注塑模具的标准化与其自动化设计研究

胡向荣

[摘    要]随着我国制造业的不断发展，以及信息化水平的提升，新的模具标准化以及自动化生产技术得到应用，这其中也包括注塑模具标准化，该技术能够为塑胶产品生产提供帮助。基于自动化设计技术，企业可以根据现阶段标准化技术流程执行模具设计任务，确保各个步骤都能彼此适应。文章以实际工作为出发点，对注塑模具的标准化设计进行总结，论述了注塑模具自动化设计方式。

[关键词]注塑模具;标准化;自动化

[中图分类号]TQ320.52 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）03–0–04

Research on Standardization of Injection Mold and Its Automatic Design

Hu Xiang-rong

[Abstract]With the continuous development of my country's manufacturing industry and the improvement of the level of informatization， new mold standardization and automated production technologies have been applied， including injection mold standardization， which can provide help for the production of plastic products. In addition， under the basis of automated design technology， enterprises can perform mold design tasks according to the current standardized technical process to ensure that each step can be adapted to each other. Starting from the actual work， this paper summarizes the standardized design of injection molds， and discusses the automatic design methods of injection molds.

[Keywords]injection mold; standardization; automation

改革开放以来，我国制造技术得到了发展，促使其产业结构以及生产过程出现了巨大改变，这一点在模具行业中同样有所体现。从以往发展中能够看出，限制注塑模具发展的因素有质量、成本和工期，而质量和成本与工期存在直接联系，如果能够确保工期缩短，成本也能得到全面控制，但产品整体质量可能受到影响。据此可知，工期对于注塑模具影响较大，相关企业和管理者需对其提高重视程度。

1 注塑模具标准化发展的意义

所谓注塑模具标准化发展，主要集中在模具设计标准化、模具生产以及管理标准化等方面，上述内容在注塑模具产品生产之中能够发挥出重要作用。注塑模具标准化设计的发展意义主要集中在以下方面。

（1）控制好产品在生产时所应用的夹具、工装零件数量。相关工作人员在执行生产任务时，可以根据注塑模具标准化要求，确定最佳的模具生产流程，应用合理的模具零件，只有这样，才能保证塑料制品以及塑胶制品的科学生产，让所有生产工序保持稳定状态。

（2）让工作人员清楚自己的职责和任务。在注塑模具设计和管理时，涉及到的工作任务类型很多，不同工作人员承担的职责不同，很多时候，管理者需要对整个生产工序进行协调管理，让人员配置、生产内容等处于稳定状态。

（3）维护生产技术的改革和再利用。注塑模具标准化建设，主要是以不同生产项目为出发点，设置不同的工作流程，这些标准化加工技术不仅能够对产品生产提供指导，还能为其他产品的生产指明方向，为加工技术的再利用创造有利條件。

2 注塑模具的标准化设计

2.1 制品工艺分析与设计

实际产品设计过程中，应确保成型技术处于完善状态，只有这样，才能帮助企业控制材料消耗，减少一部分工序，延长模具寿命，使自身结构始终处于良好状态，维护产品设计质量，操作起来也十分便捷。具体设计时，工作人员往往会提前准备一些成型的工艺方案，根据产品质量和生产要求进行选择，提前确定好设备占用率，明确工艺成本、安全要求等，最终确定最适合的成型工艺。管理者应根据具体的注塑模具形状特征、生产批次等，明确产品的结构类型，也可以通过计算来选择模具类型，避免出现不合格生产等问题。

2.2 模具成型零件设计

从模具成型过程角度来说，相关工作人员需保证零部件与模具产品形状处于匹配状态，常见模具类型有模具凹模、凸模以及模具嵌件。一般情况下，模具零件设计大多集中在凸模和凹模中的模腔设计，其次是模芯设计。对于型芯与型腔形状和结构等设计，应该与合格产品要求相符，提升模具成型零件设计成功率。

2.3 模具整体结构设计

（1）做好模具精度设计工作。一般来说，公差标注之间往往会存在一定差异，这也导致塑料模具的制作过程受到极大影响。因此，在具体模具设计时，相关工作人员应结合具体情况，制定合理的分析步骤。例如，对于一些精密度不高的模具设计，可选择较低的公差标注，通过该设计过程，塑料模具设计不仅能够降低误差，还能实现整个设计工艺的优化，提升消费者认可度。如果模具精密度要求较高，公差标准要求也应相应提升。尽管在提升公差标准之后，制备工艺会变得复杂，但却能够确保塑料模具尺寸处于精准化状态，保证模具的实用性。

（2）模具导向装置设计。由于塑件结构本身复杂程度较高，型腔、型芯也是以组合形式出现，为设计工作带来了很多新的困难。除此之外，塑件中往往还存在一些孔以及凹模等结构，甚至还需要从侧面将中心斜抽芯等结构稳定拔出，操作难度较大。

