帶有齒輪塑件的模具設(shè)計(jì)
帶有齒輪塑件的模具設(shè)計(jì),帶有,齒輪,模具設(shè)計(jì)
帶有齒輪塑件的模具設(shè)計(jì)帶有齒輪塑件的模具設(shè)計(jì)徐大吉徐大吉摘摘要要 介介紹紹了了帶帶有有齒齒輪輪塑塑件件在在工工業(yè)業(yè)產(chǎn)產(chǎn)品品及及日日用用品品的的應(yīng)應(yīng)用用，重重點(diǎn)點(diǎn)講講述述了了帶帶有齒輪塑件的模具設(shè)計(jì)過(guò)程。有齒輪塑件的模具設(shè)計(jì)過(guò)程。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 工業(yè)產(chǎn)品及日常用品工業(yè)產(chǎn)品及日常用品 模具設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì) 實(shí)用性實(shí)用性 模具模具CAD/CAMCAD/CAM1 1 引引言言 工工業(yè)業(yè)產(chǎn)產(chǎn)品品及及日日用用品品，有有時(shí)時(shí)采采用用精精度度和和強(qiáng)強(qiáng)度度不不太太高高的的塑塑料料傳傳動(dòng)動(dòng)，由由于于塑塑料料具具有有可可塑塑性性強(qiáng)強(qiáng)，密密度度小小、比比強(qiáng)強(qiáng)度度高高、結(jié)結(jié)緣緣性性、化化學(xué)學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定定性性高高、外外觀觀多多樣樣的的特特點(diǎn)點(diǎn)，因因而而受受到到越越來(lái)來(lái)越越多多的的廠廠家家及及人人民民的的喜喜愛(ài)愛(ài)。塑塑料料工工業(yè)業(yè)是是新新興興的的工工業(yè)業(yè)，是是隨隨著著石石油油工工業(yè)業(yè)的的發(fā)發(fā)展展而而應(yīng)應(yīng)而而生生的的，目目前前塑塑料料制制件件幾幾乎乎已已經(jīng)經(jīng)進(jìn)進(jìn)入入一一切切工工業(yè)業(yè)部部門(mén)門(mén)以以及及人人民民日日常常生生活活的的各各個(gè)個(gè)領(lǐng)領(lǐng)域域。隨隨著著機(jī)機(jī)械械工工業(yè)業(yè)電電子子工工業(yè)業(yè)，航航空空工工業(yè)業(yè)、儀儀器器儀儀表表工工業(yè)業(yè)和和日日常常用用品品工工業(yè)業(yè)的的發(fā)發(fā)展展，塑塑料料成成型型制制件件的的需需求求量量越越來(lái)來(lái)越越多多，質(zhì)質(zhì)量量要要求求也也越越來(lái)來(lái)越越高高，這這就就要要求求成成型型塑塑件件的的模模具具的的開(kāi)開(kāi)發(fā)發(fā)，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)制制造造的的水水平平也也須須越越來(lái)來(lái)越越高高。本本文文也也就就對(duì)對(duì)一一個(gè)個(gè)帶帶有有齒輪塑件的模具設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行闡述。齒輪塑件的模具設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行闡述。2-1 2-1 塑件分析，塑料成型特征工藝參數(shù)塑件分析，塑料成型特征工藝參數(shù)2如圖所示此塑件材料為ABS,精度要求為一般，圖中齒輪模數(shù)為1，齒數(shù)為31.2-2 2-2 塑件分析，塑料成型特征工藝參數(shù)塑件分析，塑料成型特征工藝參數(shù)ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于加工，經(jīng)過(guò)配色可配成任何顏色。成型特點(diǎn)：ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加壓前應(yīng)進(jìn)行干燥處理，ABS易產(chǎn)節(jié)痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力，在正常的成型條件下壁厚，熔料溫度對(duì)收縮率影響極小，在要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在5060c,而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱時(shí)，模具溫度應(yīng)控制在6080c。材料分析：ABS無(wú)毒無(wú)味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤，具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電器性能，密度為1.021.5/cm3當(dāng)注射成型的塑料與開(kāi)合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)有孔、凹穴或凸臺(tái)時(shí)，模具上成型該處的零件必須制成可側(cè)向移動(dòng)的，以便在塑件脫模推出之前，先將側(cè)向零件抽出，然后再把塑件從模內(nèi)推出，否則將無(wú)法脫模，由上圖可知，由于齒輪及導(dǎo)角所致，為了保證此塑件有良好的外觀及滿足工作與精度要求，初步確定此塑件采用側(cè)向分型的模具設(shè)計(jì)方案。3-1 3-1 成型零部件的設(shè)計(jì)成型零部件的設(shè)計(jì) 根據(jù)成型零部件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算，及其經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和實(shí)用性來(lái)考慮，設(shè)定為一模兩腔，由于要在動(dòng)模布置澆注系統(tǒng)及使塑件能與側(cè)型芯順利脫模，確定型腔之間最小壁厚為19mm對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度與剛度校核，由于采用的是整體式圓型型腔,，由于此型腔分三段，故取最長(zhǎng)段14mm,進(jìn)行校核即可。（1）按剛度條件計(jì)算：成立故能滿足其剛度要求。（2）按強(qiáng)度條件計(jì)算成立故能滿足其剛度要求確定最小壁厚之后,結(jié)合模具抽芯原則,初步確定選用A2型模架，模架尺寸為210170，并可確定各個(gè)模板厚度及部分零件尺寸。如下圖 3-2 3-2 成型零部件的設(shè)計(jì)成型零部件的設(shè)計(jì)（3）型芯尺寸的確立：成型零部件工作尺寸是指直接用來(lái)構(gòu)成塑件型面的尺寸，影響塑件尺寸精度的因素很多，概括的說(shuō)有塑料材料，塑件結(jié)構(gòu)和成型工藝過(guò)程、模具結(jié)構(gòu)、模具制造和裝配、模具使用中的磨損等因素。在模具設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)塑件的材料、幾何形狀、尺寸精度等級(jí)及影響因素等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算?？紤]到是側(cè)抽芯,其中有一部分型芯長(zhǎng)4mm將作為導(dǎo)向的作用型芯如圖：3-33-3成型零部件的設(shè)計(jì)成型零部件的設(shè)計(jì)根據(jù)塑件的精度要求為一般，故可確立型芯尺寸，型芯導(dǎo)向部分長(zhǎng)4mm將以（H7/g7）配合。（4）型腔尺寸的確立：為了保證型芯能與其順利導(dǎo)向，型腔不工作部分將打通并與芯以（H7/g7）配合。根據(jù)塑件的精度要求為一般，由型腔公式故可確立型腔尺寸，如圖4-1 4-1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （1 1）主流道的設(shè)計(jì)主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸出開(kāi)始到分流道為止的主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸出開(kāi)始到分流道為止的塑料體的流動(dòng)通道，根據(jù)模具設(shè)定為一模兩腔，可以估計(jì)一次成型所需的塑料，因此可確定塑料體的流動(dòng)通道，根據(jù)模具設(shè)定為一模兩腔，可以估計(jì)一次成型所需的塑料，因此可確定型號(hào)為型號(hào)為SZ-60/40SZ-60/40立式注射機(jī)，結(jié)合廠里實(shí)際應(yīng)用情況，及模架的選擇及剛度與強(qiáng)度要求澆口立式注射機(jī)，結(jié)合廠里實(shí)際應(yīng)用情況，及模架的選擇及剛度與強(qiáng)度要求澆口套設(shè)計(jì)如下，其中澆口套末端流直徑為套設(shè)計(jì)如下，其中澆口套末端流直徑為6 6，錐角為，錐角為2 2度度4-2 4-2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（2）分流道的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)多型腔或者多澆口的單型腔的澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道，考慮到U形截面加工較容易，而且熱量損失與壓力損失均不大，故為所選，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值分流道寬度為3.2-9.5才是合理的，故分道流道寬度b=4mm，半徑R=b/2=2,深度h=1.252=2.5,，為了能夠使塑料流動(dòng)平衡均勻，使排列緊湊流程盡量短，使脹模力的中心與注射機(jī)鎖模力中心一致，分流道采用如下布置，角度為111。4-3 4-3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（3）分型面的選擇根據(jù)分型面的設(shè)計(jì)原則，1分型面應(yīng)該選在塑件的最大輪廓處2分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順利脫模3分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求4分型面的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求5分型面的選擇要便于模具的加工制造6分型面的選擇應(yīng)有利于排氣綜合上面幾點(diǎn)故將側(cè)型芯與塑件最大輪廓35不設(shè)計(jì)在同一側(cè)，使其能夠順利脫模。