塑料模具設(shè)計過程中的常見問題和解決策略

于 丹

(南通工貿(mào)技師學(xué)院，江蘇 南通 226010)

1 塑料模具設(shè)計的內(nèi)容與應(yīng)用

1.1 塑料模具設(shè)計的內(nèi)容

伴隨產(chǎn)品制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，塑料模具設(shè)計內(nèi)容更加繁多，在設(shè)計塑料模具的時候首先要關(guān)注工業(yè)產(chǎn)品的形狀以及外觀，產(chǎn)品外觀的設(shè)計工作是塑料模具設(shè)計的首要環(huán)節(jié)。其次在設(shè)計塑料模具的時候需要確定產(chǎn)品的精確度，以此保證產(chǎn)品的角度以及尺寸滿足產(chǎn)品制造業(yè)的要求。再次在進(jìn)行塑料模具設(shè)計的過程中，也需要借助一定的程序，并且這些程序是經(jīng)過科學(xué)規(guī)劃的，具有可行性。最后要關(guān)注模具的質(zhì)量要求，在設(shè)計塑料模具的時候要保證所設(shè)計出的模具符合行業(yè)要求。為了保證塑料模具設(shè)計工作的順利進(jìn)行，在模具設(shè)計的時候需要堅持以下工業(yè)步驟，首先對設(shè)計的對象進(jìn)行全面分析，其次根據(jù)要求設(shè)計產(chǎn)品的零部件。再次在保證精確度的基礎(chǔ)上設(shè)計可行的生產(chǎn)總體的方案，最后設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及設(shè)計施工圖[1]。

1.2 現(xiàn)代塑料模具的設(shè)計

在設(shè)計現(xiàn)代模具的時候需要借助計算機(jī)技術(shù)的幫助，通過使用計算機(jī)技術(shù)能夠提高設(shè)計的效率以及質(zhì)量，保證模具設(shè)計工作的順利進(jìn)行，通過在設(shè)計工作當(dāng)中借助計算機(jī)技術(shù)能夠設(shè)計出更多新設(shè)計方案，設(shè)計者利用計算機(jī)技術(shù)以及CAD技術(shù)根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行仿真實驗，對設(shè)計效果進(jìn)行評估以及修改，從而提高設(shè)計水平。通過利用計算機(jī)技術(shù)能夠做好三維設(shè)計工作，從而對已經(jīng)設(shè)計好的產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步地修正以及編輯，同時對于已經(jīng)設(shè)計好但是沒有進(jìn)行組裝的零件可以借助電腦技術(shù)在圖紙上充分地展示出來，因此產(chǎn)品的需求者可以根據(jù)自己的需求觀看圖紙零件，在不浪費原材料的情況下，體驗設(shè)計者所提供的產(chǎn)品服務(wù)，當(dāng)對所設(shè)計的產(chǎn)品滿意之后再可以追加投資進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)，減少經(jīng)濟(jì)損失。在觀看圖紙發(fā)現(xiàn)問題的時候能夠要求設(shè)計者及時地糾正，從而讓設(shè)計者根據(jù)意見進(jìn)行產(chǎn)品的修改[2]。

1.3 CAD/CAE技術(shù)在塑料模具中的應(yīng)用

CAD/CAD技術(shù)能夠在塑料模具設(shè)計中發(fā)揮重要的作用，該技術(shù)主要包含概念設(shè)計，有限元設(shè)計以及計算機(jī)仿真等過程管理功能，通過使用該技術(shù)能夠有效地提升塑料模具設(shè)計的效率。使用CAD技術(shù)能夠設(shè)計塑料模具產(chǎn)品的大體結(jié)構(gòu)，CAE技術(shù)則主要是對借助CAD所設(shè)計出來的模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)的分析以及評估，在CAD以及CAE 2種技術(shù)的雙重幫助下，設(shè)計工作者可以在不浪費原材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行原型實驗，在原型實驗當(dāng)中發(fā)現(xiàn)所設(shè)計產(chǎn)品存在的問題，并且借助計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行及時地糾正。通過借助計算機(jī)技術(shù)能夠?qū)⑺O(shè)計出來的產(chǎn)品外形以及結(jié)構(gòu)全面地呈現(xiàn)在計算機(jī)頁面之上，更好地了解所設(shè)計的模具，除此之外，借助有限元技術(shù)能夠進(jìn)行力學(xué)分析，在使用有限元技術(shù)進(jìn)行塑料模具設(shè)計的時候，能夠幫助設(shè)計者對所設(shè)計出的產(chǎn)品進(jìn)行快速地分析以及自動地繪圖、搜索，從而有效地減輕設(shè)計者的壓力，提高工作效率，促進(jìn)其它工作的順利開展[3]。

