時(shí)間：2023-05-30 09:36:08
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇注塑模具，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：手機(jī) 注塑模具 CAE 優(yōu)化設(shè)計(jì)
在國(guó)內(nèi)外塑料加工行業(yè)中約有95%的制品靠模具生產(chǎn)，其中注塑模具的產(chǎn)量占塑料成型模具總產(chǎn)量的50%以上。新產(chǎn)品的開發(fā)也都是以模具的更新和工藝的改進(jìn)為前提。因此，應(yīng)用CAD/CAE軟件設(shè)計(jì)模具已成為提高模具企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的有力武器。
一、工藝分析
（一）塑件使用材料及工藝特性分析
使用材料為透明的pc和bbs按一定比例混合使之達(dá)到要求的一種材料，屬于熱塑性塑料，成型性能較好（收縮率為0.5%～0.7%），流動(dòng)性好，比熱容較低，在料筒中塑化效率高，成型周期短，精度等級(jí)高，耐沖擊，可以進(jìn)行UV處理，有很高的著色性。
（二）結(jié)構(gòu)工藝性分析
精度要求高，尺寸不大，外形對(duì)稱，一個(gè)側(cè)抽芯。
（三）模流分析
對(duì)于任何注塑成型來(lái)說(shuō)，最重要的是控制塑料在模具中的流動(dòng)方式。制品的許多缺陷，如氣穴、熔接痕、短射乃至制品的變形、冷卻時(shí)間等，都與樹脂在模具中的流動(dòng)方式有關(guān)。利用模流分析軟件MOLDFLOW通過(guò)對(duì)熔體在模具中的流動(dòng)行為進(jìn)行模擬，可以預(yù)測(cè)和顯示熔體流動(dòng)前沿的推進(jìn)方式填充過(guò)程中的壓力和溫度變化、流動(dòng)時(shí)間、氣穴和熔接痕的位置等，幫助設(shè)計(jì)人員就如何改變壁厚、制件形狀、澆口位置和材料選擇來(lái)提高制件工藝性，幫助工藝人員在試模前對(duì)可能出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行預(yù)測(cè)，找出缺陷產(chǎn)生的原因并加以改進(jìn)，提高一次試模的成功率。
二、手機(jī)外殼注塑模具設(shè)計(jì)
（一）創(chuàng)建模具模型
模具模型包括參照模型和工件，參照模型是設(shè)計(jì)模具的參照，工件是表示直接參與溶料成型的模具元件的總體積。對(duì)于多型腔模具，由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)密切相關(guān)，所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮，型腔的排布應(yīng)使每個(gè)型腔都能通過(guò)澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地分得所需的足夠壓力，以保證塑料熔體能同時(shí)均勻地充滿每一個(gè)型腔，從而使各個(gè)型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。多型腔模的型腔布置有平衡式和非平衡式排布兩種。對(duì)于手機(jī)外殼，根據(jù)市場(chǎng)的需求一般要大批量生產(chǎn)，所以采用一模四腔的平衡式型腔布置。
（二）設(shè)計(jì)澆口和流道
采用側(cè)澆口，2點(diǎn)進(jìn)澆，可減少熔料在模腔內(nèi)流動(dòng)的距離，便于注射成型。采用圓形斷面分流道，散熱量小，充模阻力小，澆口凍結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，可提高制件成型質(zhì)量。具體設(shè)計(jì)步驟如下：用旋轉(zhuǎn)切除材料的方法完成主流道的設(shè)計(jì)，分流道單擊特征y型腔組件y流道y導(dǎo)圓角，草繪流道線路即可。
（三）翹曲分析及其優(yōu)化設(shè)計(jì)
翹曲變形是指注塑制品形狀偏離了型腔形狀，從而影響產(chǎn)品的尺寸精度和形狀精度。翹曲分析的目的是預(yù)測(cè)產(chǎn)品在成型后的翹曲程度、分析翹曲產(chǎn)生的原因，最后對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。引起翹曲變形的三種主要原因：1）流動(dòng)取向?qū)е率湛s率的差異；2）型腔壓力差異導(dǎo)致沿流動(dòng)方向收縮的差異；3）不均勻冷卻導(dǎo)致收縮的差異。
（1）首次基本分析
在首次分析時(shí)，選用系統(tǒng)默認(rèn)的條件進(jìn)行，其中模具表面溫度為80℃，熔體溫度為260℃，開模時(shí)間為5s，注射+保壓+冷卻時(shí)間為30s等。為了能夠更準(zhǔn)確的做出翹曲變形預(yù)測(cè)，我們選用Cool+Fill+Pack+Wrap分析序列進(jìn)行翹曲分析。由分析結(jié)果我們可以看出，在冷卻系統(tǒng)作用下，制品在填充結(jié)束時(shí)制品總體溫度為271.5℃，成型結(jié)束時(shí)制品最高溫度為44.17℃，這說(shuō)明冷卻系統(tǒng)的效果明顯，不需要進(jìn)一步進(jìn)行修正。由于手機(jī)外殼底面需要與其他零件裝配，應(yīng)滿足配合公差及平面度要求，所以我們主要考慮各平面的翹曲變量，是否滿足制品的設(shè)計(jì)要求。查看翹曲變形結(jié)果，所示為比例因子為20時(shí)，制品在所有方向上的翹曲結(jié)果云圖，其中所有方向上的翹曲變量為0.323mm，不能滿足對(duì)制件精度要求。我們可以得出引起翹曲變形的主要分量在Y方向上，Y方向上的翹曲變量為0.6925mm。為了能過(guò)找出引起翹曲的具體原因，修改工藝條件選項(xiàng)。
（2）熔接痕
塑料制品結(jié)構(gòu)本身的特別設(shè)計(jì)使熔接痕不可避免。但熔接痕熔合不良將導(dǎo)致表面裂紋、取向不良，力學(xué)性能下降。澆口位置調(diào)整后熔接痕的分布，可看出，澆口位置調(diào)整后熔接痕的位置有了很大的改善，基本上偏離了了結(jié)構(gòu)上最薄弱的環(huán)節(jié)，而且數(shù)量有所減少，這說(shuō)明設(shè)計(jì)方案的調(diào)整是有效的。
（3）填充時(shí)間
影響制品翹曲變形的一個(gè)重要因素是充模階段熔體流動(dòng)不平衡。非平衡的填充過(guò)程往往造成型腔內(nèi)局部過(guò)保壓，使制品各部分收縮不均，產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，從而發(fā)生翹曲變形。熔體到達(dá)型腔末端所需最長(zhǎng)與最短時(shí)間之差反映了熔體在型腔中流動(dòng)的不平衡程度，應(yīng)將這個(gè)時(shí)間差最小化，使熔體流動(dòng)過(guò)程盡可能平衡。圖10為填充時(shí)間模擬結(jié)果，熔體末端充滿的時(shí)間為0.85～1.05s，相差只有0.2s，填充基本平衡。
（4）保壓后的體積收縮率
保壓補(bǔ)縮階段，塑料熔體因冷卻發(fā)生收縮。為了對(duì)型腔內(nèi)的塑料熔體進(jìn)行壓實(shí)及維持向模內(nèi)補(bǔ)充料流，需要合理的保壓壓力及保壓時(shí)間?，F(xiàn)采用80%注塑壓力的保壓力進(jìn)行恒定保壓，保壓時(shí)間6s；然后在6s內(nèi)將保壓壓力線性減小為0。保壓模擬結(jié)果見(jiàn)圖11。保壓結(jié)束后的體積收縮率為-2.7%～2.0%
三、結(jié)語(yǔ)
應(yīng)用CAD/CAE軟件進(jìn)行制品的開發(fā)和注塑模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅大大縮短了制品的開發(fā)周期，而且提高了模具設(shè)計(jì)的效率，優(yōu)化了模具的結(jié)構(gòu)。這對(duì)于提高制品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量及降低模具制造成本都具有重要的指導(dǎo)意義，可以提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
參考文獻(xiàn)：
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[2]張琦，王強(qiáng). Moldflow軟件在手機(jī)外殼注塑模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 模具技術(shù). 2011（04）
[3]李澍，孔嘯，黃宏輝，黃金申，任世益，丁俊佶. 注塑模具CAE公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)與應(yīng)用[J]. 模具技術(shù). 2011（03）
關(guān)鍵詞：注塑 流程 流道平衡 澆口凍結(jié)
中圖分類號(hào)：TQ320 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）01（a）-0037-02
1 模具空運(yùn)行
模具安裝到匹配的機(jī)臺(tái)后，需要進(jìn)行空運(yùn)行，驗(yàn)證模具機(jī)械動(dòng)作是否正常、無(wú)異響。檢查的內(nèi)容包括（1）模具定位環(huán)與注塑機(jī)噴嘴配合是否正常，無(wú)縫隙。（2）冷卻系統(tǒng)檢查，模具各組水路的流量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并聯(lián)水路的水流量，水壓是否一致。（3）絞牙類模具傳動(dòng)部件是否安b動(dòng)作正常，能按照正常絞牙方面轉(zhuǎn)動(dòng)。（4）點(diǎn)澆口模具檢查流道脫料板的動(dòng)作能否開模能正常彈開。（5）模具導(dǎo)柱與定位塊是否合模正常，開模檢查導(dǎo)柱，定位塊沒(méi)有擦傷或磨損。（6）抽芯裝置/頂出裝置是否動(dòng)作正常，無(wú)卡死或者有異響。（7）型腔表面無(wú)碰傷。（8）輔助系統(tǒng)液壓油缸/限位開關(guān)到位后信號(hào)能反饋到模具或者能夠機(jī)臺(tái)；熱流道系統(tǒng)各區(qū)能按照設(shè)定溫度加熱；輔助吹氣系統(tǒng)：閥針類模具澆口位置氣閥是否能正?？刂崎y針開啟，頂出動(dòng)作需要輔助吹氣的模具是否能在頂出時(shí)正常吹氣[1]。只有模具空運(yùn)行檢查結(jié)果通過(guò)，才能進(jìn)行下一步測(cè)試，否則需要調(diào)整模具或機(jī)臺(tái)后重測(cè)試。
2 穩(wěn)定性測(cè)試
通過(guò)調(diào)整注塑速度、保壓壓力、冷卻時(shí)間等參數(shù)探索工藝參數(shù)范圍，同時(shí)評(píng)估產(chǎn)品與模具，如：產(chǎn)品是否有披鋒、拉傷、縮水、氣泡、燒焦等。模具各步動(dòng)作是否正常、是否漏水、是否有排氣問(wèn)題等。若有問(wèn)題則需要進(jìn)行模具調(diào)整后再次進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試。
3 量具重復(fù)性與重復(fù)能力測(cè)試
此測(cè)試的目的是評(píng)估儀器重復(fù)性以及不同人員測(cè)量同一尺寸的重復(fù)性，只有儀器重復(fù)性以及人員重復(fù)性R&R結(jié)果小于20%，才能確保后面測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確定。
若R&R結(jié)果測(cè)試結(jié)果大于20%，則需要檢查是儀器結(jié)果超標(biāo)還是人員測(cè)試結(jié)果超標(biāo)，若是儀器，則需要校準(zhǔn)儀器后重測(cè)量；若是人員，則需要重新培訓(xùn)后重測(cè)量。
4 粘度測(cè)試
粘度測(cè)試的主要目的是確定最佳注塑速度范圍。注塑速度越快，注塑時(shí)間越短，周期越快；反之，注塑速度越慢，注塑時(shí)間越長(zhǎng)，周期越慢。注塑速度對(duì)材料熔體的粘度影響比較大，在一定的速度范圍內(nèi)，隨著速度增加，速度跟粘度的變化時(shí)線性關(guān)系，粘度測(cè)試的目的是找出這種線性的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)速度過(guò)大，熔體變稀后，塑料材料性能將急劇下降，速度跟粘度不再是線性變化，不能使用此時(shí)速度來(lái)成型制品[2]。
5 流道平衡測(cè)試
流道平衡的主要目的是確認(rèn)多型腔的模具各腔產(chǎn)品完成注塑時(shí)間的一致性。通常以平均不平衡度小于或等于5%，最大不平衡度小于或等于10%來(lái)判定流道平衡性。流道平衡測(cè)試，保壓時(shí)間為零，每腔均缺料，按照最重1腔重量為90%產(chǎn)品單重進(jìn)行測(cè)試。
流道平衡的主要影響因素。（1）流道以及流道拐角設(shè)計(jì)的尺寸。（2）入膠口尺寸。（3）帶鉸鏈的產(chǎn)品鉸鏈尺寸。（4）熱流道模具感溫線安裝高度。只有流道平衡，才能確保一整模產(chǎn)品中各腔都是飽模無(wú)披鋒的，才能確保工藝方面能統(tǒng)一調(diào)整，對(duì)后續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量以及工藝范圍影響很大。
6 澆口凍結(jié)
澆口凍結(jié)的主要目的是確定最佳的保壓時(shí)間，同時(shí)確定最佳的產(chǎn)品單重。制品越飽滿，制品的后收縮就越小。為確保產(chǎn)品外觀飽滿無(wú)縮水現(xiàn)場(chǎng)，需通過(guò)調(diào)整保壓時(shí)間來(lái)補(bǔ)充物料壓實(shí)制品內(nèi)部。除了閥針式的澆口外，其他類型澆口的制品都是剛開始隨著保壓時(shí)間增加，整模產(chǎn)品重量增加；當(dāng)保壓時(shí)間增大到一定范圍后，整模產(chǎn)品重量不再變化，此時(shí)澆口凍結(jié)。若澆口不能凍結(jié)，則澆口設(shè)計(jì)不合理影響產(chǎn)品的冷卻、脫模、外觀等。需要調(diào)整模具，但這種情況比較少見(jiàn)。
7 多型腔分析
多腔模具的產(chǎn)品，通過(guò)上面的基本測(cè)試確定工藝后運(yùn)行1～2小時(shí)，收集樣品測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)以及X-chart，R-chart圖表分析來(lái)判定腔與腔之前的平衡性；對(duì)于新產(chǎn)品，也可以通過(guò)X-chart來(lái)確定公差。
8 DOX測(cè)試
當(dāng)通過(guò)以上所有測(cè)試確定工藝進(jìn)行MCA運(yùn)行，有些項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)果跟預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果有差異時(shí)，需要通過(guò)DOX運(yùn)行確定最佳工藝。即通常選出3～4個(gè)關(guān)鍵工藝參數(shù)，每次只變化一個(gè)工藝，通過(guò)排列組合的形式確定工藝組合。按照工藝組合中的每組工藝進(jìn)行運(yùn)行取樣品測(cè)試尺寸，從尺寸與標(biāo)準(zhǔn)相符合性的角度確定出最佳工藝。
9 過(guò)程能力確認(rèn)
過(guò)程能力運(yùn)行確認(rèn)，通常運(yùn)行24 h，在24 h內(nèi)按照均衡時(shí)間取出不少于30組的樣品，通過(guò)樣品測(cè)試，計(jì)算出CPK值，Cr值，Tz值來(lái)判定過(guò)程能力的可靠性。CPK越高，過(guò)程的穩(wěn)定性、可靠性就越高。在日化包裝行業(yè)，關(guān)鍵項(xiàng)目通常要求CPK>1.33。Cr也是過(guò)程可靠率的一個(gè)指標(biāo)，通常
10 30天運(yùn)行驗(yàn)證
通過(guò)以上測(cè)試預(yù)計(jì)驗(yàn)證，模具能投入批量生產(chǎn)后，還需要通過(guò)30天的運(yùn)行驗(yàn)證模具內(nèi)部的各運(yùn)動(dòng)部位的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、動(dòng)作是否無(wú)異常。若模具設(shè)計(jì)或選材料有問(wèn)題，則會(huì)出現(xiàn)絲筒磨損、油缸磨損或推板卡死、頂針斷等問(wèn)題，所以在日化行業(yè)通常還有通過(guò)30天的運(yùn)行來(lái)才能驗(yàn)收模具。（如圖1）
以產(chǎn)品為導(dǎo)向，按照確認(rèn)流程進(jìn)行確認(rèn)，若達(dá)不到要求，則需要返回檢查后重運(yùn)行通過(guò)才可以到下一步，以上所有步驟中，只有比較簡(jiǎn)單的產(chǎn)品在MCA結(jié)果數(shù)據(jù)跟標(biāo)準(zhǔn)相符性比較佳，不需要進(jìn)行DOX測(cè)試外，其他步驟均需要進(jìn)行。以上是筆者10多年在日化包裝注塑模具確認(rèn)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。
參考文獻(xiàn)
[1] 范鵬.海拉車燈注塑模具供應(yīng)商選擇與管理研究[D].吉林大學(xué)，2014.