（3）脱模、卸料等抽芯设计。如果塑件要保留在定模之中，顶出结构的加装必不可少。其中，最为常见的顶出机构為一次顶出，该机构只需要进行一次动作便能完成塑件脱模任务。

（4）设计冷却系统。模具温度控制系统能够根据人们需求，对模具进行加热或者冷却，工作人员只有将模具温度控制在合理范围内，才能更好地完成生产、设计任务。由于塑胶材料不同，面对的模具温度要求也不一致，如果模具流动性较强，当模具温度降低之后，开裂问题能够得到控制。如果流动性很差，人们可以通过提升模具温度，来控制塑件内部的内应力。总的来说，在模具设计上，模具温度控制系统具备重要意义，部分模具企业为了缩短模具生产时间，将温度控制系统加工步骤省略，前期并未对模具实施加热或者冷却操作，很容易导致模具在使用时出现问题。企业应尽可能确保模具内部的热平衡效果，让模具温度分配均匀化。例如，在冷却水孔位置设计上，先要确保冷却水与塑件各部位之间的距离同步，具体范围在10～15 mm。然后水孔与熔胶最后熔接的地点尽可能远。

（5）水管要避免与其他模具机构接触，如顶杆、侧边抽芯等。

（6）定模中的运水位置尽量与胶位接近，如果是小型模具生产动模内的冷却水，其最佳通道是外圈，如果是大型模具，水路设计应保持多层设计特性，为后续工作的开展创造有利条件。

3 注塑模具自动化设计

通过模具自动化设计，能够进一步提升工业生产效率，整体制作工期也会大幅缩短，帮助企业节省一部分投资成本。在1998—2000年，欧盟对无纸模具的设计和研究，在很多项目中成功应用，所取得的效果极为显著。截止到目前为止，注塑模具设计已经积累了很多经验，设计经验对于注塑模具制作影响力较大。现阶段，很多企业在自动化设计之中，所采用的技术有CAD技术、CAE技术等，该类技术应用过程主要涉及到以下步骤。

3.1 评估与自动报价

报价时，如果出现报价太高情况，合同可能会被报价更精准的企业拿走，如果报价过低，企业可能会在此次合作中亏损。为了维护企业利益不受影响，相关部门应建立起与本公司相符的自动报价系统，从而解决报价慢、不精准等问题。截止到目前为止，很多规模较大的模具企业均设置了属于自己的报价系统，精准性极高。

3.2 输入产品模型

相关研究表明，模具制造厂家在制作模具时，所需要的原始模型参数有很多，单一软件无法完成所有的参数收集。因此，厂家为了获得完整数据，可能会选择一些市面中不常见的软件或者是专业软件，保证原始数据收录完整。如果单纯依靠CAD等软件系统，很容易让产品设计出现问题。

部分企业为了节省成本，选择在市场中购买一些数据转换器，该种方式虽然开销不大，但转换器所携带的系统，大多只能使用1次，从长远角度来说，依旧不利于企业的可持续发展，同时所消耗的资金可能比专业软件更高。为了规避该类问题，部分公司设置了在线转换服务模式。该类服务属于是付费服务范畴，而且是按次收费，该模式要比购买转换软件更合理。

3.3 完备产品模型

当模具生命周期完成后，便会进入到完备产品模型阶段。此时，模型中的一些部分并没有完成设计，只是有了大致的款式和花样，能够给生产厂家提供参考，至于后续的模型细节设计，主要由模具制造厂家进行。

3.4 自动产生模具

在实际产品模型修整过程中，相关工作人员要保证其能够流畅加工，这也是模具产生阶段最为重要的环节。一般来说，模具生产主要步骤包括以下两方面：①生产模具型芯部分;②模架以及其他部件的生产。截止到目前为止，常见的注塑模具设计软件均可以依靠通用外挂软件，或者是二次开发操作，实现模具大规模自动生产。

3.5 加工准备

在模具零件加工前，工作人员要做好准备工作，将重点放在一些需要修整的部分，选择合适的加工刀具，如果需要修整的部位不能通过刀具来实现，应采用精密度较高的仪器设备或工艺实现。其中，最为常见的手段为放电加工，做好修整工作后，继续正式加工操作。

3.6 CAPP系统的应用

在之前注塑模具设计过程中，主要是借助于2D软件进行，再加上设计人员的工作经验，维护设计工作顺利开展。现如今，由于2D图纸无法将零件实际情况全方位展示出来，即使应用NC加工与设计流程，同样无法满足当前模具制作需求。CAE等一体化技术发展过程中，研究人员针对注塑模具设计完成了3D模型创建，并以该结构为基础进行优化，配合NC编程，做到以3D数据为核心的模型以及结构设计。

