薄壳模具设计与制作分析
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摘 要：薄壳模具作为广泛应用于电子设备生产制造的重要基础部件，具有不可替代的作用。该文结合实际研究以及相关文献的分析，对薄壳模具的设计层面技术分析以及制作方面的相关工艺进行了思考，并进行了相关的阐述，旨在为行业未来的发展提供一些新的思路以及帮助。
关键词：薄壳模具;设计制作;注塑工艺
中图分类号： TG241 文献标志码：A
近年来，电子设备逐渐向高科技的方向发展，对于产品整体外观以及细节上的要求越来越高，与之相应的薄壳模具的设计以及制造工艺的相关行业也要随之进行相应的改进，提高整体制作水平。该文结合薄壳模具的实际用途以及在当今的大时代背景下的发展方向进行了探讨，对现阶段的制作工艺、适应时代发展方向的实际做法进行了一定程度的思考，对其分析与列举。
1 薄壳模具及其相关用途
当前，在我国机械制造产业的发展背景下，数控加工技术作为一种全新的数控技术形式，在实际的加工工作中具有较强的自动化、精确化以及智能化等特点，在我国薄壳模具的制作过程中得到了非常广泛的使用。薄壳注塑工艺对于一些常见用品的生产过程是必不可少的，操作工艺过程也是决定电子产品整体质量的关键要素之一。薄壳模具的精准度以及对于细节之处的良好处理在一定程度上决定了利用薄壳模具生产出产品的外形以及外在质量，直接决定了用户的使用体验，也是决定一部分产品整体质量阶层的关键点[1]。
数控模具加工行业的进一步发展，是现代化技术应用于行业内部的主要表现之一，具有一定的时代特征，是薄壳模具行业未来进一步发展的方向。
与常规制品的标准化模具相比，薄壳成型模具从模具结构、浇注系统、冷却系统、排气系统、脱模系统都发生了重大的变化。典型的薄壳成型模具结构如图1所示。
2 薄壳模具设计与制作工艺探讨
2.1 注塑工艺相关设计
首先，薄壳模具应用于生产产品的外形塑造过程中，需要结合浇注系统才能够实现最终产品定型的目的。计算机显示器的外壳的生产过程离不开薄壳模具，以显示器薄壳模具设计制作过程为例，在注塑过程中对进胶点以及模具进胶保压点薄壳产品在成型过程中胶位厚度薄冷却较快，从而增加了射出的阻力，在热流道方面应考虑更多点来减轻射出的压力。侧进胶系统能有效提高模具和热流道的整体性能，并且简化顶出过程[2]。保压点的位置需要与模具产品本身的特征以及实际性质进行针对性的设计，为后期浇注工艺的投入使用奠定基础。因此，在设计过程中，不仅要考虑薄壳模具内部空间，还要在注胶孔处进行细化处理以实现注胶孔基本作用的同时完善细节。对于一些精度要求较高的电子设备来说，注胶孔的精细程度也是至关重要的，例如，在液晶显示屏外壳的制造过程中，注胶孔的大小以及精细程度会影响产品的外观以及实际的使用体验，进而导致产品整体品质下降，不利于实现理想的经济效益，从而在一定程度上影响数控模具行业的进一步发展。利用Autodesk Moldflow工具软件可以将注塑工艺进行进一步的优化以及整理，在薄壳模具的设计方面，可以结合Autodesk Moldflow进行最终决策前的调整，以实现注胶孔的位置以及数量的合理性，并对原材料进行一定程度的调整，在保证质量的同时对模具厚度进行优化调整，做到成本的优化。注塑工艺是相关产品生产制造过程中不可或缺的，也是薄壳模具生产制造过程中首先要考虑的关键点。注塑工艺技术的应用离不开注塑机的实际操控，对于不同的材料特性以及温度，要选择合适的规格以及转速，实现注塑过程的良好控制，提高产品质量。
2.2 薄壳模具的制作工艺
在对薄壳模具的生产制造工业的相关工业技术的应用过程中，其具有丰富的加工工艺，是产品的生产制造和相应产品研发的基础。在设计过程中，广泛应用到的UG软件设计系统具有3个设计层次，即结构设计（architectural design）、子系统设计（subsystem design）和组件设计（component design）。在利用UG进行基礎建模设计的过程之中，始终保持与实体模型的全相关性，从建模的设计方面将UG模型的构建结合创新性设计理念，与时俱进，在设计方面不被淘汰。在制作工艺中，最重要的是基础生产设备以及相应的计算机系统设备。其次，材料的选用也是至关重要的，从根本上决定了模具的质量以及使用寿命，决定了成本控制的基础。常用的材料主要是ABS塑料，但是在一些用途较为特殊的设备以及产品中，还要考虑到其他材料的融合。例如，PMMA材料以及较为普通的PC材料，可与ABS塑料进行融合。不同的材料在生产制造环节中会产生一定的变化以及缩水现象，对产品的体积以及性状会产生一定的影响，为了确保精细，都是需要进行全面考虑的关键点[3]。由于在生产过程中以及前期的设计过程中都需要根据实际需求，进行材料的选用，在设计方面尤其要考虑产品材料的缩水特性对产品本身形状的影响，常见材料的缩水率见表1。