關(guān)鍵詞：高壓隔膜片；注塑模具；隔膜模具；模具設(shè)計(jì)；生產(chǎn)制造設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
中圖分類號(hào)：TQ320 文章編號(hào)：1009-2374（2017）07-0009-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.07.004
S著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)保科技的發(fā)展對(duì)于高壓壓濾機(jī)膜片的使用量和需求量越來(lái)越大，在這種情況下，普通采用壓縮模具的生產(chǎn)膜片的方法，已經(jīng)不能滿足市場(chǎng)的需求，故如何提高產(chǎn)量、優(yōu)化和創(chuàng)新隔膜片生產(chǎn)成為關(guān)鍵，提高隔膜片產(chǎn)量成為我司及同行的發(fā)展重點(diǎn)。本文主要對(duì)能夠提高隔膜片生產(chǎn)量和高壓隔膜片質(zhì)量的注塑模具設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。
1 高壓隔膜片注塑模具基本概型設(shè)計(jì)
隔膜屬于薄壁淺腔或者是片狀零件，所需要的鎖模力和成型面積都很大，但最后的開模行程、注塑量和容模厚度卻需要的很少，甚至經(jīng)常不到設(shè)備總行程的20%，例如一件隔膜片直徑1200mm其厚度只用25mm，其所要的脫模行程是很短的。隔膜片模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮采用熱流道以及多個(gè)澆口布置，使得入料均衡。分型面必須設(shè)計(jì)在背面平整的位置。采用單層型腔模具設(shè)計(jì)，若條件允許也可采用雙層型腔模具那樣在相同設(shè)備、壓力條件下效率提高1倍。
2 高壓隔膜片注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
通過(guò)以上分析了解到，腔隔膜片注塑模具設(shè)計(jì)中需要嚴(yán)格遵循相關(guān)原則，并根據(jù)隔膜片產(chǎn)品的實(shí)際要求來(lái)制定相應(yīng)的注塑模具設(shè)計(jì)方案以及注塑方案，才能保證隔膜片生產(chǎn)的合理性，因此首要考慮隔膜片產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)而去思考注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以下主要從幾方結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)展開分析：產(chǎn)品特點(diǎn)分析、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等，每一項(xiàng)技術(shù)是否合理是直接影響到隔膜片注塑件的質(zhì)量，具體分析研究如下。
2.1 產(chǎn)品特點(diǎn)分析
產(chǎn)品外形如圖1和圖2所示：
通過(guò)三維建模，分析該零件重量10kg，面積大，且結(jié)構(gòu)有一定的復(fù)雜性，溝槽多，厚度不均性大，對(duì)平面度要求極高，表面粗糙度要求高。故而在模具設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于收縮率控制嚴(yán)格，應(yīng)該在模具設(shè)計(jì)時(shí)考慮收縮對(duì)精度的影響，特別在冷卻和保溫系統(tǒng)做到均勻收縮。
2.2 澆注系統(tǒng)
普通注塑模具的澆注系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，不僅需要對(duì)模具進(jìn)行澆口流道分布等設(shè)計(jì)，而且對(duì)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)要求高，在運(yùn)行投產(chǎn)時(shí)更需要大量的脫流道凝料，故而本設(shè)計(jì)采用開放式熱流道的澆注系統(tǒng)，不僅節(jié)約了大量的脫流道凝料，還大大提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性、成品率，確保模具高效運(yùn)作，為我司節(jié)省大筆資金。除此開放式熱流道之外還考慮了針閥式熱流道，雖然針閥式在此產(chǎn)品應(yīng)用上有更好的效果，但是考慮到后者價(jià)格貴是前者價(jià)格的5倍，綜合產(chǎn)品生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，最終選定前者作為本模具的澆注系統(tǒng)。
根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)澆口成星型布置，使得產(chǎn)品融合好，收縮時(shí)能夠很好的補(bǔ)料，在噴嘴的選擇上考慮內(nèi)熱式和外熱式兩種噴嘴，最終選擇外熱式，這種對(duì)壓降損失小，特別是注塑后期補(bǔ)壓時(shí)能夠較好地進(jìn)行補(bǔ)壓。
注意，外熱式噴嘴的噴嘴運(yùn)作效果會(huì)受到外界因素的干擾，一旦擾，便會(huì)出現(xiàn)澆注不順利的問(wèn)題，進(jìn)而出現(xiàn)眾多制件的殘廢品，有甚者出現(xiàn)澆注系統(tǒng)損壞的情況，造成原料的浪費(fèi)。因此，在模具澆注系統(tǒng)運(yùn)作和制件成型時(shí)，都要確保熱噴嘴處于半絕熱的狀態(tài)，避免受到外界的干擾和影響，確保澆注系統(tǒng)的注塑順利。
2.3 冷卻系統(tǒng)
高壓隔膜片注塑模具設(shè)計(jì)需要考慮到冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)，冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)得是否合理直接影響到隔膜片的生產(chǎn)效益，甚至?xí)绊懙缴a(chǎn)機(jī)械的散熱而引發(fā)故障等，因此在高壓隔膜片注塑模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要注重冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)完澆注系統(tǒng)后，便是隔膜片模具成型冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。一般的單層中小型注塑模具或原來(lái)生產(chǎn)隔膜的壓縮模具并不需要特別的冷卻系統(tǒng)，因此多采用自然冷卻。但是，此零件較為大型且薄厚嚴(yán)重分布不均，且根據(jù)該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)所設(shè)計(jì)出來(lái)的注塑模具所具有特點(diǎn)是模具板面多、板厚、冷卻效果差，所以在該模具的型芯和型腔板等多處位置都設(shè)計(jì)了冷卻回路，不僅確保了模具的均勻冷卻，還提高了冷卻系統(tǒng)運(yùn)作的
效率。
此外，在冷卻回路的設(shè)計(jì)中，先是在型芯上開設(shè)環(huán)形冷卻溝槽，為避免液體露出，溝槽間還要設(shè)置環(huán)形密封圈，讓冷卻水從冷卻回路中最內(nèi)圈的溝槽緩慢通入，最后從最外圈流出，而在底型芯上設(shè)計(jì)螺旋形循環(huán)水道；為方便生產(chǎn)加工制作多以直通式的冷卻水道，但要注意水道要有一定寬度，若是水道寬度過(guò)窄，不僅會(huì)影響冷水在整體冷卻回路中的水流速度，還會(huì)由于制件溫度過(guò)高而造成水道內(nèi)蒸汽過(guò)滿、壓力過(guò)大，進(jìn)而影響機(jī)械設(shè)備的運(yùn)作。
2.4 脫模機(jī)構(gòu)和分型機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
脫模機(jī)構(gòu)和順序分型機(jī)構(gòu)是高壓的隔膜片注塑模具設(shè)計(jì)中機(jī)械聯(lián)合性動(dòng)作較強(qiáng)的部分，面積大，在脫模時(shí)需要使得產(chǎn)品受力均勻的脫出，否則在產(chǎn)品脫出時(shí)將會(huì)損壞產(chǎn)品的密封面以及產(chǎn)品外觀，此機(jī)構(gòu)也是決定隔膜片最后成型的關(guān)鍵。
（1）脫模機(jī)構(gòu)，為了塑件脫模和簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，所以將公模跟產(chǎn)品接觸的是一個(gè)平面，那么首先需要將產(chǎn)品留在公模上面，然后采用平行的多組頂桿將產(chǎn)品頂出；（2）分型面的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，本著分型面應(yīng)盡可能選擇在不影響外觀的部位，并使其產(chǎn)生的溢料邊易于消除或修整的原則，此產(chǎn)品的分型面放在平面處，分型面的排氣至關(guān)重要，設(shè)置多組排氣，并且將排氣位置設(shè)計(jì)在料的終端，否則如此大的零件又在快速注塑的條件下，排氣不暢通勢(shì)必會(huì)造成廢品，輕則影響產(chǎn)品各個(gè)方面的質(zhì)量。
2.5 模具總裝圖
模具總裝圖如下：
3 高壓隔膜片注塑模具的工作流程設(shè)計(jì)
簡(jiǎn)單的說(shuō)，工作流程就是高壓隔膜片注塑模具的注塑生產(chǎn)工藝，由于產(chǎn)品形狀、結(jié)構(gòu)的不同，因此工作流程也有著一定的差異，而且高壓隔膜片注塑模具生產(chǎn)方式與其他隔膜片模具生產(chǎn)方式也有著很大的差異，因此，需要結(jié)合高壓隔膜片注塑模具的具體施工條件以及施工要求進(jìn)行工作流程的設(shè)計(jì)。
3.1 模具工作流程
依據(jù)上文高壓的隔膜片注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，下面將模具的工作流程設(shè)計(jì)分為兩部分：（1）第一步，包括澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)兩部分，首先是啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)，引入冷水從型芯、型腔板二個(gè)位置的內(nèi)部水道進(jìn)入，充滿直到螺旋式循環(huán)冷卻回路都有冷水流動(dòng)為止；等待冷水充滿冷卻回路后，啟動(dòng)澆注系統(tǒng)，外熱式噴嘴調(diào)制半絕熱狀態(tài)，進(jìn)行初期的制件澆制，并運(yùn)向冷卻回路，使得初期制件基本成型，注塑完畢后進(jìn)行一定時(shí)間的保壓；（2）第二步。在第一步完成制件的成型，第二步是制件的“出?！?。模具開啟，靠分型機(jī)構(gòu)的作用，使得模具先拉出零件將零件留在動(dòng)模上進(jìn)行有效分型，等待達(dá)到預(yù)定距離后，注射機(jī)頂桿頂動(dòng)出板，進(jìn)而將隔膜頂離型芯，幾十個(gè)均勻分布的頂出桿頂出，使得制品脫離型芯，至此，制件的完成品被完全脫離。
3.2 工作流程設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題
（1）澆注系統(tǒng)。在高壓注塑模具中，澆注系統(tǒng)運(yùn)用的是外熱式噴嘴，且結(jié)合熱流道技術(shù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得使用外熱式噴嘴時(shí)，不僅要考慮外熱式噴嘴運(yùn)行的半絕熱狀態(tài)，還要考慮熱流道的溫度控制，這也是熱流道技術(shù)運(yùn)用的難點(diǎn)之一，是工作流程設(shè)計(jì)最應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題。對(duì)物料配方確定后經(jīng)過(guò)反復(fù)試模記錄下最好的控制溫度，模具選用閉環(huán)控制的熱流道系統(tǒng)，此外，若改變了制件的物料配方，還要根據(jù)制件的塑料性能、成型溫度和制品要求，重新設(shè)定適合的溫控?cái)?shù)值和精度。（2）冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)是一個(gè)承接系統(tǒng)，其不僅決定著澆注系統(tǒng)最后的成品，還影響著后續(xù)脫模機(jī)構(gòu)及順序分型機(jī)構(gòu)是否能夠繼續(xù)運(yùn)作。然而，冷卻系統(tǒng)很容易受到外界和內(nèi)部的影響和干擾。例如：冷卻系統(tǒng)需要大量的冷水，一般廠家會(huì)選擇循環(huán)水系統(tǒng)，然而一旦循環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)阻塞等現(xiàn)象，冷水供應(yīng)不足，便會(huì)造成初品冷卻失敗，有甚者，冷卻水管開裂，則如何確保冷卻系統(tǒng)的冷水回路正常流通應(yīng)當(dāng)成為在模具設(shè)計(jì)中重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。
4 結(jié)語(yǔ)
高壓的隔膜片注塑模具和現(xiàn)有的壓縮模具相比，產(chǎn)品生產(chǎn)效率提高了一倍，在資源有限的情況下，能夠直接降低公司制件的生產(chǎn)成本，M足節(jié)能減排的發(fā)展要求。并且，注塑件比壓縮件產(chǎn)品致密度更高，大大提高了制件的壽命，真正地做到了節(jié)約投資、科技環(huán)保和提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了商家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，實(shí)現(xiàn)了真正服務(wù)于客戶，促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。
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隨著手機(jī)行業(yè)發(fā)展的變遷，中國(guó)早已成為世界手機(jī)塑料制件的生產(chǎn)基地。盡管我國(guó)的注塑模設(shè)計(jì)在近幾年得到了快速的發(fā)展，但是我國(guó)注塑模具在設(shè)計(jì)制造水平等方面要比德、美、日、法等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還是要落后許多，主要表現(xiàn)在以下的幾個(gè)方面。
（1）供給和需求不平衡
當(dāng)今國(guó)內(nèi)自配率不足，可以看到低檔模具供過(guò)于求，中高檔模具自配率不足60%。盡管中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，供不應(yīng)求的問(wèn)題還是比較突出的，其主要缺口集中于精密、長(zhǎng)壽命、大型、復(fù)雜模具領(lǐng)域。因?yàn)樵谀＞邏勖?、精度、制造周期及生產(chǎn)能力等各個(gè)方面，我國(guó)與國(guó)際平均水平和發(fā)達(dá)國(guó)家仍有較大差距，因此，每年需要大量進(jìn)口模具。
（2）人才與科技發(fā)展不相適應(yīng)
模具行業(yè)不同于其他的一般行業(yè)，是一種技術(shù)密集，資金密集的產(chǎn)業(yè)之一。盡管我國(guó)在模具設(shè)計(jì)中已經(jīng)使用CAE模擬分析，但是我國(guó)人才的發(fā)展速度跟不上行業(yè)的發(fā)展速度，現(xiàn)在缺乏各種能把握運(yùn)用新技術(shù)或者高級(jí)模具鉗工等高技術(shù)人才。同時(shí)，由于基礎(chǔ)差、投入少，缺乏一種長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展的觀念導(dǎo)致我國(guó)模具產(chǎn)品及其生產(chǎn)工藝，工具（硬件和軟件），裝備的設(shè)計(jì)，研發(fā)（包括軟件二次開發(fā)）和自主創(chuàng)新能力的薄弱。跟發(fā)達(dá)國(guó)家比起來(lái)，我國(guó)模具CAD/CAE/CAM的技術(shù)水平還很低，主要表現(xiàn)在軟件開發(fā)的進(jìn)度和水平低，CAE/CAM發(fā)展跟不上CAD，整體應(yīng)用水平低，缺乏CAD/CAE/CAM知識(shí)的集成。
（3）標(biāo)準(zhǔn)化的程度低