（4）側(cè)澆口的設(shè)計(jì)根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動(dòng)距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應(yīng)該開(kāi)設(shè)在塑件壁厚處等要求，故澆口開(kāi)設(shè)在最大壁厚35處根據(jù)側(cè)澆口的范圍尺寸經(jīng)驗(yàn)取值,b=1,t=1,l=1,冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一，其作用是容納澆注系統(tǒng)中料流的前鋒冷料，其外形是一個(gè)半徑為3.9的半球形。根據(jù)澆口套末段直徑為6mm及模架的選用，選擇拉料桿直徑為6，并以H7/dc4的配合，設(shè)計(jì)拉料桿為：如圖：4-4 4-4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4-5 4-5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（5）排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)利用配合間隙排氣，這是最常見(jiàn)的，也是最經(jīng)濟(jì)的，更是具有使用性的。利用滑塊和導(dǎo)滑槽配合間隙便可以排氣，所以這里無(wú)須開(kāi)排氣槽。5-1 5-1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分為動(dòng)模與定模之間的導(dǎo)向作用和推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向，為了確保動(dòng)、定模之間的正確導(dǎo)向與定位，需要在動(dòng)、定模部分采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套。其作用主要有三點(diǎn)：定位作用、導(dǎo)向作用、承受一定的側(cè)向壓力。（1）導(dǎo)柱設(shè)計(jì)按照導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)比凸模高度高出8-12mm,這里由于采用的側(cè)向抽芯，故要求至少比分型面高出8-12mm,這里由于模具精度要求不高，故可設(shè)計(jì)成帶頭導(dǎo)柱根據(jù)所選模架與模板厚度得出：5-2 5-2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（2）導(dǎo)向孔的設(shè)計(jì)導(dǎo)向孔分無(wú)導(dǎo)套和有導(dǎo)套兩種，無(wú)導(dǎo)套是導(dǎo)向孔直接開(kāi)設(shè)在模板上，這種形式的孔加工簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，精度要求不高的模具，由于此塑件精度為一般，故無(wú)導(dǎo)套為所選用。6-1 6-1 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)一般由推出、復(fù)位和導(dǎo)向三大部件組成，推出機(jī)構(gòu)按其推出動(dòng)作的動(dòng)力來(lái)源可分為手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)、機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)、和液壓與氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)等，按模具的結(jié)構(gòu)特征可分為一次推出機(jī)構(gòu)、二次推出機(jī)構(gòu)、定模推出機(jī)構(gòu)等等一次推出機(jī)構(gòu)又稱簡(jiǎn)單推出機(jī)構(gòu)，它是指開(kāi)模后在動(dòng)模一側(cè)用一次推出動(dòng)作完成塑件的推出。一次推出機(jī)構(gòu)，包括推桿推出機(jī)構(gòu)，推管推出機(jī)構(gòu)，推件板推出機(jī)構(gòu)等等。由于設(shè)置推桿的自由度較大，且截面大部分為圓形，制造維修方便、推出動(dòng)作靈活可靠，推出時(shí)運(yùn)動(dòng)阻力小，便于跟換，結(jié)合模架的選擇綜合各方面因素考慮，推桿推出機(jī)構(gòu)應(yīng)該是首選。（1）推桿的設(shè)計(jì)根據(jù)推桿位置的選擇要求：推桿的位置應(yīng)該選擇在脫模阻力最大，當(dāng)塑件各處的脫模阻力相同時(shí)需要均勻布置、推桿位置選擇時(shí)應(yīng)注意塑件本身的強(qiáng)度與剛度，推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型腔底面平齊，或高出型腔0.05-0.1mm,考慮冷料穴中有較多的塑料，故在其附近設(shè)置兩根推桿，由于此塑件為傳動(dòng)使用并無(wú)外觀的要求故在型腔內(nèi)各設(shè)置兩根推桿，根據(jù)各模板的厚度、型腔尺寸、分流道及最小壁厚考慮設(shè)計(jì)推桿如下6-2 6-2 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)6-3 6-3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（2）復(fù)位桿的設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)在注射模工作時(shí)，每開(kāi)合模一次，就往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，除了推桿和復(fù)位桿與模板的活動(dòng)配合以外，其余均處與浮動(dòng)狀態(tài)，使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位最簡(jiǎn)單最常用的方法是在推桿固定板同時(shí)安裝復(fù)位桿，復(fù)位桿為圓形截面，每副模具一般設(shè)置4根根據(jù)模架的選擇，復(fù)位桿設(shè)計(jì)為數(shù)量4根，中心距為14650mm,此外由于設(shè)置側(cè)向抽芯的緣故，為了防止干涉需要在復(fù)位桿設(shè)置彈簧，彈簧先復(fù)位機(jī)構(gòu)是利用彈簧的彈力使推出機(jī)構(gòu)在合模之前進(jìn)行復(fù)位的一種先復(fù)位機(jī)構(gòu)，即彈簧被壓縮地安裝在推板固定板與動(dòng)模支承板之間。為了使復(fù)位桿能夠及時(shí)復(fù)位，設(shè)計(jì)彈簧中徑為14mm,截面直徑為3mm。復(fù)位桿設(shè)計(jì)如下：7-1 7-1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)動(dòng)力來(lái)源的不同，側(cè)向分型與抽芯一般可分為機(jī)動(dòng)、液壓或氣動(dòng)以及手動(dòng)等三大類。機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是利用注射模開(kāi)模力作為動(dòng)力，通過(guò)有關(guān) 傳動(dòng)零件將力作用于側(cè)向成型零件使其側(cè)向參考:分型或者將其側(cè)向抽芯，合模時(shí)又靠有關(guān)傳動(dòng)零件使側(cè)向成型零件復(fù)位。這類機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，根據(jù)傳動(dòng)零件的不同，又可分為斜導(dǎo)柱、彎銷、斜導(dǎo)槽、斜滑塊等。斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是在開(kāi)模力或推出力的作用下，斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)側(cè)型芯或側(cè)向成型塊完成側(cè)向抽芯或側(cè)向分型的動(dòng)作，這里采用的是斜導(dǎo)柱有下面幾個(gè)原因，斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊錯(cuò)湊、動(dòng)作可靠、制造方便、且有一個(gè)主要原因是這里抽芯距不大。（1）抽芯距的計(jì)算根據(jù)側(cè)抽芯距一般比塑件上的側(cè)凹、側(cè)孔的深度大23mm；用公式表示為S=S+3mm,為了使型芯在分型時(shí)完全與塑料分離，由塑件尺寸可得出型芯工作長(zhǎng)度為21mm,且多出4mm為導(dǎo)向，故在型芯一側(cè)抽芯距為S=S+3mm214328mm,同理，由型腔工作長(zhǎng)度為5mm，故有型腔一側(cè)抽芯距為S=S+3mm538mm 7-2 7-2 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）長(zhǎng)斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)根據(jù)斜導(dǎo)柱的傾斜角的取值范圍1222經(jīng)過(guò)初步計(jì)算后確定為19。由此并可得出楔緊角a=a+2=21，由于車(chē)銷半球形較困難，故設(shè)計(jì)成錐臺(tái)形，其錐角大于斜導(dǎo)柱的傾斜角a，=a+2=21，斜導(dǎo)柱與固定端與模板之間采用H7/m6過(guò)渡配合，工作部分與滑塊上斜導(dǎo)孔之間采用H11/b11的間隙配合，材料用T8A，熱處理硬度HRC55，表面粗糙度為Ra0.8m，但為了使斜導(dǎo)柱在合模過(guò)程中正確定位，斜導(dǎo)柱工作部分將單邊削去1mm的深度值。根據(jù)傾斜角a19及抽芯距28由公式L=s/sina得出其工作長(zhǎng)度為L(zhǎng)28/0.325586.1mm。同理可以得到斜部分導(dǎo)柱固定長(zhǎng)度L=40mm,其中25是指上模座板的厚度，13是固定在定模板的厚度，則長(zhǎng)斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)為：L=L+L+錐臺(tái)高度（510）132mm。7-3 7-3 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由 導(dǎo)出公式F其中A為包絡(luò)型芯的面積，P為塑件對(duì)單位面積的包緊力。將A、P值帶入計(jì)算結(jié)果得出F=5kN,又因?yàn)镠為27mm,故可查得斜導(dǎo)柱直徑為18，又因?yàn)樾睂?dǎo)柱工作部分將單邊削去1mm的深度值，為了保證其剛度與硬度要求可以適當(dāng)大一些故取20（1）斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)為了使塑件能夠脫模順利，短斜導(dǎo)柱應(yīng)該與長(zhǎng)斜導(dǎo)柱其形狀與技術(shù)要求一致，則由型腔抽芯距S=8mm可得出其工作尺寸為：同理可以得到斜導(dǎo)柱固定部分長(zhǎng)度 則長(zhǎng)斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)為：L=L+L+錐臺(tái)高度（510）70mm。