2 塑料模具設(shè)計過程中常見的問題

2.1 設(shè)計中收縮率存在嚴(yán)重的問題

在塑料模具設(shè)計以及制作的過程當(dāng)中，需要在高溫以及高壓的條件下進(jìn)行，通過這一條件下進(jìn)行模具的設(shè)計以及制作能夠?qū)⑹褂玫哪＞呷芙獬梢后w，然后技術(shù)人員可以將已經(jīng)溶解好的液體注入所設(shè)計好的模具當(dāng)中，當(dāng)液體冷卻之后，便會形成一個完好的設(shè)計構(gòu)件。雖然，塑料模具具有許多優(yōu)勢，但是與其它材料相比，塑料本身還存在著一定的缺陷。塑料的缺陷容易影響到液體塑料的定型，比如通過對液體塑料以及固定的模具進(jìn)行對比，是不能采取有效措施進(jìn)行處理，塑料模具設(shè)計出來的構(gòu)件的外形會產(chǎn)生收縮的現(xiàn)象，這就需要設(shè)計人員在設(shè)計塑料模具的時候便需要針對該問題進(jìn)行妥善地分析，采取有效措施加以解決，避免所設(shè)計的模具與設(shè)計結(jié)果產(chǎn)生比較大的誤差。在實踐的設(shè)計過程當(dāng)中，盡管設(shè)計人員非常重視收縮率問題的解決，但是在實際工作中忽略所使用的塑料材質(zhì)不同，所產(chǎn)生的收縮率也不同，導(dǎo)致所設(shè)計出的模具尺寸與實際的設(shè)計并不相符，不利于塑料模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展[4]。

2.2 所設(shè)計出的塑料模具缺少一個統(tǒng)一的公差標(biāo)準(zhǔn)

在設(shè)計模具的時候需要結(jié)合既定的設(shè)計要求，設(shè)計要求不同，所制備的構(gòu)件也就不同，所使用的塑料模具的比例也會不同。為了能夠保證塑料模具的最終設(shè)計的質(zhì)量，讓塑料模具在制造行業(yè)中可以充分地發(fā)揮出自己的作用，這就需要設(shè)計人員關(guān)注公差問題。當(dāng)公差標(biāo)注比較低的時候就容易降低設(shè)計塑料模具的精確度，但是當(dāng)所標(biāo)注的工程過高的時候會使得模具的制作精度較高，導(dǎo)致在制作以及設(shè)計的過程當(dāng)中浪費了大量的人力以及物力，設(shè)計工作也變得更加復(fù)雜，給設(shè)計人員帶來了更多的工作壓力。除此之外，在進(jìn)行模具設(shè)計的過程當(dāng)中，設(shè)計人員如果不重視公差標(biāo)注工作，在實際工作中根據(jù)自己已經(jīng)積累的經(jīng)驗盲目地進(jìn)行選擇，就容易使其所加工出的模具在形狀以及尺寸方面都存在問題，降低了塑料模具的質(zhì)量以及價值，不利于塑料模具功能的正常發(fā)揮。

