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【摘要】模具行业是国家工业发展的重要基础行业，各种先进技术应首先应用于模具行业。特别是塑料模具，现代模具制造技术正朝着加快信息驱动、提高制造柔性、敏捷化制造及系统化集成的方向发展。
【关键词】塑模设计塑料模具
系统化集成
一、塑模设计原则
塑料模具赋予塑化的塑料以期望的形状、质量、冷却并推出塑件。模具决定最终塑件的性能、形状，尺寸和精度。因此设计先进合理的注射模具结构，是获得符合质量要求，产品质量稳定，达到最好经济效益的关键。做好塑料模具设计，要把握如下几个方面的原则：
1、分型面选择合理。分型面使产品和浇注系统凝料能从模具中取出。是模具中必须设置的结构。其决定了模具结构的同时也决定了模具的加工工艺。并影响熔体的流动及塑件的脱模。分型面总的选择原则是保证塑件质量，简化模具结构，有利于脱模。分型面位置的选择遵循着“三不原则”：不在明显位置上及影响形状、不得由此形成低陷、不位于不易加工的的位置。
2、拔模斜度恰当选取。拔模斜度是使产品顺利从模具中脱出的必要条件。拔模斜度的大小视成形品形状，塑料种类，模具结构，表面精度，以及加工方向等有所不同。有关拔模斜度尚无精确的计算公式。大多情形，完全依据经验值，在不生妨碍生产的情形下，取较大的脱模斜度。
3、壁厚均匀。塑件的壁厚是重要的结构要素，由使用要求和工艺要求决定，对工艺的影响很大，因此合理选择塑件的壁厚相当重要。就工艺上来说，壁厚过小，塑料在型腔中的流动阻力大，成型困难。特别对于形状复杂和大尺寸塑件容易出现充不满的缺陷或要较大提高注射压力；壁厚过大，不仅增加成本，还会产生延长冷却时间，加长成型周期，降低生产效率，此外，还容易产生缩孔、气泡等缺陷。壁厚应以各处均一为原则，但由于塑件的构造，或成形上壁厚必需变化者。并且由于经济原因亦需对壁厚作适当调整。
决定壁厚必需考虑下列各点：(1)构造强度，(2)脱模强度，(3)能均匀分散冲击作用，(4)嵌合金属件部分防止开裂(成型材料与金属材料的热膨胀系数不同，收缩时容易产生裂痕)，(5)结构对流动的阻碍，防止充填不足。壁厚的选取根据塑料的品种，成型件尺寸的大小而定。
二、现代模具制造技术的重要发展方向
现在模具制造技术的进步，具体表现在模具的CAD/CAM技术，模具的激光快速成型技术，模具的精密成形技术，模具的超精密加工技术，模具在设计中采用有限元法、边界元法进行流动、冷却、传热过程的动态模拟技术，模具的CIMS技术，已在开发的模具DNM技术以及数控技术等先进制造技术方面。
1、高速铣削。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量，而且与传统的切削加工相比具有温升低(加5252件只升高3℃)，热变形小，因而适合于温度和热变形敏感材料(如镁合金等)加工；还由于切削力小，可适用于薄壁及刚性差的零件加工；合理选用刀具和切削用量，可实现硬材料(HRC60)加工等一系列优点。罗百辉表示，高速铣削加工技术仍是当前的热门话题，它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展，成为第三代制模技术。
2、电火花技术的应用。从国外的电加工机床来看，不论从性能、工艺指标、智能化、自动化程度都已达到了相当高的水平，目前国外的新动向是进行电火花铣削加工技术(电火花创成加工技术)的研究开发，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是用高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极。这显然是电火花成形加工领域的重大发展。
三菱公司推出的EDSCAN8E电火花创成加工机床在原有基础上改进，使该机具备了电极损耗自动补偿，同时为该机开发的专用CAM系统，能与AutoCAD等通用的CAD联动，并可进行在线精度测量，以保证实现高精度加工。为了确认加工形状有无异常或残缺，CAM系统还可实现仿真加工。
在电火花加工技术进步的同时。电火花加工的安全和防护技术越来越受到人们的重视，许多电加工机床都考虑了安全防护技术。目前欧共体已规定没有“CE”标志的机床不能进入欧共体市场，同时国际市场也越来越重视安全防护技术的要求。
