模具设计师 面临的挑战

静水幽兰

模具设计师所面临的挑战

近年我走访过几家北京地区的模具厂。均属中小规模；十来台数显洗床、七八台火花机，三五台线切割、一两台加工中心。不同的是注塑的规模与生产能力较前几年都有所发展。近年模具价格越显低靡，特别是受美国次贷危机的影响，国内模具市场有所萎缩，加工商步履艰难，价格战恶性竞争越发使得模具利润低得包不住生产损耗。而注塑生产的利润相对要高，由于投资较小，人力费用较低，所以，扩大注塑生产能力几乎是中小型模具厂生存与发展的途径。

谈到模具，特别是塑料模具，无论你听没听说过，懂不懂得它，你都可以在你触手可及的身边随时随地找到它的身影——由模具制作出来的产品。比如你衣服上的纽扣、拉链、鞋子，你手中的手机、相机、随身听、你办公室里小到钢笔尺子剪刀订书机等各类文具，大到电脑、打印机、复印机、电话、投影仪等各种办公器材、而且你家中的任何一件家用电器、厨房中的各类厨具也都有它的身影，模具产品与我们的生活息息相关，举不胜举。

模具工业随着经济时代的发展，以成为本世纪现代工业的基石、社会发展的原动力。它的应用十分广泛，从航海航天、交通工具（汽车、火车、摩托、电动车等），到日用百货、家用电器（彩电、冰箱、电脑、手机等）、以及电子、通讯、IT、仪表、机电、建材、化工等等几乎无一例外地都离不开它。随着高科技新材料的不断问世，模具的应用必将更加广泛。现如今，模具工业的技术能力已成为衡量一个国家工业制造水平高低的重要标志，从人类发展的角度上看，模具工业也已被公认是一个永不衰亡的工业。

在我国，很早就有模具制造业，但它真正成为产业化，并搭上高速发展的快车还是始于改革开放后的20世纪80年代末。改革开放的优惠政策吸引来外资、港韩日台资等模具企业的大量迁入，优良的设备，先进的模具加工技术与管理制度，CAD/CAM在模具设计在加工上的引用，模具制造与设计人才的快速进步与成长，都为模具工业的发展、及“模具走廊”的形成奠定了良好基础。尤其是近十年来，在中国汽车工业高速发展的拉动下，模具工业南方沿海一带井喷似的发展与普及，使得我国模具业从作坊式手工研磨，到现在已成为世界第三大模具生产大国（即美国、日本之后），并已经成为无可置疑的世界模具加工厂。

既然，模具工业在整个制造业中占有如此重要的地位，作为一个模具设计师所肩负的责任也尤为重大。随着模具工业的发展，模具制造技术的提高，CAD/CAM/CAE（辅助设计/辅助加工/辅助分析）在模具设计与加工上的广泛应用，模具设计水平也在逐渐与世界接轨。

我们都知道，模具制造的目的就是为实现产品的批量化，低成本高质量高效率是模具工业所追求的目标。而模具设计得是否完善合理，直接影响着模具的制造成本和产品质量，每一套模具的设计过程对模具设计师来讲，都是一项技术的实战考核。





我从93年开始从事模具设计工作，在十多年的设计实践中积累了大量的设计资料（有近500套二维模具设计图）和设计经验，并为我从事工业设计打下了良好基础。现仅从注塑模具设计师的角度对当前模具设计师所因具备的设计能力和掌握的知识范畴谈谈个人的看法；

一. 首先作为一个模具设计师必须至少精通并能熟练掌握一两种 2D 和 3D 设计软件，如 autoCAD、PRO/E、UG、SolidWorks、等，（ 2D 软件至少要会一种，主要用作辅助建模或标尺寸出工程图。3D 设计软件中 PRO/E 或 UG 会使用一种即可，如果是以 SolidWorks 为主设计软件，最好能结合 UG 做模具设计的补充软件。除了这几套主流设计软件外，近年来也有多款三维建模软件相继登台，具体应用哪款软件应根据所服务公司的要求和市场需求而定，原则是；“立足一款达到精通”）。熟练的程度必须达到：能在公司规定的时间内将模具设计全过程用电脑精准的表达出来。这是作为模具设计师所要具备的最低要求。

对于一个初入行的设计人员来讲，学会一套设计软件并不难，三五天即可上手，但要做一套好的模具设计图，除了需具备全面的设计能力外，所选用的是哪套设计软件也十分重要。显然，用二维设计软件（如 autoCAD）制作模具设计图早已成为历史。近年来、为什么说模具设计师是模具厂的“灵魂”呢？ 由整个模具加工过程不难看出，从模胚模料配件的订购，到车铣刨磨各个工序的每个生产环节的依据，全部源于模具设计图。

十年前的高级‘加工中心编程师’，现在被降级成普通操作员了（工资待遇从十年前的年薪十几万元到现在的三、四万元左右，基本是灭掉了一个高级行业的饭碗）。为什么会有这样的现象呢？ 因为过去加工中心编程师承担着模具加工过程中技术含量最高的三维建模，用

MasterCAM 或 Cimatron 等软件将所建模的三维数据转换成 CNC 传输到加工中心上走刀路。那时无论是加工模具型腔还是加工铜工（铜电极）全都依赖于编程师，这是模具厂的尖端技术，掌握这类技术的人当然是模具厂的顶级人物了。