長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的注塑模設(shè)計(jì)受到了“大而全”、“小而全”的影響，模具行業(yè)的觀念落后，難以完成較大規(guī)模的模具成套訂單，與國(guó)際水平相差很遠(yuǎn)。雖然有的企業(yè)引起了國(guó)外的先進(jìn)加工設(shè)備，但是總的裝備水平與國(guó)外企業(yè)相比，依然是望塵莫及，設(shè)備控制率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外的企業(yè)低很多，CAE、CAPP的普及率就更加低了。另外，模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，沒(méi)有針對(duì)同一領(lǐng)域的產(chǎn)品建立針對(duì)的數(shù)據(jù)庫(kù)，標(biāo)準(zhǔn)件的品種規(guī)格少且應(yīng)用水平低，高品質(zhì)的都依賴進(jìn)口，設(shè)計(jì)現(xiàn)狀如下表所示。這些都影響和制約著我國(guó)模具發(fā)展和質(zhì)量的提高。
（4）材料等相關(guān)技術(shù)落后
模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。
（5）企業(yè)管理落后與技術(shù)的進(jìn)步
我國(guó)模具企業(yè)的管理落后主要體現(xiàn)在生產(chǎn)組織方式及信息化采用等方面。以模具為核心的產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)同發(fā)展不足，尤其是材料的發(fā)展明顯滯后，國(guó)內(nèi)模具材料在品種、質(zhì)量和數(shù)量上都不能滿足模具生產(chǎn)的需要，高檔模具和出口模具的材料基本上都是靠進(jìn)口的。模具上游的各種裝備（機(jī)床、工夾量刃具、檢測(cè)、熱處理和處理設(shè)備等）和生產(chǎn)手段（軟件、輔料、損耗件等）以及下游的成形材料（各種塑料、橡膠、板材、金屬與非金屬及復(fù)合材料等）和成形裝備（橡塑成形設(shè)備、沖壓設(shè)備、鑄鍛設(shè)備等），甚至包括影響模具發(fā)展的物流及金融等產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)大都分屬于各有關(guān)行業(yè)，大都聯(lián)系不夠密切，配合不夠默契，協(xié)同程度較差，這就造成了對(duì)模具工業(yè)發(fā)展的制約。
2影響我國(guó)手機(jī)注塑模模具設(shè)計(jì)效率的因素
（1）模具設(shè)計(jì)工程師流動(dòng)較大
在當(dāng)前的模具行業(yè)中，模具設(shè)計(jì)人員的流動(dòng)是非常大的，每個(gè)公司的設(shè)計(jì)思路又不盡相同，這就直接會(huì)影響到模具設(shè)計(jì)的效率。因?yàn)樵谀＞咴O(shè)計(jì)人員流動(dòng)的過(guò)程會(huì)使得模具設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)總體偏低，因此在控制模具設(shè)計(jì)效率的問(wèn)題上會(huì)缺乏準(zhǔn)確性。此外，人員的經(jīng)常變動(dòng)必將使得模具設(shè)計(jì)的完成水平處于良莠不齊的狀態(tài)，這就必將影響到模具設(shè)計(jì)的效率。
（2）模具設(shè)計(jì)師的主動(dòng)性不夠。
因?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)師對(duì)工作的熱情不夠，每天都只是按要求完成任務(wù)，所以也就很難創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的模具。同時(shí)，熱情的不夠也會(huì)使設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)過(guò)于固定而缺乏一定的變通和創(chuàng)新，必將嚴(yán)重影響到模具設(shè)計(jì)的效率以及質(zhì)量。
（3）設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)水平普遍不高
在當(dāng)前的模具設(shè)計(jì)崗位上，很多的設(shè)計(jì)師是通過(guò)專科院校專門培訓(xùn)出來(lái)的，對(duì)軟件的操作非常熟悉，但是對(duì)設(shè)計(jì)的思想理論沒(méi)有自己的把握和見(jiàn)解。因?yàn)椋捎谒麄儗?duì)模具設(shè)計(jì)核心技術(shù)的不熟練也將導(dǎo)致模具設(shè)計(jì)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而且設(shè)計(jì)的方案也可能會(huì)有各種各樣的問(wèn)題，這就有可能在主管檢查過(guò)后還要進(jìn)行不斷的修改，從而嚴(yán)重影響到模具設(shè)計(jì)的總體效率。
（4）公司模具設(shè)計(jì)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化
如今，由于快速發(fā)展的手機(jī)市場(chǎng)導(dǎo)致手機(jī)生產(chǎn)商對(duì)產(chǎn)品需求的多樣性不斷的增加，因此模具的更新?lián)Q代也在不斷的加快。各個(gè)手機(jī)制造商和模具設(shè)計(jì)公司承擔(dān)著繁重的模具設(shè)計(jì)任務(wù)，對(duì)于手機(jī)這一類產(chǎn)品經(jīng)常有很多相似的結(jié)構(gòu)，但因公司沒(méi)有把類似產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化分類建庫(kù)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中有很多重復(fù)的而且緩慢的人工設(shè)計(jì)部分耗時(shí)太多，耗時(shí)結(jié)構(gòu)如表1所示。這也使得設(shè)計(jì)師在模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中不得不做很多重復(fù)性的工作，降低了模具設(shè)計(jì)效率。
（5）設(shè)計(jì)軟件的不足
現(xiàn)在公司進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的輔助軟件大部分用的是SiemensPLMSoftware公司出品的UG，盡管該軟件已經(jīng)做到非常完善了，但是在公司具體的應(yīng)用過(guò)程中依然有很多的不足，工程師在設(shè)計(jì)的過(guò)程中有很多設(shè)計(jì)要經(jīng)過(guò)繁瑣的操作而不是一蹴而就的快捷，這就導(dǎo)致模具設(shè)計(jì)的效率不得不有所降低。
3提高我國(guó)手機(jī)注塑模設(shè)計(jì)開發(fā)效率的探討
隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，模具早已經(jīng)是制造業(yè)的重要工藝裝備。在競(jìng)爭(zhēng)激烈的手機(jī)市場(chǎng)中，誰(shuí)能提高自己的生產(chǎn)設(shè)計(jì)效率，誰(shuí)就能第一時(shí)間的占領(lǐng)市場(chǎng)，因此手機(jī)模具的設(shè)計(jì)速度是所有公司追逐的目標(biāo)。我國(guó)模具技術(shù)已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，但總體來(lái)說(shuō)與國(guó)際先進(jìn)水平相比尚有10年以上的差距，設(shè)計(jì)的速度也比先進(jìn)國(guó)家也慢了很多。由于模具技術(shù)的落后必將使得手機(jī)的生產(chǎn)和上市受到影響，所以我國(guó)手機(jī)注塑模具設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展是手機(jī)模具行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。注塑模具種類繁多，不同種類的技術(shù)要求也是不一樣的，經(jīng)過(guò)調(diào)查總結(jié)，我國(guó)注塑模具模未來(lái)必將朝著下列方向不斷發(fā)展進(jìn)步。
（1）手機(jī)注塑模模具設(shè)計(jì)特點(diǎn)
隨著電子行業(yè)的快速發(fā)展，手機(jī)已經(jīng)成為一個(gè)快消品。因此其在當(dāng)今市場(chǎng)更新?lián)Q代的速度非?？欤a(chǎn)品的快速更換對(duì)模具行業(yè)的發(fā)展也是一個(gè)很大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。因此手機(jī)注塑模就進(jìn)入了多品種小批量生產(chǎn)時(shí)代，人們要求模具的生產(chǎn)周期越短越好，由此可以看出快速經(jīng)濟(jì)模具將有廣闊的發(fā)展前景。
（2）熱流道、氣輔模具技術(shù)的發(fā)展
今天的模具行業(yè)里面采用熱流道技術(shù)無(wú)疑是提高塑料制件生產(chǎn)率和質(zhì)量有效途徑，而且相比于傳統(tǒng)模具，熱流道還能大幅度節(jié)約原材料。熱流道技術(shù)在國(guó)外的塑料模具中占了50%，有的國(guó)家已經(jīng)達(dá)到了80%以上，都得到了良好的效果。另外，氣體輔助注射成型也具有很大的優(yōu)點(diǎn)，如：注射壓力低，制品翹曲變形小，表面的質(zhì)量較好且易于注塑出壁厚跨度比較大的制件。所以它不但可以降低成本，最重要的是可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，手機(jī)外殼模具采用熱流道或者氣輔模具，將可以在低成本的情況下得到高質(zhì)量的產(chǎn)品。
（3）提高手機(jī)注塑模模具設(shè)計(jì)的效率方法
關(guān)鍵詞：模塊注塑；模具設(shè)計(jì)；注塑機(jī)
中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）16-0021-02
用模塊式注塑模具替代原有模具，如應(yīng)用于職業(yè)院校的實(shí)訓(xùn)，不僅便于學(xué)生的拆裝和在教學(xué)用注塑機(jī)上的安裝調(diào)試，又利于學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握，強(qiáng)化動(dòng)手能力，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也利于模具的設(shè)計(jì)；不僅大大降低了安全隱患，而且大大降低實(shí)訓(xùn)成本。一旦應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，不僅便于拆裝和安裝調(diào)試，也利于模具的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)；不但會(huì)提高效率，而且會(huì)降低生產(chǎn)成本。
1 模塊式注塑模具的主要結(jié)構(gòu)
一種模塊式注塑模具的主要結(jié)構(gòu)包括：上模固定板、定模板、動(dòng)模板、模腳、下模固定板，有由頂針、頂針板、頂針固定板、回針及套在回針上的彈簧所構(gòu)成的頂針機(jī)構(gòu)，上、下模仁分別固定在上、下通框內(nèi)（圖1）。
2 模塊式注塑模具的設(shè)計(jì)技術(shù)方案
（1）原有注塑模具主要有單分型面注射模具和雙分型面注射模具，以單分型面注塑模具為例，主要結(jié)構(gòu)包括：上模固定板、定模板、動(dòng)模板、模腳、下模固定板，模腳位于動(dòng)模板的下側(cè)，在模腳與動(dòng)模板和動(dòng)下模固定板所構(gòu)成的型腔內(nèi)設(shè)有由頂針、頂針板、頂針固定板、回針及套在回針上的彈簧所構(gòu)成的頂針機(jī)構(gòu)，在定模板與動(dòng)模板之間分別設(shè)有上模仁和下模仁，上模仁固定在定模板的凹槽內(nèi)，下模仁固定在動(dòng)模板的凹槽內(nèi)。模具的凸模不論是整體式、嵌入式、鑲拼式、活動(dòng)式，凹模不論是組合式的還是整體式的，型芯不論是嵌入式的還是螺紋型芯，都給實(shí)訓(xùn)和生產(chǎn)帶來(lái)一些不便。整體嵌入式組合凹模及局部鑲嵌式凹模，如模腔損壞，雖然可以單獨(dú)或局部更換型腔，不至于報(bào)廢整套模具，但產(chǎn)品更新后，整套模具也隨之
報(bào)廢。
本模塊式模具是一種通用模具，上、下模仁做成模塊式（圖2），不需要更換模架，只需更換模仁及頂針板或頂針孔板就可以成為一套全新的模具。
（2）在動(dòng)、定模板上設(shè)有下、上通框（圖3），上模仁固定在上通框內(nèi)，下模仁固定在下通框內(nèi)。
（3）在頂針板上設(shè)有頂針孔板通框，頂針孔板固定在頂針孔板通框內(nèi)。
（4）該模具的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：上、下模仁與該運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩者分別結(jié)合成一個(gè)上、下模塊。
（5）在下、上通框內(nèi)，兩個(gè)側(cè)面內(nèi)壁上設(shè)有凸緣，在下、上模仁上與凸緣相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)側(cè)邊設(shè)有凸邊，凸邊固定在凸緣上。
（6）作為改進(jìn)，還可設(shè)計(jì)成在下、上通框內(nèi)兩個(gè)側(cè)面內(nèi)壁上有凸緣，在下、上模仁上與凸邊相對(duì)應(yīng)的側(cè)邊有凹槽，凸緣固定在凹槽上。
（7）在頂針孔板通框內(nèi)，兩個(gè)側(cè)面內(nèi)壁設(shè)有凸緣，頂針孔板上與凸緣相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)側(cè)邊設(shè)有凸邊，凸邊固定在凸緣上。
（8）也可把動(dòng)模板設(shè)計(jì)成非通框的形式（圖4）。
3 模塊式注塑模具的應(yīng)用價(jià)值
（1）采用上述的凸緣、凸邊的通用結(jié)構(gòu)，一副模架可以安裝不同的模仁，這樣在更換模具時(shí)，只需更換模仁和頂針板或頂針孔板，即可成為一套新的模具，節(jié)約更換時(shí)間，降低了成本，提高了效率。
（2）在設(shè)計(jì)中，有利于設(shè)計(jì)人員對(duì)應(yīng)實(shí)物動(dòng)手拼裝，提高各類結(jié)構(gòu)的可靠性。
（3）應(yīng)用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)，能夠大大提高學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦能力，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
（4）降低成本，以實(shí)訓(xùn)教學(xué)為例，一副模架通常配三套通用模仁（一般可配3～5套模仁），三套生產(chǎn)成本共計(jì)15000元左右，一整套的同類的模塊式模具，生產(chǎn)成本共計(jì)7000元左右，比原有同類模具節(jié)約成本8000元左右；未來(lái)發(fā)展如果能夠應(yīng)用于實(shí)際的生產(chǎn)中，將帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)
效益。
4 結(jié)語(yǔ)
本論文重點(diǎn)闡述模塊式注塑模具的優(yōu)點(diǎn)、設(shè)計(jì)思路及實(shí)施方案，由于該模具具有相對(duì)的通用性，所以沒(méi)有重點(diǎn)介紹具體某一套通用模具的設(shè)計(jì)生產(chǎn)；目前主要適用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)；該模具的設(shè)計(jì)方案，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)可應(yīng)用于玩具類或玩具類的零件的批量實(shí)際生產(chǎn)中，將給企業(yè)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益，有很大的發(fā)展空間。
參考文獻(xiàn)
[1] 曲彩云，黃麗梅.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.
