基于面向制造的注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

周思亮 卓建業(yè) 敖展

摘 要：在當(dāng)前模具行業(yè)發(fā)展過程中，面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)（DFM）的合理應(yīng)用可以使產(chǎn)品生產(chǎn)朝著低成本、高效率的方向發(fā)展，本文介紹了在當(dāng)前的注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)用DFM技術(shù)的意義、流程、實(shí)例、不足及其優(yōu)化措施，以期進(jìn)一步提升注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量，希望能夠給制造業(yè)的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù);注塑模具;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引言

傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工作更多的是依賴設(shè)計(jì)人員與工藝人員的經(jīng)驗(yàn)，在模具設(shè)計(jì)時(shí)，往往需要對產(chǎn)品進(jìn)行反復(fù)的試模調(diào)整，這不僅在一定程度上延長了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，還大大增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本?，F(xiàn)階段，為切實(shí)解決上述問題，將DFM技術(shù)應(yīng)用到當(dāng)前的注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，成為了一項(xiàng)極為必要的工作。

一、將DFM應(yīng)用到注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的意義

在并行工程研究過程中，DFM是一種在并行工程思想指導(dǎo)下，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造集成到一起的技術(shù)方法，這一方法在實(shí)際應(yīng)用過程中，拋棄了過去產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的“隔墻”設(shè)計(jì)，即在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，就對可能限制產(chǎn)品生產(chǎn)的因素進(jìn)行思考，并且通過對產(chǎn)品設(shè)計(jì)情況進(jìn)行全面分析的方式，在產(chǎn)品正式生產(chǎn)前，盡可能找出設(shè)計(jì)中存在的與產(chǎn)品生產(chǎn)制造相關(guān)的問題，并對其進(jìn)行優(yōu)化，保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造能夠一次成型，在降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上，提高產(chǎn)品質(zhì)量，為產(chǎn)品生產(chǎn)周期的縮短、產(chǎn)品效益的提升提供有效的支持。

二、將DFM應(yīng)用到注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的流程

第一，在確定注塑模具初始型腔時(shí)，可以借助DFM技術(shù)對模具設(shè)計(jì)方案中的初始型腔數(shù)目進(jìn)行確認(rèn)，為模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造良好的條件;第二，在確定注塑模具成型材料時(shí)，可以借助DFM技術(shù)對模具的塑材制品物理性質(zhì)、力學(xué)性能、電性能等情況進(jìn)行分析，并且在對各種塑材性能品質(zhì)進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，選擇最合適的成型材料;第三，在確定澆口形式時(shí)，可以借助DFM技術(shù)對模具澆口去除、加工、塑件外形等工作可行性進(jìn)行分析，確定最為合適的澆口形式，為后續(xù)零部件的順利生產(chǎn)打下良好的基礎(chǔ);第四，在選擇模具形式時(shí)，可以借助DFM技術(shù)對模具的形狀、注塑澆口、塑材等使用情況進(jìn)行分析，選擇最適合的模具形式;第五，在選擇注塑機(jī)機(jī)型時(shí)，可以借助DFM技術(shù)對注塑機(jī)占用空間、操作便利性、注射量、注射壓力等信息進(jìn)行分析，選擇最合適的注塑機(jī)，并對選擇結(jié)果的合理性加以評價(jià);第六，在評價(jià)模具結(jié)構(gòu)方案時(shí)，可以借助DFM技術(shù)對注塑模具設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行分析，并為設(shè)計(jì)優(yōu)化工作的開展提供意見與建議[1]。