2.3 設(shè)計的塑料模具存在一定的熱膨脹問題

在設(shè)計塑料模具的時候，經(jīng)常會遇到熱膨脹問題，在完成模具的注塑之后，由于受到熱膨脹系數(shù)的影響，會影響模具的形狀以及大小，通過進(jìn)行長期的塑料模具設(shè)計工作能夠得出一定的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)膨脹系數(shù)和模具材料之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)膨脹系數(shù)會隨著塑料模具材料的不同而不同，因此在實際的質(zhì)量模具設(shè)計的過程當(dāng)中，很難對塑料模具的熱膨脹系數(shù)進(jìn)行有效地控制。因此，為了能夠減小了膨脹系數(shù)對塑料模具形狀以及大小的影響，便要求工作人員仔細(xì)地研究每一種塑料的熱膨脹系數(shù)，通過研究熱膨脹系數(shù)能夠全面地把握不同的熱膨脹系數(shù)對模具的形狀以及大小的影響規(guī)律，從而在掌握影響規(guī)律的基礎(chǔ)上，制定嚴(yán)格的操作流程，讓操作人員以及施工人員嚴(yán)格地按照既定的操作流程進(jìn)行塑料模具的設(shè)計操作，從而有效地控制了膨脹系數(shù)。但是在實際的工作過程當(dāng)中，經(jīng)?？梢园l(fā)現(xiàn)設(shè)計工作者并沒有嚴(yán)格地遵守設(shè)計流程，從而使得塑料模具設(shè)計過程當(dāng)中容易受到熱膨脹系數(shù)的影響，降低塑料模具設(shè)計的成功率，因此，需要采取有效的措施對該問題進(jìn)行有效地解決以及處理。

3 解決塑料模具設(shè)計過程中常見問題的具體措施

3.1 做好設(shè)計之前的材料準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行塑料模具設(shè)計之前，設(shè)計工作人員需要全方位地了解所要設(shè)計產(chǎn)品的信息，并且積極地收集制作模具的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而做好塑料模具設(shè)計的準(zhǔn)備工作，比如所設(shè)計的模具需要多大的尺寸，在設(shè)計的過程當(dāng)中需要考慮什么影響因素，在設(shè)計時的注意事項等等。以上因素都會影響模具設(shè)計的質(zhì)量，會影響模具成型的成功率，因此設(shè)計人員在全面考慮以上問題的同時，需要收集相關(guān)資料，從而有效地降低誤差的出現(xiàn)，提高設(shè)計的效率。

3.2 選擇科學(xué)適合的公差標(biāo)注

由于制作產(chǎn)品的不同，因此會對塑料模具提出不同的要求，對于精度要求比較高的模具，在設(shè)計的過程當(dāng)中需要標(biāo)注出高標(biāo)準(zhǔn)的公差標(biāo)注，從而保證模具的尺寸精確度，更好地滿足對于模具的要求。但是在選擇高標(biāo)準(zhǔn)公差標(biāo)注的時候設(shè)計程序比較復(fù)雜，給工作人員會帶來更大的工作壓力，對于精度要求比較低的模具便可以采取更低的公差標(biāo)注，所設(shè)計出的模具盡管存在一定的誤差，但是在誤差允許的范圍之內(nèi)能夠滿足設(shè)計模具的要求。為了能夠減少誤差，做好誤差處理工作，便需要充分地考慮塑料自身的受熱性以及收縮性問題，根據(jù)不同材料的塑料模具的設(shè)計提出適合的設(shè)計方案。

3.3 逐漸改良設(shè)計的方法，提高精確度

與傳統(tǒng)的塑料模具澆筑工藝不同，在制作塑料模具的時候，通過借助計算機(jī)技術(shù)的幫助，能夠更好地節(jié)約材料，避免材料的浪費，提高塑料模具的精確度，從而使得所設(shè)計出的塑料模具能夠滿足制造行業(yè)的要求，提高模具商業(yè)化比例，促進(jìn)制造行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

4 結(jié)語

伴隨社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，加工制造產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平不斷提高，能夠帶動市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。由于加工制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使得對于塑料產(chǎn)品的要求越來越高，通過做好塑料制品的設(shè)計工作，解決設(shè)計工作中存在的問題，能夠有效地提升塑料模具的設(shè)計水平，促進(jìn)塑料模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。