[2] 黃義俊，彭力明.注塑模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2011.
注塑模具的設(shè)計(jì)及關(guān)鍵0件的工藝分析
摘要：本次設(shè)計(jì)的大體思路及內(nèi)容是：首先，運(yùn)用Pro/E對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品—發(fā)夾，進(jìn)行造型設(shè)計(jì)；接著對(duì)已完成造型設(shè)計(jì)的0件進(jìn)行注塑模模具型腔的設(shè)計(jì)，如：選定分型面，構(gòu)造凹模、凸模，設(shè)計(jì)確定抽芯機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)；然后為其選用合適的標(biāo)準(zhǔn)模架，以確定其脫模機(jī)構(gòu)；并對(duì)凹模0件進(jìn)行工藝分析，確定加工工藝流程，編制數(shù)控銑削加工工序卡；最后對(duì)注塑模模具進(jìn)行裝配，將裝配圖轉(zhuǎn)化成工程圖，再在AutoCAD進(jìn)行工程圖的修改。
本次設(shè)計(jì)的每1步基本上都是由計(jì)算機(jī)來(lái)輔助完成的。
關(guān)鍵詞：注塑模；設(shè)計(jì)；工藝；CAD/CAM
Design of Casts Mold and The Process Analysis of Critical Parts
Abstract： : This general design ideas and content : First, the design of products using Pro/E - hairpin, shaped design; Then the completed form to design a molded plastic parts molding Xingqiang design modules, such as : selected sub-type noodles, Construction Au modules, protrude modules designed to determine pumping core institutions, old systems and cooling systems; then choose the appropriate standard modules for the aircraft to determine their drawing of patterns; Au modules and components for analysis techniques to determine the processing sites, the preparation of digital Xianxiao manufacturing processes cards; molded plastic components for the final assembly module will be assembled into project plans, and then works in AutoCAD map changes.Every step of this design is basically completed by the computer to support.
Keyword : Casts Mold; Design; Technological ;CAD/CAM
包括：畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、任務(wù)書
該塑件為收音機(jī)的上蓋外殼。利用UG8.0三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)該塑件進(jìn)行實(shí)體造型，如圖1所示。塑件最大尺寸為長(zhǎng)110mm，寬70mm，高13.5mm。上蓋殼體壁厚較均勻，壁厚在1.5~2mm之間，滿足該塑料最小壁厚要求，有利于零件的成型。收音機(jī)外殼側(cè)面有兩個(gè)側(cè)孔，所以模具要采用側(cè)向分型機(jī)構(gòu)。
2塑件的CAE分析
2.1有限元分析前處理
塑件的三維實(shí)體模型設(shè)計(jì)好以后，利用CADdoctor軟件去除模型中的小圓角、斜角、凸臺(tái)、凹坑、圓孔等細(xì)小特征，并修復(fù)縫合實(shí)體模型中的自由面。然后將簡(jiǎn)化和修復(fù)好的模型導(dǎo)入到Moldflow軟件中進(jìn)行有限元分析。模型采用表面網(wǎng)格類型，網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)主要信息如表1所示。塑件的材料為GEplastics公司生產(chǎn)的牌號(hào)為cycolacG364的ABS。其熔體溫度為245℃，模具溫度為55℃，塑件的頂出溫度為90℃。
2.2最佳澆口位置與澆注系統(tǒng)
塑件的澆口位置對(duì)塑料熔體快速均勻充滿模具型腔和保壓效果都起著決定性作用，因此澆口設(shè)計(jì)合理與否對(duì)塑件的表面質(zhì)量、性能和塑件的強(qiáng)度影響較大。Moldflow軟件中的最佳澆口位置分析，可以幫助設(shè)計(jì)人員得到最佳的澆注位置，如圖2所示。根據(jù)分析結(jié)果，可以看出塑件的最佳澆口位置是在分析結(jié)果的藍(lán)色區(qū)域，即上蓋的中間區(qū)域。這是因?yàn)闈部谠谥虚g，熔料在型腔的流動(dòng)距離短，熔料流動(dòng)前沿處溫度較高，流動(dòng)性好的原因。由此初步確定塑件的澆口由四個(gè)長(zhǎng)4mm、寬2mm的矩形側(cè)澆口組成，分流道為直徑5mm的圓形截面，主流道為錐形，其澆注系統(tǒng)模型如圖3所示。
2.3充填+流動(dòng)+冷卻分析
在設(shè)置工藝順序中提交“充填+流動(dòng)+冷卻”分析。建立冷卻通道模型并設(shè)置好材料屬性、工藝參數(shù)后，運(yùn)行“立即分析”。經(jīng)軟件計(jì)算后得到分析結(jié)果如圖4所示。圖4為充填時(shí)間云圖。觀察充填時(shí)間可以看出，注塑成型時(shí)，塑件并沒(méi)有出現(xiàn)短射現(xiàn)象。但收音機(jī)外殼四角處充填的時(shí)間相差較大，這是因?yàn)橐ＷC主流道在塑件的中心位置，塑件的四個(gè)分流道的長(zhǎng)度不同，致使流道出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象。由于澆口的數(shù)量較多，塑件在兩股流動(dòng)前沿匯合處易形成熔接痕。如圖5充填區(qū)域圖和圖6熔接痕位置圖所示塑件的很多位置可能出現(xiàn)熔接痕。特別是在塑件的兩個(gè)側(cè)抽芯部位。從圖7流動(dòng)前沿處溫度圖來(lái)看，在這一區(qū)域流動(dòng)前沿溫度較低，出現(xiàn)熔接痕在所難免。塑件采用一個(gè)側(cè)澆口的澆注系統(tǒng)，其熔接痕云圖如圖8所示?？梢钥闯?，熔接痕的數(shù)量明顯減少。容易出現(xiàn)熔接痕的側(cè)抽芯部位其流動(dòng)前沿處溫度為246.7℃，245.6℃接近熔體最高溫度246.9℃，如圖9所示。所以認(rèn)為塑件的質(zhì)量明顯提高。模具采用水為冷卻介質(zhì)，設(shè)計(jì)的冷卻通道為直流循環(huán)式。經(jīng)Moldflow分析其回路冷卻介質(zhì)溫度最高為25.2℃，最低為25℃。入水口和出水口溫差較小，冷卻效果較好。
3注塑模具設(shè)計(jì)
3.1成型零件的設(shè)計(jì)
塑件成型分析得到最佳的工藝方案后，就可以利用UG/Moldziard完成收音機(jī)外殼的注塑模具設(shè)計(jì)。模具采用一模一腔的結(jié)構(gòu)形式。型芯和型腔為鑲嵌結(jié)構(gòu)，型腔和型芯采用單獨(dú)加工，然后采用過(guò)渡配合壓入模板中，如圖11所示。
3.2模架和標(biāo)準(zhǔn)件的加載
在選擇模架時(shí)，應(yīng)為澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、連接螺釘?shù)葮?biāo)準(zhǔn)件留出安裝位置，經(jīng)過(guò)估算確定模架為標(biāo)準(zhǔn)的LKM系列模架。其模架類型為“ECI”型，規(guī)格為“3535”。圖13為加載的標(biāo)準(zhǔn)模架。Moldwizard標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)有定位環(huán)、澆口套、噴嘴、水管接頭、螺釘、彈簧和墊圈等標(biāo)準(zhǔn)件。使設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)模具的效率大大提高［2］。圖14為加載的冷卻系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件。收音機(jī)外殼的側(cè)面有兩個(gè)側(cè)孔，塑件不能直接出模，需設(shè)置側(cè)型芯抽芯機(jī)構(gòu)。本模具采用拖拉式滑塊抽芯，其特點(diǎn)是抽芯距離短，抽芯力較大，如圖15所示。
4結(jié)語(yǔ)
[關(guān)鍵詞]注塑模具；模塊化設(shè)計(jì)；CAD/CAM
中圖分類號(hào)：TQ320.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）45-0083-01
1、開發(fā)和構(gòu)建注塑模具產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)平臺(tái)的重要作用
在當(dāng)前的模具行業(yè)已經(jīng)屬于技術(shù)和資金密集型行業(yè)，其在工藝裝備制造中形成了一個(gè)重要的分支。隨著塑料材料性能的提高以及塑料用品類型的增加，注塑成型工藝得到了快速的發(fā)展。但是，由于注塑成型工藝相對(duì)復(fù)雜，在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮諸多的問(wèn)題，不論是在模具的整體結(jié)構(gòu)布置還是在零件設(shè)計(jì)構(gòu)造過(guò)程中，都沒(méi)有一成不變的設(shè)計(jì)方法，需要根據(jù)具體的產(chǎn)品要求進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。而不同的設(shè)計(jì)人員根據(jù)對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)因素會(huì)形成對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，存在著較大的靈活性。同時(shí)，注塑模具多采用訂單式生產(chǎn)方式，具有品種類型多、批量小、工期短等特點(diǎn)，所以在注塑模具設(shè)計(jì)過(guò)程中急需一種自動(dòng)化程度高的集成設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù)平臺(tái)。而當(dāng)前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的是智能化、集成化程度較高的設(shè)計(jì)技術(shù)和方法來(lái)提高模具設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。面向注塑產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法能夠最大程度的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)資源共享，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的統(tǒng)一集成管理，最終構(gòu)建一個(gè)成熟而通用程度高的模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)平臺(tái)，能夠快速響應(yīng)市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的需要，從而提高模具涉及企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。
2、模塊化產(chǎn)品平臺(tái)的基本組成
通常，一個(gè)具體的模塊化產(chǎn)品平臺(tái)是針對(duì)具有共性特點(diǎn)的產(chǎn)品族而開發(fā)設(shè)計(jì)的，通過(guò)將既有的模塊化設(shè)計(jì)理論作為根據(jù)，構(gòu)建一個(gè)具有較好通用性能的的大型設(shè)計(jì)平臺(tái)，其基本原理如圖1所示。
一個(gè)完整的模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)平臺(tái)包括零件、部件以及接口等部分，其具有較好的通用性，其對(duì)應(yīng)的模塊能夠進(jìn)行組合和更換。同時(shí)，各個(gè)模塊之間又具有對(duì)應(yīng)的獨(dú)立性，其有多個(gè)零件構(gòu)成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部件，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口與其他的部件相互連接，具備對(duì)應(yīng)的互換性。因此，可以將模塊化產(chǎn)品平臺(tái)定義為：以提高設(shè)計(jì)效率為目的，將模塊作為基本單元，面向具體的具有通用性的產(chǎn)品族，基于模塊化設(shè)計(jì)的基本理念，并使用多種設(shè)計(jì)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，在CAD系統(tǒng)支持下構(gòu)件完成的一個(gè)綜合性設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
3、模塊化產(chǎn)品平臺(tái)的構(gòu)建的基本方法
采取模塊化思想進(jìn)行產(chǎn)品平臺(tái)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，模塊化產(chǎn)品平臺(tái)的構(gòu)建方法是基本內(nèi)容。一個(gè)科學(xué)合理的產(chǎn)品平臺(tái)構(gòu)建方法不但影響到與之相連接的專門模塊的具體功能劃分和設(shè)計(jì)，還與整個(gè)產(chǎn)品族是否能夠滿足市場(chǎng)的需要以及后續(xù)的更新和改進(jìn)潛能直接相關(guān)。通常，采取由頂向下和由底向上兩種方法構(gòu)建產(chǎn)品平臺(tái)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。本文在此基礎(chǔ)上，基于由底向上方法提出一種基于功能分析的模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)平臺(tái)構(gòu)建方法，將產(chǎn)品的功能按照對(duì)應(yīng)的單元進(jìn)行布置和具體排列，然后從分析得到的功能映射到具體的零部件，然后在零部件之間進(jìn)行連接、耦合。在整個(gè)過(guò)程中需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題在于產(chǎn)品族中選擇合理的結(jié)構(gòu)作為產(chǎn)品模塊基礎(chǔ)，那些特征可以提取出作為個(gè)性模塊。通過(guò)這種設(shè)計(jì)方法能夠?qū)Ξa(chǎn)品族的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提取出可以作為產(chǎn)品平臺(tái)的通用性模塊，從而滿足市場(chǎng)中不同類型的個(gè)性化產(chǎn)品需要。
