射出模具数字化设计与智能制造技术分析

■ 广西安全工程职业技术学院 / 吴桂勇

（转载自繁体版ACMT电子技术月刊No.077)

数位设计与智能制造技术是当前网络技术、计算机技术、制造技术等多种先进技术融合下的产物，是中国当前制造行业中发展的必然方向。就当前中国制造行业的实际情况而言，模具制造往往要充分融入数字化设计与智能制造技术，不断结合当前日新月异发展的高新技术，实现数字化模具设计与智能制造系统平台的打造，改变传统设计方法带来的弊端问题，使得中国射出模具设计与制造能够朝着高效、集成的方向发展，进一步推动模具设计制造行业的进步与创新。

在中国制造行业高速发展过程中，射出模具数字化设计与智能制造逐渐成为当前制造行业中的主流，被现阶段世界各个发达国家所推广。近年来，中国模具制造行业积极推动射出模具数字化与智能制造技术，能够有效地满足模具制造行业的发展需求，是保证模具制造行业朝着智能化、数字化转型的关键。此外，模具数字化设计与智能制造技术，主要包括智能产线与数字化技术，针对模具设计的相关要求完成设计与制造，其中主要内容包含结合模具实际要求提供设计方案、利用3D可视化技术进行模具设计、在仿真技术下进行制造流程设计，在这些流程都完成后，通过虚拟化技术进行模具前期配置、模具零件制造、模具整体成型以及模具质量检测，并通过数控机床与智能化技术进行智能生产，随即对模具进行制造过程中的程序化设计与加工工作。在当前新时期背景下，通过大数据分析、云计算以及人工智能为代表的智能化技术得到了高速发展和进步，使得中国射出模具设计与制造行业看见了发展方向。因此，智能制造应充分汲取传统制造技术中的优势，并与高速发展的科学技术加以融合，使射出模具的设计与制造变得越来越智能。

手表零部件制造对模具的精度要求十分高，然而现阶段中国的模具设计方式依然呈现传统落后的情况，很多企业所使用的技术只是单纯的二维绘图技术以及3D/CAD等系统，然而这些系统技术其数字化的水平略低，并不能满足人们的正常需求。所以，本文将结合射出模具中手表壳体模型进行数字化的设计与智能制造为例，切实实现射出模具设计与制造呈现出数字化与智能化，为中国模具制造行业发展提供保障。

图1为结合CAD技术系统所设计出的手表壳体塑件模型，其尺寸为39mm×33.9mm×7.6mm。由于在进行手表塑件模型设计过程中，其自身尺寸并不大，为保证生产效率的提升，往往所采用的使用一出四分中布局，防止因为稳产过大等问题导致模具出现变形、飞边等情况。除此之外，在模型的两侧设置了两个装配表链的装配旋孔，因此，在设计时应充分思考侧向抽芯机构，以及思考模具的整体布局设计。

在模具整体情况分析过后，可以结合CAD技术将塑件放置在坐标轴中，创建包容框来确定模具的整体大小，并在后续的操作过程中用其来切割分模面的轮廓，并依照线架来修改模具的排位。在模具排位修改过程中，不光要充分思考型腔的整体强度，还应该考虑到封胶的问题。若是型腔之间的距离过于小，那么将会造成飞边；若是太大，那么将会使得模具的整体结构过大而浪费钢材。因此，当型腔深度小于等于30mm时，那么型腔间的距离通常取15～20mm，在本文设计中，型腔的取值为17mm，如图2。

在手表成型零件设计过程中，分模面的设计通常与塑件的尺寸、质量、飞边大小、脱模以及成本等方面息息相关。结合当前塑件的实际结构，为能方便加工成型另加并简化模具的整体结构，可以利用对称面为分型面，在脱模后塑件将被留存于动模中，结合系统中的断开功能将模型分割为四个独立的分模面。在创建外分模面前，应单独创建一个分模面的零件，将外部分模面放置在新创建的零件中，如此才能够将四个独自的分模面加以合并、裁剪等操作。结合系统中的创建功能，创建出一个名为「分模面零件」的文件，并将其放在装配坐标系中。通过组合曲线的方式将型芯上的分断面轮廓加以组合。在本射出手表壳体模具中往往分模面的创建是复杂的，应进行分阶段处理，最终结果如文章首图。

