也需要借助一定的程序，并且這些程序是經過科學規劃的，具有可行性。最后要關注模具的質量要求，在設計塑料模具的時候要保證所設計出的模具符合行業要求。為了保證塑料模具設計工作的順利進行，在模具設計的時候需要堅持以下工業步驟，首先對設計的對象進行全面分析，其次根據要求設計產品的零部件。再次在保證精確度的基礎上設計可行的生產總體的方案，最后設計產品結構以及設計施工圖[1]。

1.2 現代塑料模具的設計

在設計現代模具的時候需要借助計算機技術的幫助，通過使用計算機技術能夠提高設計的效率以及質量，保證模具設計工作的順利進行，通過在設計工作當中借助計算機技術能夠設計出更多新設計方案，設計者利用計算機技術以及CAD技術根據設計要求進行仿真實驗，對設計效果進行評估以及修改，從而提高設計水平。通過利用計算機技術能夠做好三維設計工作，從而對已經設計好的產品進行進一步地修正以及編輯，同時對于已經設計好但是沒有進行組裝的零件可以借助電腦技術在圖紙上充分地展示出來，因此產品的需求者可以根據自己的需求觀看圖紙零件，在不浪費原材料的情況下，體驗設計者所提供的產品服務，當對所設計的產品滿意之后再可以追加投資進行產品的生產，減少經濟損失。在觀看圖紙發現問題的時候能夠要求設計者及時地糾正，從而讓設計者根據意見進行產品的修改[2]。

1.3 CAD/CAE技術在塑料模具中的應用

CAD/CAD技術能夠在塑料模具設計中發揮重要的作用，該技術主要包含概念設計，有限元設計以及計算機仿真等過程管理功能，通過使用該技術能夠有效地提升塑料模具設計的效率。使用CAD技術能夠設計塑料模具產品的大體結構，CAE技術則主要是對借助CAD所設計出來的模型進行結構的分析以及評估，在CAD以及CAE 2種技術的雙重幫助下，設計工作者可以在不浪費原材料的基礎上進行原型實驗，在原型實驗當中發現所設計產品存在的問題，并且借助計算機技術進行及時地糾正。通過借助計算機技術能夠將所設計出來的產品外形以及結構全面地呈現在計算機頁面之上，更好地了解所設計的模具，除此之外，借助有限元技術能夠進行力學分析，在使用有限元技術進行塑料模具設計的時候，能夠幫助設計者對所設計出的產品進行快速地分析以及自動地繪圖、搜索，從而有效地減輕設計者的壓力，提高工作效率，促進其它工作的順利開展[3]。

2 塑料模具設計過程中常見的問題

2.1 設計中收縮率存在嚴重的問題

在塑料模具設計以及制作的過程當中，需要在高溫以及高壓的條件下進行，通過這一條件下進行模具的設計以及制作能夠將使用的模具溶解成液體，然后技術人員可以將已經溶解好的液體注入所設計好的模具當中，當液體冷卻之后，便會形成一個完好的設計構件。雖然，塑料模具具有許多優勢，但是與其它材料相比，塑料本身還存在著一定的缺陷。塑料的缺陷容易影響到液體塑料的定型，比如通過對液體塑料以及固定的模具進行對比，是不能采取有效措施進行處理，塑料模具設計出來的構件的外形會產生收縮的現象，這就需要設計人員在設計塑料模具的時候便需要針對該問題進行妥善地分析，采取有效措施加以解決，避免所設計的模具與設計結果產生比較大的誤差。在實踐的設計過程當中，盡管設計人員非常重視收縮率問題的解決，但是在實際工作中忽略所使用的塑料材質不同，所產生的收縮率也不同，導致所設計出的模具尺寸與實際的設計并不相符，不利于塑料模具行業的進一步發展[4]。

