塑料模具設(shè)計問題探討

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摘要：隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及人們審美意識的提高，塑料制品的市場越來越大，而且其塑料制品的外觀以及形狀也有很大的進展。為了迎合市場的變化，塑料模具的設(shè)計也日益復(fù)雜化，這對設(shè)計者來說既是機會也是挑戰(zhàn)。為了設(shè)計出高質(zhì)量的塑料模具，設(shè)計者就要不斷的在模具的使用性能和使用壽命方面做出努力。因此，在制作模具的整個過程中，設(shè)計師都要嚴格的按照科學(xué)方式進行設(shè)計、研究，并且要高度關(guān)注設(shè)計中的重點和難點問題，以便降低模具失效的機率，從而保證其質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：塑料模具；設(shè)計；問題

0引言

隨著社會的進步，在現(xiàn)在的生產(chǎn)生活中，各種塑料制品的形狀以及結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜。單純的依靠圖紙已經(jīng)不能準確的展現(xiàn)產(chǎn)品的形狀與結(jié)構(gòu)，因此模具設(shè)計者在設(shè)計模具時不僅要準確的掌握產(chǎn)品的形狀、大小以及原料的特性等，還要使用計算機這個輔助設(shè)備。某些產(chǎn)品還需要提供實物或者模具。為了更好的滿足社會需要，設(shè)計出性價比高的塑料模具，設(shè)計人員設(shè)計模具時不僅要掌握其設(shè)計的標準及尺寸，還要關(guān)注設(shè)計成本。因此，設(shè)計者必須積極探索設(shè)計理念以及設(shè)計方法。鑒于此，本文主要從塑料模具的設(shè)計現(xiàn)狀、在設(shè)計中存在的問題以及解決措施等方面展開討論。

1塑料模具設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀

為了更好的解決塑料模具設(shè)計中常見的問題，筆者認為有必要讓讀者了解一下當前塑料模具設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀。

1.1塑料模具設(shè)計的內(nèi)容

塑料模具的設(shè)計總是在不斷變化和更新的。它主要從以下四方面更新變化。它們分別是：①工業(yè)產(chǎn)品的形狀與外觀；②產(chǎn)品尺寸的精確度；③設(shè)計模具的工藝程序；④模具的質(zhì)量要求。在設(shè)計每個模具的過程中，設(shè)計者都要不斷的進行創(chuàng)新。模具尺寸的大小、部件的組成部分、工藝設(shè)計以及力學(xué)的計算等都是模具設(shè)計的主要內(nèi)容。模具的設(shè)計主要經(jīng)歷四個階段，它們分別是：①在設(shè)計前要對產(chǎn)品進行分析；②對部件進行設(shè)計；③設(shè)計總體方案；④進行結(jié)構(gòu)和施工圖的設(shè)計。

1.2現(xiàn)代塑料模具的設(shè)計

設(shè)計者將客戶的計算機資料輸入電腦，在計算機輔助系統(tǒng)以及CAD/CAE技術(shù)的幫助下，可進行仿真實驗。在此過程中，系統(tǒng)能進行圖形處理。特別是對于那些包含三維曲面的圖紙，系統(tǒng)能夠進一步修正和編輯。例如，曲面的結(jié)合、截面圓角以及曲面的融合等。設(shè)計好的零部件在電腦系統(tǒng)的幫助下，可將其實體顯示出來。這樣，設(shè)計者就能很直觀的觀察其設(shè)計的正確性。設(shè)計者還可以借助系統(tǒng)功能對強度、塑料流動狀態(tài)以及模溫等進行模擬測試。一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在誤差就能及時修改，這在很大程度上降低了塑料模具的設(shè)計成本。