在型芯与型腔零件设计过程中，通常需要激活系统中的动模功能，并将新建立的文件放置在装配坐标系中。而成型的零件主要所采用的便是嵌入式的结构，选择模具设计中的切除当前功能，在提示中选择出型芯，对型芯位置中的四个零件表面进行分隔，并将其作为分隔面，最终切除型芯零件，结合相同的方法，制作出型腔的零件。

在本模具中，每个零件都有3个侧抽芯，而每侧便有两个零件，那么，一侧便有6 个侧抽芯。因为侧抽芯作为手表时间调节的重要工作，其零件小、尺寸相同，往往可以通过一个滑块机构来实现设计。在滑块类型选择过程中，应选择与之相合适的滑块，确保能够符合侧抽芯机构的整体装配要求。其中主要包括滑块的尺寸不得阻碍回位销的安置，斜导柱的长度应与侧滑的长短相吻合，尤其抽芯距，应为孔深并加上2mm的距离。因为侧抽芯的尺寸特别小，还容易出现变形的问题，因此，应利用阶梯结构的方式来提高侧抽芯的整体强度，并且要充分保证侧抽芯的推出插入动作足够均匀可靠，可以进行单个侧抽芯的设计创建，随即用镜像法进行复制便得到想要数量且大小一致的侧抽芯，如图3。

因为在该手表零件设计过程中，其内部是具备通孔的，因此，在塑件收缩过程中，应在此位置上出现包紧力的产生。由于在手表外壳上因遵循美观性的原则，因此便不能够在表面上出现痕迹，不得使用顶杆点出零件，应结合推块推出。主要设计流程为，激活系统中的顶出功能，加载出推块零件，并按照相关步骤完成操作，得出最后的结果，此外，再结合标准件库进行手表弹簧、拉杆的添加。

射出模具数字化技术和智慧生产技术中的大数据分析与调试，一般是指企业通过大数据分析，完成对生产的智慧调节。EDM信息识别管理系统、工业机器人、数控铣床管理系统等，完成模具安装的关键参数设置操作，并结合并网来调试系统，完成数据调试操作。通过大数据分析调试，就需要在已实现生产线的智能调整平台上，根据自动设备中对应的人工位置，校正相应示值数据，完成整个生产过程的自动操作，从而实现产生自动化调整。

推进到产品模具成形零部件机械加工和整体模型组装的过程时，各装置都可通过FRID系统在生产自动化设计时，根据需要增加对模腔CDM的充放电加工程度，使整体模型机械加工的过程更快捷，设计结果更加准确。同时，据快换模型图和模型的结构图，系统能完成自主落实模型零部件的组装工作，对有关工艺参数加以科学调试，确保顶针表面的准确工艺动作。

所有的产品保压操作完成后，浇注中心温度在此时将不断降低，并降至温度临界点附近。当模件仍处于冷却阶段，没到开模时间，操作控制员对射出机做出一次定距顶出的操作，并同时带动两根胶口，针箍朝料筒方向移动。不过，动作范围不能太大，要限制在1mm范围以内。动作两次后，就会恢复正常。此时，所有普通顶针在限位杆和射出机合模力的作用下，不会出现任何位移或运动情况，而两个胶口顶针完成所有动作指令后，模具内部的侧浇口就会被切断。等产品冷却，过程结束后，技术操作人员就可依射出模具的三板模落实开模动作。此时，射出机受到的开模力会将束口流道处的流道凝料给拉断，在拉料销作用下，流道凝料会有部分留在脱料板上，另一部分则流进模具型腔内。此时，技术操作人员继续执行开模动作，脱料板会受限位拉杆的拉力反拉力的影响，致使脱料板与定做板间的分型面打开，以保证流道内的凝料可以从拉料壳中完全脱出。此时，技术操作人员还需要采用塑料成型工艺和实际操作，对塑料制件的质量进行科学评价，而已完成的装配模，可以快速更换，在射出机模架上，保证射出成型操作效率更高。

想深入地研究射出模具的数字化设计方案与射出智能制造设计技术，则需在人们能全面理解其技术内涵、意义的前提下，深入分析探讨其中包含的各种模型方案、优化设计技术和制造技术，并密切关注参与其中包含的模具大数据的分析与调试、模具零件的加工、模具的装配、试模和修模工作，从而通过对其整个技术工作流程进行全面的分析，推动和利用现代射出模具的数字化优化设计和智能制造技术，不断推动、促进中国模具制造业技术能够得到进一步发展。

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