2.2 所設計出的塑料模具缺少一個統一的公差標準

在設計模具的時候需要結合既定的設計要求，設計要求不同，所制備的構件也就不同，所使用的塑料模具的比例也會不同。為了能夠保證塑料模具的最終設計的質量，讓塑料模具在制造行業中可以充分地發揮出自己的作用，這就需要設計人員關注公差問題。當公差標注比較低的時候就容易降低設計塑料模具的精確度，但是當所標注的工程過高的時候會使得模具的制作精度較高，導致在制作以及設計的過程當中浪費了大量的人力以及物力，設計工作也變得更加復雜，給設計人員帶來了更多的工作壓力。除此之外，在進行模具設計的過程當中，設計人員如果不重視公差標注工作，在實際工作中根據自己已經積累的經驗盲目地進行選擇，就容易使其所加工出的模具在形狀以及尺寸方面都存在問題，降低了塑料模具的質量以及價值，不利于塑料模具功能的正常發揮。

2.3 設計的塑料模具存在一定的熱膨脹問題

在設計塑料模具的時候，經常會遇到熱膨脹問題，在完成模具的注塑之后，由于受到熱膨脹系數的影響，會影響模具的形狀以及大小，通過進行長期的塑料模具設計工作能夠得出一定的經驗，發現膨脹系數和模具材料之間的關系，發現膨脹系數會隨著塑料模具材料的不同而不同，因此在實際的質量模具設計的過程當中，很難對塑料模具的熱膨脹系數進行有效地控制。因此，為了能夠減小了膨脹系數對塑料模具形狀以及大小的影響，便要求工作人員仔細地研究每一種塑料的熱膨脹系數，通過研究熱膨脹系數能夠全面地把握不同的熱膨脹系數對模具的形狀以及大小的影響規律，從而在掌握影響規律的基礎上，制定嚴格的操作流程，讓操作人員以及施工人員嚴格地按照既定的操作流程進行塑料模具的設計操作，從而有效地控制了膨脹系數。但是在實際的工作過程當中，經常可以發現設計工作者并沒有嚴格地遵守設計流程，從而使得塑料模具設計過程當中容易受到熱膨脹系數的影響，降低塑料模具設計的成功率，因此，需要采取有效的措施對該問題進行有效地解決以及處理。

3 解決塑料模具設計過程中常見問題的具體措施

3.1 做好設計之前的材料準備工作

在進行塑料模具設計之前，設計工作人員需要全方位地了解所要設計產品的信息，并且積極地收集制作模具的相關數據，從而做好塑料模具設計的準備工作，比如所設計的模具需要多大的尺寸，在設計的過程當中需要考慮什么影響因素，在設計時的注意事項等等。以上因素都會影響模具設計的質量，會影響模具成型的成功率，因此設計人員在全面考慮以上問題的同時，需要收集相關資料，從而有效地降低誤差的出現，提高設計的效率。

3.2 選擇科學適合的公差標注

由于制作產品的不同，因此會對塑料模具提出不同的要求，對于精度要求比較高的模具，在設計的過程當中需要標注出高標準的公差標注，從而保證模具的尺寸精確度，更好地滿足對于模具的要求。但是在選擇高標準公差標注的時候設計程序比較復雜，給工作人員會帶來更大的工作壓力，對于精度要求比較低的模具便可以采取更低的公差標注，所設計出的模具盡管存在一定的誤差，但是在誤差允許的范圍之內能夠滿足設計模具的要求。為了能夠減少誤差，做好誤差處理工作，便需要充分地考慮塑料自身的受熱性以及收縮性問題，根據不同材料的塑料模具的設計提出適合的設計方案。

3.3 逐漸改良設計的方法，提高精確度

與傳統的塑料模具澆筑工藝不同，在制作塑料模具的時候，通過借助計算機技術的幫助，能夠更好地節約材料，避免材料的浪費，提高塑料模具的精確度，從而使得所設計出的塑料模具能夠滿足制造行業的要求，提高模具商業化比例，促進制造行業的進一步發展。

4 結語

伴隨社會經濟的不斷發展，加工制造產業的技術水平不斷提高，能夠帶動市場經濟的發展。由于加工制造產業的發展，使得對于塑料產品的要求越來越高，通過做好塑料制品的設計工作，解決設計工作中存在的問題，能夠有效地提升塑料模具的設計水平，促進塑料模具行業的進一步發展。