塑膠模具設(shè)計概論

(廣東富源科技股份有限公司 廣東 梅州 514000)

塑膠模具設(shè)計概論

楊昌鋒

(廣東富源科技股份有限公司廣東梅州514000)

隨著現(xiàn)代塑膠制品的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,對塑膠模具的設(shè)計與加工要求也越來越高。本文以塑膠模具為例，重點介紹了模具設(shè)計過程中應(yīng)予以重點考慮的關(guān)鍵因素和設(shè)計過程。簡要介紹了相關(guān)的模具設(shè)計軟件，同時分析了我國模具行業(yè)的現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展方向以及長遠愿景。

塑膠模具設(shè)計；塑膠種類；Pro-e/UG/Solid-work

模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)和裝備之一，模具工業(yè)也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。雖然絕大多少人很少或者終生都不會直接接觸到模具本身，但是由模具制造出來的產(chǎn)品，幾乎天天都會被億萬人使用，最常見的產(chǎn)品如手機、電腦、電視以及各種塑膠、五金類產(chǎn)品。作為基礎(chǔ)的生產(chǎn)設(shè)備，和其他生產(chǎn)方式相比，它具有高復(fù)雜程度，高度一致性，高精確度，高生產(chǎn)效率，較短的設(shè)計和制造周期以及低投入成本的優(yōu)勢。某種意義上說，衡量一個國家的工業(yè)水平高低，模具設(shè)計與加工能力是其中重要的一個因素。早期模具設(shè)計與加工的核心技術(shù)掌握在日本、韓國以及部分歐美國家，但是隨著國家對工業(yè)制造技術(shù)的不斷重視和長期投入，加上國內(nèi)制造廠家的長期學(xué)習(xí)以及不斷摸索，現(xiàn)如今國內(nèi)也出現(xiàn)了世界一流的模具制造和生產(chǎn)廠家，像大家熟知的富士康、比亞迪、勁勝、捷榮等。

大家都知道一個好的產(chǎn)品，首先要有好的產(chǎn)品設(shè)計，如精致的外觀和手感。而把好的產(chǎn)品設(shè)計轉(zhuǎn)化成好的產(chǎn)品就需要好的模具來完成。模具行業(yè)在我國初步劃分為10個大種類和46個小種類，其中塑膠類模具市場占有率55%，五金類模具市場占有率35%，鑄造模具市場占有率5%，其他如壓鑄、鍛造、陶瓷等模具占有率為5%左右。本人從事塑膠模具設(shè)計與制造已有十余年以上，現(xiàn)將自己的經(jīng)驗和心得與大家分享如下。

一、模具設(shè)計階段的注意事項

1、接收產(chǎn)品圖紙進行模具設(shè)計與加工前，首先要明確產(chǎn)品的技術(shù)要求，如公差配合要求、表面是否進行二次加工(噴涂、電鍍等)以及使用何種塑膠原料。生活中常用的塑膠原料有ABS、PC、PE、PP、PVC和PS等，例如手機外殼、電腦外殼以及汽車的一些內(nèi)飾件等，都是由ABS和PC原料生產(chǎn)的，它們都是由一種或者幾種單體在一定條件下聚合而成的高分子材料。這些材料的物理性能不同，使用領(lǐng)域也有所差異。故在模具設(shè)計前必須要明確這些基礎(chǔ)事項。

2、收集和了解模具加工設(shè)備以及成型加工設(shè)備，正所謂工欲善其事必先利其器，好的加工設(shè)備才能確保設(shè)計精度得到實現(xiàn)和滿足，否則再好的設(shè)計也只是空中樓閣，不能落地。如注塑機型號的選擇，作為一個設(shè)計者必須了解機器的注射容量，注射壓力、鎖摸壓力、噴嘴直徑，澆口套定位圈的尺寸以及可開合的模具最大和最小厚度以及模板行程等關(guān)鍵參數(shù)。