另外為了防止斜導(dǎo)柱合模時(shí)不與模板碰撞，應(yīng)該在模板上開(kāi)槽，經(jīng)過(guò)計(jì)算設(shè)計(jì)斜導(dǎo)柱如下：7-4 7-4 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（4）側(cè)滑塊與導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)導(dǎo)滑槽與側(cè)滑塊時(shí)，導(dǎo)滑部分配合采用(H8/g7)配合，為整體式導(dǎo)滑槽，配合部分的粗糙度R0.8um側(cè)滑塊采用45鋼制造，HRC大于40。（5）楔緊塊的設(shè)計(jì)在注射成型過(guò)程中，側(cè)向成型零件在成型壓力下會(huì)使側(cè)滑塊向外移，如果沒(méi)有楔緊塊楔緊，側(cè)向力會(huì)通過(guò)側(cè)滑塊傳給斜導(dǎo)柱，使斜導(dǎo)柱發(fā)生變形。在設(shè)計(jì)楔緊塊過(guò)程中，采用的是螺釘固定的形式，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便的優(yōu)點(diǎn)。（6）側(cè)滑塊定位裝置的設(shè)計(jì)為了合模時(shí)讓斜導(dǎo)柱能正確插入側(cè)滑塊的斜導(dǎo)孔中，在開(kāi)模過(guò)程中側(cè)滑塊剛脫離斜導(dǎo)柱必須定位，否則合模時(shí)會(huì)損壞模具。側(cè)滑塊定位裝置的設(shè)計(jì)采用的是彈簧鋼珠式，側(cè)滑塊上的定位穴成90錐穴，彈簧的中徑為7.5mm,彈簧截面直徑為0.5mm,鋼珠直徑為8mm。8-1 8-1 支承零部件的設(shè)計(jì)支承零部件的設(shè)計(jì)用來(lái)防止成型零部件及各部分機(jī)構(gòu)在成型壓力作用下發(fā)生變形超差現(xiàn)象的零部件均稱為支承零部件。（1）支承板的設(shè)計(jì)支承板，又稱動(dòng)模墊板，是墊在動(dòng)模型腔下面的一塊平板，其作用是承受成型時(shí)塑料熔體對(duì)動(dòng)模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部產(chǎn)生過(guò)大的翹曲變形或防止主型芯脫出型芯固定板。對(duì)支承板的設(shè)計(jì)要求是，具有較高的平行度和必要的硬度和強(qiáng)度，根據(jù)所選模架得出支承板厚度為35mm,故對(duì)其進(jìn)行剛度較核即可。由公式由模架尺寸可知b=11cm,L=12.2cm,B=17cm,由支承板材料為45鋼可得E=2.110Mpa，求得h3.3cm,支承板厚度故選35mm是合適的。由于模架已選，上模座板，墊塊，下模座板尺寸已經(jīng)確定，故無(wú)需再設(shè)計(jì)。9-1 9-1 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)注射入模具中的熱塑性熔融樹(shù)脂，必須在模具內(nèi)冷卻才能成為塑件，所以模具溫度必須低于注射入模具型腔內(nèi)的熔融樹(shù)脂的溫度為了縮短冷卻時(shí)間一般就是開(kāi)始冷卻水道。（1）冷卻水道的尺寸確定根據(jù)模架的選擇及各個(gè)零件的布置確定冷卻水道為6，由冷卻水孔總散熱面積公式其中G單位時(shí)間內(nèi)注入模具內(nèi)的塑料熔體的質(zhì)量 模具溫度 塑料成型時(shí)在 模具內(nèi)釋放的熱焓量 冷卻水的平均溫度經(jīng)計(jì)算G為1.8，查表得 為3.5，為 50，為20，帶入計(jì)算得A=5.8310。9-2 9-2 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由傳熱面積A=dl,，代入上式化簡(jiǎn)得：L=10mm,這是由于小型塑件的原因，可見(jiàn)冷卻水道需要得很少，但為了遵循盡量多設(shè)冷卻水道的原則，又因?yàn)槟０迳弦贾没瑝K的緣故，特將冷卻水管設(shè)置在支承板與上模座板如下：結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)上述設(shè)計(jì)步驟后，一副模具已成型：謝謝老師觀看衷心感謝各位指導(dǎo)老師及答辯老師給我的幫助與指導(dǎo)，在這即將畢業(yè)之際，我祝愿母校的明天輝煌燦爛，桃李滿天下！
課題名稱： 帶有齒輪塑件的模具設(shè)計(jì)
目 錄
1．引言 …………………………………………………………………………………………3
2．塑件分析，塑料成型特征工藝參數(shù)……………………………………………………….3
3．成型零部件的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………….4
（1） 按剛度條件計(jì)算
（2） 按強(qiáng)度條件計(jì)算
（3） 型芯尺寸的確立
（4） 型芯尺寸的確立
4澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………7
（1） 主流道的設(shè)計(jì)
（2） 分流道的設(shè)計(jì)
（3） 分型面的選擇
（4） 側(cè)澆口的設(shè)計(jì)
（5） 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………8
（1） 導(dǎo)柱設(shè)計(jì)
（2）導(dǎo)向孔的設(shè)計(jì)
6推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………..9
（1） 推桿的設(shè)計(jì)
（2） 復(fù)位桿的設(shè)計(jì)
7側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………11
（1） 抽芯距的計(jì)算
（2） 長(zhǎng)斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
（3） 短斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
（4） 側(cè)滑塊與導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì)
（5） 楔緊塊的設(shè)計(jì)
（6） 側(cè)滑塊定位裝置的設(shè)計(jì)
8支承零部件的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………13
（1） 支承板的設(shè)計(jì)
9溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………13
（1） 冷卻水道的尺寸確定
10 結(jié)束語(yǔ)……………………………………………………………………………………….14
11 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………….15
帶有齒輪塑件的模具設(shè)計(jì)
摘要 介紹了帶有齒輪塑件在工業(yè)產(chǎn)品及日用品的應(yīng)用，重點(diǎn)講述了帶有齒輪塑件的模具設(shè)計(jì)過(guò)程。
關(guān)鍵詞 工業(yè)產(chǎn)品及日常用品 模具設(shè)計(jì) 實(shí)用性 模具cad/cam
1．引言
工業(yè)產(chǎn)品及日用品，有時(shí)采用精度和強(qiáng)度不太高的塑料傳動(dòng)，由于塑料具有可塑性強(qiáng)，密度小、比強(qiáng)度高、結(jié)緣性、化學(xué)穩(wěn)定性高、外觀多樣的特點(diǎn)，因而受到越來(lái)越多的廠家及人民的喜愛(ài)。塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)的發(fā)展而應(yīng)而生的，目前塑料制件幾乎已經(jīng)進(jìn)入一切工業(yè)部門(mén)以及人民日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。隨著機(jī)械工業(yè)電子工業(yè)，航空工業(yè)、儀器儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展，塑料成型制件的需求量越來(lái)越多，質(zhì)量要求也越來(lái)越高，這就要求成型塑件的模具的開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)制造的水平也須越來(lái)越高。本文也就對(duì)一個(gè)帶有齒輪塑件的模具設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行闡述
2．塑件分析，塑料成型特征工藝參數(shù)
圖2-1
如圖所示此塑件材料為ABS,精度要求為一般，圖中齒輪模數(shù)為1，齒數(shù)為31。
材料分析：ABS無(wú)毒無(wú)味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤，具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電器性能，密度為1.02～1.5/cm3
ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于加工，經(jīng)過(guò)配色可配成任何顏色。
成型特點(diǎn)：ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加壓前應(yīng)進(jìn)行干燥處理，ABS易產(chǎn)節(jié)痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力，在正常的成型條件下壁厚，熔料溫度對(duì)收縮率影響極小，在要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在50～60°c,而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱時(shí)，模具溫度應(yīng)控制在60～80°c。
當(dāng)注射成型的塑料與開(kāi)合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)有孔、凹穴或凸臺(tái)時(shí)，模具上成型該處的零件必須制成可側(cè)向移動(dòng)的，以便在塑件脫模推出之前，先將側(cè)向零件抽出，然后再把塑件從模內(nèi)推出，否則將無(wú)法脫模，由上圖可知，由于齒輪及導(dǎo)角所致，為了保證此塑件有良好的外觀及滿足工作與精度要求，初步確定此塑件采用側(cè)向分型的模具設(shè)計(jì)方案。
3．成型零部件的設(shè)計(jì)