在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，就是在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及功能分析的基礎(chǔ)上，形成完整的產(chǎn)品功能圖，采取模塊劃分的方式得到具有模塊屬性的矩陣，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建產(chǎn)品平臺(tái)。整個(gè)產(chǎn)品平臺(tái)分為通用部分和可調(diào)節(jié)個(gè)性部分。對(duì)于注塑模具設(shè)計(jì)人員而言，可以根據(jù)訂單的實(shí)際需求對(duì)其中的可調(diào)節(jié)個(gè)性部分進(jìn)行對(duì)應(yīng)的修改，通過(guò)添加對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品個(gè)性特點(diǎn)快速得到不同類型的注塑模具產(chǎn)品。
4、基于Pro/e的注塑模具產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)平臺(tái)構(gòu)建與開發(fā)
4.1 注塑模具產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)平臺(tái)構(gòu)建與開發(fā)系統(tǒng)架構(gòu)
當(dāng)前，針對(duì)注塑模具設(shè)計(jì)的CAD系統(tǒng)多維通用機(jī)械設(shè)計(jì)與制造軟件，包括常見(jiàn)的Pro/e、CATIA、UG等軟件。其都沒(méi)有針對(duì)注塑模具的設(shè)計(jì)和開發(fā)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，所以直接使用這些既有的軟件進(jìn)行開發(fā)和設(shè)計(jì)將導(dǎo)致涉及效率較低、人機(jī)界面不友好等問(wèn)題。因此，需要對(duì)這些軟件進(jìn)行二次開發(fā)，根據(jù)注塑模具設(shè)計(jì)的實(shí)際需要開發(fā)對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展功能，形成一個(gè)專門的注塑模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使得注塑模具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化程度以及設(shè)計(jì)效率得到顯著提高。
4.2 設(shè)計(jì)與開發(fā)系統(tǒng)的總體架構(gòu)分析與設(shè)計(jì)
注塑模具通常包括成型零部件、澆注系統(tǒng)、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)分型抽芯機(jī)構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、排氣結(jié)構(gòu)、支承零部件等幾個(gè)主要結(jié)構(gòu)。從這個(gè)角度來(lái)看，注塑模具的設(shè)計(jì)工作涉及的零部件類型較多，而且重復(fù)性較強(qiáng)，因此需要將模具設(shè)計(jì)人員從大量的重復(fù)勞動(dòng)中解脫出來(lái)。因此，設(shè)計(jì)的模塊化設(shè)計(jì)平臺(tái)應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)模具結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的查詢、計(jì)算、修改、圖像顯示以及圖形繪制等功能。為了實(shí)現(xiàn)上述基本功能，必須建立對(duì)應(yīng)的注塑模具三維零件庫(kù)，設(shè)計(jì)人員只需要在界面輸入對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)之后，通過(guò)主程序運(yùn)行就能夠得到具體的設(shè)計(jì)參數(shù)，然后使用Pro/TOOLKIT程序直接驅(qū)動(dòng)Pro/e生成得到新的零件模型。
基于上述分析，一個(gè)完整的注塑模具CAD系統(tǒng)應(yīng)該包括這樣三個(gè)主要的構(gòu)成部分：參數(shù)化零件模型庫(kù)、用戶管理界面以及系統(tǒng)主程序。其中，參數(shù)化零部件模型庫(kù)使用Pro/e的特征建模與族表功能予以實(shí)現(xiàn)；系統(tǒng)主程序基于VC++的Pro/TOOLKIT進(jìn)行編程得到；用戶設(shè)計(jì)與管理界面則分別使用Pro/TOOLKIT以及MFC類進(jìn)行具體構(gòu)造。
4.3 標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)的開發(fā)
標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)的開發(fā)是注塑模具產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，因此本文單獨(dú)進(jìn)行論述。其主要功能在于設(shè)計(jì)定位元件、復(fù)位元件、導(dǎo)套等重復(fù)性較強(qiáng)的零部件，在設(shè)計(jì)過(guò)程中只需要選擇對(duì)應(yīng)的零部件插入即可，其基本原理如圖2所示。
為了實(shí)現(xiàn)注塑模具中標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品庫(kù)的生成，采用族表方法進(jìn)行零件模型標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的建模。其中，族表使用Pro/e軟件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的設(shè)計(jì)，基于相類似的結(jié)構(gòu)和特征尺寸開發(fā)和構(gòu)建一個(gè)通用的模型，然后將不同系列的尺寸以數(shù)據(jù)形式存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)表中，而在數(shù)據(jù)表中只需要針對(duì)對(duì)應(yīng)的零件重新驅(qū)動(dòng)、更新即可，不需要重新建模。最終實(shí)現(xiàn)了注塑模具的模塊化設(shè)計(jì)，提高模具的設(shè)計(jì)效率。
參考文獻(xiàn)
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的要求也在不斷提升當(dāng)中。如何提高注塑件外觀表面的質(zhì)量，解決注塑產(chǎn)品外表面熔接線（weld line）等造成的缺陷成為近些年來(lái)業(yè)內(nèi)的一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)。
自從日本公司首先成功發(fā)展出利用蒸汽加熱和快速冷卻技術(shù)實(shí)現(xiàn)模具無(wú)痕注塑以來(lái)，行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)者又相繼開發(fā)出利用加壓高溫水加熱技術(shù)，通過(guò)模具型腔內(nèi)布設(shè)電發(fā)熱絲以實(shí)現(xiàn)急熱急冷，從而生產(chǎn)出擁有高光潔度產(chǎn)品表面的塑膠件，等等其它加熱技術(shù)?，F(xiàn)在，筆者就以本公司制造的某幾型產(chǎn)品為例，為大家介紹其中所涉及到的技術(shù)問(wèn)題的解決。
RHCM（快速熱循環(huán)注塑成型技術(shù)：Rapid Heat Cycle Molding）是運(yùn)用動(dòng)態(tài)模溫控制技術(shù)，是一種高光潔度，無(wú)熔接痕的新型塑膠注塑成型工藝，其生產(chǎn)的塑件可直接進(jìn)入產(chǎn)品裝配階段，提高了生產(chǎn)效率，減少或消除后續(xù)噴涂，降低因噴涂而造成的環(huán)境污染。圖片所示是表示采用RHCM工藝同傳統(tǒng)注塑工藝之前的區(qū)別對(duì)比。
根據(jù)模具加熱熱量的來(lái)源不同，目前人們采用的加熱方式主要包括：
（1）電熱層加熱。這種方式由于存在難以克服的缺陷，而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中非常鮮見(jiàn)。
（2）感應(yīng)加熱和鄰近效應(yīng)加熱。
（3）輻射加熱。通常采用紅外燈深入模具模板之前，以加熱型腔，一般用于微型注塑。
（4）被動(dòng)加熱法。通常是采用微波或激光來(lái)加熱，其中若采用激光加熱工藝，模具的型腔需要采用透明材料制造，以使激光束可以照到塑膠熔體上。
（5）接觸加熱法。這種方式是由Mr.Stumpf and Mr.Schulte兩位提出來(lái)的，這種方式一般適用于具有簡(jiǎn)單形狀和高熱傳導(dǎo)率的薄壁產(chǎn)品。具體內(nèi)容請(qǐng)參考他們的著作：System for regulating mold temperature。
（6）高溫氣體加熱。以高溫氮?dú)鉃榧訜峤橘|(zhì)，在模具閉合后，將其快速定量地通過(guò)噴嘴和流道系統(tǒng)引入模具型腔內(nèi)部。由于氣體的比熱遠(yuǎn)小于模具鋼的比熱，高溫氣體帶入的熱量很快被模具鋼吸收，型腔壁被快速加熱，并且加熱的區(qū)域通常僅限于表層深度0.1mm左右。該方法的模具結(jié)構(gòu)與常規(guī)模具類似，模具制造成本低，但密封要求高。
（7）熱油熱水加熱。模具內(nèi)部設(shè)計(jì)加熱冷卻管道，通過(guò)熱油或熱水對(duì)模具的熱交換來(lái)達(dá)到加熱目的。由于油的熱傳導(dǎo)率和沸點(diǎn)都很低，以熱油作為加熱介質(zhì)的響應(yīng)很慢。所以，盡管使用熱油可以讓溫度達(dá)到很高，而目前市面上成熟的工藝更多地是通過(guò)加壓熱水作為介質(zhì)加熱。
（8）高溫蒸汽加熱。同熱油、熱水加熱類似，利用溫控裝置控制蒸汽和冷卻水在同一管道里交替流動(dòng)進(jìn)行加熱和冷卻。為實(shí)現(xiàn)模具的快速加熱和冷卻，一般在加熱前還須向管道通高壓氣體以排干管道內(nèi)的殘余冷卻水。另外，這種工藝還需安裝鍋爐設(shè)備以作為蒸汽源，因此，需注意生產(chǎn)安全。
（9）電發(fā)熱絲加熱。屬于電加熱的一種，加熱時(shí)升溫速度快，升溫范圍大，但加熱成本較高。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的塑膠產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)發(fā)熱絲的排布和冷卻時(shí)模具結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。
快速熱循環(huán)注塑成型技術(shù)，它在注塑行業(yè)中已被廣泛使用。使用該技術(shù)可以改善傳統(tǒng)注塑成型所帶來(lái)的翹曲變型，消除熔接痕、流痕（也就是行業(yè)內(nèi)常說(shuō)的“無(wú)痕”）和冷卻周期過(guò)長(zhǎng)等缺陷，并降低后期噴涂工藝的成本，使塑件整體質(zhì)量更加優(yōu)良，強(qiáng)度進(jìn)一步得到提高。
使用外部輔助設(shè)備，對(duì)模具型腔表面進(jìn)行快速冷/熱升降溫，令塑膠產(chǎn)品外觀表面0.5mm厚度左右的分子結(jié)構(gòu)瞬間改變。具體來(lái)講，模具注射前先通過(guò)加熱系統(tǒng)對(duì)模具型腔快速加熱，同時(shí)，模具內(nèi)部靠近型腔表面設(shè)計(jì)溫度感應(yīng)器（藏入感溫線），把模具型腔附近實(shí)際溫度反饋到PLC，再由PLC根據(jù)模溫變化情況調(diào)整輸入輸出。通過(guò)這種全閉環(huán)系統(tǒng)控制模具型腔的表面溫度，以確保模具的溫度在很短時(shí)間內(nèi)超過(guò)塑膠熔融溫度時(shí)，開始注射熔融塑膠。此時(shí)，膠料在模具型腔里的整個(gè)填充階段始終能夠保持在高溫粘流狀態(tài)，就會(huì)形成沒(méi)有熔接線、表面品質(zhì)良好的注塑成型品。熔融塑膠注射完成后，便開始進(jìn)入冷卻工序，用冷卻水使模具溫度迅速下降到允許產(chǎn)品頂出的溫度以下。這樣，就可以通過(guò)加快塑膠的固化速度，來(lái)縮短成型周期，解決注塑件的翹曲、縮水、下陷等缺陷。甚至在注塑件表面產(chǎn)生玻璃塑化，還可以改善傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝所造成的注塑件外觀表面色差，從而使注塑件獲得 “真高光” 的特殊表面工藝效果。
注塑周期過(guò)程如圖示：
RHCM在不同類型塑件中使用的效果：
針對(duì)在薄壁成型中使用該技術(shù)，在高溫下，有助于注進(jìn)模具的熔融塑膠提高膠料流動(dòng)性，降低注射壓力，避免填充困難、困氣等問(wèn)題，提高產(chǎn)品質(zhì)量與強(qiáng)度。而且通過(guò)成型后的速冷，也可以降低收縮應(yīng)力，減少產(chǎn)品變形，同時(shí)使脫模變得容易。
針對(duì)汽車內(nèi)飾件使用該技術(shù)，可大大改善傳統(tǒng)注塑成型中難以解決的問(wèn)題：當(dāng)汽車在受到外力強(qiáng)烈撞擊時(shí)，汽車內(nèi)飾塑膠件破裂產(chǎn)生的尖角，將會(huì)對(duì)人體造成傷害。
針對(duì)加纖維改性工程材料使用該技術(shù)可消除傳統(tǒng)注塑成型中難以解決的由于玻纖表面外露所產(chǎn)生的“浮纖”問(wèn)題（例如：在某著名公司的游戲機(jī)上使用該技術(shù)解決了“浮纖”問(wèn)題）。
以筆者在某現(xiàn)場(chǎng)親歷的某型號(hào)家電老化和強(qiáng)撞破壞性試驗(yàn)，與傳統(tǒng)塑膠件相比，差距非常明顯，并且采用蒸汽輔助注塑系統(tǒng)成型技術(shù)可大幅縮短注塑成型周期的60%左右（使用韓國(guó)lTITAN系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用應(yīng)該在35～40%），提高生產(chǎn)效益，是一項(xiàng)實(shí)在的綠色制造技術(shù)。（產(chǎn)品見(jiàn)圖1）
蒸汽多路快速冷熱循環(huán)系統(tǒng)的類型：
