■ 廣西安全工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 / 吳桂勇

（轉(zhuǎn)載自繁體版ACMT電子技術(shù)月刊No.077)

數(shù)位設(shè)計(jì)與智能制造技術(shù)是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、制造技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)融合下的產(chǎn)物，是中國(guó)當(dāng)前制造行業(yè)中發(fā)展的必然方向。就當(dāng)前中國(guó)制造行業(yè)的實(shí)際情況而言，模具制造往往要充分融入數(shù)字化設(shè)計(jì)與智能制造技術(shù)，不斷結(jié)合當(dāng)前日新月異發(fā)展的高新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化模具設(shè)計(jì)與智能制造系統(tǒng)平臺(tái)的打造，改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法帶來的弊端問題，使得中國(guó)射出模具設(shè)計(jì)與制造能夠朝著高效、集成的方向發(fā)展，進(jìn)一步推動(dòng)模具設(shè)計(jì)制造行業(yè)的進(jìn)步與創(chuàng)新。

在中國(guó)制造行業(yè)高速發(fā)展過程中，射出模具數(shù)字化設(shè)計(jì)與智能制造逐漸成為當(dāng)前制造行業(yè)中的主流，被現(xiàn)階段世界各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家所推廣。近年來，中國(guó)模具制造行業(yè)積極推動(dòng)射出模具數(shù)字化與智能制造技術(shù)，能夠有效地滿足模具制造行業(yè)的發(fā)展需求，是保證模具制造行業(yè)朝著智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。此外，模具數(shù)字化設(shè)計(jì)與智能制造技術(shù)，主要包括智能產(chǎn)線與數(shù)字化技術(shù)，針對(duì)模具設(shè)計(jì)的相關(guān)要求完成設(shè)計(jì)與制造，其中主要內(nèi)容包含結(jié)合模具實(shí)際要求提供設(shè)計(jì)方案、利用3D可視化技術(shù)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)、在仿真技術(shù)下進(jìn)行制造流程設(shè)計(jì)，在這些流程都完成后，通過虛擬化技術(shù)進(jìn)行模具前期配置、模具零件制造、模具整體成型以及模具質(zhì)量檢測(cè)，并通過數(shù)控機(jī)床與智能化技術(shù)進(jìn)行智能生產(chǎn)，隨即對(duì)模具進(jìn)行制造過程中的程序化設(shè)計(jì)與加工工作。在當(dāng)前新時(shí)期背景下，通過大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算以及人工智能為代表的智能化技術(shù)得到了高速發(fā)展和進(jìn)步，使得中國(guó)射出模具設(shè)計(jì)與制造行業(yè)看見了發(fā)展方向。因此，智能制造應(yīng)充分汲取傳統(tǒng)制造技術(shù)中的優(yōu)勢(shì)，并與高速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)加以融合，使射出模具的設(shè)計(jì)與制造變得越來越智能。

手表零部件制造對(duì)模具的精度要求十分高，然而現(xiàn)階段中國(guó)的模具設(shè)計(jì)方式依然呈現(xiàn)傳統(tǒng)落后的情況，很多企業(yè)所使用的技術(shù)只是單純的二維繪圖技術(shù)以及3D/CAD等系統(tǒng)，然而這些系統(tǒng)技術(shù)其數(shù)字化的水平略低，并不能滿足人們的正常需求。所以，本文將結(jié)合射出模具中手表殼體模型進(jìn)行數(shù)字化的設(shè)計(jì)與智能制造為例，切實(shí)實(shí)現(xiàn)射出模具設(shè)計(jì)與制造呈現(xiàn)出數(shù)字化與智能化，為中國(guó)模具制造行業(yè)發(fā)展提供保障。

圖1為結(jié)合CAD技術(shù)系統(tǒng)所設(shè)計(jì)出的手表殼體塑件模型，其尺寸為39mm×33.9mm×7.6mm。由于在進(jìn)行手表塑件模型設(shè)計(jì)過程中，其自身尺寸并不大，為保證生產(chǎn)效率的提升，往往所采用的使用一出四分中布局，防止因?yàn)榉€(wěn)產(chǎn)過大等問題導(dǎo)致模具出現(xiàn)變形、飛邊等情況。除此之外，在模型的兩側(cè)設(shè)置了兩個(gè)裝配表鏈的裝配旋孔，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分思考側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，以及思考模具的整體布局設(shè)計(jì)。