3、確定具體設(shè)計方案，首先要設(shè)計好模腔布置圖，一般對于注塑行業(yè)來說，產(chǎn)品精度要求在3級和3a級且重量在5g左右時，模腔數(shù)為4～6穴；精度要求在4～5級時，模腔數(shù)為16～20穴；產(chǎn)品重量在12～18g時，模腔數(shù)為8～12穴，重量超過20g以上時，模腔數(shù)最好不要超過8穴。當(dāng)然實際的模腔數(shù)要結(jié)合產(chǎn)品的難易度以及使用的材料才可以最終確定。模腔數(shù)確定好以后，下一步就是選定分型面，分型面選擇的第一要素就是要確保產(chǎn)品的表面質(zhì)量，其次要有利于模具加工、脫模、排氣和成型等。第三，確定流道方式，即主流道、分流道以及流道的形狀、位置和大小以及排氣方式。第四、確定頂出方式，如推板頂出、頂針頂出、頂管頂出還是組合式頂出。第五、確定模具產(chǎn)品的加熱、冷卻方式，如熱流道加熱方式，機械油冷卻還是水冷卻。第六、根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量選定模具鋼材，不同的鋼材由于硬度不同，模具的使用壽命也會不同，特別是一些主要成型零件，如滑塊、斜頂?shù)龋牧线x擇上要特別慎重。以上六點都需要經(jīng)過詳細研究以后才可以開始繪制模具設(shè)計圖。2000年以前模具的設(shè)計軟件主要是2D的Auto-cad/CAM，如今主要采用的是3D軟件，如Pro-e、UG、Solid-work等，相比2D軟件，3D軟件具有更快速、更直觀也更容易糾錯等明顯的優(yōu)勢。

4、設(shè)計圖紙的校對和審核。一個產(chǎn)品的模具設(shè)計圖紙一般有單體零件圖、裝配圖等很多套，如何確保這些設(shè)計圖紙沒有差錯，校對和審核的工作必不可少，此時發(fā)現(xiàn)問題還可以及時修正，不會造成經(jīng)濟和時間損失，一旦圖紙下發(fā)到加工部門，再發(fā)現(xiàn)問題時，勢必會造成直接的經(jīng)濟損失以及生產(chǎn)周期的延后。筆者曾經(jīng)就遇到過此類事情，一個小零件的設(shè)計錯誤，由于趕工期，沒有進行校對和核準(zhǔn)，本來半個小時可以完成的工作，結(jié)果導(dǎo)致整個項目延后一周，給公司也帶來了不小的損失。所以在此想重點提醒各位設(shè)計同仁，千忙萬忙這個過程也絕不可以省略。

二、模具設(shè)計優(yōu)劣的評判標(biāo)準(zhǔn)

模具設(shè)計和加工完成以后，如何評判設(shè)計的好壞和優(yōu)劣，產(chǎn)品是最好的證明。所以建議設(shè)計人員必須要研究產(chǎn)品、經(jīng)常去生產(chǎn)一線，參與生產(chǎn)過程，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的不足和問題點，不斷改進和優(yōu)化設(shè)計方案，并形成標(biāo)準(zhǔn)化和可供參考借鑒的經(jīng)驗總結(jié)，這樣才能算是一個合格的設(shè)計人員。

目前我國的高端模具設(shè)計以及制造和國外還有一定的差距，有資料顯示，我國每年高端模具的進口金額達到百億元之多。但是我堅信，在國家政策的大力扶持下、在各級模具行業(yè)協(xié)會以及制造廠商的共同努力下，我們一定會迎頭趕上，很快就會達到并超越世界一流水平。真正實現(xiàn)制造大國向制造強國的轉(zhuǎn)變，讓我們一起努力吧??！

[1]《中國模具網(wǎng)-模具行業(yè)發(fā)展趨勢分析》

[2]《模具設(shè)計與制造基礎(chǔ)》

[3]《中國塑膠網(wǎng)》

[4]《注塑模具設(shè)計》

[5]《模具制造》

[6]《模具設(shè)計基礎(chǔ)》

楊昌鋒(1979.11-)，男，安徽含山人，本科，研究方向：工程設(shè)計。