注塑成型模具设计工具
 

 

摘要 注塑成型是一个生产热塑性塑料制品最流行的制造工艺，而模具设计是这个过程的一个重要方面。模具设

计需要专业的知识、技能，最重要的是拥有该领域的经验。三者缺一不可。生产塑料组件需要选择恰当的模具，

 

如果缺乏其中之一，这种选择就得在反复试验的基础上进行。这会增加生产成本，并造成设计上的不一致。 本文
介绍了智能模具设计工具的发展。该工具捕获模具设计过程的知识，并且以符合逻辑的方式将这些知识反映出来。
所获得的知识将是确定性的，但模具设计过程中的信息是非确定的。一旦开发了模具设计工具，它将指导使用者

 

 

根据不同客户的要求，为其塑料零件选择合适的模具。 导言 注塑成型工艺过程需要专业的知识、技能，最重要的
是需要它成功的实践经验。通常是工艺参数控制过程的效率。在制造过程中，有效地控制和优化这些参数能实现

 

一致性，这种一致性会在零件质量和零件成本上表现出来的问题。

1 智能化工程模块注塑成型工艺（IKEM  

） 基

于知识的智能化工程模块的注塑成型工艺（

IKEM

 

）是一种软件技术，它领先于并行工程和

CAD / CAM 系统。它

集成工程的设计和制造工艺的最新知识，给用户各种设计方面的指示，通过减少在产品开发设计阶段的工程变更，
有助于减少一些工时。该系统将用于注塑设计，设计迭代和流程整合。目前的过程由许多手工计算、

CAD 图形结

   

构和从以前项目取得的经验三部分组成。一旦工程师完成设计，这将是性能评估。 该

IKEM 项目已分为三大模块。

 1 

 

费用估算模块

2 

 

模具设计模块

3 

 

生产模块

IKEM 

 

系统有两种形式输入。在一个

CAD 模型的形式（Pro/E 

 

文件）下输入，和在给出的用户界面形式下输入。图

1-1 说明了那种进入每个模块的输入形式和用户输出形式。 

制造商的经验水平将决定如何有效地控制工艺参数。有时这就导致人为错误引起的不一致性。还有经验不足，时

“

”

间、资源短缺和创新的空间不大的情况。通过创造所谓的 智能模型 的问题，工程学知识提供了一个可行的方案

 

 

 

 

 

 

去解决所有这样 用户输入形式 模架设计 制造 用户输出形式 语法分析程

CAD 

 

     

模型 成本估计 序 图

1-1 组织工

 

程的

IKEM 2 

 

 

智能模具设计工具 在它的基本形式中模具设计工具是一个从文本文件中提取输入的

Visual 

Basic 

 

应用程序，这种文本文件包含关于零件和用户输入程序。该文本文件包含来自

Pro/E 的一个信息文件的

 

零件的几何解析。输入是用来估测模具得尺寸和其它各种特性。

2.1 

 

文献回顾 模具设计的是另一种注塑成型过

程的阶段，有经验的工程师在很大程度上有助于自动化进程，提高其效率。这个问题需要注意的是深入研究设计
模具的时间。通常情况下，当设计工程师设计模具时，他们会参阅表格和标准手册，这会消耗大量的时间。另外，

 

在标准的

CAD 软件中需要大量的时间去考虑模具的建模组件。不同的研究人员已经解决了缩短用不同的方式来设

计模具所花费的时间的问题。凯尔奇和詹姆斯采用成组技术来减少模具设计时间。聚合一类注塑成型件的独特的
编码系统和在注射模具中所需的工具已开发，它可以适用于其它产品生产线。实施编码系统的软件系统也已经被
开发。通过获取在这方面领域的工程师的经验和知识，尝试直接使模具设计过程的自动化。并行模具设计系统的
研究开发就是这样的一个过程，在并行工程环境中试图制定一个系统的注塑模具设计流程。他们的研究目标是研
制一个有利于并行工程实践的模具开发的进程，和研制开发一个以知识为基础的为注塑模具设计提供工艺问题和

 

