现代设计手段在塑料模具设计中的应用

冯清梅，孙高钢

(台州第一技师学院(筹)，浙江 温岭 317500)

随着工业技术的快速发展，当前市场对塑料产品提出了更高的要求。塑料产品的基本构造愈发复杂，更新速度也在不断加快，这就需要塑料产品生产商提高生产能力，保证塑料产品的质量。在这样的情况下，运用现代设计手段提高设计效率及质量显得尤为重要。

设计塑料模具的过程中，现代设计手段得到了较为普遍地运用，这样生产加工出来的塑料模具质量更高，稳定性更好。模具设计中，需要明确设计目标，收集设计过程中的有关材料，满足生产中的相关标准，完善结构设计方案。要想在塑料模具设计过程中应用现代设计手段，就要从设计的各个环节入手，完善总体设计方案，从而有效确保设计的高效性。

1 塑料模具设计的基本方法

1.1 明确设计目标

设计模具时，首先要确定自身设计目标，结合生产的有关规定和需要，科学确立设计目标。设计模具过程中，目标的确立发挥着十分重要的引导作用，后续模具设计的相关工作都是以其为中心。制定设计目标时，应在确保符合有关设计需要的前提下，深入思考模具材料的选取和制作方法。选择的模具制作方式要简单且便于实际操作，如果操作过程过于复杂，容易导致发生质量和安全问题。选取模具制作材料时，要重点考虑材料的成本投入和稳定性，在保证质量的基础上，尽可能选取价格相对低廉的材料，以有效降低模具生产过程中的资金投入。

1.2 收集相关设计资料

设计模具时，要做好设计相关材料的收集工作[1]。需要收集的相关材料包括过去相似模具设计涉及的内容，整理设计中的先进方法。从过去的模具设计内容中能够得到一些启发，发现其中存在的问题，避免发生类似问题，有效提升模具设计水平。整理先进的设计方法有助于完善设计方案，使其满足模具设计的需要，符合相关标准。

1.3 满足生产所需条件

模具设计要满足生产条件，只有符合相应标准，才能确保生产加工出高质量的模具。设计和生产模具过程中，要全面了解模具生产加工的各道工序和操作，全面考虑各工序中需要满足的条件，以保证设计内容满足生产加工需要。

1.4 完善结构设计方案

模具设计中，保证模具结构设计方案的完善性具有十分重要的作用。结构设计是塑料模具设计中极为重要的一项工作内容，只有有效保障模具结构的科学性，才能使其制品更具实用性[2]。要想保障结构设计方案的完善性，就要加大力度研究模具的有关结构，使其结构设计更加科学合理，从而有效确保依据结构设计加工出来的塑料产品具有更强的应用性。

1.5 加工试模

加工试模是设计模具最后的一个步骤，此工作具有十分重要的作用，主要是对模具加以查验。试模可以有效查验模具设计中存在的不足，采取相应方法加以弥补，使其更加符合要求，以完善模具的设计，提升模具质量。

2 现代设计手段在塑料模具设计中的应用

2.1 快速成型技术

快速成型是工业发展中的一种新型的成型方法，可以快速实现设计人员从想法到具体产品的转化[3]。不论是零件的生产加工，还是优化设计，该技术都是高效、便捷的现代设计方法，开发效率较高，且费用较低。相关设计人员可以利用相应模型检验自己的设计想法。在过去的设计中，通常采用手工方式制作相应模型，不但工序复杂，制作过程还会遇到各种困难，制作精度与外观效果都无法达到预期。在快速成型技术的支持下，制作的模型品质较好，精度较高，能够形象展现设计人员的想法，与真实产品相同，还能够进行装配，可以形象地反映结构设计的各个方面，从而更好地提升产品的后续结构设计。

2.2 有限元分析技术

针对塑料模具，在进行有限元分析的过程中，需要从两个层面着手。首先，运用CAE软件做好模流的分析工作。其次，运用ansys软件分析模板的刚度及强度。模流分析指的是在模具型腔内注入相应的塑料溶体，用仿真的方式分析其流动的具体过程，从而对成型中可能产生的质量问题加以分析，同时给出相应的改进对策，这样可以有效避免模具生产之后出现质量问题，减少模具的修复操作，避免出现模具报废的情况。有限元分析的主要优势是：第一，利用此技术进行分析，能够及时发现潜在的问题，做出相应改进，对结构加以优化，能够有效降低模具生产的成本投入，减少模具修复次数，甚至无须修复。第二，可利用模拟注射参数的方式找出最合理的注射参数变化范围，实现塑料模具质量的提升。常用的CAE软件根据其不同功能特点可分为多种，具体如表1所示。

表1 CAE软件分类Tab.1 CAE software classification

塑料模具设计中，模仁壁厚值的计算是较为困难的。当前多数模具设计都是根据一些公式或工人借助自身经验进行估测，但是常常会发生估测不准确的情况，导致材料浪费或模具报废。利用ansys软件能够有效分析模仁的刚度与强度，从而得出模仁厚度的有效值或最大值，模仁材料得到了极大节省[4-5]。

2.3 模具CAD/CAM

塑料模具的设计与生产加工十分复杂，过去的模具设计与生产方式制造出来的塑料模具精度较低，无法满足当前工业发展的需要。为了节省塑料模具的设计时间，减少生产加工时间，提升塑料模具加工精度及性能，实现高效、自动批量化加工生产，提升产品更新速度，使企业能够在激烈的市场竞争中站稳脚跟，就要在模具的设计中应用CAD/CAM软件。CAD软件能够设计出模具的结构及其三维造型，利用CAM能够实现自动编程，并通过数控加工的方式将相应的塑料模具加工出来，这样就能有效确保塑料模具的加工精度。

3 结语

在塑料模具设计中运用现代设计手段是非常必要的。在今后的发展过程中，应不断完善模具设计，逐步提高塑料模具的设计水平，有力推动我国塑料产品生产加工行业的稳定发展。