塑料模具设计过程中的常见问题和解决策略

2020-01-09于丹

湖北农机化 2020年17期

于丹

(南通工贸技师学院，江苏南通 226010)

1 塑料模具设计的内容与应用

1.1 塑料模具设计的内容

伴随产品制造业的进一步发展，塑料模具设计内容更加繁多，在设计塑料模具的时候首先要关注工业产品的形状以及外观，产品外观的设计工作是塑料模具设计的首要环节。其次在设计塑料模具的时候需要确定产品的精确度，以此保证产品的角度以及尺寸满足产品制造业的要求。再次在进行塑料模具设计的过程中，也需要借助一定的程序，并且这些程序是经过科学规划的，具有可行性。最后要关注模具的质量要求，在设计塑料模具的时候要保证所设计出的模具符合行业要求。为了保证塑料模具设计工作的顺利进行，在模具设计的时候需要坚持以下工业步骤，首先对设计的对象进行全面分析，其次根据要求设计产品的零部件。再次在保证精确度的基础上设计可行的生产总体的方案，最后设计产品结构以及设计施工图[1]。

1.2 现代塑料模具的设计

在设计现代模具的时候需要借助计算机技术的帮助，通过使用计算机技术能够提高设计的效率以及质量，保证模具设计工作的顺利进行，通过在设计工作当中借助计算机技术能够设计出更多新设计方案，设计者利用计算机技术以及CAD技术根据设计要求进行仿真实验，对设计效果进行评估以及修改，从而提高设计水平。通过利用计算机技术能够做好三维设计工作，从而对已经设计好的产品进行进一步地修正以及编辑，同时对于已经设计好但是没有进行组装的零件可以借助电脑技术在图纸上充分地展示出来，因此产品的需求者可以根据自己的需求观看图纸零件，在不浪费原材料的情况下，体验设计者所提供的产品服务，当对所设计的产品满意之后再可以追加投资进行产品的生产，减少经济损失。在观看图纸发现问题的时候能够要求设计者及时地纠正，从而让设计者根据意见进行产品的修改[2]。

1.3 CAD/CAE技术在塑料模具中的应用

CAD/CAD技术能够在塑料模具设计中发挥重要的作用，该技术主要包含概念设计，有限元设计以及计算机仿真等过程管理功能，通过使用该技术能够有效地提升塑料模具设计的效率。使用CAD技术能够设计塑料模具产品的大体结构，CAE技术则主要是对借助CAD所设计出来的模型进行结构的分析以及评估，在CAD以及CAE 2种技术的双重帮助下，设计工作者可以在不浪费原材料的基础上进行原型实验，在原型实验当中发现所设计产品存在的问题，并且借助计算机技术进行及时地纠正。通过借助计算机技术能够将所设计出来的产品外形以及结构全面地呈现在计算机页面之上，更好地了解所设计的模具，除此之外，借助有限元技术能够进行力学分析，在使用有限元技术进行塑料模具设计的时候，能够帮助设计者对所设计出的产品进行快速地分析以及自动地绘图、搜索，从而有效地减轻设计者的压力，提高工作效率，促进其它工作的顺利开展[3]。

2 塑料模具设计过程中常见的问题

2.1 设计中收缩率存在严重的问题

在塑料模具设计以及制作的过程当中，需要在高温以及高压的条件下进行，通过这一条件下进行模具的设计以及制作能够将使用的模具溶解成液体，然后技术人员可以将已经溶解好的液体注入所设计好的模具当中，当液体冷却之后，便会形成一个完好的设计构件。虽然，塑料模具具有许多优势，但是与其它材料相比，塑料本身还存在着一定的缺陷。塑料的缺陷容易影响到液体塑料的定型，比如通过对液体塑料以及固定的模具进行对比，是不能采取有效措施进行处理，塑料模具设计出来的构件的外形会产生收缩的现象，这就需要设计人员在设计塑料模具的时候便需要针对该问题进行妥善地分析，采取有效措施加以解决，避免所设计的模具与设计结果产生比较大的误差。在实践的设计过程当中，尽管设计人员非常重视收缩率问题的解决，但是在实际工作中忽略所使用的塑料材质不同，所产生的收缩率也不同，导致所设计出的模具尺寸与实际的设计并不相符，不利于塑料模具行业的进一步发展[4]。