产品要求的辅助设计。 通过各种方式获取关于模具设计过程的确定信息和不确定信息，研究人员一直试图使模具
设计流程自动化。这个研究试图研制开发一个独特的模具设计应用程序，它一确定性和不确定性两种形式获取信
息。

2.2 

 

采用的方法 为了发展智能模具设计工具，传统的模具设计方法在被研究。应用程序开发人员和设计工程

师合作设计一种特定塑料零件的模具。在此期间，被工程师采纳用来选择模底座的方法正在被地密切关注和筛选
过程的各个方面，需要他的知识经验来确定。此外，有时候工程师将参考图表和手册以规范其甄选过程。这耗费

 

时间的过程，稍后也被记录在应用程序中。 系统的阐述依据输入和输出的应用程序是下一阶段。这涉及到如何定

 

义什么养的模具布局信息是用户最需要的，也是他输入最少却得到相同的输出。 根据在模具设计工作中收集到的

 

信息，由工程师遵循的公约被转化为

if - then 规则。决策表是用来解释各种可能出现的情况，它们是当处理

模具设计工程中某一特定的方面所提出的。这样被制定规则，然后被组织在相互交融的模块中，使用应用程序开
发环境。最后，应用程序是检验其正确性，当涉及到为塑料零件设计模具在工业生产中。

2.3 

 

选择合适的模架 通

 

常情况下，为制造塑料零件选择适当的模架所涉及的有： （

1

 

）估计模腔数 模腔数量的决定取决于在一定时间内

 

所需部件的数量，像机器的塑化能力，废品率等问题也会影响到模架的模腔数量。 （

2

 

）确定镶块及其尺寸 镶块

有助于模架重用，因此有助于降低生产成本。当涉及到尺寸和数量的选择，作出决定取决于现有的镶块的重用性

 

和新的镶块的成本。 （

3

 

）确定浇道的尺寸和定位 浇道的尺寸取决于所成型的材料。尽管还有其它要考虑材料特

性来决定它的浇道的尺寸供符合它的流量要求。转轮的定位，取决于所用流道的拓扑布局。虽然循环的浇道系统

 

始终是最好的，支道系统的平衡，避免流道均衡补偿的树枝状浇道系统是一个最被广泛应用的系统。 （

4）确定

 

 

浇道直径 浇道直径决定于模具的尺寸，模腔的数量或在一定的时间内用来填补的塑料的总数。 （

5）浇口的定位 

塑料在某一点进入模腔，在这点可以均匀填充满模腔。浇口可以设在循环模腔的任何周围点，但当填补矩形腔时，

 

必须从中部流进。 （

6

 

）确定供水道的的尺寸和定位 供水道之间和从模具中的任何壁上以标准的距离定位。该公

 

约不是用一个直径范围定位水道在模具壁上。 （

7

 

）根据以上结论确定模具的尺寸 根据以上的所有结论，模具的

大概尺寸可以被估计，并四舍五入至最接近的产品目录号。在模架以前，如果重新设计，考虑到以上所有方面会
降低成本和减少设计时间，进入重新设计。

2.4 

 

问题的提出 建立问题，需要人的知识和经验，模具设计方面消耗

 

的时间涉及到图表，数据表等，为开发应用程序的问题解释如图

2-1 所示。虽然大部分的输入如模腔数、腔的图

像尺寸、周期时间，都是根据客户要求，其他输入如塑化能力、每分钟注射量等，可从机器的说明书中获得。应

 

用程序的输出包含模具尺寸和其他资料，这显然有助于在目录中选择标准模架。除了输入和输出，图

2 也显示了

产生的最终输出的各种模块。

2.5 

 

“

制定规则 在这个阶段，专家的知识可以通过多形式的 如果

-

”

那么 语句表现出

来。这个规则可以是对定性和定量知识的陈述。所谓定性知识，是指一个能够解决计算问题的确定性的信息。所
谓定性，是说对于不确定性的信息，而仅仅是作为在以往个案的基础上的一种已经应用的规则。一个典型的规则

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

说明如下： 输入 主程序 镶块尺寸 模具尺寸 模腔图像维数 冷水道直径 周期时间 浇道尺寸 零件重量 塑化能力 模