摘要:現(xiàn)代機械制造過程中，模具成型是關(guān)鍵技術(shù)之一，其可有效保障模具在機械設計和制造領(lǐng)域的實際應用。為了適應國際市場以及滿足我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展技術(shù)水平的要求下，應該在機械模具設計與制造的技術(shù)方面加大研究的力度和發(fā)展的方向。
關(guān)鍵詞:機械制造;模具成型設計: 研究
在我國的機械制造模具設計主要就是塑料模具、沖壓模具、壓鑄模具等，在上述的三種模具類型中，塑料模具的設計是比較受關(guān)注的，在塑料模具設計的研究中主要是注射成型模具的設計與研究被作為重點來研究，注射成型:是塑料先在注塑機的加熱料筒中受熱熔融，而后由往復式螺桿將熔體推擠到閉合模具的模腔中成型的一種方法。隨著模具成型技術(shù)的不斷發(fā)展，機械制造模具成型設計的發(fā)展方向是大型化、精度高、環(huán)保以及技術(shù)含量高。
1 機械制造模具成型設計要求
機械制造模具成型設計對于機械加工業(yè)是至關(guān)重要的，應該進行仔細的設計研究與分析，在模具設計階段接受任務書后就應該對模具設計圖紙和模具原材料進行審核，并注明采用塑料的牌號、透明度等。對于機械制造模具的技術(shù)要求進行仔細的研究，生產(chǎn)出來的模具能夠滿足設計要求，保證生產(chǎn)出來的產(chǎn)品能夠滿足加工和設計的要求，機械模具生產(chǎn)出來的零件的尺寸和技術(shù)要求能夠滿足其自身的要求。
2 模具設計與制造的研究現(xiàn)狀
日前我國的模具設計與制造領(lǐng)域還處于向世界先進水平的學習階段，自主創(chuàng)新程度不足。與國際先進水平相比，我國整體模具工業(yè)水平差距較大，尤其模具加工在線測量和質(zhì)量管理差距超過 15 年，具體為模具使用壽命低以及生產(chǎn)周期長，特別是一些精度要求高的模具，其壽命不到國外先進水平的 40%。而目前我國模具設計發(fā)展較快，不僅模具的設計水平較高，同時模具設計總量已達到一定規(guī)模。與一些發(fā)達國家的模縣設計相比，我國模具的設計水平還具有較大的發(fā)展空間。特別是大型、精密的模具的實際設計應用比例較低，不到其他發(fā)達國家的50%，這主要是由于我國制造行業(yè)的研發(fā)能力、精密加工設備、人員專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新意識的不足造成的。這也使得我國的模具設計和制造領(lǐng)域差異性發(fā)展，中低檔模具出現(xiàn)供過于求的現(xiàn)象，而大型、精密的高技術(shù)模具則主要依靠進口。因此我國的模具設計和制造領(lǐng)域的發(fā)展必須依靠模具成型技術(shù)、設備加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高。
3 模具成型的設計步驟
3.1塑件分析
塑件分析的兩個重要考慮因素是塑件設計要求和塑件生產(chǎn)批量。確定塑件設計要求時，應根據(jù)塑件制品零件圖、成型工藝的實用性和經(jīng)濟性進行設計，要明確塑件性質(zhì)、形狀要求、尺寸精度和表面粗糙度等相關(guān)技術(shù)參數(shù)，如塑件的相關(guān)技術(shù)參數(shù)需變動時，應與產(chǎn)品設計人員進行商討變動可能性。塑件生產(chǎn)批量對塑件生產(chǎn)成本影響較大，對其進行分析時，首先應明確塑件的生產(chǎn)批量，根據(jù)其選擇合適的模具，如生產(chǎn)批量較小，可考慮使用簡單模具，降低生產(chǎn)成本。而生產(chǎn)批量較大時，在保證塑件質(zhì)量的前提下，盡量縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，可考慮使用一模多腔或高速白動化生產(chǎn)模式，同時也應嚴格要求模具推出或脫模機構(gòu)的控制使用。除了上述兩種重要考慮因素外，塑件分析過程應計算塑件的體積、質(zhì)量和模具型腔數(shù)量，為接下來的注塑機選用做好前期準備工作。
3.2 注塑機選用
首先要確定模具的結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)塑件的體積或重量來完，其次初步確定注塑機型號，并了解它與設計模具有關(guān)的技術(shù)參數(shù)，如:注塑機定位圈的直徑，噴嘴前端孔徑及球面半徑，注塑機最大注塑量，鎖模力，注塑壓力，固定模板和移動模板面積大小及安裝螺孔位置，注塑機拉桿的問距，閉合厚度，開模行程，頂出行程等。