而现在，三维建模的工作全部由模具设计师来完成了，技术的大迁移加重了模具设计师的工作份量和技术责任，并同时提高了他们在模具行业的技术地位。现在的加工中心编程员只需做 CNC 的数据转换和机床操作，不再有很高的技术含量了。

可见，模具设计师就是模具厂的最高技术指挥官，模具设计图就是整个战役的战略部署，模具设计的正确性决定着加工能否顺利进行和加工成本。对于设计师来讲，选择一款通用性好、操作方便快捷、便于修改、性能稳定的设计软件、熟练并精通掌握、决定着模具设计的工作效率和所能达到的完善程度。还是那句话；“立足一款达到精通”。

二. 模具设计师在设计过程中必须能做到以下几个要点：

第一；必须能准确地构建产品的三维图——当然如果客户提供了产品的三维图，这一步骤就可以省略、

第二；必须能为产品添加适当的拔模斜度——俗称为脱模斜度，可别小看这一程序，目前的三维软件对有些已成型的三维产品图无法加载拔模斜度，因而必须重新建模，且在建模过程中根据模具精度要求做出各部位拔模斜度。

第三；必须能正确制定并绘制分型面——俗称分模面。这是模具设计的技术关键所在。分型面选择得是否适宜合理决定着产品的外观效果和产品质量，并直接影响到模具的制造成本，同一产品不同分型面的选择在模具设计中就可能有完全不同的模具结构，这一技能靠书本知识是绝对不够的，需要大量的实践积累。

第四；必须能将产品在模芯上合理地进行排位。同时，根据客户所提供的产品图你应该能及时提出产品结构上导致不能加工或导致成型问题的修改建议，从而，运用你的技术知识与经验积累将模具设计图准确的绘制出来。

通常一个聪明的模具设计师总是善于总结特殊设计案例，随时积累与整理，把好的结构设计保存下来成为自己的东西。别以为原创就是最牛B的，善于“拿来”“灵活运用”才是每个设计师应遵循的设计原则。

如果需要的话、还可用模流分析软件确定交口的最佳位置。可根据产品的精度要求来确定是否需要做这一步骤。对于模流分析（moldflow）不用很精通，能忽悠一下建个模型就可以。

能保质按时地完成设计任务，这是作为模具设计师最起码的要求。

到此，以上谈到的两个方面内容是模具设计师应具备的基本技能。这两项技能都不是我们在书本上可以学到的，需要大量的工作积累，“实践出真知”。每个设计师都别梦想能建三五套模型、能搞出几套模具设计图，就以为自己是模具设计师了，我们所面对的产品千变万化，若要想成为一个真正的模具设计师，还必须具备以下三方面的技术储备。

三. 为了能完成以上设计工作，具有对模具、产品的各种结构的分析能力，作为模具设计师必须对所有模具的结构、动作、功能、零部件名称完全掌握，必须对产品的结构、要点、功能有着透彻的分析能力，能够根据客户和公司的技术要求，结合产品的具体情况，分析产品的重要点、关键点，能够分析产品对模具的要求，产品对加工工艺的要求，确定模具的基本结构和加工技术要点。掌握上述要点，设计者才可以被称为模具设计的初级工程师。

四. 为了能保证分析结果的实际有效，作为模具设计工程师还必须对材料有着充分的了解。这里的材料包括：塑料原材料和模具钢原材料。作为模具设计工程师，对于各种塑料原材料必须能完全掌握（起码是正在设计的模具的塑料原材料）它的物理性能、材料收缩率、材料的流动性、材料的溢边值、材料的成型特性、材料的使用特性、材料的化学性能、材料的结晶性、材料的吸水性、材料的热敏性、材料的热性能和冷却速度等等。对于模具钢材必须能对它的强度、硬度、耐磨性、韧性、疲劳性能、耐热性、耐蚀性等性能的了解，掌握基本技能，了解物料性能，特别是近年来国内外模具钢材种类繁多，不同规格不同厂家其性能也各有不同，要善于积累和总结，这样才能有针对性的进行模具设计。

五. 为使所设计的模具图能够实施加工生产，由图纸成为合格的模具。作为模具设计工程师，还必须充分了解各机械设备工艺流程。这里的机械设备包括：注塑机械和各种模具机械加工设备。及必须了解掌握塑料机械设备的型号、模板尺寸、注塑能力、设备压力、螺杆性能、定位圈尺寸、顶出杆尺寸距离、炮嘴尺寸等所有与模具相关的尺寸。还必须了解掌握各种模具加工机械设备的型号、加工精度、工艺要求、加工能力、加工价格、加工参数等相关加工信息。一个模具设计工程师同时必须对模具各加工流程充分了解，作为一个合格的模具设计师需要达到这种程度。

除了掌握模具设计师的基本条件和技能外，要成为一个真正的模具设计工程师，还必须要不断培养个人的综合素质，及责任心、职业道德、合作意识、善于不断学习紧跟新技术等等，

到此设计者才算得上是初步合格的模具设计工程师，或者可称为模具设计师了。

（此文写于2010年5月 ，曾发表在新浪天涯百度文库上，其内容所涉及问题如今仍存在着，我个人为此对模具设计师提出建议及考核方案）

原创于北京