注塑模具CAPP系统涉及到的内容有零件编码、总控制模块、技术数据库管理模块等，开展自动化设计时，不同模块能够发挥出不同作用，而且缺一不可。系统模块功能各异，为了确保模具精准设计，企业应结合自身情况，制定正确的生产设计参数，保证系统中各个模块之间能够联系到一起，实现数据信息交流，只有这样，才能确保系统运行效率不受影响，提升生产质量。从CAPP系统特征角度来说，主要应用于注塑模具自动化设计阶段，且实用性较强。企业可以根据自身生产规模和特征，制定属于自己的CAPP系统，降低注塑模具生产成本，维护生产质量。

该系统在应用时，能够体现出较强的实用性特点，例如，在界面设计上，工作人员要根据注塑时出现的实际情况开展针对性设计工作，借助于CAPP系统编辑和发送指令，使得操作者能够迅速掌握其操作方法。

随着该系统的深入应用，技术设计标准与数据库能够全面结合在一起，促使各项信息数据充分融合到一起，为后续的自动化设计工作提供充分条件。

4 模具设计技术未来发展趋势

4.1 多集成趋势

随着现代科技的不断发展，模具设计同样需要与现代科技水准保持同步，改变之前单一的生产和设计模式，将技术应用和人力资源等结合在一起，实施全面管理，建立新的集成化设计理念。模具设计之中，涉及到的知识领域很广，同时也需要应用到很多学科，除了机械设计理论和模具设计理论外，还包括光学、热力学等等，这也是模具设计集成化发展的根本所在。

4.2 智能化趋势

智能化技术发展，为模具设计和制造创造了更多可能性，整体生产过程也具备了智能化特点，保证模具各个设计流程的有效性及合理性。更为重要的是，通过智能化技术的带领，无论是模具设计阶段，还是模具制造阶段，均能实现人工与工具系统的全面结合，为后续模具制造和发展创造有利条件。

4.3 网络化趋势

未来的模具设计，对于网络技术的应用将会变得更加深入，尤其软硬件技术结合是目前模具设计中不可缺少的重要环节。从这里也能够看出，网络化趋势在现阶段的模具生产中已经非常明显，而且还存在很多跨国合作生产模具的先例，后续这种网络化生产趋势依旧会延续下去，深入度会越来越高。

4.4 不断更新趋势

现阶段，我国市场中的模具设计与制造面临的竞争压力极大，相关企业想要在该种市场环境下获得更多发展机会，必须在生产和经营方面有所创新，改善原有的模具设计理念，这对于企业未来经营具备重要意义。目前，最具优势的模具设计技术为CAD/CAE/CAM技术，在未来这些技术也会成为模具设计领域中的典型性特征，为整个行业发展做出积极贡献。

4.5 模具软件功能集成化

想要确保模具软件功能具备集成化特点，人们需要让软件中的各个功能模块处于完善状态，并在内部设置数据库或者是模型，只有这样，才能为后续信息共享创造有利条件，提升企业的经济效益。值得注意的是，模具软件功能集成化，同样属于是经济和技术发展的结果，随着人们对模具需求量的增加，传统模具软件功能已经无法满足生产，而模具软件功能集成化发展，还能降低工作人员的工作压力，减少企业在人力资源方面的投入，能够帮助企业实现可持续发展。

4.6 模具设计、分析及制造三维化

从以往模具设计过程中能够看出，结构设计往往以二维设计为主，该种设计模式无法满足现阶段的生产技术和集成化技术需求，这也导致现代化模具设计必须突破二维设计限制，以三维化为基础，做到无纸化、立体化生产。更为重要的是，三维数字化模型能够让产品结构更加清晰地呈现出来，并借助于CAE分析、数控加工等操作，保证资源的集中管理，共享性极强。随着技术的进步，注塑模具行业对于自身制造工艺、生产模式等进行了大范围整改，以此来适应市场以及社会的变化，模具设计、分析及制造三维化便是其中之一，可以帮助企业突破各个方面的限制，确保注塑模具标准化和自动化发展，指导注塑模具行业稳步前行。

5 结束语

在经济全球化发展进程中，发达国家对于制造工业建设有了新的思路和方法，注塑模具标准化也迎来了大的变革，该过程能够将产品生产中的各项传统问题解决，在提升生产效率的同时，降低生产成本。为此，企业要注重执行新的注塑模具生产标准，以满足企业的生产需求，为企业争取更多经济效益。

参考文献

[1] 吴小飞.扫地机器人底座注塑模具設计[J].机电信息，2022（4）：48-50.

[2] 王君.薄壁注塑模具设计中有限元分析软件的应用[J].内燃机与配件，2021（23）：223-224.

[3] 毛金明，马野.厨卫处理机壳体注塑模具设计[J].模具技术，2021（6）：13-18.