根據(jù)成型零部件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算，及其經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和實(shí)用性來(lái)考慮，設(shè)定為一模兩腔，由于要在動(dòng)模布置澆注系統(tǒng)及使塑件能與側(cè)型芯順利脫模，確定型腔之間最小壁厚為19mm，對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度與剛度校核，由于采用的是整體式圓型型腔,，且此型腔分三段，故取最長(zhǎng)段14mm,進(jìn)行校核即可。
（1） 按剛度條件計(jì)算：
δmax==化簡(jiǎn)得出 s≥1.15
式中 E—型腔材料彈性模量；
J—梁的慣性矩
S—側(cè)壁厚度
P—型腔內(nèi)單位面積熔體壓力
根據(jù)查表結(jié)果得出E=2.06×10Mpa [δ]=0.05mm P取30Mpa,代入計(jì)算得出結(jié)果19≥1.15，成立故能滿足其剛度要求。
（2）按強(qiáng)度條件計(jì)算：
s≥r(
式中 [—型腔材料許用拉應(yīng)力為150Mpa 代入計(jì)算得出19≥r(成立故能滿足其強(qiáng)度要求，確定最小壁厚之后,結(jié)合模具抽芯原則,初步確定選用A型模架，模架尺寸為210×170，并可確定各個(gè)模板厚度及部分零件尺寸。如下圖
圖 2-2
（3） 型芯尺寸的確立：
成型零部件工作尺寸是指直接用來(lái)構(gòu)成塑件型面的尺寸，影響塑件尺寸精度的因素很多，概括的說(shuō)有塑料材料，塑件結(jié)構(gòu)和成型工藝過(guò)程、模具結(jié)構(gòu)、模具制造和裝配、模具使用中的磨損等因素。在模具設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)塑件的材料、幾何形狀、尺寸精度等級(jí)及影響因素等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
考慮到是側(cè)抽芯,其中有一部分型芯長(zhǎng)4mm將作為導(dǎo)向的作用型芯如圖：
圖 2-3
根據(jù)塑件的精度要求為一般，故可確立型芯尺寸，根據(jù)型芯徑向公式L=[(1+s)L+0.75Δ],其中 S—塑料的平均收縮率 δ—取Δ/3
Δ—塑件的公差
由塑件尺寸 27，28代入計(jì)算得27．3285，28.334。
根據(jù)型芯高度公式h=[(1+s)h+2/3Δ], 由塑件尺寸15,6代入計(jì)算得
15.216,6.138,型芯導(dǎo)向部分長(zhǎng)4mm將以（H7/g7）配合。
（4） 型腔尺寸的確立：
為了保證型芯能與其順利導(dǎo)向，型腔不工作部分將打通并與芯以（H7/g7）配合，如圖
圖2-4
根據(jù)型芯腔向公式L=[(1+s)L-0.75Δ], 由塑件尺寸32
3034.998,28.476。32，33，35，28.5代入計(jì)算得,31.982,29.985,32.987,
根據(jù)型腔深度公式h=[(1+s)h-2/3Δ]，由塑件尺寸14，5，1，代入計(jì)算得13.95，4.934，0.997。另外根據(jù)塑件材料為ABS型芯脫模斜度為35，型腔脫模斜度為40
4澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
（1） 主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸出開(kāi)始到分流道為止的塑料體的流動(dòng)通道，根據(jù)模具設(shè)定為一模兩腔，可以估計(jì)一次成型所需的塑料，因此可確定型號(hào)為SZ-60/40立式注射機(jī)，結(jié)合廠里實(shí)際應(yīng)用情況，及模架的選擇及剛度與強(qiáng)度要求澆口套設(shè)計(jì)如下：
圖2-5
澆口套末端流直徑為6，錐角為2度。
（2）分流道的設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)多型腔或者多澆口的單型腔的澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道，考慮到U形截面加工較容易，而且熱量損失與壓力損失均不大，故為所選，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值分流道寬度為3.2-9.5才是合理的，故分道流道寬度b=4mm，半徑R=b/2=2,深度h=1.25×2=2.5,為了能夠使塑料流動(dòng)平衡均勻，使排列緊湊流程盡量短，使脹模力的中心與注射機(jī)鎖模力中心一致，分流道采用如下布置，角度為111°
圖2-6
（3）分型面的選擇 根據(jù)分型面的設(shè)計(jì)原則，
1分型面應(yīng)該選在塑件的最大輪廓處
2分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順利脫模
3分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求
4分型面的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求
5分型面的選擇要便于模具的加工制造
6 分型面的選擇應(yīng)有利于排氣
綜合上面幾點(diǎn)故將側(cè)型芯與塑件最大輪廓Φ35不設(shè)計(jì)在同一側(cè)，使其能夠順利脫模。
（3） 側(cè)澆口的設(shè)計(jì)
根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動(dòng)距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應(yīng)該開(kāi)設(shè)在塑件壁厚處等要求，故澆口開(kāi)設(shè)在最大壁厚Φ35 處
根據(jù)側(cè)澆口的范圍尺寸經(jīng)驗(yàn)取值,b=1,t=1,L=1,如圖：
圖2-7
冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一，其作用是容納澆注系統(tǒng)中料流的前鋒冷料，設(shè)計(jì)如上圖。
是一個(gè)半徑為3.9的半球形。根據(jù)澆口套末段直徑為6mm及模架的選用，選擇拉料桿直徑為Φ6，并以H7/dc4的配合，設(shè)計(jì)拉料桿為：
圖2-8
（5）排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
利用配合間隙排氣，這是最常見(jiàn)的，也是最經(jīng)濟(jì)的，更是具有使用性的。利用滑塊和導(dǎo)滑槽配合間隙便可以排氣，所以這里無(wú)須開(kāi)排氣槽。
5導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分為動(dòng)模與定模之間的導(dǎo)向作用和推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向，為了確保動(dòng)、定模之間的正確導(dǎo)向與定位，需要在動(dòng)、定模部分采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套。其作用主要有三點(diǎn)：定位作用、導(dǎo)向作用、承受一定的側(cè)向壓力。
（1）導(dǎo)柱設(shè)計(jì)
按照導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)比凸模高度高出8-12mm,這里由于采用的側(cè)向抽芯，故要求至少比分型面高出8-12mm,這里由于模具精度要求不高，故可設(shè)計(jì)成帶頭導(dǎo)柱根據(jù)所選模架與模板厚度得出：
圖2-9
（2）導(dǎo)向孔的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向孔分無(wú)導(dǎo)套和有導(dǎo)套兩種，無(wú)導(dǎo)套是導(dǎo)向孔直接開(kāi)設(shè)在模板上，這種形式的孔加工簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，精度要求不高的模具，由于此塑件精度為一般，故無(wú)導(dǎo)套為所選用。
6推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
推出機(jī)構(gòu)一般由推出、復(fù)位和導(dǎo)向三大部件組成，推出機(jī)構(gòu)按其推出動(dòng)作的動(dòng)力來(lái)源可分為手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)、機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)、和液壓與氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)等，按模具的結(jié)構(gòu)特征可分為一次推出機(jī)構(gòu)、二次推出機(jī)構(gòu)、定模推出機(jī)構(gòu)等等
一次推出機(jī)構(gòu)又稱簡(jiǎn)單推出機(jī)構(gòu)，它是指開(kāi)模后在動(dòng)模一側(cè)用一次推出動(dòng)作完成塑件的推出。一次推出機(jī)構(gòu)，包括推桿推出機(jī)構(gòu)，推管推出機(jī)構(gòu)，推件板推出機(jī)構(gòu)等等。由于設(shè)置推桿的自由度較大，且截面大部分為圓形，制造維修方便、推出動(dòng)作靈活可靠，推出時(shí)運(yùn)動(dòng)阻力小，便于跟換，結(jié)合模架的選擇綜合各方面因素考慮，推桿推出機(jī)構(gòu)應(yīng)該是首選。
（1）推桿的設(shè)計(jì)
根據(jù)推桿位置的選擇要求：推桿的位置應(yīng)該選擇在脫模阻力最大，當(dāng)塑件各處的脫模阻力相同時(shí)需要均勻布置、推桿位置選擇時(shí)應(yīng)注意塑件本身的強(qiáng)度與剛度，推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型腔底面平齊，或高出型腔0.05-0.1mm,考慮冷料穴中有較多的塑料，故在其附近設(shè)置兩根推桿，由于此塑件為傳動(dòng)使用并無(wú)外觀的要求故在型腔內(nèi)各設(shè)置兩根推桿，根據(jù)各模板的厚度、型腔尺寸、分流道及最小壁厚考慮設(shè)計(jì)推桿如下：
圖2-10
（2）復(fù)位桿的設(shè)計(jì)
推出機(jī)構(gòu)在注射模工作時(shí)，每開(kāi)合模一次，就往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，除了推桿和復(fù)位桿與模板的活動(dòng)配合以外，其余均處與浮動(dòng)狀態(tài)，使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位最簡(jiǎn)單最常用的方法是在推桿固定板同時(shí)安裝復(fù)位桿，復(fù)位桿為圓形截面，每副模具一般設(shè)置4根根據(jù)模架的選擇，復(fù)位桿設(shè)計(jì)如下：
