模具设计中的问题及解决方案探讨

摘 要 随着社会经济的不断发展，很大程度上推动了制造业的发展，人们在日常生活与工作中对于模具制品的形状外观、功能性质的要求越来越高，这也加剧了模具的设计变得更为复杂。模具设计直接影响到产品的使用质量。这就要求在进行模具设计时严格按照相关设计规程，分析模具设计中常见的问题。笔者结合自身经验，从实际加工与理论实践两个方面分析了模具设计的常见误区，并简要的阐述了自己的看法。

关键词 模具设计；问题；分析

中图分类号：TG7 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）05-0187-01

模具与人们的生活息息相关，几乎所有的物品都离不开模具。我国的模具设计与制造发展较为成熟，但仍存在一些不足和问题，影响了模具生产效益。本文着重对模具设计中存在的一些问题进行分析，并尝试提出相应的解决方案，望能能为同行提供参考。

1 模具设计的内容分析

模具的设计与工艺产品零部件的具体形状、尺寸及精确度、工艺条件的转变及部件表面质量等要求有着密切的联系，每一副模具，相关设计人员都应采取科学的手段，创新的设计。通常模具设计主要包括模具尺寸及尺寸精度的确定与设计、产品零部件及产品成型工艺设计、力学计算等内容，因此可将模具设计分为以下4个阶段：模具产品的工艺分析与设计、模具整体设计方案、模具整体结构设计及设计施工图纸。

2 模具设计在当前社会的发展现状分析

随着社会经济的不断进步，工程制品在公差配合当中的要求越发严格，如电子计算机及电子元件等制品，这使通过提升模具型腔的加工精度与限制模腔额定的公差配合等方式加强工程制品的公差要求。使用这一方式往往导致以下两个方面的结果。一是，合格的生产出预计的工程制品，但需要投入大量的成本，甚至超过预算，且不能保证模具的使用寿命和质量；二是，即使相关技术人员采取了上述方式进行处理，也未能生产出满足要求的制品。对模具设计中导致模具使用寿命较差且无法合理生产合格产品的原因进行分析，可知对模具设计与合格产品的生产造成影响的因素多种多样，而大量的实践证明了这些问题的出现大多是因为相关技术人员进行模具设计时，未能充分的对材料性质的收缩因素进行考虑，也未处理好模具型腔内部的一些重要尺寸的公差配合。

3 模具设计中常见的问题分析

1）材料收缩方面的问题分析。模具加工往往在高温高压的环境下进行，注入模具型腔内的材料成型出的制品与模具型腔相比小了数个尺寸，这种情况就是模具的收缩问题。通常设计人员使用“mm/mm”的方式表示具体收缩量。一些技术人员在进行模具设计时，并未将不同材料不同品级的收缩量进行了解，另外不同的流动方向也将影响材料的收缩。如热塑性塑料在垂直流星雨水平流向的收缩量就具有明显的区别。

2）公差配合标注上的问题分析。若模具制品需要较高的精度要求，那么相关技术人员就应对尺寸公差等级进行慎重的选择。因为若选择了等级较高的公差配合就将导致制品在加工时采取的工艺要求更为复杂，明显增大了制品的生产成本。而若选择的公差等级精度较低，制造出来的制品又难以满足实际的精度要求。在模具设计中，一些技术人员认为模具在制造时，能够有效的保证公差要求，因此他们认为在进行模具设计是就可采取相同的公差，进而使制品的相关要求满足在一定范围之内。实际上这样的看法非常的不全面，因此在同一模具材料中，没有绝对的可确定的统一值。

3）模具模板冷却方案的设计问题。通常不同的模具材料的热膨胀系数各不相同，这表示即使两种材料的物力特性和化学性质完全相同，它们的热膨胀系数也存在较大的差别，因此相关技术人员在进行模具模板设计时，不仅要将材料的收缩因素影响进行考虑，也应结合实际情况，尤其是对模具冷却过程中的方案设计，如对热流传导时均有加热的性质设计以及流程与交口的几何形状设计等。且设计人员应充分的对径向收缩以及轴向收缩进行区分，在制品的公差较紧的情况下，制品在这两个方向上都将存在明显的收缩差。

4 模具设计常见问题的解决方案与建议

1）设计人员应对制品产量及原料收缩率进行了解。在专用的CAD系统中，人们可以使用提前设计好的模块，之后通过专用程序，对制品的所有尺寸进行测量计算。这种方法在一定程度上对人工计算模具型腔的工作进行了简化，而在制品公差相对严格的条件下，这些尺寸并不完全符合相关要求。对此，相关设计人员及技术人员就应与制品制作商取得联系，得到合适的材料以及具体的制品产量、原料的收缩率等，另外，在条件允许的情况下，应要求制品制作商提供具有明确性能指标的材料。

2）设计人员应充分掌握相关信息，再进行模具设计。通常在进行模具设计时，相关设计人员应全面的收集与掌握相应的信息。例如，制品的生产周期、模具使用的注塑机型号、制品的用途、模具型腔的要求数量等。而再对具体的钢模尺寸进行设计及模具型腔确定的过程中，相关设计人员存在盲目的利用手册中的相应收缩率公式进行数据的计算，这将可能引起制品报废。因此，相关设计人员在进行模具设计前，应充分的全面的将各个细节思考清楚，对可能发生的情况进行预测，并尽量的将相关的信息及数据进行收集。

3）对制品图纸中的公差配合进行细致的考虑，科学的利用设备。在进行模具制造时，为了充分的对设备进行利用，相关设计人员应该将制品图纸中的公差配合进行多次检验，思考。充分的将制品图纸中的各个环节说消耗的设计时间进行分析，虽然仅是数个小时的工作，但应认真的去对待。这数个小时的细致分析与思考，可能获取的是长达数百小时的功劳。也就是说，设计人员对所用图纸中作出的尺寸制定一个严格的公差并非是一件极为困难的事情，只是要求相关的技术人员对制品图纸进行认真细致的研究，进而对制品尺寸制定一个严格合理的公差。模具设计与制造已融入到人们的日常生活与工作，具有非常重要的意义，对此相关模具设计人员应对模具设计中的问题进行细致的分析及时处理。

5 结束语

综上所述，随着模具行业的发展以及制造业的需要，模具制品逐渐发展成为具有特别外观的物件，这也对模具设计人员提出了更高的要求，需要对模具设计中收缩问题、公差标注及模板冷却方案等进行严格细致的审核，并在设计模具前，尽量的对相关信息进行掌握，进而保证模具设计的科学有效的进行。

参考文献

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[3]李国锋.塑料模具设计的内涵与方法[J].机械设计与制造，2007（05）：196-198.

作者简介

赵显云（1977-），男，汉族，山东济宁人，助理工程师，大专，从事农机化技术推广工作，研究方向：农机化模具设计和农机推广。endprint