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摘要：机械模具的实际应用可有效提高生产效率，其已成为现阶段制造业的研究热点，其中模具成型阶段的模具设计对整个机械制造效率影响较大。我国机械制造模具设计采用的技术种类繁多，可用于不同用途的机械制造。因此对我国机械制造模具成型设计进行研究分析具有重要意义。
关键词：机械制造模具；成型设计
引言
在现代化的工业生产中，模具起着至关重要的作用。从模具的设计制造的研究现状来说，其设计与制造的水平在不断进步，未来机械制造模具成型设计将向更大型、更精密、更环保、更多技术含量的方向发展。本文阐述了模具设计与制造的研究现状，并对机械制造模具成型设计进行分析。
一、模具设计与制造的研究现状
我国模具设计主要有三种形式：冲压模具约占50%，塑料模具约占43%，压铸模具约占4%，其他类型的模具约占3%。现在塑料模具设计已占有模具设计的重要方向。虽然我国的模具设计总量已达到一定规模，模具的设计水平也达到很高水平，但与世界发达国家相比，模具的设计水平总体还是落后于美、日等科学技术发达的国家。在国内很多大型精密的模具占设计总比例不足25%，而其它发达国家对模具大型、精密的模具设计占总量的50%，针对这种情况国家应对塑料模具设计水平不断深入研究。
二、模具成型的设计步骤
2.1注塑机选用
根据塑件分析对塑件的体积和质量计算确定模具结构，再进行注塑机型号选用，明确其与模具设计相关的技术参数。这些技术参数主要包括注塑机最大注塑量，注塑压力大小，安装螺孔位置，注塑机模板面积、定位圈和喷嘴等相关构件尺寸，保证注塑机型号可以满足实际模具设计需求。
2.2塑件分析
塑件分析的两个重要考虑因素是塑件设计要求和塑件生产批量。确定塑件设计要求时，应根据塑件制品零件图、成型工艺的实用性和经济性进行设计，要明确塑件性质、形状要求、尺寸精度和表面粗糙度等相关技术参数。塑件生产批量对塑件生产成本影响较大，对其进行分析时，首先要明确塑件的生产批量，根据其选择合适的模具，如生产批量较小，可考虑使用简单模具，降低生产成本。而生产批量较大时，在保证塑件质量的前提下，尽量缩短生产周期，提高生产效率，可考虑使用一模多腔或高速自动化生产模式，也应严格要求模具推出或脱模机构的控制使用。塑件分析过程应计算塑件的体积、质量和模具型腔数量，为接下来的注塑机选用做好前期准备工作。
2.3模具成型设计计算项目
完成注塑机型号的选用后，可进行模具设计计算项目，明确具体技术参数，如凹凸模尺寸计算，型腔壁厚和底板厚度的确定，及模具加热、冷却系统的选型和设计。
2.4模具成型结构设计
模具成型结构设计应主要明确以下相关参数，首先是塑件成型位置及各分型面的实际应用。其次是模具型腔数量、型腔排列选择。再次是模具相关零件、顶出机构及排气方式等相关设计。最后根据模具总体尺寸选择适当的模架，目前模架型号已标准化制造，可根据实际要求直接购买。通过上述参数的确定，再绘制完成的模具成型结构图。
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2.5模具成型相关图纸绘制
模具成型相关图纸绘制包括绘制模具总装图和零件工作图，其绘制过程应严格参照机械制图国家标准和相应的行业规范，其绘制原则与常规机械图画法基本一致，需明确模具成型的形状和浇口位置。同时制模具总装图的俯视图中，可去除定模部分，只保留相应动模部分。模具总装图应包括模具外形尺寸，装配尺寸、极限尺寸及技术条件等，并编写相应的零件明细表。
三、机械制造模具成型设计的相关技术
3.1 模具成型三维化设计软件
传统的模具成设计是二维设计过程，其已不适应现代制造行业的发展要求。采用模具成型三维化设计软件可以立体直观的设计模具，设计出的三维数字化模型便于产品结构的CAE分析、模具性能评估以及加工成型过程模拟。专业3D注塑模设计软件，可实现3D型腔、型芯结构、模架配置及结构设计优化。如Moldflow Advisers三维真实感流动模拟软件、3D Quickfill、Z-mold等软件实际设计应用效果良好。
3.2计算机CAD/CAM辅助设计软件
机械设计和辅助加工制造技术的大量应用，有效提高机械设计制造的研发效率，促进现代制造业的研究开发工作，我国模具成型设计发展得益于计算机CAD/CAM辅助设计的发展应用。该技术可通过计算机进行模具成型模拟设计，有效提高设计效率。该技术可以与数字、数控等技术联用，既可进行开发设计过程中各种信息的定量表达、存储和控制，实现模具成型设计全局优化运算，也可通过数字建模和仿真模拟和动态分析优化设计思路和要求，其可有效降低模具成型设计和改造成本，缩短模具成型设计时间，提高模具成型设计效率。目前计算机CAD/CAM辅助设计软件的开发利用，实现模具软件应用的集成化、网格化发展。如Power Solution CAD/CAM集成化系统，其可完成几何建模、工业设计和制图、测量分析等多种功能设计，同时该系统各功能模块相对独立，也可使用数据接口与其他系统联用运行，体现该系统的开放性和兼容性。
3.3模具成型设计相关的制造技术
机械制造模具成型设计过程中，对模具的加工精度和强度有严格的技术要求，而常规模具设计制造技术满足不了这些要求，使模具成型设计实用性降低，也浪费相应的设计成本，因此需要采用先进制造技术满足技术要求。目前可采用的先进制造技术包括以下3种：（1）电火花加工技术，该技术是利用火花放电产生的瞬间高温蚀去金属进行模具的加工成型。该技术分为电火花穿孔成型加工和电火花线切割加工两种，电火花穿孔成型应用在型腔加工环节，而电火花线切割加工主要用于注射模、压铸模和热锻模等模具型腔成型作业。（2）高速切削加工技术，该技术主要利用高速切削对高硬度、耐磨损模具材料进行加工处理。与传统模具设计与制造相比，高速切削加工技术可有效提高模具加工效率，保障模具制造质量。（3）快速模具制造技术，该技术是快速成型技术（RPM）与常规模具制造技术的有效结合，其可以大量缩短模具设计开发时间，有效提高生产效率，节约生产成本，已成为模具设计与制造的重要技术方法。其主要包括基于RPM原型的精密铸造模具、喷涂法、熔模铸造及直接制造金属模具等具体技术方法。
结束语：为适应国际市场及满足我国工业产业的发展需求，在现代工业发展技术水平的要求下，应在机械模具设计与制造的技术方面加大研究力度和发展方向。我国的模具设计和制造水平在不断发展和提高，我国未来的机械制造模具设计和制造的发展方向就是向更大型、更精密、更环保、更多技术含量的方向发展。
参考文献
[1]佛德红.关于模具制造技术的分析[J].城市建设理论研究（电子版），2013（19）.
[2]张文秀.关于电火花成型机床加工技术的思考[J].山西煤炭管理干部学院学报，2012（1）.
论文作者:丁伟伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第24期
论文发表时间:2018/1/23
标签：模具论文; 技术论文; 模具设计论文; 塑件论文; 机械制造论文; 加工论文; 电火花论文; 《建筑学研究前沿》2017年第24期论文;