3.3 模具結(jié)構(gòu)設計塑件成型位置及分型面選擇:模具型腔數(shù)的確定，型腔的排列和流道布局以及澆口位置設置:模具工作零件的結(jié)構(gòu)設計: 側(cè)分型與抽芯機構(gòu)的設計:頂出機構(gòu)設計:拉料桿的形式選擇: 排氣方式設計。確定模具總體尺寸，選購模架。模架已逐漸標準化，設計者可根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的模架圖冊，選定模架，在上述設計的基礎(chǔ)上初步繪出模具的完整結(jié)構(gòu)圖。
3.4 模具成型設計計算項日
完成注塑機型號的選用后，可進行模具設計計算項目，明確具體技術(shù)參數(shù)，如凹凸模尺寸計算，型腔壁厚和底板厚度的確定，以及模具加熱、冷卻系統(tǒng)的選型和設計。
3.5 模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制模具成型相關(guān)圖紙繪制主要包括繪制模具總裝圖和零件工作圖，其繪制過程應嚴格參照機械制圖國家標準和相應的行業(yè)規(guī)范，其繪制原則與常規(guī)機械圖畫法基本一致，需明確模具成型的形狀和澆口位置。同時制模具總裝圖的俯視圖中，可去除定模部分，只保留相應動模部分。模具總裝圖應包括模具外形尺寸，裝配尺寸、極限尺寸以及技術(shù)條件等，并編寫相應的零件明細表。
4 機械制造模具成型設計的相關(guān)技術(shù)
4.1 模具成型三維化設計軟件
傳統(tǒng)的模具成型設計是二維設計過程，其已不適應現(xiàn)代制造行業(yè)的發(fā)展要求而采用模具成型三維化設計軟件可以立體直觀的設計模具，設計出的三維數(shù)字化模型便于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的 CAE 分析、模具性能評估以及加工成型過程模擬。如 Pro/E和 CATIA 等軟件的使用，可進行模具并行工程設計。專業(yè) 3D 注塑模設計軟件,可實現(xiàn) 3D 型腔、型芯結(jié)構(gòu)、模架配置及結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化。如 Moldfow Advisers 三維真實感流動模擬軟件、3D Quickfill、HSC3D4.5F、Zmld 等軟件實際設計應用效果良好。
4.2計算機 CAD/CAM 輔助設計軟件
目前計算機 CAD/CAM 輔助設計軟件的開發(fā)利用，實現(xiàn)模具軟件應用的集成化、網(wǎng)格化發(fā)展。如 Power Solution CAD/CAM 集成化系統(tǒng)，其可完成幾何建模、工業(yè)設計和制圖、仿真分析、數(shù)控編程、測量分析等多種功能設計，同時該系統(tǒng)的各功能模塊相對獨立，也可使用數(shù)據(jù)接口與其他系統(tǒng)聯(lián)用運行，體現(xiàn)該系統(tǒng)的開放性和兼容性。
機械設計和輔助加工制造技術(shù)的大量應用，有效提高機械設計制造的研發(fā)效率，促進現(xiàn)代制造業(yè)的研究開發(fā)工作，我國模具成型設計發(fā)展得益于計算機CAD/CAM 輔助設計的發(fā)展應用。該技術(shù)可通過計算機進行模具成型模擬設計，進而有效提高設計效率。同時該技術(shù)可以與數(shù)字、數(shù)控等技術(shù)聯(lián)用，既可進行開發(fā)設計過程中各種信息的定量表達、存儲和控制，實現(xiàn)模具成型設計全局優(yōu)化運算也可通過數(shù)字建模和仿真模擬和動態(tài)分析優(yōu)化設計思路和要求，同時其可有效降低模具成型設計和改造成本，縮短模具成型設計時問，提高模具成型設計效率，
5 結(jié)語
目前我國制造行業(yè)中，機械模具的實際應用可有效的提高生產(chǎn)效率，因此其已成為現(xiàn)階段制造業(yè)的研究熱點，其中模具成型階段的模具設計對整個機械制造效率影響較大，所以模具設計需參考相關(guān)國家標準和國外先進技術(shù)水平。同時我國的機械制造模具設計采用的技術(shù)種類繁多并各具優(yōu)缺點，可用于不同用途的機械制造。因此對我國機械制造模具成型設計進行研究分析具有重要意義。
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