該行業(yè)中，目前技術(shù)比較成熟的有日本小野系統(tǒng)、三菱/富士精工系統(tǒng)、韓國(guó)TITAN系統(tǒng)三類。
日本小野系統(tǒng)：早期無(wú)痕蒸汽注塑成型始祖. 前期投入價(jià)格昂貴。模具結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)設(shè)備配套多樣、復(fù)雜，有一定參數(shù)范圍（包括現(xiàn)場(chǎng)的限制、危險(xiǎn)（蒸汽爐）），蒸汽不可回收，運(yùn)行成本高，但產(chǎn)品尺寸精度易控制。
三菱/富士精工系統(tǒng)： 無(wú)痕蒸汽注塑成型改良型加氮?dú)廨o助成型，前期投入價(jià)格昂貴?，F(xiàn)今最穩(wěn)定的雙閉合互換系統(tǒng)，產(chǎn)品尺寸精度易控制。
韓國(guó)TITAN系統(tǒng)： 無(wú)痕高溫水注塑成型，價(jià)格適中。系統(tǒng)是采用高壓的熱水作為傳熱介質(zhì)（溫度接近于汽化狀態(tài)），其模具與RHCM系統(tǒng)模具設(shè)計(jì)相兼容，采用的高壓熱水可循環(huán)利用；運(yùn)行成本較低。生產(chǎn)設(shè)備配套簡(jiǎn)單、安全，一臺(tái)高光模溫系統(tǒng)加其它小設(shè)備配套即可生產(chǎn)。系統(tǒng)遷移靈活、穩(wěn)定，產(chǎn)品尺寸精度控制一般，可附加氮?dú)廨o助成型，使用多年，技術(shù)上已經(jīng)趨于成熟。目前市場(chǎng)上有許多仿制和改進(jìn)型。
除了目前行業(yè)中所知道的，無(wú)痕蒸汽注塑成型和無(wú)痕高溫水注塑成型外，還有由于受到產(chǎn)品形狀及大小，和生產(chǎn)環(huán)境等因素所限，無(wú)法采用上述工藝的注塑產(chǎn)品。例如，針對(duì)投影面積較小的產(chǎn)品，目前在日本研究開發(fā)出一種針對(duì)傳統(tǒng)熱電偶進(jìn)行改良的電發(fā)熱高溫高光無(wú)痕工藝，我們俗稱“電發(fā)熱高溫?zé)o痕工藝”，它的基本原理是通過(guò)多組改良的熱電偶去代替現(xiàn)今的蒸汽或高溫水工藝。在使用電發(fā)熱控制模塊系統(tǒng)時(shí)，針對(duì)產(chǎn)品外形各個(gè)區(qū)域溫度的不同，通過(guò)熱電偶調(diào)整各個(gè)區(qū)域發(fā)熱絲組的發(fā)熱情況，從而達(dá)到溫度調(diào)節(jié)的作用。當(dāng)模具射膠完成后，再通過(guò)靠近熱電偶組上的密集平均分布的直入直出的冷水流道，進(jìn)行一個(gè)周期性的模具降溫，最終達(dá)到產(chǎn)品表面外觀高光無(wú)痕的效果。
該工藝在模具設(shè)計(jì)上與以往的其它無(wú)痕注塑工藝相區(qū)別在于以下：
（1）它的高溫發(fā)熱介質(zhì)是通過(guò)定制長(zhǎng)度不一的熱電偶組，設(shè)計(jì)在距離產(chǎn)品外觀膠位面1.0～1.2mm的隨型面上，以通過(guò)電發(fā)熱系統(tǒng)的模組控制，進(jìn)行快速熱傳遞。（加熱線與感溫線見(jiàn)圖2）
模肉分成加熱板和冷卻板，加熱板的背面設(shè)計(jì)加工出安裝發(fā)熱絲的隨形槽，冷卻板除了也要加工出槽以便固定發(fā)熱絲，同發(fā)熱板連接固定以保證模肉的強(qiáng)度外，還要設(shè)計(jì)加工出用于冷卻模肉的水道。
（2）目前，“電發(fā)熱高溫?zé)o痕工藝”還處于技術(shù)試用階段，因其系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)穩(wěn)定性局限，目前只適合應(yīng)用在投影面積較小的高光產(chǎn)品上。當(dāng)應(yīng)用到投影面積較大的高光產(chǎn)品上時(shí)，在生產(chǎn)過(guò)程中，由于藏?zé)犭娕嫉牟垭x模具型腔表面太近，導(dǎo)致此處的鋼位很薄（通常只有15mm左右），容易因注塑壓力過(guò)大而造成模具上該區(qū)域凹陷，損傷模具并造成注塑產(chǎn)品外觀不良。
圖3是我們制作的一款塑膠產(chǎn)品，試模時(shí)運(yùn)用電阻加熱方式和普通模溫水方式對(duì)比：
可以使用這類技術(shù)的塑膠材料包括ABS、PA、PC、PMMA、PC+ABS、PMMA+ABS。最常用的有ABS（硬度較低，易傷外觀）、PC+ABS（硬度最高，調(diào)配適當(dāng)可達(dá)到2H，流動(dòng)性差）。近期市場(chǎng)新出現(xiàn)的PMMA/ABS，免噴涂的料有HAM8560等。
在模具設(shè)計(jì)和制造時(shí)，應(yīng)留意以下幾個(gè)方面：
1.產(chǎn)品前期CAE分析（MOLDFLOW/ANSYS ）
1.1利用MoldFlow模流軟件系統(tǒng)分析塑膠流動(dòng)過(guò)程、溶接線交匯位置、翹曲狀況、確定最佳進(jìn)膠位置（產(chǎn)品外觀有高要求的）。
1）進(jìn)膠口形狀通常采用的是扁口（又稱鴨嘴型）的潛型或香蕉型，進(jìn)膠位置的選擇一般是產(chǎn)品的側(cè)面或天窗碰穿位。 進(jìn)膠位置選擇不可距離深薄膠位（加強(qiáng)筋/柱位/裝配扣位，等等）和倒扣脫模機(jī)構(gòu)太近，以避免因進(jìn)膠位置附近注塑壓力過(guò)大造成塑膠產(chǎn)品脫模困難，或者由于模具型腔局部受壓變形，塑膠產(chǎn)品產(chǎn)生批鋒等缺陷。如果進(jìn)膠位置確實(shí)離深薄膠位（加強(qiáng)筋/柱位/裝配扣位，等等）或倒扣脫模機(jī)構(gòu)太近，建議進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)改良。
2）香蕉型方式進(jìn)膠點(diǎn)不可直接入塑膠產(chǎn)品外觀底面，而需要通過(guò)潛片轉(zhuǎn)接（如圖4），目的是防止由于澆口壓力大而導(dǎo)致澆口附近的產(chǎn)品外觀面產(chǎn)生“料花”。
1.2如果產(chǎn)品外形較為復(fù)雜，建議利用ANSYS有限元分析系統(tǒng)對(duì)模具熱傳遞過(guò)程進(jìn)行模擬分析，以便更加合理地排布冷卻水道。
2.塑膠產(chǎn)品的設(shè)計(jì)優(yōu)化改良
（1）塑膠產(chǎn)品的外觀圓弧過(guò)渡部分，拔模斜度應(yīng)在5度或以上。
（2）模具上的枕插穿鋼位應(yīng)盡可能大于5度。
（3）因?yàn)槭褂迷摷夹g(shù)所生成的塑膠產(chǎn)品高光面會(huì)對(duì)模具型腔產(chǎn)生極強(qiáng)的吸附力（強(qiáng)吸附性真空），所以，塑膠產(chǎn)品的內(nèi)側(cè)面必須有足夠的包緊力以防止產(chǎn)品粘前模。解決此問(wèn)題的方法之一是在產(chǎn)品內(nèi)側(cè)面加倒扣，但切記高光模不可強(qiáng)脫倒扣。
（4）塑膠產(chǎn)品外觀分型面膠位必須有圓角（如圖5），以防止產(chǎn)品外觀分型面附近產(chǎn)生“刮花”或“飛邊”（flash）。特別是對(duì)于膠料硬度較高的產(chǎn)品，更加需要考慮加大圓角過(guò)渡。
（5）關(guān)于塑膠產(chǎn)品內(nèi)部的骨位厚度問(wèn)題，由于越光亮的產(chǎn)品對(duì)光的折射效果越敏感，表面稍有缺陷很快就會(huì)被發(fā)現(xiàn)，因此如何解決縮水問(wèn)題是高光產(chǎn)品的首要問(wèn)題。一般的產(chǎn)品骨位厚度不超過(guò)產(chǎn)品壁厚的0.6倍便不會(huì)縮水，或者說(shuō)由于縮水痕跡較小不易被發(fā)現(xiàn)，可忽略不計(jì)。
但對(duì)于高光產(chǎn)品而言，這樣的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，我們需要將產(chǎn)品骨位根部的厚度減小到不超過(guò)產(chǎn)品壁厚的一半，對(duì)于螺絲柱位還必須做火山口式斜結(jié)構(gòu)。例如，對(duì)于壁厚2.5mm的產(chǎn)品，其骨位根部厚度最大不應(yīng)大于1.10mm，如果客戶需要考慮強(qiáng)度，可考慮保持骨位較厚而在其根部做減膠處理，同時(shí)模具結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫模。塑膠產(chǎn)品表面形狀必須圓滑過(guò)渡，避免尖利邊（如圖6）。
（6）塑膠產(chǎn)品外觀存在碰穿區(qū)域時(shí)（例如，LED顯示框功能區(qū)和按鍵功能區(qū)），注意分型面需設(shè)計(jì)在離功能外觀面下偏移0.5mm至1.0mm處。這樣做將避免在高光注塑過(guò)程中，由于注塑高壓產(chǎn)生微小飛邊，進(jìn)而影響產(chǎn)品外觀；避免精密部件尺寸超差而影響運(yùn)動(dòng)或裝配功能。
3.模具系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1模具的對(duì)齊管位系統(tǒng)：除必須的模胚直身管位塊（interlocks）外，模肉部分須沿產(chǎn)品外輪廓面周圈加工出原身斜管位。
3.2模胚及導(dǎo)向系統(tǒng)：必須注意的有：
（1）頂針板頂出彈簧應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)重載荷彈簧，并安裝在四支頂針板回針（return pin）上（回針套彈簧），由于高光模具的頂針板通常需要更大的回彈力，為保證回彈力在頂針板分布均勻，避免頂針板局部受力過(guò)大而造成變形，需要適當(dāng)增加復(fù)位彈簧，復(fù)位彈簧必須設(shè)計(jì)扶針用于導(dǎo)向。
（2）模胚四支導(dǎo)柱的中間段同模板和導(dǎo)套之間應(yīng)當(dāng)避空，且導(dǎo)套應(yīng)選用鑲有石墨的黃銅套。另外，用于頂針板導(dǎo)向的中托司，其頂部須插入模胚后模板，且接觸部分應(yīng)避空0.2mm左右。
（3）如因模具機(jī)構(gòu)需要加彈板，或采用三板模結(jié)構(gòu)，開模動(dòng)作不可使用尼龍拉勾控制，而應(yīng)采用機(jī)械式剛性拉勾控制。
（4）模框與模肉底部和四側(cè)接觸面都應(yīng)大面積留出隔熱板厚度空間，藏入隔熱板，以減少模胚與模肉之間的熱傳遞（這點(diǎn)很重要！如圖7）。
3.3模肉部分：由于高光模具在生產(chǎn)使用當(dāng)中面臨著模具溫度急劇變動(dòng)的情況，故對(duì)鋼料的拋光性、耐腐蝕性、韌性、熱強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)等，都有很高的要求。尤其需要注意前模肉鋼料的選用，目前可供選擇的范圍包括ASSAB公司的NiMAX，德國(guó)葛立茲的CPM40、GEST80，日本日立金屬株式會(huì)社CENA1，等等，上述四種鋼材的共同特點(diǎn)是都具有優(yōu)良的拋光性能、焊接性能和機(jī)加工性能，其中日立CENA1具有更好的耐腐蝕表現(xiàn)，它在其它鋼種的主要成份C、Mn、Cr、Ni基礎(chǔ)上，還添加了V、Al、Cu。其中V能細(xì)化鋼的晶粒組織，提高鋼的強(qiáng)度、韌性和耐磨性；Al也能細(xì)化鋼的晶粒組織，提高鋼在低溫下的任性，還能提高鋼的抗氧化性、耐磨性和疲勞強(qiáng)度等；Cu的突出作用則是改善普通低合金鋼的抗大氣腐蝕性能。在此特別推薦。另外，由于此鋼種對(duì)于加工工藝有特殊要求，故需要特別留意，具體更多詳細(xì)加工工藝參數(shù)，可向鋼材供應(yīng)商提出技術(shù)咨詢。
3.4模具排氣系統(tǒng)：盡可能的在產(chǎn)品周圍相隔10mm為一段，均勻分布開排氣槽，與產(chǎn)品相連部分深度0.02～0.03mm，后面深度為0.15～0.2mm；產(chǎn)品中間孔或其它特征碰穿部分也需要排氣設(shè)計(jì)。
3.5模具機(jī)構(gòu)系統(tǒng)：對(duì)于成形注塑件 “真高光”表面的模具上模肉部分，應(yīng)盡可能不設(shè)計(jì)任何機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，例如，行位等抽芯機(jī)構(gòu)等。如無(wú)法避免，應(yīng)選用油缸以簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)成單純性往復(fù)動(dòng)作。
3.6模具冷卻系統(tǒng)：為了保證模具表面溫度的均勻性和快速熱冷傳導(dǎo)，合理的水道配合RHCM系統(tǒng)的急速升降模溫是直接影響整個(gè)成型周期和產(chǎn)品品質(zhì)的重要因素之一，水道結(jié)構(gòu)類型有：
（1）HALF隨形水道，是最好的熱傳遞方式，但加工困難復(fù)雜，模具壽命短，對(duì)大批量生產(chǎn)的模具很不利。
（2）采用傳統(tǒng)水道結(jié)構(gòu)，使用深孔鉆多擺角度加工，也能達(dá)到較好效果，模具壽命得以提高，但冷卻效果較差。
在模具設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：
（1）因模具水道中的水介質(zhì)一直在攝氏30度和160度之間不停切換，水道進(jìn)口應(yīng)采用避開模胚上A/B板直入模肉方式，同時(shí)采用優(yōu)質(zhì)的不銹鋼管接頭。每條水道形式采用直入直出，如有高低多異面需設(shè)計(jì)出角度較大的能經(jīng)深孔鉆多擺角度加工的斜水道。
（2）水道側(cè)壁與膠位面之間的距離應(yīng)盡可能保持在5.0mm～6.0mm之間。
（3）模具上的頂針板也需合理布設(shè)冷卻機(jī)構(gòu)。
（4）模具上四支導(dǎo)柱在模胚A板上應(yīng)各自獨(dú)立有一組水道冷卻以保證導(dǎo)柱不變形。
3.7模具頂出系統(tǒng)：頂針因與塑膠產(chǎn)品膠位面直接接觸， 具有很高的熱導(dǎo)性和頂出力， 注意選用優(yōu)質(zhì)的耐高溫頂針。非萬(wàn)不得已，切不可使用扁頂針（可用頭部帶0.5度斜度，表面有涂層的小方直頂/或氮化過(guò)的推方代替）。
4.模具系統(tǒng)的加工
4.1熱處理工藝：高光模鋼料由于在注塑生產(chǎn)過(guò)程中溫度急劇變動(dòng)，和加工過(guò)程的后期打磨拋光等原因，從前期鋼料開粗淬火到后期精光、除應(yīng)力等，各個(gè)工藝環(huán)節(jié)都須嚴(yán)格控制。更多詳細(xì)工藝參數(shù)，可向材料供應(yīng)商提出技術(shù)咨詢。
4.2拋光工藝（重要）：高光模鋼料的拋光工藝是很重要的。運(yùn)用手法不當(dāng)則會(huì)前功盡棄，注意禁用砂紙，其具體運(yùn)用手法參考如下。
（1）先用傳統(tǒng)方法去掉EDM精加工后的硬化薄層（注意EDM精加工要盡可能采用小電流微精加工）。
（2）直接選用優(yōu)質(zhì)的整體沙質(zhì)均勻的油石去掉（320#―>400#）痕面90%后，用一種外形象掃把的馬毛刷拋光用具進(jìn)行精拋，去掉剩余的痕面，最后用拋光膏做最終拋光（注意整個(gè)過(guò)程切勿使用砂紙）。這種這比傳統(tǒng)拋光工序快1/5（具體視操作者的經(jīng)驗(yàn)和熟練程度而定），這種拋光工藝也同樣適用于傳統(tǒng)模具。