3、新一代模具CAD/CAM。新一代模具CAD/CAM软件具有智能化、集成化、模具可制造性评价等特点。智能化软件的支持下，模具CAD不再是对传统设计与计算方法的模仿，而是在先进设计理论的指导下，充分运用本领域专家的丰富知识和成功经验，其设计结果必然具有合理性和先进性。新一代模具软件所生成的三维结构信息能方便地用于模具可制造性评价和数控加工，这就要求模具软件在三维参数化特征造型、成型过程模拟、数控加工过程仿真及信息交流和组织与管理方面达到相当完善的程度并有较高集成化水平。在新一代模具软件中。可制造性评价主要包括模具设计与制造费用的估算、模具可装配性评价、模具零件制造工艺性评价、模具结构及成形性能的评价等。新一代软件还应有面向装配的功能，因为模具的功能只有通过其装配结构才能体现出来。采用面向装配的设计方法后，模具装配不再是逐个零件的简单拼装，其数据结构既能描述模具的功能，又可定义模具零部件之间相互关系的装配特征，实现零部件的关联，因而能有效保证模具的质量。
4、快速模具制造技术。激光快速成型技术的快速发展，标志着我国已达到国际水平，并逐步实现商品化。
无模多点成形技术是用高度可调的冲头群体代替传统模具进行板材曲面成形的又一先进制造技术。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAT技术为主要手段，快速经济地实现三维曲面的自动成形。吉林工大已自主设计并制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备。
5、现代化模具检测技术。精密模具的发展，对测量的要求越来越高。使得现代化检测仪器大量应用于模具产品的检验。
6、镜面抛光的模具表面工程技术。模具抛光技术是模具表面工程中的重要组成部分。随着镜面注塑模具在生产中的大规模应用，模具抛光技术就成为模具生产的关键问题。由于国内抛光工艺技术及材料等方面还存在一定问题，所以如傻瓜相机镜头注塑模、CD、VCD光盘及工具透明度要求高的注塑模仍有很大一部分依赖进口。
模具表面抛光不单受抛光设备和工艺技术的影响，还受模具材料镜面度的影响。镜面模具材料不单是化学成分问题，更主要的是冶炼时要求采用真空脱气、氩气保护铸锭、垂直连铸连轧、柔锻等一系列先进工艺。使镜面模具钢具内部缺陷少、杂质粒度细、弥散程度高、金属晶粒度细、均匀度好等一系列优点，以达到抛光至镜面的模具钢的要求。
【关键词】塑模设计塑料模具
系统化集成
一、塑模设计原则
塑料模具赋予塑化的塑料以期望的形状、质量、冷却并推出塑件。模具决定最终塑件的性能、形状，尺寸和精度。因此设计先进合理的注射模具结构，是获得符合质量要求，产品质量稳定，达到最好经济效益的关键。做好塑料模具设计，要把握如下几个方面的原则：
1、分型面选择合理。分型面使产品和浇注系统凝料能从模具中取出。是模具中必须设置的结构。其决定了模具结构的同时也决定了模具的加工工艺。并影响熔体的流动及塑件的脱模。分型面总的选择原则是保证塑件质量，简化模具结构，有利于脱模。分型面位置的选择遵循着“三不原则”：不在明显位置上及影响形状、不得由此形成低陷、不位于不易加工的的位置。
2、拔模斜度恰当选取。拔模斜度是使产品顺利从模具中脱出的必要条件。拔模斜度的大小视成形品形状，塑料种类，模具结构，表面精度，以及加工方向等有所不同。有关拔模斜度尚无精确的计算公式。大多情形，完全依据经验值，在不生妨碍生产的情形下，取较大的脱模斜度。
3、壁厚均匀。塑件的壁厚是重要的结构要素，由使用要求和工艺要求决定，对工艺的影响很大，因此合理选择塑件的壁厚相当重要。就工艺上来说，壁厚过小，塑料在型腔中的流动阻力大，成型困难。特别对于形状复杂和大尺寸塑件容易出现充不满的缺陷或要较大提高注射压力；壁厚过大，不仅增加成本，还会产生延长冷却时间，加长成型周期，降低生产效率，此外，还容易产生缩孔、气泡等缺陷。壁厚应以各处均一为原则，但由于塑件的构造，或成形上壁厚必需变化者。并且由于经济原因亦需对壁厚作适当调整。
决定壁厚必需考虑下列各点：(1)构造强度，(2)脱模强度，(3)能均匀分散冲击作用，(4)嵌合金属件部分防止开裂(成型材料与金属材料的热膨胀系数不同，收缩时容易产生裂痕)，(5)结构对流动的阻碍，防止充填不足。壁厚的选取根据塑料的品种，成型件尺寸的大小而定。
二、现代模具制造技术的重要发展方向