圖2-11
數(shù)量為4根，中心距為146×50mm,此外由于設(shè)置側(cè)向抽芯的緣故，為了防止干涉需要在復(fù)位桿設(shè)置彈簧，彈簧先復(fù)位機(jī)構(gòu)是利用彈簧的彈力使推出機(jī)構(gòu)在合模之前進(jìn)行復(fù)位的一種先復(fù)位機(jī)構(gòu)，即彈簧被壓縮地安裝在推板固定板與動(dòng)模支承板之間。為了使復(fù)位桿能夠及時(shí)復(fù)位，設(shè)計(jì)彈簧中徑為14mm, 截面直徑為3mm。
7側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)動(dòng)力來(lái)源的不同，側(cè)向分型與抽芯一般可分為機(jī)動(dòng)、液壓或氣動(dòng)以及手動(dòng)等三大類。機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是利用注射模開(kāi)模力作為動(dòng)力，通過(guò)有關(guān) 傳動(dòng)零件將力作用于側(cè)向成型零件使其側(cè)向參考:分型或者將其側(cè)向抽芯，合模時(shí)又靠有關(guān)傳動(dòng)零件使側(cè)向成型零件復(fù)位。這類機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，根據(jù)傳動(dòng)零件的不同，又可分為斜導(dǎo)柱、彎銷、斜導(dǎo)槽、斜滑塊等。斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是在開(kāi)模力或推出力的作用下，斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)側(cè)型芯或側(cè)向成型塊完成側(cè)向抽芯或側(cè)向分型的動(dòng)作，這里采用的是斜導(dǎo)柱有下面幾個(gè)原因，斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊錯(cuò)湊、動(dòng)作可靠、制造方便、且有一個(gè)主要原因是這里抽芯距不大。
（1） 抽芯距的計(jì)算
根據(jù)側(cè)抽芯距一般比塑件上的側(cè)凹、側(cè)孔的深度大2－3mm；用公式表示為S=S+3mm,為了使型芯在分型時(shí)完全與塑料分離，由塑件尺寸可得出型芯工作長(zhǎng)度為21mm,且多出4mm為導(dǎo)向，故在型芯一側(cè)抽芯距為S=S+3mm＝21＋4＋3＝28mm,同理，由型腔工作長(zhǎng)度為5mm，故有型腔一側(cè)抽芯距為S=S+3mm＝5＋3＝8mm
（2） 長(zhǎng)斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
根據(jù)斜導(dǎo)柱的傾斜角的取值范圍12°—22°經(jīng)過(guò)初步計(jì)算合確定為19°。
由此并可得出楔緊角a′=a+2=21°，由于車(chē)銷半球形較困難，故設(shè)計(jì)成錐臺(tái)形，其錐角θ大于斜導(dǎo)柱的傾斜角a，θ= a +2°=21°，斜導(dǎo)柱與固定端與模板之間采用H7/m6過(guò)渡配合，工作部分與滑塊上斜導(dǎo)孔之間采用H11/b11的間隙配合，材料用T8A，熱處理硬度HRC≥55，表面粗糙度為Ra≤0.8μm，但為了使斜導(dǎo)柱在合模過(guò)程中正確定位，斜導(dǎo)柱工作部分將單邊削去1mm的深度值。
根據(jù)傾斜角a＝19°及抽芯距28由公式L=得出其工作長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝≈86.1mm。
同理可以得到斜導(dǎo)柱固定部分長(zhǎng)度L=≈40mm,其中25是指上模座板的厚度，13是固定在定模板的厚度，則長(zhǎng)斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)為：
L=L+ L+錐臺(tái)高度（5－10）＝132mm。
由F,F導(dǎo)出公式
F其中A為包絡(luò)型芯的面積，P為塑件對(duì)單位面積的包緊力。
將A、P值帶入計(jì)算結(jié)果得出F=5kN,又因?yàn)镠為27mm,故可查得斜導(dǎo)柱直徑為Ф18，又因?yàn)樾睂?dǎo)柱工作部分將單邊削去1mm的深度值，為了保證其剛度與硬度要求可以適當(dāng)大一些故取Ф20
（3） 短斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
為了使塑件能夠脫模順利，短斜導(dǎo)柱應(yīng)該與長(zhǎng)斜導(dǎo)柱其形狀與技術(shù)要求一致，則由型腔抽芯距S=8mm可得出其工作尺寸為：
L=＝≈24.5mm
同理可以得到斜導(dǎo)柱固定部分長(zhǎng)度L=≈40mm則長(zhǎng)斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)為：
L=L+ L+錐臺(tái)高度（5－10）＝70mm。另外為了防止斜導(dǎo)柱合模時(shí)不與模板碰撞，應(yīng)該在模板上開(kāi)槽，經(jīng)過(guò)計(jì)算設(shè)計(jì)斜導(dǎo)柱如下：
圖2-11
（4）側(cè)滑塊與導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)導(dǎo)滑槽與側(cè)滑塊時(shí)，導(dǎo)滑部分配合采用(H8/g7)配合，為整體式導(dǎo)滑槽，配合部分的粗糙度R≤0.8um側(cè)滑塊采用45鋼制造，HRC大于40。
（5）楔緊塊的設(shè)計(jì)
在注射成型過(guò)程中，側(cè)向成型零件在成型壓力下會(huì)使側(cè)滑塊向外移，如果沒(méi)有楔緊塊楔緊，側(cè)向力會(huì)通過(guò)側(cè)滑塊傳給斜導(dǎo)柱，使斜導(dǎo)柱發(fā)生變形。在設(shè)計(jì)楔緊塊過(guò)程中，采用的是螺釘固定的形式，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便的優(yōu)點(diǎn)。
（6）側(cè)滑塊定位裝置的設(shè)計(jì)
為了合模時(shí)讓斜導(dǎo)柱能正確插入側(cè)滑塊的斜導(dǎo)孔中，在開(kāi)模過(guò)程中側(cè)滑塊剛脫離斜導(dǎo)柱必須定位，否則合模時(shí)會(huì)損壞模具。側(cè)滑塊定位裝置的設(shè)計(jì)采用的是彈簧鋼珠式，側(cè)滑塊上的定位穴成90錐穴，彈簧的中徑為7.5mm,彈簧截面直徑為0.5mm,鋼珠直徑為8mm。
8支承零部件的設(shè)計(jì)
用來(lái)防止成型零部件及各部分機(jī)構(gòu)在成型壓力作用下發(fā)生變形超差現(xiàn)象的零部件均稱為支承零部件。
（1） 支承板的設(shè)計(jì)
支承板，又稱動(dòng)模墊板，是墊在動(dòng)模型腔下面的一塊平板，其作用是承受成型時(shí)塑料熔體對(duì)動(dòng)模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部產(chǎn)生過(guò)大的翹曲變形或防止主型芯脫出型芯固定板。對(duì)支承板的設(shè)計(jì)要求是，具有較高的平行度和必要的硬度和強(qiáng)度，根據(jù)所選模架得出支承板厚度為35mm,故對(duì)其進(jìn)行剛度較核即可。
由公式h≥，由模架尺寸可知b=11cm,L=12.2cm,B=17cm,由支承板材料為45鋼可得E=2.1×10Mpa，求得h≥3.3cm, 支承板厚度故選35mm是合適的。
由于模架已選，上模座板，墊塊，下模座板尺寸已經(jīng)確定，故無(wú)需再設(shè)計(jì)。
9溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注射入模具中的熱塑性熔融樹(shù)脂，必須在模具內(nèi)冷卻才能成為塑件，所以模具溫度必須低于注射入模具型腔內(nèi)的熔融樹(shù)脂的溫度為了縮短冷卻時(shí)間一般就是開(kāi)始冷卻水道。
(1) 冷卻水道的尺寸確定
根據(jù)模架的選擇及各個(gè)零件的布置確定冷卻水道為Ф6，由冷卻水孔總散熱面積公式A=
其中G—單位時(shí)間內(nèi)注入模具內(nèi)的塑料熔體的質(zhì)量
—塑料成型時(shí)在 模具內(nèi)釋放的熱焓量
T—模具溫度
T—冷卻水的平均溫度
經(jīng)計(jì)算G為1.8，查表得3.5，T為 50，T為20，帶入計(jì)算得A=5.83×10㎡。
由傳熱面積A=πdl,，代入上式化簡(jiǎn)得：L=10mm,這是由于小型塑件的原因，可見(jiàn)冷卻水道需要得很少，但為了遵循盡量多設(shè)冷卻水道的原則，又因?yàn)槟０迳弦贾没瑝K的緣故，特將冷卻水管設(shè)置在支承板如下：
圖2-12
在上模座板設(shè)置如下：
圖2-13
結(jié)束語(yǔ)：
模具，由其在工業(yè)中的特殊地位，現(xiàn)代模具的設(shè)計(jì)與制造正朝CAD/CAM/CAE的方向發(fā)展,Pro/e、UG等等便是其中的代表者，由于本人所學(xué)知識(shí)有限，目前還不能很好的利用好CAD/CAM/CAE設(shè)計(jì)模具實(shí)乃一大憾事，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)在實(shí)際當(dāng)中模具的設(shè)計(jì)與制造與理論中的是有區(qū)別的，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)與實(shí)用，才是現(xiàn)在模具商考慮更多的，就那模架的選擇來(lái)說(shuō)，只能說(shuō)是準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的，在設(shè)計(jì)期間，在廠模具車(chē)間實(shí)習(xí)期間，得到了廠里模具師傅大力指導(dǎo)，知道了模具沒(méi)有實(shí)踐是行不通的，經(jīng)過(guò)三周時(shí)間，一副較完整的模具已成型，此期間得到了譚小紅老師得細(xì)心指導(dǎo)，在此表示感謝！由于時(shí)間有限，設(shè)計(jì)中難免有不合理之處希望各位指出。
參考文獻(xiàn)：
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（3）中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典
（4）李云程主編. 模具制造工藝學(xué). 機(jī)械工業(yè)出版社.
（5）吳兆祥主編. 模具材料及熱處理. 機(jī)械工業(yè)出版社.
