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塑料模具设计

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你也 看不到其中的亮点

发布时间:2019-06-19 01:28

  这篇文章专为模具厂老总和所有有志于提升设计技术能力者而写,文章有点长,完整阅读需要点耐心

  一)学校招募相关专业的学生,首先将其放到模具制造车间实习或者工作半年到一年时间,然后视其特质、潜质及学习能力,选择优秀者调入设计岗位。

  然后从基本的电脑技能培训开始,使其能够完成简单的工作,如标数,出简单的加工图,进一步能够在主管的指导下完成简单的模具结构设计,再进一步能够独立设计模具,然后3到5年成长为独挡一面的设计人才(这一类的设计人才通常具有较高的学历,但缺乏综合的模具加工经验,通常规模较大,行业优秀的模具厂以及一些大企业的模具部门都是这种培训模式)

  二)从模具制作现场挑选有潜质的技术工人调入设计团队,通过电脑培训掌握工程软件,进而从事设计工作(这一类的设计者通常对模具加工和组装很有经验,擅长从模具加工的角度去考虑模具设计,但普遍来说学历较低,综合素质稍差)。这类设计者由于对模具加工和组装非常熟悉,其设计的模具通常很注意加工方便性,因此很受青睐。

  三)一些完全没有专业背景的新人加入模具设计者队伍(这种情况一般出现在一些小型的模具厂,类似于模具作坊,老板或者主管的亲属朋友居多,这类设计者普遍来说缺乏专业知识,仅凭经验做事)

  四)社会培训机构培训一些有强烈意愿从事模具行业的年轻人,学到基本的模具知识和电脑操作技能后,进入模具行业从事模具设计工作

  以上所述基本涵盖了模具行业所有设计人员培养模式,几乎我们所有设计人员的模具知识的获得,经验的积累都来自于实战工作中,这样就很大程度决定从业经历对技术能力发展的限制。

  另外,模具企业者对于设计者的技术培训也仅限于案列教学和经验教学,即通过一个个的失败案例的经验教训来培训设计者,使其不至于重犯前辈的错误。很少有企业系统地培训设计人员使其系统理解注塑模具的基本原理,帮助其建立专业知识的系统架构,因此在塑胶模具行业,很少人具备系统的模塑知识结构。大多数设计人员的技术认知都来源于实战工作,大多很片面。

  例如:有的设计者只专注于模具的出模结构,认为只要能够出模模具就可以做;有的设计者只专注于模具的加工方便性和组立方便性;等等。却很少有人去关注模具的真正意义:模具是用来生产的。忽略了模具同产品设计,注塑成型的关系,塑胶原料特性和产品结构,以及模具结构对后续产品品质和生产工艺的影响。

  当然设计队伍里面也不乏优秀的,具有对技术原理强烈好奇心,热衷于探索问题本质的人才,他们具有敏锐的技术慧眼,能够轻易的看到潜在的问题,深谙模塑技术原理,因此见识和预防解决问题的能力永远高人一筹,往往能够创新。

  但是这样的人才毕竟少数,而且这并不能代表整个行业设计队伍的整体实力。毕竟主要的设计工作是群体的大多数来完成的,群体的大多数才是我们要关注的。极少数的优秀设计人才改变不了整体的现状。

  综上所述,简而言之,即缺乏系统的模塑专业知识架构,所掌握的知识是零散的,不成系统的。专业知识仅仅来源于实践工作经验,缺乏系统性,技术能力仅仅来源于经验的积累,缺乏创新的灵感。

  普遍的设计者都缺乏注塑成型原理的认识,原因之一是大多数设计者缺乏注塑从业经历;其次是不够重视,因为认识不到其重要性。模具技术之源于注塑成型原理,因为模具是用来生产的,如果不能深刻理解塑胶材料的特性,注塑成型原理,注塑机台的工作原理,就不能很好的理解模具如何实现产品设计,因此也无法设计出最优质的模具。

  随着技术的进步,先进加工设备的出现,模具行业对设计者提出了更高的要求,越来越要求综合素质高,综合技术能力强的设计者,而设计者也越来越扮演着更重要的角色:

  但是现在行业却非常缺乏设计人才,尤其缺乏具备综合素质,能够独立解决技术问题,能够独立与客户沟通优化产品结构,并能够解决注塑工艺问题的设计人才。几乎每家模具厂都虚位以待,而且很多模具厂都计划扩大设计规模,增加设计产能,并培养自己的强大的设计团队。