1.3在塑料模具設(shè)計中CAD/CAE技術(shù)的應(yīng)用

當前在塑料模具的設(shè)計中，主要應(yīng)用的技術(shù)就是CAD/CAE技術(shù)。CAD/CAE技術(shù)主要包括概念設(shè)計、有限元分析、優(yōu)化設(shè)計、計算機仿真、繪圖以及輔助設(shè)計過程管理等。產(chǎn)品的大體結(jié)構(gòu)是通過CAD技術(shù)設(shè)計出來的。設(shè)計者在設(shè)計出大體結(jié)構(gòu)后再利用CAE技術(shù)進行結(jié)構(gòu)分析和評估。在模具 C A D / C A E 集成技術(shù)的幫助下，制件不需要原型試驗。通過幾何造型技術(shù)，制件就能準確而生動的展示在計算機上。當需要進行力學(xué)檢測時，可采用有限元分析技術(shù)。此外，計算機還能幫助設(shè)計者進行快速分析、自動繪圖和自動檢索，這不但能減輕設(shè)計者的工作壓力，還能讓他們把更多的精力放在模具設(shè)計的難點、重點上。在正式使用模具之前，CAD軟件能夠?qū)δ＞叩膮?shù)進行正確性預(yù)測。例如，在考察熔體在模腔中的流動狀況時，可采用流動模擬軟件來進行，以便改進澆注系統(tǒng)的設(shè)計，從而更大的提高模具的成功率。當需要考察熔體的凝固和模溫的變化時可采用保壓和冷卻分析軟件，通過軟件的分析結(jié)果來改進冷卻系統(tǒng)。此外，為了事前了解塑料模具出模后的翹曲以及變形情況，可應(yīng)用應(yīng)力分析軟件。隨著技術(shù)的進步，當前的概念設(shè)計已經(jīng)不僅僅是外觀和結(jié)構(gòu)上的設(shè)計，它已經(jīng)擴展到模具結(jié)構(gòu)分析的領(lǐng)域。當用CAD技術(shù)設(shè)計出塑料模具后，可采用CAE軟件對其進行剛度、強度、跌落試驗?zāi)M以及散熱能力等分析。通過這些分析，可以對前面的概念性結(jié)構(gòu)進行合理性檢驗。當發(fā)現(xiàn)不合理時，可采用CAD軟件進行修改。通過以上的介紹可以看出CAD/CAE技術(shù)在塑料模具設(shè)計中發(fā)揮著巨大的作用。

1.4塑料模具設(shè)計中的常見問題

從當前的社會發(fā)展狀況來看，大多數(shù)工藝制品對其尺寸和形狀的要求都很高。因此，這也要求模具設(shè)計者在設(shè)計模具時要對其進行嚴格設(shè)計和分析，以便達到工業(yè)制品的要求。盡管模具設(shè)計者在工作中非常嚴謹，但是也經(jīng)常會出現(xiàn)一些問題。例如，

①在塑料模具設(shè)計中存在收縮率方面的問題。在制備塑料模具時，往往需要高溫和高壓的環(huán)境。塑料在高溫的條件下溶解為液體，然后在將其注入模腔中。由于塑料本身的特性使其對液體塑料的定型產(chǎn)生了影響。和固定的模腔相比，塑料模具變小了。在此種情況下就發(fā)生了收縮。這要求設(shè)計者在制備塑料模具前必須考慮到此方面的問題，以便盡量減少誤差。但在真正的設(shè)計中，雖然設(shè)計者考慮了此問題，但是卻忽略了不同類型的塑料其收縮率也不同這一點。因此也會影響模具尺寸的大小；

②在塑料模具設(shè)計中存在公差標注不一的問題。眾所周知，根據(jù)制品的不同，其塑料模具的比例也是不一樣的。因此，對于模具設(shè)計者來說，在設(shè)計模具時要著重考慮公差標注問題。一旦發(fā)生公差標注低的情況就會降低塑料模具的精確度，反之就會造成精度較高，模具復(fù)雜。此外，在設(shè)計模具時，設(shè)計者因忽略了公差標注問題而采用自己的經(jīng)驗進行盲目選擇時，會導(dǎo)致模具在尺寸和形狀上出現(xiàn)問題。從而降低了塑料模具的質(zhì)量和價值；

③在塑料模具設(shè)計中存在熱膨脹系數(shù)問題。熱膨脹系數(shù)是另一個影響塑料模具形狀和尺寸的問題。熱膨脹系數(shù)隨著塑料模具材料的不同而不同。正是這種熱膨脹系數(shù)對塑料模具冷卻后的形狀和大小產(chǎn)生作用。由此可見，熱膨脹系數(shù)在設(shè)計塑料模具中占據(jù)重要作用。但是，在實際工作中，總有一些設(shè)計者不嚴格遵守設(shè)計流程，缺少對它的利用，從而導(dǎo)致塑料模具設(shè)計的成功率降低。