15
微透鏡陣列注塑成型技術(shù)
摘要
微透鏡陣列注塑成型，可作為一種非常重要的大量生產(chǎn)技術(shù)。因此我們?cè)诮鼇?lái)的研究中非常關(guān)注， 為了進(jìn)一步了解注塑成型在不同的加工條件下對(duì)可復(fù)制的微透鏡陣列剖面的影響，如流量、填料壓力和填料時(shí)間，對(duì)3種不同的高分子材料(PS，PMMA和PC)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)。 鎳金屬模具嵌件微陣列就是利用改良的LIGA技術(shù)電鍍主裝配的顯微結(jié)構(gòu)制造的。在表面輪廓得到測(cè)量的前提下，研究工藝條件對(duì)可復(fù)制的微透鏡陣列的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， 填料壓力和流速對(duì)注射模塑的終產(chǎn)品的表面輪廓有重要的影響。 原子力顯微鏡測(cè)量表明， 微透鏡陣列注塑成型的平均表面粗糙度值小于模具嵌件成型， 并在實(shí)際運(yùn)用中，能與精細(xì)的光學(xué)元件相媲美。
1 說(shuō)明
微型光學(xué)產(chǎn)品，如微透鏡或微透鏡陣列已廣泛應(yīng)用于光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、生物醫(yī)學(xué)、顯示裝置等各個(gè)光學(xué)領(lǐng)域。微透鏡和微透鏡陣列不僅在實(shí)踐應(yīng)用上，而且在微型光學(xué)的基礎(chǔ)研究上都是非常重要的。有幾種微透鏡或微透鏡陣列的制作方法，如改良的LIGA技術(shù)，光阻回流進(jìn)程，紫外激光照射等。還有復(fù)制技術(shù)，如注塑模壓成型和熱壓技術(shù) ，這種方法對(duì)于減少大規(guī)模生產(chǎn)的微型光學(xué)產(chǎn)品的成本尤為重要。由于其優(yōu)越的生產(chǎn)和再生產(chǎn)能力，只要注塑成型過(guò)程中能很好的復(fù)制微觀結(jié)構(gòu)，那么肯定是最適合于降低大量生產(chǎn)成本的方法。
基于這點(diǎn)，檢查注塑成型能力并確定成型加工條件是注塑成型微觀結(jié)構(gòu)過(guò)程中最重要的步驟。在本次研究中，我們考察了工藝條件對(duì)可復(fù)制的微透鏡陣列的注射成型的影響。微透鏡陣列是用之前介紹過(guò)的改良的LIGA技術(shù)來(lái)編制的。注塑成型實(shí)驗(yàn)采用的是一種鍍鎳金屬模具，來(lái)探討了幾種不同工藝條件對(duì)成型的影響。通過(guò)對(duì)微透鏡陣列的表面輪廓測(cè)量，用來(lái)分析工藝條件產(chǎn)生的影響。最后，利用原子力顯微鏡(AFM)測(cè)量微透鏡的表面粗糙度值的大小。
2 模具嵌件的制造
利用改良的LIGA技術(shù)，在一個(gè)有機(jī)玻璃板上制造出具有幾種不同直徑微透鏡陣列。此種技術(shù)是先用X光照射有機(jī)玻璃板，然后再進(jìn)行熱處理兩部分構(gòu)成的。X-射線照射引起有機(jī)玻璃分子質(zhì)量的減少，同時(shí)降低了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并因此導(dǎo)致凈含量的增加，在熱循環(huán)的作用下，微透鏡發(fā)生微膨脹。利用中提出的方法，結(jié)合改良的LIGA技術(shù)可以預(yù)測(cè)微透鏡形狀的變化過(guò)程。
在試驗(yàn)中使用的微透鏡陣列，有500μm (2×2陣列)，300μm (2×2)和200μm (5×5)的直徑陣列，高分別是20.81μm，17.21μm和8.06μm。采用改良的LIGA技術(shù)制造微透鏡陣列作為一個(gè)主要的技術(shù)，用來(lái)制作鍍鎳的金屬模具的注塑成型。另一些特殊材料，因?yàn)樗鼈兊膹?qiáng)度不夠或熱性能差而不能直接進(jìn)行微細(xì)加工，當(dāng)作模具或金屬模具使用，如硅、光阻劑或高分子材料。盡量使用具有良好機(jī)械性能和熱性能的金屬材料，因?yàn)樗鼈兡茉诳蓮?fù)型加工過(guò)程中經(jīng)受高壓力和不斷變化的溫度。因此，為了利用這種復(fù)制技術(shù)進(jìn)行大批量生產(chǎn)，我們選擇使用金屬模具材料而不是有機(jī)玻璃硅晶體。一些特殊技術(shù)，如低壓注塑成型[8]技術(shù)，應(yīng)該作為良好的復(fù)制加工方法被采納。
電鍍模具的最終大小為30 mm×30 mm×3mm。鍍鎳金屬模具所具有的微透鏡陣列如圖1所示。
圖1 鍍鎳模具嵌件的制造 （a）直接觀察；（b）直徑為200μm的微透鏡陣列電子顯微鏡圖像；（c）直徑為300μm的微透鏡陣列電子顯微鏡圖像
3 注塑成型實(shí)驗(yàn)
傳統(tǒng)注塑機(jī)(Allrounders 220 M，Arburg)多用做實(shí)驗(yàn)機(jī)。注塑模具設(shè)計(jì)的模架就是利用一塊框形支撐板固定鍍鎳模具(如圖2所示)。
圖2 注塑模具實(shí)驗(yàn)中使用的模架和嵌件
用修改的微透鏡陣列確定模具零件孔形加強(qiáng)板(在這次實(shí)驗(yàn)中，是一塊矩形板)的外部形狀。模架本身已含有傳輸系統(tǒng)，如注射口，流道及澆口，通過(guò)支撐板、模具流道和滑動(dòng)的模具表面將熔融聚合物引入模腔。用這種方法設(shè)計(jì)的模架，能夠使模具零件更換起來(lái)簡(jiǎn)單容易。不過(guò)，有時(shí)候也使用具有特定孔徑形狀的支撐板。
實(shí)驗(yàn)主要用三種普通高分子材料，PS(615APR，陶氏化學(xué))，有機(jī)玻璃(IF870， LG MMA)和PC(Lexan 141R)進(jìn)行注塑成型。這些高分子材料通常在光學(xué)元件上使用，它們有不同的折射率(PS，PMMA和PC的折射率分別為1.600，1.490和1.586)，能生產(chǎn)出具有不同的光學(xué)特性的產(chǎn)品，例如:具有相同的幾何尺寸卻有不同的焦距的光學(xué)元件。
通過(guò)改變每個(gè)高分子材料的流速，充填壓力和充填時(shí)間獲得7種加工條件進(jìn)行注塑成型試驗(yàn)。此外，為了檢查是否能可再生產(chǎn)，同一實(shí)驗(yàn)往往需要重復(fù)三次?？赡苡腥藭?huì)指出，實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有考慮模具溫度的影響，這是因?yàn)闇囟刃?yīng)相對(duì)來(lái)說(shuō)不是主要因素，而且微透鏡陣列曲率半徑比其他微觀結(jié)構(gòu)的高寬縱橫比大。正是因?yàn)檩^大的微觀結(jié)構(gòu)高寬縱橫比，使我們目前研究的溫度效應(yīng)更加可靠，并計(jì)劃在將來(lái)實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行單獨(dú)報(bào)告。 因此，在這項(xiàng)研究中，我們保持模具溫度不變，而流速、充填壓力和充填的時(shí)間都變化的情況下，能更清楚的觀察其產(chǎn)生效果。表1詳細(xì)的列出了三種高分子材料PC，PMMA和PS在其他加工條件都保持不變，將模具溫度分別設(shè)定為80℃，70℃和60℃的情況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
表1注塑模具實(shí)驗(yàn)中詳細(xì)的工藝條件
序號(hào)
流 速 (cc/s)
充填時(shí)間 (/s)
充填壓(MPa)
1
12.0
5.0
10.0
2
12.0
5.0
15.0
3
12.0
5.0
20.0
PS
4
12.0
2.0
10.0
5
12.0
10.0
10.0
6
18.0
5.0
10.0
7
24.0
5.0
10.0
PMMA
1
6.0
10.0
10.0
2
6.0
10.0
15.0
3
6.0
10.0
20.0
4
6.0
5.0
10.0
5
6
6.0
9.0
15.0
10.0
10.0
10.0
續(xù)表1
序號(hào)
流 速 (cc/s)
充填時(shí)間 (/s)
充填壓力(MPa)
7
12.0
10.0
10.0
PC
1
6.0
5.0
5.0
2
6.0
5.0
10.0
3
5
6.0
6.0
9.0
5.0
10.0
15.0
5.0
6
5.0
5.0
7
12.0
5.0
5.0
可能有人會(huì)指出，我們的實(shí)驗(yàn)沒(méi)有考慮型腔出現(xiàn)真空狀態(tài)時(shí)的情況，其實(shí)大可不必?fù)?dān)心，因?yàn)樵诒狙芯恐械淖⑸潆A段，大曲率半徑的微透鏡陣列不會(huì)把空氣引入到型腔中。
4 討論和結(jié)果
在詳細(xì)討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果之前，認(rèn)真思考一下，可能有助于總結(jié)為什么流速、充填壓力和充填時(shí)間(在這項(xiàng)研究中被選為不同的加工條件)影響復(fù)制的質(zhì)量。就流速而言，可能存在一個(gè)最佳流速，而在完成充填之前，流速太小會(huì)使得熔融聚合物過(guò)冷卻，從而可能導(dǎo)致所謂的短暫的不連續(xù)現(xiàn)象，而過(guò)高的流速增大了壓力面積，這是不可取的。