  现在的模具,尤其是复杂的模具,完成DFM分析和设计工作,几乎代表整个新模制作工作进度完成50%。因此设计团队整体技术能力的高低代表模具厂的技术实力,决定了模具厂的核心竞争力;设计质量决定了模具质量,设计效率决定了模具周期。

  现在培养一个优秀的设计需要更长的时间,需要付出更多的成本。行业不乏很擅长模具结构设计优秀的设计人才,但是却普遍缺乏具备综合素质的人才,即能够独立与客户沟通优化产品结构,说服客户接受优化建议,制定模具设计方案,并能够运用注塑成型原理指导设计的人才。

  设计者的工作越来越繁重,也越来越烧脑,但是其收入的增长却与付出不成比例,这种现象导致了许多设计者缺乏钻研技术的热情,缺乏工作热情,因此人员流动率高;而企业也因此影响核心竞争力,影响模具的利润空间,从而没法投入更多的成本去培养或雇佣优秀的设计人才来提升技术实力。这是一个恶性循环,迫切需要找到一个办法来改变这种恶性循环,推动模具行业的发展。

  上述这四个问题都与设计有着莫大的关系,可以毫不夸张的说,基本上都是由设计决定的。设计团队技术能力不足会导致模具质量低下,因此模具成本高居不下;设计团队技术能力不足导致设计工作效率低下,因此延长模具制作周期;由于设计团队技术能力不足,导致成本高,企业利润空间狭窄,无力改善员工福利待遇,营造良好的工作氛围,导致人员流动率过高,更加影响企业的技术积累和沉淀;最终这些会影响客户满意度,导致客户流失。

  模具企业的核心竞争力源于设计团队的技术能力,其他的如机器设备等硬件也非常重要,但是显然不如设计团队的技术能力重要,在现在这个产业链配套非常发达的时代,任何加工工作都可以寻求到满意外协资源,而设计却很难找到满意的外协资源,因为好的设计外协资源需要长时间的配合,培育。

  设计技术实力代表模具企业最强大的软实力,外协是无法满足的,尤其是复杂的,高端的模具。至于其他一些软实力如管理制度,工艺流程等等,是为了让各项工作开展得很顺利,并且更大程度的激发员工的积极性。

  因此组建培育一个强大,高效的设计团队对于模具企业来说是至关重要的。如何组建培育这样一个强大高效的设计者团队以提升企业的核心竞争力,是每个模具企业主都要慎重思考的一个问题。

  在模具企业担任设计部经理或者负责人的这一群人,大多数为35-45岁之间,他们有着丰富的行业经验,极度敬业但面临着职业生涯上升的瓶颈,他们最关心的问题:

  在模具企业里面,设计部经理往往扮演着技术权威的角色(有些模具厂这个技术权威角色是老板,但随着企业的扩大,老板会慢慢淡出这个角色),代表着企业的最高技术水准。就如我在前面设计人员培养模式里讲的一样,大多数设计部经理也是这样成长起来的,他们的技术能力也几乎都是从实战中积累起来的,他们有着自己技术认知的缺陷,专业知识缺乏系统性等问题。

  因为这种技术认知的缺失,他们无法清晰地认识到构建专业系统知识架构的重要性,因此无法带领团队迈向更高的技术殿堂,其团队很容易遭遇技术成长的瓶颈。因此其每天的工作都是陷入日常琐碎的工作里面不能自拔,许多时间都是在扮演着救火队长的角色,无法抽出精力来思考如何带领整个团队进步,也不敢挑战更高难度的模具,缺乏创新的灵感。

  模具是一个塑胶融体从注塑机射嘴流到模穴末端的通道,融体需要经过主流道,分流道,浇口,然后进入模穴,才能最终成型。

  模具是一个热交换器,融体冷却固化成型所释放的热量需要尽快地通过模具传递走。

  注塑成型是最简单的一种工艺,利用注塑机把颗粒状的塑胶材料融化成液体,然后螺杆驱动溶胶灌入模腔,冷却成型即得到所需要的产品。塑胶材料易于成型的特性赋予设计者更大的自由度,使得我们能够很容易的得到我们所需要的几乎任何形状,任何尺寸的塑胶产品。