2關(guān)于塑料模具設(shè)計中常見問題的解決措施

在設(shè)計模具時，設(shè)計者為了提高塑料模具的設(shè)計效率，就需要不斷的進行理論及實踐上的創(chuàng)新，謹慎分析各種問題，尋找出影響塑料模具成功率的關(guān)鍵因素，并思考這些因素可能導(dǎo)致的問題，從而采取有效的防范措施。這不僅對提高模具的效率以及質(zhì)量具有重要意義，也對能生產(chǎn)出更加滿意的產(chǎn)品具有重要意義。下面筆者針對上面所提到的問題，提出幾點解決措施。

2.1設(shè)計者要注意設(shè)計前的準備工作

在進入設(shè)計模具之前，設(shè)計者一定要事先做好材料收集工作。此外，相關(guān)工作人員也要掌握模具的相關(guān)數(shù)據(jù)以及有用的信息。由此可見，塑料模具設(shè)計的前期準備工作非常重要。例如，模具的精確尺寸、注塑機的操作方法以及操作技巧、影響設(shè)計模具的因素等都需要考慮到。因為這些因素對塑料模具的最終成型都能產(chǎn)生很大的影響，因此設(shè)計者在設(shè)計模具的過程中要謹慎、認真的分析這些問題，盡量避免出現(xiàn)差錯，以便更大程度的提高塑料模具的設(shè)計效率。

2.2在設(shè)計塑料模具中，設(shè)計者要全面考慮塑料模具失效形式的保護問題

在設(shè)計塑料模具中，設(shè)計者還要對塑料模具失效問題進行考慮。例如，塑料模具的變形、腐蝕以及磨損等都屬于塑料模具的失效問題。因此，為了很好的解決這個問題，設(shè)計者可制定出有效的解決方案。而且，設(shè)計者要根據(jù)實際情況選擇抗磨損性、抗腐蝕性以及抗壓性都好的材料。這不僅有利于設(shè)計效率的提高，也有利于提高塑料模具的使用壽命。

2.3模具設(shè)計者要根據(jù)實際情況選擇公差標注

眾所周知，不同的公差標注會對塑料模具產(chǎn)生不同的影響。因此在設(shè)計塑料模具時要根據(jù)具體情況具體分析。例如，對于高精度的模具，就要選擇高標準的公差標注。雖然這樣使制備工藝變得復(fù)雜化，但是卻能夠有效保證塑料模具尺寸的精確度，從而達到了顧客的要求。反之，對于那些對精密度要求不高的塑料模具，可采用相對較低的標準進行公差標注。這樣，設(shè)計出的塑料模具不僅在誤差準許范圍之內(nèi)，還能簡化了設(shè)計工藝，并且也達到了顧客的要求，可謂益處很多。

2.4模具設(shè)計者要有效利用相關(guān)程序和設(shè)備

隨著信息技術(shù)的不斷進步，計算機可以幫助設(shè)計者完成很多塑料模具中的設(shè)計工作。因此，為了有效的提高塑料模具的設(shè)計效率，設(shè)計者可合理的選擇相關(guān)程序和設(shè)備。例如，設(shè)計者可利用CAD軟件對模腔體積進行計算。在一定程度上它減少了計算的時間，從而對設(shè)計效率也有所提高。并且，一些專業(yè)的設(shè)計軟件還還能幫助設(shè)計者修改圖紙中不合理的數(shù)據(jù)等。此外，這些專業(yè)的軟件還能根據(jù)所提供的收縮率以及熱膨脹系數(shù)等給出相應(yīng)計算。

3總結(jié)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及社會的進步，消費者對塑料模具的要求越來越高。這不僅要求設(shè)計人員要不斷的提出科學(xué)、合理、創(chuàng)新的設(shè)計方案，還要求他們把理論知識與實踐經(jīng)驗進行完美的結(jié)合，從而提高塑料模具的設(shè)計效率。本文首先講述了塑料模具設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀，其次針對塑料模具設(shè)計中所存在的問題提出了相應(yīng)的解決策略，希望對塑料模具設(shè)計的發(fā)展盡微薄之力。而且，筆者相信隨著模具設(shè)計人員的不斷努力，塑料模具的設(shè)計工作會越做越好。

參考文獻：

[1]于力偉.塑料模具設(shè)計中常見的問題[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息,2015(07):415.

[23]王軍替.塑料模具設(shè)計中常見的問題[J].中國科技縱橫,2015(17):51

作者：盧瑋 單位：九江職業(yè)大學(xué)