基于知识的注塑模具设计若干技术研究

黄雁彬

摘 要：随着我国经济、社会和科学技术的发展，我国的模具行业发展越来越迅速，因此对模具的设计要求也随之变得越来越高。在模具的制造过程中，不仅加工设备和工人专业素质会影响注塑模具的质量，而且模具设计对注塑模具的质量有着重要的影响，因此快速、精密、高效、高质的模具设计要求渐渐成为主要的发展方向。文章概述了基于知识的注塑模具设计的重要意义和注塑模具的一般设计内容，分析了注塑模具的设计因素，而且还介绍了几种应用了知识工程的注塑模具设计技术，以望为模具设计企业提供参考。

关键词：知识工程；注塑模具；模具设计技术

随着世界经济全球化的发展趋势愈演愈烈，我国的模具行业发展也变得越来越迅速，模具的设计要求也随之变得越来越高，变得越来越快速、精密、高效、高质，因此在模具制造过程中，不但要注意加工设备和工人专业素质，还要格外注意模具设计，尤其是要学会科学地将知识工程应用到注塑模具的设计过程中。基于知识的注塑模具设计可以实现设计知识的重用和模具的快速概念设计，这样可以优化注塑模具的设计方案，快速提高注塑模具的设计效率，节约注塑模具的设计时间，保证注塑模具的设计质量，满足模具市场对注塑模具的需求，进而提升模具企业的经济利润和核心竞争力，因此注塑模具设计人员要了解注塑模具的一般设计内容和考虑的因素，掌握几种常用的应用了知识工程的注塑模具设计技术，以提高自身的设计水平。

1 基于知识的注塑模具设计的重要意义

科学地将知识工程应用到注塑模具的设计过程中具有传统的设计方式不可比拟的优势，这也是基于知识的注塑模具设计的意义之所在。基于知识工程的注塑模具设计可以一种综合考虑选材、模具的结构和工艺设计等，设计和设计管理一体化的一种设计方式；基于知识工程的注塑模具设计可以利用知识工程这种先进的平台，有利于模具企业的设计经验的重用，具有重要的实践意义；而目前模具行业尚未形成系统的、完整的标准零件体系，应用知识工程到注塑模具设计中有利于模具行业提高零件的系列化水平和标准化水平，规范模具行业标准化工作；此外，科学地将知识工程应用到注塑模具的设计过程中，可以快速提高注塑模具的设计效率，节约注塑模具的设计时间，而且电子化、技术化的模具设计可以保证注塑模具的设计质量，满足模具市场对注塑模具的需求，进而提升模具企业的经济利润和核心竞争力，有利于模具企业的生存和发展[1]。

2 注塑模具设计的一般设计内容

注塑模具的设计内容一般包括注塑模具的概念设计和详细设计这两个基本设计。其中注塑模具的概念设计的一般设计内容如下：首先了解塑件要求和相关的模具制造条件，然后据此设计出合理的模具方案，最后结合客户要求、成本因素等选择最佳模具方案。注塑模具的详细设计的一般设计内容如下：首先根据概念设计的结果确定所制造的注塑模具的零部件尺寸和注塑模具的细化结构，然后校核成型的零件和受力零件的强度、刚度等指标。

3 注塑模具设计时的考虑因素

注塑模具在设计过程中的考虑因素有很多，这些因素都直接或者间接地影响着注塑模具的质量，因此注塑模具设计时一定要全面考虑，不可顾此失彼，这些因素大致可以分为以下四个方面，即注塑模具的材料、制品设计、模具设计以及注塑模具的成型工艺。其中注塑模具的材料选择是确保注塑模具质量的前提条件，因此选择时要格外注意材料的物理、化学和加工性能，这样才能设计出合理的模具；制品设计、模具设计是注塑模具制造成功的关键，制品设计包括对制品的形状、尺寸、支撑面、拔模强度、加强筋以及一些结构（孔、螺纹、圆角等）的设计，要保证制品壁厚的均匀，而模具设计时考虑的因素最多，包括材料性能、结构、用途、注塑机型号及其工作能力等，这都是注塑模具设计的基础；注塑模具的成型工艺是是注塑模具制造成功的最终保障，需予以高度重视，需要考虑到料筒、喷嘴和模具的承受温度、注塑的压力、注塑过程中的保压压力大小和时间、冷却的时间等因素。

4 几种常用的应用了知识工程的注塑模具设计技术

4.1 基于KBE的注塑模具设计技术

KBE技术是一种新兴的、开放性的智能研究技术[2]，是注塑模具设计实现智能化的重要手段。基于KBE的注塑模具设计过程中，设计时以知识模型为设计中心，因此构建模具的几何模型并转化为特征模型显得尤为重要，在转化过程中要善于利用特征技术，如设计、特征识别等，然后设计系统要综合考虑用户需求，进行设计交互，以确定模具的设计参数等，最后将这些确定的、合理的设计参数糅合到特征模型中，进而构建出知识模型。该技术的数据库、标准、设计经验等均利用集成工具集成到设计系统中，实现一体化，设计过程便捷，不存在设计瓶颈，提高了注塑模具的设计效率和质量。

4.2 基于CAD/CAE/CAM技术的注塑模具设计

CAD/CAE/CAM技术的注塑模具设计是基于模具几何特征和非几何特征的、在计算机系统的辅助作用下进行注塑模具设计的一种先进的设计技术[3]，在设计过程中模具设计人员要以注塑模具的综合特性和技术条件为基础进行模具结构的方案设计、优化和确定，同时还需要分析工艺和力学性能，转化为相关的技术文档，进而利用信息进行工艺设计和NC编程，并转化为需要的控制信息。该技术的CAD部分主要设计注塑模具的建模、方案设计、零件设计、零件装配以及模具结构校核等；CAE部分涉及注塑模具的力学分析、流动分析、冷却分析等；CAM部分涉及到数控仿真技术以及数控程序生成等。利用CAD/CAE/CAM技术进行注塑模具设计可以提高模具设计的精准度和设计效率，保障模具的质量，减少注塑模具的制作时间和周期，降低注塑模具的制造成本，提高注塑模具设计人员的兴趣和主观能动性，此外，这也有利于模具企业的管理。

5 结束语

伴随着世界经济全球化，我国的模具行业的竞争也越来越激烈，模具的设计要求也随之变得越来越高，变得越来越快速、精密、高效、高质。科学地将知识工程应用到注塑模具的设计过程可以实现设计和设计管理一体化，有利于模具企业的设计经验的重用，有利于模具行业提高零件的系列化水平和标准化水平，优化注塑模具的设计方案，快速提高注塑模具的设计效率，保证注塑模具的设计质量，满足模具市场对注塑模具的需求，提升模具企业的经济利润和核心竞争力。因此模具设计人员要掌握注塑模具的一般设计内容和考虑的因素，掌握几种常用的应用了知识工程的注塑模具设计技术，如KBE技术和CAD/CAE/CAM技术，以提高自身的设计水平。

参考文献

[1]林晓林.基于多智能体的注塑模具方案智能化设计研究[D].大连理工大学，2013.

[2]董坤.基于KBE的塑料模具快速设计技术的体系结构[J].装备制造技术，2010（05）：54-55.

[3]高茂涛.基于实例的注塑模具CAD/CAE的应用研究[D].湖南大学，2012.endprint