现在模具制造技术的进步，具体表现在模具的CAD/CAM技术，模具的激光快速成型技术，模具的精密成形技术，模具的超精密加工技术，模具在设计中采用有限元法、边界元法进行流动、冷却、传热过程的动态模拟技术，模具的CIMS技术，已在开发的模具DNM技术以及数控技术等先进制造技术方面。
1、高速铣削。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量，而且与传统的切削加工相比具有温升低(加5252件只升高3℃)，热变形小，因而适合于温度和热变形敏感材料(如镁合金等)加工；还由于切削力小，可适用于薄壁及刚性差的零件加工；合理选用刀具和切削用量，可实现硬材料(HRC60)加工等一系列优点。罗百辉表示，高速铣削加工技术仍是当前的热门话题，它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展，成为第三代制模技术。
2、电火花技术的应用。从国外的电加工机床来看，不论从性能、工艺指标、智能化、自动化程度都已达到了相当高的水平，目前国外的新动向是进行电火花铣削加工技术(电火花创成加工技术)的研究开发，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是用高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极。这显然是电火花成形加工领域的重大发展。
三菱公司推出的EDSCAN8E电火花创成加工机床在原有基础上改进，使该机具备了电极损耗自动补偿，同时为该机开发的专用CAM系统，能与AutoCAD等通用的CAD联动，并可进行在线精度测量，以保证实现高精度加工。为了确认加工形状有无异常或残缺，CAM系统还可实现仿真加工。
在电火花加工技术进步的同时。电火花加工的安全和防护技术越来越受到人们的重视，许多电加工机床都考虑了安全防护技术。目前欧共体已规定没有“CE”标志的机床不能进入欧共体市场，同时国际市场也越来越重视安全防护技术的要求。
3、新一代模具CAD/CAM。新一代模具CAD/CAM软件具有智能化、集成化、模具可制造性评价等特点。智能化软件的支持下，模具CAD不再是对传统设计与计算方法的模仿，而是在先进设计理论的指导下，充分运用本领域专家的丰富知识和成功经验，其设计结果必然具有合理性和先进性。新一代模具软件所生成的三维结构信息能方便地用于模具可制造性评价和数控加工，这就要求模具软件在三维参数化特征造型、成型过程模拟、数控加工过程仿真及信息交流和组织与管理方面达到相当完善的程度并有较高集成化水平。在新一代模具软件中。可制造性评价主要包括模具设计与制造费用的估算、模具可装配性评价、模具零件制造工艺性评价、模具结构及成形性能的评价等。新一代软件还应有面向装配的功能，因为模具的功能只有通过其装配结构才能体现出来。采用面向装配的设计方法后，模具装配不再是逐个零件的简单拼装，其数据结构既能描述模具的功能，又可定义模具零部件之间相互关系的装配特征，实现零部件的关联，因而能有效保证模具的质量。
4、快速模具制造技术。激光快速成型技术的快速发展，标志着我国已达到国际水平，并逐步实现商品化。
无模多点成形技术是用高度可调的冲头群体代替传统模具进行板材曲面成形的又一先进制造技术。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAT技术为主要手段，快速经济地实现三维曲面的自动成形。吉林工大已自主设计并制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备。
5、现代化模具检测技术。精密模具的发展，对测量的要求越来越高。使得现代化检测仪器大量应用于模具产品的检验。
6、镜面抛光的模具表面工程技术。模具抛光技术是模具表面工程中的重要组成部分。随着镜面注塑模具在生产中的大规模应用，模具抛光技术就成为模具生产的关键问题。由于国内抛光工艺技术及材料等方面还存在一定问题，所以如傻瓜相机镜头注塑模、CD、VCD光盘及工具透明度要求高的注塑模仍有很大一部分依赖进口。
模具表面抛光不单受抛光设备和工艺技术的影响，还受模具材料镜面度的影响。镜面模具材料不单是化学成分问题，更主要的是冶炼时要求采用真空脱气、氩气保护铸锭、垂直连铸连轧、柔锻等一系列先进工艺。使镜面模具钢具内部缺陷少、杂质粒度细、弥散程度高、金属晶粒度细、均匀度好等一系列优点，以达到抛光至镜面的模具钢的要求。