摘要:現(xiàn)代機(jī)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(jī)械設(shè)計和制造領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。為了適應(yīng)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(yīng)該在機(jī)械模具設(shè)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(jī)械制造;模具成型設(shè)計: 研究
在我國的機(jī)械制造模具設(shè)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(shè)計是比較受關(guān)注的，在塑料模具設(shè)計的研究中主要是注射成型模具的設(shè)計與研究被作為重點(diǎn)來研究，注射成型:是塑料先在注塑機(jī)的加熱料筒中受熱熔融，而后由往復(fù)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(jī)械制造模具成型設(shè)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(jī)械制造模具成型設(shè)計要求
機(jī)械制造模具成型設(shè)計對于機(jī)械加工業(yè)是至關(guān)重要的，應(yīng)該進(jìn)行仔細(xì)的設(shè)計研究與分析，在模具設(shè)計階段接受任務(wù)書后就應(yīng)該對模具設(shè)計圖紙和模具原材料進(jìn)行審核，并注明采用塑料的牌號、透明度等。對于機(jī)械制造模具的技術(shù)要求進(jìn)行仔細(xì)的研究，生產(chǎn)出來的模具能夠滿足設(shè)計要求，保證生產(chǎn)出來的產(chǎn)品能夠滿足加工和設(shè)計的要求，機(jī)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(shè)計與制造的研究現(xiàn)狀
日前我國的模具設(shè)計與制造領(lǐng)域還處于向世界先進(jìn)水平的學(xué)習(xí)階段，自主創(chuàng)新程度不足。與國際先進(jìn)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(jìn)水平的 40%。而目前我國模具設(shè)計發(fā)展較快，不僅模具的設(shè)計水平較高，同時模具設(shè)計總量已達(dá)到一定規(guī)模。與一些發(fā)達(dá)國家的模縣設(shè)計相比，我國模具的設(shè)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(shí)際設(shè)計應(yīng)用比例較低，不到其他發(fā)達(dá)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(shè)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(shè)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(jìn)口。因此我國的模具設(shè)計和制造領(lǐng)域的發(fā)展必須依靠模具成型技術(shù)、設(shè)備加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高。
3 模具成型的設(shè)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(shè)計要求和塑件生產(chǎn)批量。確定塑件設(shè)計要求時，應(yīng)根據(jù)塑件制品零件圖、成型工藝的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行設(shè)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(yīng)與產(chǎn)品設(shè)計人員進(jìn)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(jìn)行分析時，首先應(yīng)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(yīng)嚴(yán)格要求模具推出或脫模機(jī)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(yīng)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(jī)選用做好前期準(zhǔn)備工作。
3.2 注塑機(jī)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(jī)型號，并了解它與設(shè)計模具有關(guān)的技術(shù)參數(shù)，如:注塑機(jī)定位圈的直徑，噴嘴前端孔徑及球面半徑，注塑機(jī)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(jī)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(shè)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(shè)置:模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計: 側(cè)分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計:頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計:拉料桿的形式選擇: 排氣方式設(shè)計。確定模具總體尺寸，選購模架。模架已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)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(shè)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(shè)計計算項(xiàng)日
完成注塑機(jī)型號的選用后，可進(jìn)行模具設(shè)計計算項(xiàng)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(shè)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(yīng)嚴(yán)格參照機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的行業(yè)規(guī)范，其繪制原則與常規(guī)機(jī)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(yīng)動模部分。模具總裝圖應(yīng)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(yīng)的零件明細(xì)表。
4 機(jī)械制造模具成型設(shè)計的相關(guān)技術(shù)
4.1 模具成型三維化設(shè)計軟件
傳統(tǒng)的模具成型設(shè)計是二維設(shè)計過程，其已不適應(yīng)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(shè)計軟件可以立體直觀的設(shè)計模具，設(shè)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(jìn)行模具并行工程設(shè)計。專業(yè) 3D 注塑模設(shè)計軟件,可實(shí)現(xiàn) 3D 型腔、型芯結(jié)構(gòu)、模架配置及結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化。如 Moldfow Advisers 三維真實(shí)感流動模擬軟件、3D Quickfill、HSC3D4.5F、Zmld 等軟件實(shí)際設(shè)計應(yīng)用效果良好。
4.2計算機(jī) CAD/CAM 輔助設(shè)計軟件
目前計算機(jī) CAD/CAM 輔助設(shè)計軟件的開發(fā)利用，實(shí)現(xiàn)模具軟件應(yīng)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(shè)計和制圖、仿真分析、數(shù)控編程、測量分析等多種功能設(shè)計，同時該系統(tǒng)的各功能模塊相對獨(dú)立，也可使用數(shù)據(jù)接口與其他系統(tǒng)聯(lián)用運(yùn)行，體現(xiàn)該系統(tǒng)的開放性和兼容性。
機(jī)械設(shè)計和輔助加工制造技術(shù)的大量應(yīng)用，有效提高機(jī)械設(shè)計制造的研發(fā)效率，促進(jìn)現(xiàn)代制造業(yè)的研究開發(fā)工作，我國模具成型設(shè)計發(fā)展得益于計算機(jī)CAD/CAM 輔助設(shè)計的發(fā)展應(yīng)用。該技術(shù)可通過計算機(jī)進(jìn)行模具成型模擬設(shè)計，進(jìn)而有效提高設(shè)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(jìn)行開發(fā)設(shè)計過程中各種信息的定量表達(dá)、存儲和控制，實(shí)現(xiàn)模具成型設(shè)計全局優(yōu)化運(yùn)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(shè)計思路和要求，同時其可有效降低模具成型設(shè)計和改造成本，縮短模具成型設(shè)計時問，提高模具成型設(shè)計效率，
5 結(jié)語
目前我國制造行業(yè)中，機(jī)械模具的實(shí)際應(yīng)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(diǎn)，其中模具成型階段的模具設(shè)計對整個機(jī)械制造效率影響較大，所以模具設(shè)計需參考相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)技術(shù)水平。同時我國的機(jī)械制造模具設(shè)計采用的技術(shù)種類繁多并各具優(yōu)缺點(diǎn)，可用于不同用途的機(jī)械制造。因此對我國機(jī)械制造模具成型設(shè)計進(jìn)行研究分析具有重要意義。
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