  但是,注塑成型工艺又是最难把握的一种工艺,因为其包含了太多的变数:塑胶材料特性,塑胶产品结构,模具,注塑机,冷却设备,生产环境以及成型工艺;而仅成型工艺这一项就包括了温度、压力、速度、时间、位置等等。因为有这么多变数包含其中,想要获得理想的产品,是非常不容易的。

  如果把每个变数当做多元方程式的一元,那么这个方程式即使爱因斯坦复活,可能也无法解。模具就是这众多变数中最重要的一个,没有优质的模具,想要得到优质的塑胶产品,那么几乎是不可能完成的任务。

  模具设计者设计这个注塑成型工艺中变数中最重要的一环--模具,必须综合考虑各个变数对产品质量的影响,必须懂得塑胶原料的特性,产品结构,注塑成型的原理,注塑机的工作原理,以及注塑成型的工艺,等等。简述如下:

  从这个角度来考虑,必须擅长模具结构设计,必须要考虑模具结构的稳定性,模具结构的强度足以抵抗射胶压力长期生产而不至于变形,产品出模的可靠性,模具动作的稳定性,等等。设计的知识结构包括:机械原理,工程力学知识,金属材料与热处理知识,模具零件加工工艺,等等。

  必须要考虑模具定型作用的产品收缩的限制,模具限制方向/区域与非限制方向/区域的收缩时不同的。需具备的知识包括:塑胶的收缩特性,等等。

  从这个角度出发必须要考虑如何让融胶最快速的进入模腔,考虑流道废料成本,考虑浇口对外观的影响,考虑后加工成本,考虑流动平衡,考虑分子配向,等等。设计需具备的知识包括:高分子特性,塑胶流动模式,粘度效应,注塑成型原理,注塑机工作原理,等等。不具备这些知识,仅凭经验很难设计好这个通道。

  必须要考虑热交换的平衡,考虑冷却水路与顶出系统的取舍,区分温度与热量是两个不同的概念,等等。需具备的知识:塑胶的热导性,塑料的收缩特性,等等。

  机械方面:机械原理,金属材料,机械加工,工程力学(这是模具厂比较擅长的,不在此着重讨论)

  技术领悟力是我们的技术悟性,直接决定了我们的学习能力,因此决定了我们在技术领域能够攀登的高度。郭靖在背熟《九阴真经》之前是没有多少武学悟性,所以一直精进不大,可是当他背熟经书之后,每次于高手过招或者看到高手过招,武学修为却是每次精进不少,而一般人却根本看不懂其中的奥妙,就是因为他的悟性在背熟经书后发生质的变化。

  我们每个人都是在工作中学习,不断的进步,但是一段时间后进步的差别就会逐渐变大,个人之间能力出现很大差别,就是因为我们每个人的悟性有差别,因此从同一事件中得到的收获不同。悟性的差别,除了天赋差别有很小的影响之外,很大程度决定于我们的知识架构,好奇心,和求知的欲望。而知识架构有着非常大的影响,没有平白无故的高的悟性,一定来源于知识的积累。

  对于我们模具设计者而言,如果具有丰富的高分子结构,塑胶原理,注塑原理等方面的知识,建立一个属于我们自己的专业知识系统架构,那么对于我们理解模具设计的要点,学习高水准模具的亮点,探索注塑成型问题的本质,是非常有帮助的。技术领悟力因此得到了提升。

  这样我们在工作中所获得的经验会迅速的转化为我们的技术能力,就能够永远高出同行一筹,就像郭靖一样,每次过招或观战都能精进不少。否则,即使把一副全世界最好的模具摆在你面前,你也看不到其中的亮点,因为缺乏领悟力。

  模具设计者拥有了自己系统的专业知识架构,将拥有一双慧眼,能够轻易的从产品结构中迅速的发现潜在的问题,因为你的专业知识架构在帮助你。产品结构知识可以帮你发现产品设计的问题;塑胶高分子知识可以帮助很好理解注塑成型问题,从而可以发现潜在的产品结构缺陷导致的生产性问题;注塑成型原理可以帮助发现产品可能出现的成型试摸问题。等等。

  能够在前期发现这些问题其经济效益是毋庸置疑的,但是这仅仅只是做了一半。我们从事模具行业的资深人员都知道,产品结构的设计缺陷对于模具质量(产品质量)是致命的,许多时候是后续无法克服的。所以如何说服客户接受我们对产品的优化建议,以简化模具结构,使生产更加稳定,对设计者来说是一个重大挑战,这种能力直接代表了设计者的水平。