對(duì)于筆者使用過(guò)的工藝，筆者認(rèn)為：采用蒸汽或高溫水為傳熱媒介的無(wú)痕高光注塑成型工藝在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，可運(yùn)用在投影面積較大的注塑產(chǎn)品上。而對(duì)于電加熱高光工藝，因其技術(shù)參數(shù)所限（目前所使用的熱電偶發(fā)熱功率受限等因素），目前它只能在發(fā)熱介質(zhì)距離產(chǎn)品外觀垂直高度1.0～1.2mm范圍內(nèi)得到高光效果。對(duì)于投影面積較大的產(chǎn)品，當(dāng)注塑壓力較大時(shí)，經(jīng)過(guò)一定的生產(chǎn)周期后，可能會(huì)導(dǎo)致電發(fā)熱槽附近產(chǎn)生內(nèi)凹的情況，進(jìn)而嚴(yán)重影響產(chǎn)品外觀品質(zhì)。因此，它只適合應(yīng)用于投影面積較小的注塑產(chǎn)品。目前，我們已經(jīng)成功應(yīng)用在投影面積為260*130mm的產(chǎn)品上。
RHCM技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)注塑產(chǎn)品表面高光無(wú)痕的要求，也同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量安全，部分解決工程材料由于改性所引起的不良，等等，可以進(jìn)一步地縮短生產(chǎn)周期。為企業(yè)節(jié)省成本，為社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值。
以上是總結(jié)筆者使用該技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，雖然該技術(shù)已在行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用多年，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，也碰到些暫時(shí)無(wú)法解決的工藝難題。就此原因，筆者把以往工作中的經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)滴，小結(jié)以上，同時(shí)也真誠(chéng)希望了解該技術(shù)的各位同行給出寶貴的經(jīng)驗(yàn)及見(jiàn)解，給予指正，相互學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。
【參考文獻(xiàn)】
關(guān)鍵詞：教學(xué)模式；《注塑模具設(shè)計(jì)》；人才培養(yǎng)
中圖分類號(hào)：G42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1009-0118（2012）07-0100-02
一、注塑模具設(shè)計(jì)課程教學(xué)現(xiàn)狀
絕大多數(shù)的高職院校都設(shè)有模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)，注塑模具設(shè)計(jì)是該專業(yè)的核心課程之一，其目標(biāo)是培養(yǎng)注塑模具設(shè)計(jì)的高素質(zhì)技能型人才。
實(shí)現(xiàn)高職院校人才培養(yǎng)和企業(yè)人才需求的零距離是各高職院校追求的目標(biāo)。教育部《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》（教高【2006】16號(hào)）所提工學(xué)交替、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目導(dǎo)向、頂崗實(shí)習(xí)、校企合作，加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)基地建設(shè)都是為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。目前，由于種種原因，要實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)有很大困難，絕大多數(shù)高職院校工學(xué)結(jié)合、校企合作、頂崗實(shí)習(xí)僅僅是表面形式，很難有實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容。由于工科教學(xué)的特殊性，任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目導(dǎo)向需要教師有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，由于企業(yè)的技術(shù)、技能型人才學(xué)歷通常達(dá)不到高職院校要求，使人才引進(jìn)受到限制，很多老師由于沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不敢承接項(xiàng)目，企業(yè)也不相信老師能夠幫他們解決技術(shù)難題，因此難以開展真實(shí)的項(xiàng)目教學(xué)。
目前，高職院校注塑模具設(shè)計(jì)教學(xué)多數(shù)仍然處于傳統(tǒng)的學(xué)科型教學(xué)模式下，重理論而輕實(shí)踐，教材很多，主要講授理論知識(shí)，從編者到教師，大都都沒(méi)有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，照本宣科，教學(xué)脫離實(shí)際，至今未有可以體現(xiàn)理實(shí)教學(xué)一體化的教材。
二、注塑模具設(shè)計(jì)課程基于工作過(guò)程的設(shè)計(jì)
目前國(guó)際上流行的教學(xué)方法是德國(guó)的“雙元制”和新加坡的“教學(xué)工廠”，由于我國(guó)的國(guó)情不同，要實(shí)現(xiàn)上述的方法存在一定的困難。如何在高職院校現(xiàn)有的條件下開展項(xiàng)目教學(xué)，是我們要解決的問(wèn)題。
美國(guó)的富蘭克爾說(shuō)：“不存在任何情況下，對(duì)任何學(xué)生都行之有效的，唯一的‘最佳方法’。”因此，各種教法，各有利弊。所謂工作過(guò)程，就是指工作人員在工作場(chǎng)所利用工作資源完成某一項(xiàng)工作任務(wù)并獲得工作成果的一系列活動(dòng)。工作過(guò)程的復(fù)雜程度和范圍是由工作任務(wù)的性質(zhì)決定的?；诠ぷ鬟^(guò)程的優(yōu)點(diǎn)是可以使學(xué)生了解注塑模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，缺點(diǎn)是覆蓋的知識(shí)點(diǎn)有限；學(xué)科型的優(yōu)點(diǎn)是知識(shí)點(diǎn)比較完整，但欠缺知識(shí)點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用，學(xué)了之后不會(huì)用。俗語(yǔ)說(shuō)：“教學(xué)有法，但無(wú)定法。”，因此我們?cè)诮虒W(xué)中應(yīng)以一法為主，多法配合。一法為主就是基于工作過(guò)程為主，多法配合就是講授法、討論法、演示法、練習(xí)法、參觀教學(xué)法、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法為輔，學(xué)生知識(shí)的深度和廣度對(duì)于學(xué)生今后的發(fā)展有很大的影響，否則，單純強(qiáng)調(diào)基于工作過(guò)程會(huì)使學(xué)生知其然而不知其所以然。如何使學(xué)生既懂得知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，又懂得知識(shí)的靈活應(yīng)用，進(jìn)一步發(fā)展具有創(chuàng)新能力，是需要我們解決的問(wèn)題。
（一）學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)——教什么
設(shè)計(jì)注塑模具除了要具備注塑模設(shè)計(jì)的理論知識(shí)外，還需要具備其他學(xué)科的知識(shí)和技能，如：機(jī)械制圖、公差與配合、機(jī)械基礎(chǔ)、模具材料與熱處理、模具制造工藝學(xué)、AutoCAD、PRO/E（或UG）等。
學(xué)習(xí)內(nèi)容就是首先根據(jù)注塑模具設(shè)計(jì)工作，總結(jié)出需要的知識(shí)點(diǎn)，然后把這些知識(shí)點(diǎn)融合到幾套典型的注塑模具中，以注塑模具為載體，按照注塑模具設(shè)計(jì)的程序講授、應(yīng)用相關(guān)的知識(shí)，此外我們還要考慮將崗位技能——助理模具設(shè)計(jì)師的相關(guān)要求融合到教學(xué)中。
注塑模具設(shè)計(jì)程序和需要學(xué)生掌握的知識(shí)點(diǎn)如下：
1、對(duì)塑件產(chǎn)品圖和樣板進(jìn)行分析、消化（塑料基本知識(shí)、塑件的工藝性）。
2、注塑機(jī)型號(hào)的選定（塑料加工成型基本知識(shí)）。
3、型腔數(shù)量的確定及型腔的排列（分流道的布局形式）。
4、分型面的確定（選擇分型面的原則和注意事項(xiàng)）。
5、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的確定（斜導(dǎo)柱、彎銷、T型塊、斜頂?shù)刃褪剑?/p>
6、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（直接澆口、點(diǎn)澆口、側(cè)澆口、潛伏澆口，主流道、分流道、冷料穴）。
7、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（排氣的形式）。
8、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（直通式、隔水片式、螺旋式、噴水管式、散熱桿式）。
9、頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（推桿、推管、推板、二次、螺紋、復(fù)位機(jī)構(gòu)）。
10、模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)的選用（大水口、細(xì)水口、簡(jiǎn)化型細(xì)水口模架及選擇，模具專用標(biāo)準(zhǔn)件）。
11、繪制裝配圖（PRO/E分模、AutoCAD繪裝配圖）。
12、繪制模具主要零件圖（AutoCAD繪零件圖）。
教學(xué)載體的選擇：?jiǎn)畏中兔鎮(zhèn)葷部谧⑺苣?、單分型面直接澆口推板推出注塑模、雙分型面點(diǎn)澆口注塑模、斜導(dǎo)柱外側(cè)抽芯注塑模、哈夫注塑模、手機(jī)殼注塑模（細(xì)水口模，包含定模外側(cè)抽芯、動(dòng)模外側(cè)抽芯、斜頂內(nèi)側(cè)抽芯等型式，是所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用）、熱流道注塑模等。模具來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際，可做適當(dāng)修改以包含更多的知識(shí)點(diǎn)。模具難度由淺入深、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,使學(xué)生的能力逐步提高，盡量承載學(xué)生所需的知識(shí)。
（二）教學(xué)方法設(shè)計(jì)——怎么教
設(shè)計(jì)模具要求熟悉模具結(jié)構(gòu),還要求有很強(qiáng)的三維空間想象能力。注塑模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、多樣性以及相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定。
注塑模具設(shè)計(jì)教學(xué)主要采用項(xiàng)目教學(xué)法，輔以其他的教學(xué)方法：講授法、討論法、演示法、練習(xí)法、實(shí)驗(yàn)法等。
為了模擬工作過(guò)程，注塑模具設(shè)計(jì)必須在計(jì)算機(jī)房進(jìn)行。計(jì)算機(jī)必須安裝設(shè)計(jì)需要的軟件，如AutoCAD、PRO/E、UG以及注塑模設(shè)計(jì)的外掛軟件如LTOOLS、EMX、Moldflow、MOLDWIZARD等，另外還要安裝設(shè)計(jì)所需的技術(shù)資料，如注塑
模標(biāo)準(zhǔn)件的產(chǎn)品樣本、塑料以及各種注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù)等，這樣老師可以一邊講一邊示范給學(xué)生看，學(xué)生也可以一邊跟著做，查閱設(shè)計(jì)資料也比較方便，這也符合工廠的工作環(huán)境。
為了使學(xué)生對(duì)注塑模具結(jié)構(gòu)有感性認(rèn)識(shí)，因此在注塑模具設(shè)計(jì)教學(xué)之前要先通過(guò)模具拆裝使學(xué)生了解模具結(jié)構(gòu)和工作原理，然后采用項(xiàng)目法進(jìn)行注塑模具設(shè)計(jì)的教學(xué)。下面舉例說(shuō)明教學(xué)過(guò)程：
1、情境一：塑件產(chǎn)品圖和樣板進(jìn)行分析、消化
采用講授法講述塑料的基本知識(shí)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性要求，然后引入塑料制品，采用討論法組織學(xué)生主要從制品的幾何形狀、技術(shù)要求、尺寸、公差和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、技術(shù)要求、塑料名稱、牌號(hào)、表面要求等幾個(gè)方面討論、分析塑件結(jié)構(gòu)是否符合注塑要求。
2、情境二：注塑機(jī)型號(hào)的選定
注塑現(xiàn)場(chǎng)演示注塑模具的安裝、調(diào)試、注塑成型參數(shù)的設(shè)定以及成型過(guò)程，了解注塑機(jī)和注塑模的關(guān)系從而掌握注塑機(jī)型號(hào)的選定。
3、情境三：型腔數(shù)量的確定及型腔的排列
采用講授法講述排位的原則和一模多腔的模具排位注意事項(xiàng)，采用討論法組織學(xué)生根據(jù)塑料制品的大小和批量確定型腔的數(shù)目和排列，比較后確定方案。
4、情境四：分型面的設(shè)計(jì)
采用講授法講述分型面的選擇原則，采用討論法組織學(xué)生根據(jù)塑料制品選擇分型面，比較方案，老師用PRO/E軟件示范分模，在分模的過(guò)程中學(xué)生跟著老師練習(xí)。
教學(xué)基本過(guò)程是：老師講授引入塑料制品學(xué)生討論方案比較老師示范學(xué)生練習(xí)。
（三）教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)——教得怎么樣
以往教學(xué)評(píng)價(jià)主要通過(guò)筆試考核課本的理論知識(shí),忽略了學(xué)生應(yīng)用能力的考核。經(jīng)過(guò)改進(jìn)，我們首先增加了注塑模的課程設(shè)計(jì)，考核學(xué)生的綜合能力，另外在平時(shí)以及期末考試中多采用開放性的題目著重考核學(xué)生應(yīng)用能力、分析能力和決策能力，收到較好的效果。
