摘要：随着科技水平的不断提高，机械设计和制造领域得到较大发展，而现代机械制造过程中，模具成型是关键技术之一，其可有效保障模具在机械设计和制造领域的实际应用。随着模具成型技术的不断发展，机械制造模具成型设计的发展方向是大型化、精度高、环保以及技术含量高。本文主要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，以期为模具成型在机械制造的大规模应用提供一定的参考意见。
关键词：机械制造；模具成型；设计
1 模具设计与制造的研究现状
目前，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经占有模具设计的重要方向。虽然，我国的模具设计总量已经达到了一定的规模，模具的设计水平也达到很高的水平，但是与世界发达国家比较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。在国内很多的大型、精密的模具占设计总比例不足25%，而其它发达的国家对于模具大型、精密的模具设计占总量的50%，针对这种情况国家对于塑料模具的设计水平深入的研究，近年来，虽然我国模具进出口结构在不断完善，制作水平也不断提高，但相对发达国家而言，我国的设计和制造水平在整体上还处于落后的状况。
2 机械制造模具成型设计
2.1 模具成型设计考虑的问题
注射模具设计是机械制造领域中比重较大的一类模具成型设计，其具体设计应考虑：首先是塑料材质选择，其是否符合设计任务书的要求以及冷却过程的收及补问题。其次是模具浇口和分型面的具体类型和参数，同时也需考虑模具制造过程的冷却或加热对模具的性能影响。最后是根据模具尺寸合理选用注射机，注射机选型应考虑注射机的最大注射量、锁模力以及模具尺寸等参数，保证模具结构和零件形状简单实用，整个模具的精度、表面粗糙度和刚度符合设计任务书的要求，便于模具制造和加工。
2.2 模具成型的设计步骤
2.2.1 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，如塑件的相关技术参数需变动时，应与产品设计人员进行商讨变动可能性。塑件生产批量对塑件生产成本影响较大，对其进行分析时，首先应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，同时也应严格要求模具推出或脱模机构的控制使用。除了上述两种重要考虑因素外，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。
2.2.2 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的结构，再进行注塑机型号的选用，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，进而保证注塑机型号可以满足实际模具设计需求。
2.2.3 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，以及模具加热、冷却系统的选型和设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2.4 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以及各分型面的实际应用。其次是模具型腔数量、型腔排列的选择。再次是模具相关零件、顶出机构以及排气方式等相关设计。最后是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，进而绘制完成的模具成型结构图。
2.2.5 模具成型相关图纸绘制
模具成型相关图纸绘制主要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、极限尺寸以及技术条件等，并编写相应的零件明细表。
3 机械制造模具成型设计的相关技术
3.1 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，进而有效提高设计效率。同时该技术可以与数字、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，同时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、仿真分析、数控编程、测量分析等多种功能设计，同时该系统的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。
3.2 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。而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。如Pro / E和CATIA等软件的使用，可进行模具并行工程设计。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、HSC 3D4.5F、Z-mold等软件实际设计应用效果良好。
结束语：在社会信息化和经济全球化的时代背景下，模具行业呈现出以下发展趋势：产品更大型、更精密、更复杂、更经济；生产技术正向着专业化、数字化、信息化、自动化、无图化、精细化方面发展；整个行业则向着产品品牌化、设备精良化、技术集成化、管理信息化、经营国际化的方向发展。
为了适应国际市场以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，应该在机械模具设计与制造的技术方面加大研究的力度和发展的方向。我国的模具设计和制造水平在不断的发展和提高，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] 伍先明，王群.塑料模具设计指导[M].北京： 国防工业出版社，2006.
[2] 朱光力，万金保.塑料模具设计[M].北京： 清华大学出版社，2003.
[3] 刘钵，陈利民.热塑性塑料注塑工艺参数优化设计[J].工程塑料应用，2005，36（4）： 8-11.
论文作者:蔡主恩
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/4
标签：模具论文; 塑件论文; 模具设计论文; 机械制造论文; 技术论文; 尺寸论文; 水平论文; 《基层建设》2017年第24期论文;