  欧美客户现在面临着人才断层的问题,随着老一代工程师的老龄化,年轻人缺乏从事技术行业的激情;再有一个重要的原因就是由于其大多数工厂位于发展中国家,与其位于本土的研发中心脱节,年轻的工程师们因此缺乏工厂的实践,设计的产品往往有缺陷。而国内的客户由于其历史短,缺乏技术沉淀,因此设计的产品往往有着更多的设计缺陷。面临这种外部客户现状,设计工程师的沟通能力显得越来越重要。

  沟通能力不仅仅取决于口才,尤其是技术沟通,更重要其决定于一个人的专业知识架构。我们如何能够把一个技术问题简洁明了的阐述清楚,把问题的本质说清楚,这是非常重要的。要做到这样,非得有深厚的功底不可。往往我们不能说服客户接受我们的优化意见的主要原因是我们的专业技术修养不够,对产品结构理解不够,专业知识不够系统,因此导致我们无法把问题的本质说的很清楚。所以我们设计者必须要努力构建自己系统的专业知识架构。模具厂更需要构建核心技术团队系统的专业知识架构。

  如果凭着系统的专业知识,和扎实的技术功底把前端DFM工作做得很完善,毫无疑问设计的质量会很好。依靠专业知识的指导,结合实践经验来设计模具结构,这个设计一定是优质的设计。

  对设计效率影响最大的不是设计者软件的熟练程度以及企业设计标准化程度,而是设计者对设计方案的不确定,对浇注系统和冷却系统无法把握,导致考虑地时间过长,修改次数过多,因此导致设计工作效率低下。因此如果设计者具有系统的专业知识,那么结合实践经验的积累,他就很容易制定符合客户需求的最佳的模具方案,会减少很多不确定性,减少修改次数,设计效率自然提高。

  当设计者具备系统的专业知识架构,就很容易的找到问题的真因,那么解决问题还很难吗?

  如果设计者缺乏系统的专业知识架构,那么他的技术认知仅仅来源于他的经验积累,缺乏丰富的知识架构做支持,那么很难窥见塑胶模具技术的原理,因此遇到从没经历过的高要求的模具,是不敢尝试的。反之,如过设计者具备系统的专业知识架构,那么他就会善于总结,分析,归纳,从而很容易理解塑胶模具的原理,既然深谙原理,那么他就无惧挑战高难度模具,即使试摸发生没有预料到的问题,他也能够很快的找到问题原因,从而找到解决方法。

  创新需要灵感,灵感不是凭空而来的,她是由不断的知识,阅历积累,再通过自己感悟形成的。灵感平常深藏于我们的潜意识之中,我们无法意识到,当偶然在某种外因诱导下,她突然从我们的潜意识中跳出来,出现在我们的脑海中,形成了一个想法,然后经过艰辛的工作,有时候就成就了伟大的创新或作品。

  我始终认为,对于像模具企业这样高度依赖技术的公司来说,技术能力是其最核心的竞争力。人才是技术的载体,缺乏人才,所有的技术文件,技术机密都是废纸,无法产生价值。所以对于模具企业来说,培育一支具有非凡技术领悟力,具有敏锐的技术眼光的设计团队,对于企业的短期利益和长远发展都有非常重要的意义。而培育这样的设计团队,必须要帮助其构建专业知识的系统架构,这是技术成长的基础。

  最佳的办法就是培训,根据设计人员的需求制定培训计划,系统地培训以下各方面的知识,以帮助设计者构建知识架构:

  塑胶材料特性,了解各种塑胶材料的共性和特性,联系实际指导模具设计和解决成型问题

  注塑成型原理,研究注塑原理,结合高分子塑胶的特性,深刻理解各种成型缺陷产生的本质原因,以指导模具设计

  注塑成型工艺,深刻理解工艺对塑胶产品质量的影响,理解注塑成型工艺与模具的相互作用关系,用于指导模具设计,并从模具改进来提高生产力

  好消息:致修老师将于6月13日、14日在苏州微注塑公司讲授《模塑系统原理》,想获得老师当面传授者,可报名本次研修班,为保证效果,采取小班制,人数限定于30人以内(前10名可获赠价值998元礼品一份),欲报从速!

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