以塑料手机外壳产品开发为例，对注塑模CAE软件进行介绍，验证在注塑模CAE软件的帮助下，是否能更好地生产出合格的塑料产品。首先利用Pro/Engineer程序建立薄壳注塑料几何模型，建立完成后转化成STL格式导入Moldflow软件，利用Moldflow软件对其模型结构进行优化并根据材料数据库选择最优材料和工艺条件，最终选择ABS材料为产品原料薄壳模具的生产过程相比较于其他生产制造行业，具有一定的特殊性，因此在前期的设计方面以及实际的生产制造环节之中，要始终注重细节之处的处理以及相关完善措施的应用。注塑机作为生产制造环节的中心设备，在生产制造环节中具有较为重要的作用，且其设备本身的科技性较强，针对不同类型的模具生产要控制好相应的流速，确保产品整体密度的均匀。对于一些较为高端设备的相关元件的薄壳模具生产制造环节，常会因为一些不可避免的误差，导致数控产品的质量不合格，使需求量增加。在该方面无法针对性的解决措施，因此，要从成本优化方面出发，将生产成本进一步实现优化控制，确保在原有质量的基础上做到数量上的提升，且减少资源浪费，实现根本目的[4]。 3 现阶段存在的问题以及相关建议
依据实际的调查，笔者结合自身的主观观点以及相关的基础知识，对现阶段行业中仍然存在的问题进行了相应的探讨与总结，并提出了几点建议，希望有所价值。
3.1 相应问题
3.1.1 相关专业技术人才较为缺乏
虽然现阶段对于数控设计专业方面的教育投入较之前有了较为显著的提高，国内范围的本科院校基本都能实现良好的教育水平。但是根据实际调查可以发现，具有本科院校教育经历的毕业生具有相对较为全面的理论基础吗，而并不具有扎实的实践能力，不符合专业技术人才的标准投入设计以及生产制造的实际工作中，导致专业技术人才具有一定的缺乏现象发生。
3.1.2 管理方面没有得到良好的重视
在生产厂商的运营过程中，没有合理分配专业技术人员，在一定程度上导致了资源的浪费以及人才管理缺失。
3.2 相关建议
我国模具工业的发展空间依然很广泛，各种层次的模具技术人才需求殷切，要尽快缩小我国模具工业与发达国家的距离，不仅要靠高学历人才，也要靠生产一线广大劳动者的应用与操作，而培养一大批技术应用型人才和技术操作者，正是职业教育的责任和发展的重点。
目前，各模具企业又面临着一个新的课题，如何把企业管理也同样从烦琐的事务中解放出来，让信息化管理为企业的生产效率提升做出貢献。所以模具企业管理的信息化己经成为模具行业发展和进步的必然趋势。配备专业的人才，由业务部门与IT部门高度协作，在企业领导的大力支持之下，有目的、有计划地实施，循序渐进，实现薄壳模具生产制造团体的整体优化。
4 结语
薄壳成型必须使用高性能专用模具，模具设计必须遵循其特有的设计准则，高性能的薄壳成型模具必须能承受高射压、高射速，具有高刚度、高强度和极好的排气性、冷却性及良好的顶出性能，对设计中的关键技术进行模拟计算，以确保设计准确。该文针对薄壳模具的设计以及制造，从数控方面作为入手点进行了研究与总结，希望有所帮助。
参考文献
[1]麻春英.基于CAD/CAE窄筋连接电脑电池薄壳件的注塑模具设计[J].塑料科技，2018，43（5）： 73-76.
[2]刘国良. 模具先进制造技术在塑料成型模具设计方法中的应用研究[J].新技术新工艺，2019，25（8）： 44-47.
[3]刘国良，王侃，赵明，等.CAE塑料注射成型模具设计方法的应用研究[J].新技术新工艺，2019，18（10）： 73-79.
[4]鲁立荣，李凝，王康.基于CAE技术的眼镜支架注塑模的模具设计及成型分析[J].塑料工业，2018，43（1）：63-66.
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