现代生产、生活中越来越多的产品特别是各种塑料制品及大型覆盖件等产品形状结构比较复杂，单使用图纸已很难正确和详尽地表达产品的形状和结构，这就要求模具设计制造者必须使用计算机辅助设计文件描述的手段，同时要求模具制造者必须充分掌握产品的各种资料，包括产品的形状、尺寸、原料的特性、精度要求、特殊表面效果等。有些产品还需客户提供实物或模型。当前，我国工业生产的特点是产品品种多，更新换代快，市场竞争激烈。在这种情况下，用户对模具制造的要求是制件质量好，交货期越短越好，模具精度越高越好，模具价格越低越好，由此，现代塑料模具的制造应与当前经济发展的形势及以上要求相适应。 

    工业经济的飞速发展也推动了模具工业的发展，特别是汽车轻量化、环保化发展的需求，要求越来越多的塑料类产品应用到汽车上。现在汽车行业的激烈竞争，已大大加快了各种新车型的推出，而更换最频繁的就是汽车内饰件、外饰件。汽车上的内饰件、外饰件则主要是靠塑料类模具来生产的。其实新产品的竞争就是时间的竞争，而时间的竞争主要集中在模具的设计与制造上。

    一、现代塑料模具的设计

    将客户提供的图纸或计算机文件资料输入电脑，使用计算机辅助设计与加工系统（CA D/C A E ）进行设计并作模拟试验，得出所需要的计算机文件，在此设计过程中，系统可进行图形编辑处理，尤其是对含有三维自由曲面的图纸可做进一步修正和编辑。如曲面的结合、融合、截面圆角及光滑处理等。设计完成的模具零部件可使用电脑系统的实体成型功能将其显示出来，以便观察设计的正确性及可能需要进行优化处理，之后还可以借助系统功能进行强度、模温、塑料流动状态等模拟测试。如果发现设计有误可重新修改设计。

    1、塑料模具设计的内容

    模具设计是随工业产品零件的形状、尺寸与尺寸精度，表面质量要求以及其成型工艺条件的变化而变化的，所以每副模具都必须进行创造性的设计，模具设计的内容为：产品零件（常称为制件）成型工艺优化设计与力学计算，尺寸与尺寸精度确定与设计等，因此模具设计常分为制件工艺分析与设计、模具总体方案设计、总体结构设计、施工图设计4 个阶段。

    (1) 制件工艺分析与设计

 

塑件的形状如图1

    该制件为载重汽车“黄河王子”仪表台主体部分，体积约为800 mm×600 mm×300 mm，重量为3 010 g，材料为ABS（丙烯晴- 丁二烯-苯乙烯共聚体）。其特点是具有良好的综合性能、高的冲击韧性、高硬度、良好的机械强度、良好的尺寸稳定性及良好的性价比，但吸湿性强，含水量应小于0. 3%，收缩率为0. 5%，因此对模具内表面粗糙度要求较高，而且材料要求长时间的预热、干燥。该塑件形状十分复杂且要求整体边角呈弧形圆滑过渡、要求有良好的装配性能，在塑件上设有与其一体的暖风机出风口座、点烟器座、烟灰缸座及其他各种控制按钮安装孔等等，所以对该件表面的质量、尺寸精度要求较高。

    (2) 模具总体方案设计

    根据该件的结构特点、尺寸、形状和具体要求，模具必须在6 000 g 以上注塑机上使用，模具外形尺寸约为1 500 mm×1 200 mm×1 200 mm，模具设计成三板式，增加了一个可移动的中间板、热流道、双顶出板、二级脱模机构、油缸辅助抽芯等。要求模具分型面轮廓保持清晰，要有良好的冷却系统，冷却水路应排布均匀；模具滑块应滑动平稳，无卡滞现象且开模后应定位准确可靠；模具其他标准件应符合国家相关标准。

    (3) 总体结构设计

模具结构图见图2 

    (4) 施工图设计

    主要指具体零部件的设计， 本文从略。

    2、CAD/CAE技术的应用

    CAD/CAE 计算机辅助设计和辅助工程包括概念设计、优化设计、有限元分析、计算机仿真、计算机辅助绘图、计算机辅助设计过程管理等。应用C AD 技术可以设计出产品的大体结构，再通过C A E 技术进行结构分析、可行性评估和优化设计。采用模具C A D / C A E 集成技术后，制件一般不需要再进行原型试验，采用几何造型技术，制件的形状能精确、逼真地显示在计算机屏幕上，有限元分析程序可以对其力学性能进行检测。借助于计算机，自动绘图代替了人工绘图，自动检索代替了手册查阅，快速分析代替了手工计算，模具设计师能从繁琐的绘图和计算中解放出来，集中精力从事诸如方案构思和结构优化等创造性的工作，在模具投产之前，C A E 软件可以预测模具结构有关参数的正确性。例如，可以采用流动模拟软件来考察熔体在模腔内的流动过程，以此来改进浇注系统的设计，提高试模的一次成功率。可以用保压和冷却分析软件来考察熔体的凝固和模温的变化，以此来改进冷却系统，调整成型工艺参数，提高制件质量和生产效率，还可以采用应力分析软件来预测塑件出模后的变形和翘曲。模腔的几何数据能相互地转换为曲面的机床刀具加工轨迹，这样可省去木模或树酯模制作工序，提高型腔和型芯表面的加工精度和效率。当今的概念设计已不仅仅是停留在对外观和结构的设计上，它已经扩展到对模具结构分析的领域。对于运用C AD 技术已经设计出的塑料模具可运用先进的C A E 软件（尤其是有限元软件）对其进行强度、刚度、抗冲击实验模拟、跌落实验模拟、散热能力、疲劳和蠕变等分析。

    通过这些分析，可以检验前面的概念性结构设计是否合理，分析出结构不合理的原因和部位，然后在C AD 软件中进行相应的修改。接着再在C A E 中进行各种性能的检测，最终确定满足要求的模具结构。当今C AD 技术的发展使得概念设计思想体现在相应的模块中。概念设计不再只是设计师的思维，系统模块也融合了一般的概念设计理念和方法。目前，世界上大型的CAD/ CAE 软件系统如：P r o / En g i n e e r 、ED SUnigr aphi cs、Sol idworks、Al i as、Sof tmage、EUCLID、Autodesk 等，都提供了有关产品早期设计的系统模块，称之为工业设计模块或概念设计模块，例如：Pro/Engineer 包含一个工业设计模块—— P r oDe s ig n ，用于支持自上而下的投影设计，以及在复杂产品设计中所包含的许多复杂任务的自动设计。此模块工具包括概念设计的二维非参数化的装配布局编辑器。这些系统模块的应用大大减少了设计师的工作量，节约了工作时间，提高了工作效率，使设计师把更多的精力用在新产品的开发及创新上。