在模具整體情況分析過后，可以結(jié)合CAD技術(shù)將塑件放置在坐標(biāo)軸中，創(chuàng)建包容框來確定模具的整體大小，并在后續(xù)的操作過程中用其來切割分模面的輪廓，并依照線架來修改模具的排位。在模具排位修改過程中，不光要充分思考型腔的整體強(qiáng)度，還應(yīng)該考慮到封膠的問題。若是型腔之間的距離過于小，那么將會(huì)造成飛邊；若是太大，那么將會(huì)使得模具的整體結(jié)構(gòu)過大而浪費(fèi)鋼材。因此，當(dāng)型腔深度小于等于30mm時(shí)，那么型腔間的距離通常取15～20mm，在本文設(shè)計(jì)中，型腔的取值為17mm，如圖2。

在手表成型零件設(shè)計(jì)過程中，分模面的設(shè)計(jì)通常與塑件的尺寸、質(zhì)量、飛邊大小、脫模以及成本等方面息息相關(guān)。結(jié)合當(dāng)前塑件的實(shí)際結(jié)構(gòu)，為能方便加工成型另加并簡(jiǎn)化模具的整體結(jié)構(gòu)，可以利用對(duì)稱面為分型面，在脫模后塑件將被留存于動(dòng)模中，結(jié)合系統(tǒng)中的斷開功能將模型分割為四個(gè)獨(dú)立的分模面。在創(chuàng)建外分模面前，應(yīng)單獨(dú)創(chuàng)建一個(gè)分模面的零件，將外部分模面放置在新創(chuàng)建的零件中，如此才能夠?qū)⑺膫€(gè)獨(dú)自的分模面加以合并、裁剪等操作。結(jié)合系統(tǒng)中的創(chuàng)建功能，創(chuàng)建出一個(gè)名為「分模面零件」的文件，并將其放在裝配坐標(biāo)系中。通過組合曲線的方式將型芯上的分?jǐn)嗝孑喞右越M合。在本射出手表殼體模具中往往分模面的創(chuàng)建是復(fù)雜的，應(yīng)進(jìn)行分階段處理，最終結(jié)果如文章首圖。

在型芯與型腔零件設(shè)計(jì)過程中，通常需要激活系統(tǒng)中的動(dòng)模功能，并將新建立的文件放置在裝配坐標(biāo)系中。而成型的零件主要所采用的便是嵌入式的結(jié)構(gòu)，選擇模具設(shè)計(jì)中的切除當(dāng)前功能，在提示中選擇出型芯，對(duì)型芯位置中的四個(gè)零件表面進(jìn)行分隔，并將其作為分隔面，最終切除型芯零件，結(jié)合相同的方法，制作出型腔的零件。

在本模具中，每個(gè)零件都有3個(gè)側(cè)抽芯，而每側(cè)便有兩個(gè)零件，那么，一側(cè)便有6 個(gè)側(cè)抽芯。因?yàn)閭?cè)抽芯作為手表時(shí)間調(diào)節(jié)的重要工作，其零件小、尺寸相同，往往可以通過一個(gè)滑塊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。在滑塊類型選擇過程中，應(yīng)選擇與之相合適的滑塊，確保能夠符合側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的整體裝配要求。其中主要包括滑塊的尺寸不得阻礙回位銷的安置，斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)與側(cè)滑的長(zhǎng)短相吻合，尤其抽芯距，應(yīng)為孔深并加上2mm的距離。因?yàn)閭?cè)抽芯的尺寸特別小，還容易出現(xiàn)變形的問題，因此，應(yīng)利用階梯結(jié)構(gòu)的方式來提高側(cè)抽芯的整體強(qiáng)度，并且要充分保證側(cè)抽芯的推出插入動(dòng)作足夠均勻可靠，可以進(jìn)行單個(gè)側(cè)抽芯的設(shè)計(jì)創(chuàng)建，隨即用鏡像法進(jìn)行復(fù)制便得到想要數(shù)量且大小一致的側(cè)抽芯，如圖3。

因?yàn)樵谠撌直砹慵O(shè)計(jì)過程中，其內(nèi)部是具備通孔的，因此，在塑件收縮過程中，應(yīng)在此位置上出現(xiàn)包緊力的產(chǎn)生。由于在手表外殼上因遵循美觀性的原則，因此便不能夠在表面上出現(xiàn)痕跡，不得使用頂桿點(diǎn)出零件，應(yīng)結(jié)合推塊推出。主要設(shè)計(jì)流程為，激活系統(tǒng)中的頂出功能，加載出推塊零件，并按照相關(guān)步驟完成操作，得出最后的結(jié)果，此外，再結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)進(jìn)行手表彈簧、拉桿的添加。