2.2 所设计出的塑料模具缺少一个统一的公差标准

在设计模具的时候需要结合既定的设计要求，设计要求不同，所制备的构件也就不同，所使用的塑料模具的比例也会不同。为了能够保证塑料模具的最终设计的质量，让塑料模具在制造行业中可以充分地发挥出自己的作用，这就需要设计人员关注公差问题。当公差标注比较低的时候就容易降低设计塑料模具的精确度，但是当所标注的工程过高的时候会使得模具的制作精度较高，导致在制作以及设计的过程当中浪费了大量的人力以及物力，设计工作也变得更加复杂，给设计人员带来了更多的工作压力。除此之外，在进行模具设计的过程当中，设计人员如果不重视公差标注工作，在实际工作中根据自己已经积累的经验盲目地进行选择，就容易使其所加工出的模具在形状以及尺寸方面都存在问题，降低了塑料模具的质量以及价值，不利于塑料模具功能的正常发挥。

2.3 设计的塑料模具存在一定的热膨胀问题

在设计塑料模具的时候，经常会遇到热膨胀问题，在完成模具的注塑之后，由于受到热膨胀系数的影响，会影响模具的形状以及大小，通过进行长期的塑料模具设计工作能够得出一定的经验，发现膨胀系数和模具材料之间的关系，发现膨胀系数会随着塑料模具材料的不同而不同，因此在实际的质量模具设计的过程当中，很难对塑料模具的热膨胀系数进行有效地控制。因此，为了能够减小了膨胀系数对塑料模具形状以及大小的影响，便要求工作人员仔细地研究每一种塑料的热膨胀系数，通过研究热膨胀系数能够全面地把握不同的热膨胀系数对模具的形状以及大小的影响规律，从而在掌握影响规律的基础上，制定严格的操作流程，让操作人员以及施工人员严格地按照既定的操作流程进行塑料模具的设计操作，从而有效地控制了膨胀系数。但是在实际的工作过程当中，经常可以发现设计工作者并没有严格地遵守设计流程，从而使得塑料模具设计过程当中容易受到热膨胀系数的影响，降低塑料模具设计的成功率，因此，需要采取有效的措施对该问题进行有效地解决以及处理。

3 解决塑料模具设计过程中常见问题的具体措施

3.1 做好设计之前的材料准备工作

在进行塑料模具设计之前，设计工作人员需要全方位地了解所要设计产品的信息，并且积极地收集制作模具的相关数据，从而做好塑料模具设计的准备工作，比如所设计的模具需要多大的尺寸，在设计的过程当中需要考虑什么影响因素，在设计时的注意事项等等。以上因素都会影响模具设计的质量，会影响模具成型的成功率，因此设计人员在全面考虑以上问题的同时，需要收集相关资料，从而有效地降低误差的出现，提高设计的效率。

3.2 选择科学适合的公差标注

由于制作产品的不同，因此会对塑料模具提出不同的要求，对于精度要求比较高的模具，在设计的过程当中需要标注出高标准的公差标注，从而保证模具的尺寸精确度，更好地满足对于模具的要求。但是在选择高标准公差标注的时候设计程序比较复杂，给工作人员会带来更大的工作压力，对于精度要求比较低的模具便可以采取更低的公差标注，所设计出的模具尽管存在一定的误差，但是在误差允许的范围之内能够满足设计模具的要求。为了能够减少误差，做好误差处理工作，便需要充分地考虑塑料自身的受热性以及收缩性问题，根据不同材料的塑料模具的设计提出适合的设计方案。