模具设计中常见问题研究

塑料模具设计中常见的问题研究

1 塑料模具设计的发展现状

为了更好的解决塑料模具设计中常见的问题，笔者认为有必要让 读者了解一下当前塑料模具设计的发展现状。 1.1 塑料模具设计的内容

塑料模具的设计总是在不断变化和更新的。它主要从以下四方面 更新变化。它们分别是：①工业产品的形状与外观；②产品尺寸的精 确度；③设计模具的工艺程序；④模具的质量要求。在设计每个模具 的过程中，设计者都要不断的进行创新。模具尺寸的大小、部件的组 成部分、工艺设计以及力学的计算等都是模具设计的主要内容。模具 的设计主要经历四个阶段，它们分别是：①在设计前要对产品进行分 析；②对部件进行设计；③设计总体方案；④进行结构和施工图的设计。

1.2 现代塑料模具的设计

设计者将客户的计算机资料输入电脑，在计算机辅助系统以及 CAD/CAE 技术的帮助下，可进行仿真实验。在此过程中，系统能进 行图形处理。特别是对于那些包含三维曲面的图纸，系统能够进一步 修正和编辑。例如，曲面的结合、截面圆角以及曲面的融合等。设计 好的零部件在电脑系统的帮助下，可将其实体显示出来。这样，设计 者就能很直观的观察其设计的正确性。设计者还可以借助系统功能对 强度、塑料流动状态以及模温等进行模拟测试。一旦发现设计中存在 误差就能及时修改，这在很大程度上降低了塑料模具的设计成本。

1.3 在塑料模具设计中CAD/CAE 技术的应用

当前在塑料模具的设计中，主要应用的技术就是CAD/CAE 技术。 CAD/CAE 技术主要包括概念设计、有限元分析、优化设计、计算机 仿真、绘图以及辅助设计过程管理等。产品的大体结构是通过CAD 技术设计出来的。设计者在设计出大体结构后再利用CAE 技术进行 结构分析和评估。在模具 C A D / C A E 集成技术的帮助下，制件不

需要原型试验。通过几何造型技术，制件就能准确而生动的展示在计 算机上。当需要进行力学检测时，可采用有限元分析技术。此外，计 算机还能帮助设计者进行快速分析、自动绘图和自动检索，这不但能 减轻设计者的工作压力，还能让他们把更多的精力放在模具设计的难 点、重点上。在正式使用模具之前，CAD 软件能够对模具的参数进 行正确性预测。例如，在考察熔体在模腔中的流动状况时，可采用流 动模拟软件来进行，以便改进浇注系统的设计，从而更大的提高模具 的成功率。当需要考察熔体的凝固和模温的变化时可采用保压和冷却 分析软件，通过软件的分析结果来改进冷却系统。此外，为了事前了 解塑料模具出模后的翘曲以及变形情况，可应用应力分析软件。随着 技术的进步，当前的概念设计已经不仅仅是外观和结构上的设计，它 已经扩展到模具结构分析的领域。当用CAD 技术设计出塑料模具后， 可采用CAE 软件对其进行刚度、强度、跌落试验模拟以及散热能力 等分析。通过这些分析，可以对前面的概念性结构进行合理性检验。 当发现不合理时，可采用CAD 软件进行修改。通过以上的介绍可以

看出CAD/CAE 技术在塑料模具设计中发挥着巨大的作用。 1.4 塑料模具设计中的常见问题

从当前的社会发展状况来看，大多数工艺制品对其尺寸和形状的 要求都很高。因此，这也要求模具设计者在设计模具时要对其进行严 格设计和分析，以便达到工业制品的要求。尽管模具设计者在工作中 非常严谨，但是也经常会出现一些问题。例如，①在塑料模具设计中 存在收缩率方面的问题。在制备塑料模具时，往往需要高温和高压的 环境。塑料在高温的条件下溶解为液体，然后在将其注入模腔中。由 于塑料本身的特性使其对液体塑料的定型产生了影响。和固定的模腔 相比，塑料模具变小了。在此种情况下就发生了收缩。这要求设计者 在制备塑料模具前必须考虑到此方面的问题，以便尽量减少误差。但 在真正的设计中，虽然设计者考虑了此问题，但是却忽略了不同类型 的塑料其收缩率也不同这一点。因此也会影响模具尺寸的大小；②在 塑料模具设计中存在公差标注不一的问题。众所周知，根据制品的不 同，其塑料模具的比例也是不一样的。因此，对于模具设计者来说， 在设计模具时要着重考虑公差标注问题。一旦发生公差标注低的情况 就会降低塑料模具的精确度，反之就会造成精度较高，模具复杂。此外，

在设计模具时，设计者因忽略了公差标注问题而采用自己的经验进行 盲目选择时，会导致模具在尺寸和形状上出现问题。从而降低了塑料 模具的质量和价值；③在塑料模具设计中存在热膨胀系数问题。热膨 胀系数是另一个影响塑料模具形状和尺寸的问题。热膨胀系数随着塑

料模具材料的不同而不同。正是这种热膨胀系数对塑料模具冷却后的 形状和大小产生作用。由此可见，热膨胀系数在设计塑料模具中占据 重要作用。但是，在实际工作中，总有一些设计者不严格遵守设计流程，

缺少对它的利用，从而导致塑料模具设计的成功率降低。 2 关于塑料模具设计中常见问题的解决措施

在设计模具时，设计者为了提高塑料模具的设计效率，就需要不 断的进行理论及实践上的创新，谨慎分析各种问题，寻找出影响塑料 模具成功率的关键因素，并思考这些因素可能导致的问题，从而采取 有效的防范措施。这不仅对提高模具的效率以及质量具有重要意义， 也对能生产出更加满意的产品具有重要意义。下面笔者针对上面所提 到的问题，提出几点解决措施。 2.1 设计者要注意设计前的准备工作

在进入设计模具之前，设计者一定要事先做好材料收集工作。此 外，相关工作人员也要掌握模具的相关数据以及有用的信息。由此可 见，塑料模具设计的前期准备工作非常重要。例如，模具的精确尺寸、 注塑机的操作方法以及操作技巧、影响设计模具的因素等都需要考虑 到。因为这些因素对塑料模具的最终成型都能产生很大的影响，因此 设计者在设计模具的过程中要谨慎、认真的分析这些问题，尽量避免 出现差错，以便更大程度的提高塑料模具的设计效率。 护问题

在设计塑料模具中，设计者还要对塑料模具失效问题进行考虑。