机械制造模具成型设计研究

摘 要：在现代化的工业生产中，模具起着至关重要的作用。从模具的设计与制造的研究现状来说，其设计与制造的水平在不断进步[1]，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。而其发展趋势可预见到，该文主要从塑料成型基础知识、塑料制品设计、塑料注射成型原理及工艺、注射模具设计、压缩成型工艺及模具设计、塑料压注成型工艺及模具设计、塑料挤出成型工艺及模具设计、塑料的其他成型方法、注塑成型新技术等方面进行研究[2]。

关键词：机械制造 模具 研究

中图分类号：TG316 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

作者简介：赵伟丰（1993-），男，浙江省台州市，本科，学生。

前言

机械模具的设计与制造已经成为我国制造业的主要的研究课题，在机械制造模具成型阶段的模具设计是至关重要的，在我国的机械制造模具设计主要就是塑料模具、冲压模具、压铸模具等，在上述的三种模具类型中，塑料模具的设计是比较受关注的，在塑料模具设计的研究中主要是注射成型模具的设计与研究被作为重点来研究，注射成型：是塑料先在注塑机的加热料筒中受热熔融，而后由往复式螺杆将熔体推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。现在我国对注射模具设计的研究比较关注，对于机械制造模具设计的研究有利于机械制造业乃至我国工业企业的飞速发展[3]。

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[4]。

2 机械制造模具成型设计

机械制造模具成型设计对于机械加工业是至关重要的，应该进行仔细的设计研究与分析，在模具设计阶段接受任务书后就应该对模具设计图纸和模具原材料进行审核，并注明采用塑料的牌号、透明度等。对于机械制造模具的技术要求进行仔细的研究，生产出来的模具能夠满足设计要求，保证生产出来的产品能够满足加工和设计的要求，机械模具生产出来的零件的尺寸和技术要求能够满足其自身的要求。

3 注射模具设计

（1）注射模具设计中应考虑哪些问题：

考虑冷却过程中塑料收及补问题。如何通过模具设计来控制塑料在模具内结晶、取向和改善制品的内应力。如何选择浇口和分型面。制件的横向分型抽芯及顶出的问题。模具的冷却或加热问题。模具有关尺寸与所用注射机的关系，包括与注射机的最大注射量、锁模力、装模部分的尺寸等的关系问题。如何使模具总体结构和零件形状更加简单合理，使模具具有适当的精度、表面粗糙度、强度和刚度，以便于制造和装配。

（2）注塑模具的设计步骤

（a） 塑件分析

需要明确两点：塑件设计要求和塑件生产批量。明确塑料设计要求时，要仔细阅读塑件制品零件图，考虑成型工艺的可行性和经济性时，要围绕制品的塑料品种、塑件形状、尺寸精度、表面粗糙度等进行，如果有必要修改材料种类和结构时，可以产品设计者进行商讨，看有无可能性。明确塑件的生产批量，如果生产量少，可使用简单模具，以节约成本；如果生产量大，首先要保证塑件质量，其次要考虑怎样缩短生产周期，提高生产率，此时可考虑尽量采用一模多腔或高速自动化生产，因此管理者要对模具的推出机构，塑件和流道凝料的自动脱模机构提出严格要求。除以上两点外，还需要计算塑件的体积和质量，这是为了选用注塑机，提高设备利用率，确定模具型腔数[5]。

（b） 注塑机选用

首先要确定模具的结构，可以根据塑件的体积或重量来完，其次初步确定注塑机型号，并了解它与设计模具有关的技术参数，如：注塑机定位圈的直径，喷嘴前端孔径及球面半径，注塑机最大注塑量，锁模力，注塑压力，固定模板和移动模板面积大小及安装螺孔位置，注塑机拉杆的间距，闭合厚度，开模行程，顶出行程等。

（c） 模具设计的有关计算

计算凹、凸模零件工作尺寸；确定型腔壁厚，底板厚度；确定模具加热、冷却系统。

（d） 模具结构设计

塑件成型位置及分型面选择；模具型腔数的确定，型腔的排列和流道布局以及浇口位置设置；模具工作零件的结构设计； 侧分型与抽芯机构的设计；顶出机构设计；拉料杆的形式选择； 排气方式设计。确定模具总体尺寸，选购模架。模架已逐渐标准化，设计者可根据生产厂家提供的模架图册，选定模架，在上述设计的基础上初步绘出模具的完整结构图[6]。

（f） 模具结构总装图和零件工作图的绘制

绘制模具总图时，必须符合机械制图国家标准。其绘制原则与一般机械图画法相同，目的都是为了更清楚地表达模具中成型制品的形状、浇口位置的设置。在模具总图的俯视图上，可将定模拿掉，只保留动模部分的俯视图。模具总装图应该包括模具闭合尺寸，外形尺寸，特征尺寸（与注塑机配合的定位环尺寸），装配尺寸，极限尺寸（活动零件移动起止点）及技术条件，编写零件明细表等，这些都是必要总装图是必须具备的。

4 结语

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[7]。

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.

[4] 翁其金. 塑料模塑成型技术[M]. 北京：机械工业出版社， 2001.

[5] 许发樾. 实用模具设计与制造手册[M]. 北京： 机械工业出版社， 2005

[6] 申树义. 塑料模具设计[M]. 北京： 机械工业出版社， 2005.

[7] 华希俊， 张培耘. 模具工业先进制造技术特点及发展概况[J]. 金属成形工艺，2001， 18（2）： 3-5.