射出模具數(shù)字化技術(shù)和智慧生產(chǎn)技術(shù)中的大數(shù)據(jù)分析與調(diào)試，一般是指企業(yè)通過大數(shù)據(jù)分析，完成對(duì)生產(chǎn)的智慧調(diào)節(jié)。EDM信息識(shí)別管理系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控銑床管理系統(tǒng)等，完成模具安裝的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置操作，并結(jié)合并網(wǎng)來調(diào)試系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)調(diào)試操作。通過大數(shù)據(jù)分析調(diào)試，就需要在已實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的智能調(diào)整平臺(tái)上，根據(jù)自動(dòng)設(shè)備中對(duì)應(yīng)的人工位置，校正相應(yīng)示值數(shù)據(jù)，完成整個(gè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)操作，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生自動(dòng)化調(diào)整。

推進(jìn)到產(chǎn)品模具成形零部件機(jī)械加工和整體模型組裝的過程時(shí)，各裝置都可通過FRID系統(tǒng)在生產(chǎn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)需要增加對(duì)模腔CDM的充放電加工程度，使整體模型機(jī)械加工的過程更快捷，設(shè)計(jì)結(jié)果更加準(zhǔn)確。同時(shí)，據(jù)快換模型圖和模型的結(jié)構(gòu)圖，系統(tǒng)能完成自主落實(shí)模型零部件的組裝工作，對(duì)有關(guān)工藝參數(shù)加以科學(xué)調(diào)試，確保頂針表面的準(zhǔn)確工藝動(dòng)作。

所有的產(chǎn)品保壓操作完成后，澆注中心溫度在此時(shí)將不斷降低，并降至溫度臨界點(diǎn)附近。當(dāng)模件仍處于冷卻階段，沒到開模時(shí)間，操作控制員對(duì)射出機(jī)做出一次定距頂出的操作，并同時(shí)帶動(dòng)兩根膠口，針箍朝料筒方向移動(dòng)。不過，動(dòng)作范圍不能太大，要限制在1mm范圍以內(nèi)。動(dòng)作兩次后，就會(huì)恢復(fù)正常。此時(shí)，所有普通頂針在限位桿和射出機(jī)合模力的作用下，不會(huì)出現(xiàn)任何位移或運(yùn)動(dòng)情況，而兩個(gè)膠口頂針完成所有動(dòng)作指令后，模具內(nèi)部的側(cè)澆口就會(huì)被切斷。等產(chǎn)品冷卻，過程結(jié)束后，技術(shù)操作人員就可依射出模具的三板模落實(shí)開模動(dòng)作。此時(shí)，射出機(jī)受到的開模力會(huì)將束口流道處的流道凝料給拉斷，在拉料銷作用下，流道凝料會(huì)有部分留在脫料板上，另一部分則流進(jìn)模具型腔內(nèi)。此時(shí)，技術(shù)操作人員繼續(xù)執(zhí)行開模動(dòng)作，脫料板會(huì)受限位拉桿的拉力反拉力的影響，致使脫料板與定做板間的分型面打開，以保證流道內(nèi)的凝料可以從拉料殼中完全脫出。此時(shí)，技術(shù)操作人員還需要采用塑料成型工藝和實(shí)際操作，對(duì)塑料制件的質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，而已完成的裝配模，可以快速更換，在射出機(jī)模架上，保證射出成型操作效率更高。

想深入地研究射出模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)方案與射出智能制造設(shè)計(jì)技術(shù)，則需在人們能全面理解其技術(shù)內(nèi)涵、意義的前提下，深入分析探討其中包含的各種模型方案、優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)和制造技術(shù)，并密切關(guān)注參與其中包含的模具大數(shù)據(jù)的分析與調(diào)試、模具零件的加工、模具的裝配、試模和修模工作，從而通過對(duì)其整個(gè)技術(shù)工作流程進(jìn)行全面的分析，推動(dòng)和利用現(xiàn)代射出模具的數(shù)字化優(yōu)化設(shè)計(jì)和智能制造技術(shù)，不斷推動(dòng)、促進(jìn)中國(guó)模具制造業(yè)技術(shù)能夠得到進(jìn)一步發(fā)展。

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