關(guān)鍵詞:UG軟件；建模；注塑模具；設(shè)計(jì)
目前,在我國(guó)模具的設(shè)計(jì)大多數(shù)都是通過(guò)UG建模的模塊來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的,模具設(shè)計(jì)工作人員通過(guò)UG建模模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)模具模型的構(gòu)建工作,具體的模塊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),UG建模模塊的模具設(shè)計(jì)方式,有著其自身極大的優(yōu)點(diǎn),例如,UG建模的方式可以將模具的設(shè)計(jì)情況直觀的展現(xiàn)出來(lái),而且UG軟件還有著使用靈活的特點(diǎn),UG建模模塊對(duì)于模具的設(shè)計(jì)工作起著重要的作用。UG建模的模具設(shè)計(jì)方式,很好的實(shí)現(xiàn)了將模具設(shè)計(jì)的理論和實(shí)際工作將結(jié)合,該文就研究UG建模模塊的具體使用流程和應(yīng)用效果。
1UG建模模塊的注塑模具設(shè)計(jì)方法
1.1三維注塑的模具設(shè)計(jì)三維注塑主要是通過(guò)對(duì)三維軟件的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)模具的設(shè)計(jì)的,模具設(shè)計(jì)者利用三維建模的形式為模具的各個(gè)部件進(jìn)行三維模型的創(chuàng)建。首先對(duì)模具部件進(jìn)行設(shè)計(jì),其次對(duì)模具的配件進(jìn)行設(shè)計(jì),三維注塑的模具設(shè)計(jì)形式,有著很直觀的視覺(jué)效果,被廣泛的應(yīng)用到模具零件的設(shè)計(jì)之中。1.2智能化模具設(shè)計(jì)信息技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)化技術(shù)和智能化技術(shù)開始在各個(gè)領(lǐng)域都得到了很好的普及和推廣,通過(guò)自動(dòng)化和智能化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)的智能化。模具設(shè)計(jì)的智能化和自動(dòng)化需要建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù),在模具和模具零件的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi),進(jìn)行模具零件和模具框架的自動(dòng)化配置和設(shè)計(jì)。
2注塑模具設(shè)計(jì)的流程
注塑模具的設(shè)計(jì)大概按照以下流程,首先是利用三維軟件技術(shù)進(jìn)行模具的建?；蛘邉?chuàng)建,并對(duì)模具的模型進(jìn)行放大和定位,然后要對(duì)模具的各個(gè)部件進(jìn)行系統(tǒng)的驗(yàn)證工作,創(chuàng)建模具的型芯和型腔,通過(guò)模具的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)模具零件的創(chuàng)建,最后對(duì)轉(zhuǎn)化出來(lái)的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)部件進(jìn)行逐一的設(shè)計(jì)。在三維注塑的模具建造中,主要是通過(guò)三維軟件來(lái)進(jìn)行模具的建模,三維注塑的建模設(shè)計(jì)需要將模具的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行三維模型的創(chuàng)建,還需要結(jié)合模具的加工工藝需求,通過(guò)對(duì)模具進(jìn)行模型的分離和解析,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)模具各個(gè)構(gòu)件的創(chuàng)建注塑,將標(biāo)準(zhǔn)的模架作為基礎(chǔ)進(jìn)行模具各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)部件的轉(zhuǎn)換和設(shè)計(jì),最終實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)模具的完整設(shè)計(jì)。創(chuàng)建型芯和型腔是注塑模具的設(shè)計(jì)中最為重要的部分,首先要對(duì)模具進(jìn)行模型的分解,通過(guò)相應(yīng)的軟件技術(shù)最后獲得模具的型芯和型腔。
3基于UG建模模塊的注塑模具設(shè)計(jì)體系的構(gòu)建
3.1前期的準(zhǔn)備工作在UG的建模模塊的設(shè)計(jì)環(huán)境下,UG技術(shù)會(huì)針對(duì)注塑模具提供一套完整的設(shè)計(jì)方案,UG建模模式下主要采用三維的設(shè)計(jì)方案,在對(duì)注塑模具進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要做好前期的準(zhǔn)備工作。首先要對(duì)需要注塑的模具部件進(jìn)行三維造型,還要對(duì)這些模具部件進(jìn)行流動(dòng)性和工藝性的分析,然后才能確定注塑模具的整體設(shè)計(jì)方案。UG建模模塊對(duì)于模具的草圖、模具的實(shí)體模型以及模具的曲面模型都能很好的展現(xiàn)出來(lái),這樣就可以更好的幫助模具的設(shè)計(jì)人員,方便他們進(jìn)行復(fù)雜模型的設(shè)計(jì)。通過(guò)UG軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)注塑模具的厚度、模具的斜度等信息的分析功能,這樣可以幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行模具的塑件分析,發(fā)現(xiàn)其中不合理之處,可以通過(guò)三維模型對(duì)塑件進(jìn)行修訂或調(diào)整。3.2設(shè)計(jì)過(guò)程UG軟件建模在其前期需要確定的是注塑模具的總體設(shè)計(jì)方案。在完成模具設(shè)計(jì)方案的前期工作后,需要對(duì)注塑模具進(jìn)行結(jié)構(gòu)的分解,通過(guò)三維軟件技術(shù),對(duì)注塑模具的各個(gè)部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。UG建模模塊采用了智能化的設(shè)計(jì)手段,利用智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)模具設(shè)計(jì)中的及時(shí)調(diào)整。例如,在模具的注塑中,模具的塑件在注塑過(guò)程中產(chǎn)生偏差,尺寸發(fā)生了改變,通過(guò)智能化的技術(shù),其他的模具部件便會(huì)自動(dòng)的進(jìn)行變更和修正,不用進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)的重新設(shè)計(jì)。
4注塑模具設(shè)計(jì)中運(yùn)用到的相關(guān)技術(shù)分析
4.1標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)技術(shù)UG軟件建模模塊的注塑模具設(shè)計(jì)需要建立在標(biāo)準(zhǔn)的模具數(shù)據(jù)庫(kù)下進(jìn)行設(shè)計(jì),這就要求對(duì)于模具的標(biāo)準(zhǔn)模架和模具部件的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行開發(fā),一般都是通過(guò)以下方法進(jìn)行模具標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)。首先是利用Excel表格的形式,實(shí)現(xiàn)對(duì)模具各項(xiàng)數(shù)據(jù)的收集、分析、整理和統(tǒng)計(jì),由于辦公軟件Excel表格的功能強(qiáng)大,對(duì)于數(shù)據(jù)的處理也越來(lái)越快捷,因此可以利用Excel表格對(duì)UG軟件中的模具標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行處理,Excel表格的形式更為直觀的將內(nèi)容展現(xiàn)出來(lái)。這種方法雖然存在著直觀展現(xiàn)模具設(shè)計(jì)的具體流程但是也存在一定的不足之處,對(duì)于不同的標(biāo)準(zhǔn)件需要進(jìn)行文件名的修改,也就是說(shuō)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)件確定后,一旦更換就需要重新的進(jìn)行裝配體的調(diào)入。其次,可以利用程序來(lái)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。在進(jìn)行注塑模具的設(shè)計(jì)時(shí),可以利用UG軟件或者C程序等技術(shù)進(jìn)行程序的變成,以模具的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)作為基準(zhǔn),根據(jù)不同的客戶需求,來(lái)制定出不同的模具標(biāo)準(zhǔn)件系統(tǒng),在標(biāo)準(zhǔn)件的調(diào)動(dòng)上更為的方便快捷。編程技術(shù)需要大量的數(shù)據(jù)作為支持,同時(shí)也需要操作人員具備較高的專業(yè)技術(shù)水平。4.2仿真技術(shù)仿真技術(shù)主要是指將模具的運(yùn)動(dòng)規(guī)律記錄下來(lái),根據(jù)其運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的模擬設(shè)計(jì)工作。該項(xiàng)技術(shù)首先需要把模具的各個(gè)零件進(jìn)行分解,將其分組為不同的運(yùn)動(dòng)組,通常是依據(jù)模具零部件的運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行劃分,對(duì)于模具零部件存在的不同分組之間的實(shí)際情況,來(lái)進(jìn)行分析和檢測(cè),這樣模具設(shè)計(jì)人員就可以對(duì)模具運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的干涉量有所了解,這樣就可以更好的對(duì)模具零部件進(jìn)行優(yōu)化,提升模具的裝配性能。
5結(jié)語(yǔ)
綜上所述,UG軟件對(duì)于注塑模具的設(shè)計(jì)有著促進(jìn)作用,UG軟件技術(shù)是運(yùn)用最廣的模具設(shè)計(jì)技術(shù),UG軟件技術(shù),可以確保注塑模具取得較好的應(yīng)用效果,充分的發(fā)揮其應(yīng)有的性能,而且UG軟件建模方式,采用三維注塑的形式,可以直觀的看出模具設(shè)計(jì)的流程,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了操作的簡(jiǎn)單化,提升了注塑模具的設(shè)計(jì)效率。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,UG軟件的模具設(shè)計(jì)方式,開始向著智能化發(fā)展,必然會(huì)獲得更好的應(yīng)用效果。
參考文獻(xiàn)
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基于UG的電話機(jī)塑料模具設(shè)計(jì)與仿真分析
摘要：本論文先在UG中建立了模型;然后驗(yàn)證模具設(shè)計(jì)的合理性與否；指導(dǎo)和修正了澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì);引入CAE的分析方法，研究Moldflow 與UG 之間的接口問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，利用Moldflow分析了最佳澆口位置、注塑流動(dòng)分析和冷卻分析， 把分析結(jié)果與理論分析相比較，共同指導(dǎo)和修正模具設(shè)計(jì)。在實(shí)踐注塑模具設(shè)計(jì)中遵循流變學(xué)設(shè)計(jì)、力學(xué)設(shè)計(jì)、傳熱學(xué)設(shè)計(jì)1UG中實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)1Moldflow 模流分析1UG中優(yōu)化模具， 是1條比較適合注塑模具設(shè)計(jì)方法。本論文所運(yùn)用的研究方法和得出的結(jié)論對(duì)促進(jìn)注塑模具設(shè)計(jì)方法能起到1定的啟發(fā)和推動(dòng)作用。
關(guān)鍵詞 :注塑模具、UG, CAD/CAE、Moldflow
According to UG telephone machine Mold design and imitate true analysis
Abstract：The model of scale injection mold is established by the software of UG. Then validate mold, modified moulding system and cooling system. The interface between Moldlow and UG is programmed for CAE analysis. Moldflow is employed to analyze inject gate locating, smelter liquid flowing and cooling. By comparation the analytical results and theoretical results, the optimizing design mold is obtained.In practice, comply with rheology design, mechanical design, calorific design-UG mold design1Moldflow analysis- optimizing mold in UG to find a better method which fit the design of large-scale injection mold.The methods and conclusion discussed in the paper give some suggestion and promotion in the design of scale mold.
Key words: injection mold, UG, CAD/CAE, Moldflow