充填階段是一般要求，是要在冷卻時(shí)能夠彌補(bǔ)熱熔融聚合物的體積收縮 。 因此，在這個(gè)階段應(yīng)有足夠的熔融聚合物流入型腔并控制產(chǎn)品的尺寸精度。 越高的充填壓力，越長(zhǎng)的充填時(shí)間，將使更多的材料持續(xù)不斷的流向型腔。然而， 過(guò)高的充填壓力，有時(shí)可能造成不均勻的密度分布，從而產(chǎn)生劣質(zhì)的光學(xué)質(zhì)量。過(guò)長(zhǎng)的充填時(shí)間，不利于在各自澆口處的冷凝，并且會(huì)阻止熔融聚合物流入型腔。因此，我們需要研究不同的充填壓力和充填時(shí)間所產(chǎn)生的影響。
4.1 表面輪廓
圖3所示的是用電子顯微鏡(SEM) 掃描的不同注塑微透鏡的直徑的PMMA圖像(a)以及不同 材料的圖像(b)。代表性的模具表面輪廓以及所有注塑微陣列都是通過(guò)三維輪廓測(cè)量系統(tǒng)(NH-3N， Mitaka)測(cè)定的。
圖3 注塑模具的微透鏡陣列和微透鏡的電子顯微鏡圖像
（a）PMMA微透鏡陣列 （b）不同材料直徑為300μm微透鏡陣列的注塑模具
作為一個(gè)可復(fù)制陣列的測(cè)量工具，我們已經(jīng)確定了在模具與相應(yīng)的模具嵌件分開(kāi)的微陣列之間輪廓的相對(duì)高度偏差，所有的微透鏡陣列相對(duì)偏差值列在表2中，具體見(jiàn)表所示：
表2 表面輪廓相對(duì)偏差
直徑 (μm)
相對(duì)偏差(%)
1
2
3
4
5
6
7
PS
200
300
500
-7.62
5.86
2.38
-7.59
2.03
-0.38
2.08
2.86
0.51
-5.56
5.61
1.47
-8.66
60.16
1.47
-11.44
4.29
1.47
-9.47
5.73
1.95
PMMA
200
300
500
7.20
5.77
-0.66
1.31
5.60
-1.62
-3.88
6.45
3.98
-5.80
5.95
2.80
-0.97
5.95
-0.72
-8.53
6.68
-0.90
4.86
-2.62
-0.72
PC
200
300
500
23.02
6.20
-0.93
16.05
4.96
5.09
16.87
2.66
-1.86
19.66
4.53
1.88
33.97
4.78
6.96
18.67
1.79
2.43
-2.94
4.15
-1.55
值得一提的是，高分子材料的塑性會(huì)影響其重復(fù)使用性能。 因此在研究中，三種高分子材料總的相對(duì)誤差是各不相同的。PC是三種聚合物中最難注塑成型的材料。在直徑最小的例子中產(chǎn)生最大的相對(duì)偏差，那都是意料之中的事。 在這種特殊情況下，充填時(shí)間并不對(duì)偏差產(chǎn)生顯著影響，最好的解決方法是采用相對(duì)低的流速和充填壓力。PS和PMMA最小的直徑的相對(duì)偏差要比PC小的多。
從表2可以看出，直徑越大，相對(duì)偏差越小。當(dāng)然，在注射和保壓階段，直徑大的微透鏡陣列容易比直徑小的更容易填補(bǔ)，不管是在什么加工條件下和使用什么材料，大直徑的微透鏡陣列一般都能得到較好的復(fù)型。研究發(fā)現(xiàn)直徑500μm的PS最好復(fù)型，一般而言，與PMMA和PC相比較，PS具有良好的成型性能。
根據(jù)表2的數(shù)據(jù)，在考察最小的直徑的PS和PMMA的相對(duì)偏差時(shí)，可能會(huì)有人提出一些消極的觀點(diǎn)，認(rèn)為偏差過(guò)大，但是在這些數(shù)據(jù)中可以得到，高度上的絕對(duì)偏差在0.1μm左右，這是在測(cè)量系統(tǒng)誤差范圍以內(nèi)。 所以，在解讀復(fù)型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)可以忽略這些消極的觀點(diǎn)。
直徑為300μm的PC和PMMA微透鏡表面輪廓分別如圖4和圖5所示。正如之前所述，在圖4所示的PC中，越高的充填壓力或越高流速?gòu)?fù)制微透鏡時(shí)效果越好，而充填時(shí)間在這些復(fù)型例子中只起一點(diǎn)作用。如圖所示，對(duì)于PMMA來(lái)說(shuō)，充填壓力和充填時(shí)間的作用微不足道；然而，流速對(duì)于PC也有類似的效果。 它可以提醒我們注意如果一個(gè)澆口凍結(jié)了，并阻止材料流入型腔時(shí)，充填時(shí)間并不影響復(fù)型。 因此，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，充填時(shí)間的影響，主要取決于加工條件。
圖4 直徑為300μm的PC微透鏡表面輪廓
a 充填壓力的影響 b 流速的影響c 充填時(shí)間的影響
圖5 直徑為300μm的PMMA微透鏡表面輪廓
a 充填壓力的影響 b 流速的影響 c 充填時(shí)間的影響
4.2 表面粗糙度
直徑300μm的微透鏡和模具嵌件的平均表面粗糙度Ra的值，是用原子力顯微鏡(Bioscope AFM，數(shù)字儀表) 測(cè)量的。測(cè)量了每個(gè)微透鏡頂點(diǎn)周?chē)娣e為5μm×5μm區(qū)域， 圖6所示的是原子力顯微鏡圖象和所測(cè)量的微透鏡Ra的值。PMMA微透鏡復(fù)型具有最低的Ra值，為1.606nm。通過(guò)AFM的測(cè)量表明，注塑成型微透鏡陣列的Ra值比相對(duì)應(yīng)的模具嵌件要小。 因此，現(xiàn)在還不清楚如何改善可復(fù)制微透鏡陣列的表面粗糙度，也許可以從冷卻過(guò)程的回流而造成的表面張力入手，它可能會(huì)進(jìn)一步得出，在實(shí)際運(yùn)用中，微透鏡陣列注塑成型的平均表面粗糙度值能與精細(xì)的光學(xué)元件相媲美。
a 鍍鎳模具嵌件; b PS; c PMMA; d PC
圖6 直徑為300μm的模具嵌件和注塑模具微透鏡的原子力顯微鏡(AFM)圖像和平均表面粗糙度Ra值
4.3 焦距
焦距可以通過(guò)下面這個(gè)著名的等式計(jì)算得出：
式中f，nl， R1和R2分別指焦距，透鏡材料的折射率，兩個(gè)主曲率半徑。比如，根據(jù)等式可以計(jì)算得出，直徑為200μm的模具微透鏡的焦距大約為1.065mm(其中R1=0.624mm和R2=∞)，直徑300μ的微透鏡大約為1.130mm (其中R1=0.662mm和R2=∞)，直徑500μm的微透鏡大約為2.580mm(其中R1=1.512mm和R2=∞)。 (1)這些計(jì)算結(jié)果是基于假設(shè)與模具嵌件具有相同形狀的PC(nl=1.586)可復(fù)型的微透鏡而得到的，所以由此推導(dǎo)出的幾何尺寸可能與實(shí)驗(yàn)所測(cè)量的焦距相反。
5 總結(jié)
通過(guò)使用改良的LIGA技術(shù)電鍍鎳金屬模具嵌件，改變各種加工條件進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，研究工藝條件對(duì)可復(fù)型的微透鏡的注塑成型過(guò)程的影響。結(jié)果顯示越高的充填壓力或越高流速，能得到越好的可復(fù)型效果。 相比之下，充填時(shí)間對(duì)微透鏡陣列復(fù)型的影響卻很小。
也許是因?yàn)槔鋮s階段回流的表面張力造成的，注射成型微透鏡陣列比模具嵌件有更小的平均表面粗糙度值，PMMA復(fù)型的微透鏡陣列具有最好的表面質(zhì)量(即最低粗糙度值Ra=1.606 nm)。在實(shí)際應(yīng)用中，注塑成型微透鏡陣列的表面粗糙度能與精密的光學(xué)元件相媲美。就憑這一點(diǎn)，注塑成型將成為大規(guī)模生產(chǎn)微透鏡陣列的一個(gè)有用方法。
10
現(xiàn)代模具技術(shù)
引言
隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新的技術(shù)革命不斷取得新的進(jìn)展和突破，技術(shù)的飛躍發(fā)展已經(jīng)成為推動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要因素。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，促使工業(yè)產(chǎn) 品越來(lái)越向多品種、小批量、高質(zhì)量、低成本的方向發(fā)展，為了保持和加強(qiáng)產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期、生產(chǎn)周期越來(lái)越短，于是對(duì)制造各種產(chǎn)品的關(guān)鍵工藝裝備——模具的要求越來(lái)越苛刻。