三、將DFM應(yīng)用到注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)例

由于當(dāng)前儀表盤的罩蓋體積較大，并且總體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，為提升這一產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，節(jié)約產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，可以通過注塑模具澆筑塑材的方式，完成罩蓋的生產(chǎn)。具體來說，某款儀表盤罩蓋外部結(jié)構(gòu)尺寸為960320230mm，厚度僅為3mm，并且罩蓋內(nèi)存在著大量螺絲孔、加強(qiáng)筋等不規(guī)則形狀部件，這使得罩蓋模具設(shè)計(jì)難度大幅度上漲，現(xiàn)階段，為切實(shí)提升罩蓋模具設(shè)計(jì)工作的可靠性，可以將DFM技術(shù)應(yīng)用到罩蓋注塑模具設(shè)計(jì)工作中。首先，由于該款罩蓋注塑模具生產(chǎn)前，罩蓋需求廠家已經(jīng)明確了罩蓋使用的素材，因此本次罩蓋注塑模具設(shè)計(jì)核心在于確定罩蓋澆注口的數(shù)量與澆筑管道的布局，為切實(shí)提升設(shè)計(jì)工作的可行性，可以將DFM技術(shù)應(yīng)用到澆注口、澆筑管道布局設(shè)計(jì)工作中，并對不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比對，從中選擇最佳的方案，最終決定蓋罩蓋注塑模具的澆注口有4個(gè)。其次，在罩蓋注塑模具澆注口數(shù)量確定后，還需要應(yīng)用DFM技術(shù)對注塑模具四個(gè)澆注口澆筑塑材時(shí)的壓力、流量、澆筑時(shí)間等因素進(jìn)行分析，通過盡量提升澆筑壓力均衡性、流量均等性并且控制時(shí)間盡量接近性的方式，降低后續(xù)罩蓋注塑生產(chǎn)的難度。最后，由于罩蓋生產(chǎn)過程中，超過80%的時(shí)間消耗在罩蓋冷卻環(huán)節(jié)，現(xiàn)階段，為盡量提升罩蓋生產(chǎn)效率，可以通過DFM技術(shù)對罩蓋冷卻方式進(jìn)行分析，找出最合適的罩蓋冷卻系統(tǒng)布局方式，在提升注塑模具實(shí)用性的基礎(chǔ)上，為后續(xù)罩蓋生產(chǎn)活動的順利開展創(chuàng)造良好的條件[2]。

四、將DFM應(yīng)用到注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的不足與優(yōu)化措施

盡管在當(dāng)前的注塑模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中，DFM技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，但對當(dāng)前DFM技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行分析后可以了解到，在注塑模具設(shè)計(jì)過程中，DFM技術(shù)應(yīng)用有著專業(yè)化水平偏低、前期信息準(zhǔn)確率不高、項(xiàng)目總結(jié)反饋機(jī)制不夠健全等問題，現(xiàn)階段，為切實(shí)提升這一技術(shù)方式應(yīng)用的可靠性，首先，面對這一技術(shù)專業(yè)化程度不夠高的情況，可以通過培養(yǎng)專門的DFM技術(shù)人員，在DFM技術(shù)應(yīng)用過程中不僅可以明確客戶提供產(chǎn)品參數(shù)、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等信息，并且在注塑模型設(shè)計(jì)過程中，能夠合理利用DFM技術(shù)對模型的塑膠特性、模具結(jié)構(gòu)等信息進(jìn)行分析，從而切實(shí)提升注塑模具后續(xù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)工作的可行性。其次，由于DFM技術(shù)在前期應(yīng)用過程中往往需要對客戶提供的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行分析，受各種因素的影響，部分信息不夠完整，甚至可能存在一定的錯(cuò)誤，這使得DFM的可行性分析結(jié)果存在一定的偏差，需要注塑模具在后續(xù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中不斷對自身的結(jié)構(gòu)、素材等條件進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，這不僅提升了DFM技術(shù)應(yīng)用的工作壓力，還增加了注塑模具生產(chǎn)的成本?，F(xiàn)階段，為切實(shí)解決上述問題，在使用DFM技術(shù)對注塑模具進(jìn)行可行性分析前，可以通過對其進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì)與CAE分析的方式，為后續(xù)DFM分析準(zhǔn)確性與完整性的提升提供支持。同時(shí)，為解決因信息參數(shù)不夠準(zhǔn)確所導(dǎo)致DFM工作量增加的問題，在實(shí)際工作過程中，可以通過在注塑模型設(shè)計(jì)工作開展前，對各種影響因素進(jìn)行分析審查，降低數(shù)據(jù)參數(shù)的錯(cuò)誤率，提升DFM技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量。最后，在DFM技術(shù)應(yīng)用過程中，往往存在著部分問題分析后，無法及時(shí)將其反饋給模型設(shè)計(jì)人員，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)無法對其進(jìn)行處理的情況，這一情況的存在不僅增加了DFM工作量，還會增加注塑模型的生產(chǎn)成本，現(xiàn)階段，為切實(shí)解決上述問題，構(gòu)建科學(xué)的項(xiàng)目反饋機(jī)制，將DFM技術(shù)應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)的問題，及時(shí)傳達(dá)給目標(biāo)人員，及時(shí)解決工作失誤，成為了一項(xiàng)極為必要的舉措。

結(jié)語

面對當(dāng)前人們對零件加工制造精密度要求不斷提升的情況，在DFM技術(shù)應(yīng)用到注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，可以有效降低一些大型、精密度較高、較為復(fù)雜的模具生產(chǎn)成本，縮短模具的生產(chǎn)周期，在滿足人們對模具實(shí)際需要的基礎(chǔ)上，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與市場競爭力的提升，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]龐有強(qiáng).注塑模具電火花加工電極設(shè)計(jì)及工時(shí)預(yù)估關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2018.

[2]羅云中.注塑模具零件三維工序模型的生成方法研究與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D].武漢理工大學(xué)，2020.