一方面企業(yè)為追求規(guī)模效益，使得模具向著高速、精密、長(zhǎng)壽命方向發(fā)展； 另一方面企業(yè)為了滿足多品種、小批量、產(chǎn)品更新?lián)Q代快、贏得市場(chǎng)的需要，要求模具向著制造周期短、成本低的快速經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。計(jì)算機(jī)、激光、電子、新材料、新技術(shù)的發(fā)展，使得快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)如虎添翼，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，類型不斷增多，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益越來(lái)越顯著。
1.注塑模具設(shè)計(jì)
注塑成型使用溫度依賴性改變材料性能，通過(guò)使用模具取得最后的形狀離散部件完成或接近完成尺寸。在這種制造過(guò)程中，液體材料是被迫填入，在型腔模具內(nèi)凝固。
首先，要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)模式塑造需要一個(gè)設(shè)計(jì)模型和一個(gè)載箱。 首先，要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)模式塑造需要一個(gè)設(shè)計(jì)模型和一個(gè)載箱。設(shè)計(jì)模型代表了成品，而載箱代表模具組件的總體積。注塑模具設(shè)計(jì)涉及模具結(jié)構(gòu)與功能的組成部分廣泛的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)(啟發(fā)式知識(shí))。典型的過(guò)程中塑造新的發(fā)展可以分為四大階段:產(chǎn)品設(shè)計(jì)，模具的能力評(píng)估，部件詳細(xì)設(shè)計(jì)，插入型腔設(shè)計(jì)和詳細(xì)的模具設(shè)計(jì)。
在開(kāi)始階段，產(chǎn)品概念是在一起由幾個(gè)人(通常是一個(gè)組合營(yíng)銷和工程)完成。開(kāi)始階段主要焦點(diǎn)是分析市場(chǎng)的機(jī)遇與適應(yīng)戰(zhàn)略。在第一階段，典型相關(guān)工藝制造信息被添加到設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)出幾何細(xì)節(jié)。概念設(shè)計(jì)利用適當(dāng)?shù)闹圃煨畔⑥D(zhuǎn)化為可制造的物品。在第二階段，脫模方向和分型線位置用來(lái)檢測(cè)模具的能力。否則，零件形狀再次修改。在第三階段，零件幾何是用來(lái)建立模具的型芯和型腔形狀，模具的型芯和型腔，將用來(lái)形成零件。一般，收縮和擴(kuò)張需要加以考慮，這樣，在處理溫度下，成型將具有正確的尺寸和形狀。澆口、流道、冷料穴、通風(fēng)口也需要加以補(bǔ)充。幾何數(shù)據(jù)和分模信息之間的聯(lián)系在這一點(diǎn)是至關(guān)重要的。第四階段與模具總體機(jī)械結(jié)構(gòu)相關(guān)，模具總體機(jī)械結(jié)構(gòu)包括連接模具到注塑機(jī)，注塑機(jī)是用于澆注、冷卻、取出和模具裝配的機(jī)械裝置。零件的熱處理工序，在使零件獲得要求的硬度的同時(shí)，還需對(duì)內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行控制，保證零件加工時(shí)尺寸的穩(wěn)定性，不同的材質(zhì)分別有不同的處理方式。隨著近年來(lái)模具工業(yè)的發(fā)展，使用的材料種類增多了，除了Cr12、40Cr、Cr12MoV、硬質(zhì)合金外，對(duì)一些工作強(qiáng)度大，受力苛刻的凸、凹模，可選用新材料粉末合金鋼，如V10、ASP23等，此類材質(zhì)具有較高的熱穩(wěn)定性和良好的組織狀態(tài)。針對(duì)以Cr12MoV為材質(zhì)的零件，在粗加工后進(jìn)行淬火處理，淬火后工件存在很大的存留應(yīng)力，容易導(dǎo)致精加工或工作中開(kāi)裂，零件淬火后應(yīng)趁熱回火，消除淬火應(yīng)力。淬火溫度控制在900-1020℃，然后冷卻至200-220℃出爐空冷，隨后迅速回爐220℃回火，這種方法稱為一次硬化工藝，可以獲得較高的強(qiáng)度及耐磨性，對(duì)于以磨損為主要失效形式的模具效果較好。生產(chǎn)中遇到一些拐角較多、形狀復(fù)雜的工件，回火還不足以消除淬火應(yīng)力，精加工前還需進(jìn)行去應(yīng)力退火或多次時(shí)效處理，充分釋放應(yīng)力。針對(duì)V10、APS23等粉末合金鋼零件，因其能承受高溫回火，淬火時(shí)可采用二次硬化工藝，1050-1080℃淬火，再用490-520℃高溫回火并進(jìn)行多次，可以獲得較高的沖擊韌性及穩(wěn)定性，對(duì)以崩刃為主要失效形式的模具很適用。粉末合金鋼的造價(jià)較高，但其性能好，正在形成一種廣泛運(yùn)用趨勢(shì)。
1.1.執(zhí)行
事實(shí)表明，SolidWorks的API接口采用了面向?qū)ο蟮姆椒ê虯PI函數(shù)允許選擇對(duì)象語(yǔ)言，例如:作為編程語(yǔ)言的Visual C++。利用這種方法，在Windows NT下，基于Windows的注塑模具三維設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件通過(guò)Visual C++的代碼與商業(yè)軟件SolidWorks99接口開(kāi)發(fā)。這個(gè)應(yīng)用模具設(shè)計(jì)過(guò)程分為幾個(gè)階段，提供模具設(shè)計(jì)者制造模具設(shè)計(jì)可靠方法。圖3概述了這個(gè)框架。每一個(gè)階段可以視為一個(gè)獨(dú)立程序模塊。幾個(gè)單元已成功使用SolidWorks開(kāi)發(fā).它們中的兩個(gè)模板模塊和分模模塊如下所示。
1.2 基于模架設(shè)計(jì)的模具
基于模架設(shè)計(jì)的模具與所有的組件和配件，像HASCO，DME，HOPPT，LKM和FUTABA可自動(dòng)創(chuàng)建參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)模板。設(shè)計(jì)師常用可以輕松地定制模板的這種模架。主要特點(diǎn)包括:像支柱、澆道襯套、兩板，三板那樣的標(biāo)準(zhǔn)模架組件的實(shí)用性，以及定制非標(biāo)準(zhǔn)模具模板基于。模架設(shè)計(jì)的模具分為四個(gè)主要部分，即構(gòu)件庫(kù)(包括標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù))，設(shè)計(jì)表中的尺寸驅(qū)動(dòng)功能，結(jié)構(gòu)關(guān)系管理。在這里，SolidWorks提供了尺寸驅(qū)動(dòng)的功能是，以支持其申請(qǐng)。
（1）組件庫(kù)
為了在這競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的世界加強(qiáng)模具設(shè)計(jì)能力，降低設(shè)計(jì)成本和縮短生產(chǎn)周期，減少人力、自動(dòng)化等是達(dá)到這一目的主要因素。換句話說(shuō)，使用計(jì)算機(jī)軟件是非常必要的。 計(jì)算機(jī)軟件能夠容易地創(chuàng)建，修改，分析模具設(shè)計(jì)的部件，更新變化中的設(shè)計(jì)模型。為達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，三維構(gòu)件庫(kù)提供儲(chǔ)存標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)零部件的數(shù)據(jù)，其尺寸是儲(chǔ)存在Microsoft Excel中 。通過(guò)指定合適的尺寸，這些組件可以生成和插入裝配結(jié)構(gòu)。 這個(gè)庫(kù)是完全可定制和設(shè)計(jì)師能放入自己的部分加入組件庫(kù)。表面處理及組配, 零件表面在加工時(shí)留下刀痕、磨痕是應(yīng)力集中的地方，是裂紋擴(kuò)展的源頭，因此在加工結(jié)束后，需要對(duì)零件進(jìn)行表面強(qiáng)化，通過(guò)鉗工打磨，處理掉加工隱患。對(duì)工件的一些棱邊、銳角、孔口進(jìn)行倒鈍，R化。一般地，電加工表面會(huì)產(chǎn)生6-10μm左右的變質(zhì)硬化層，顏色呈灰白色，硬化層脆而且?guī)в袣埩魬?yīng)力，在使用之前要充分消除硬化層，方法為表面拋光，打磨去掉硬化層。在磨削加工、電加工過(guò)程中，工件會(huì)有一定磁化，具有微弱磁力，十分容易吸著一些小東西，因此在組裝之前，要對(duì)工件作退磁處理，并用乙酸乙脂清洗表面。組裝過(guò)程中，先參看裝配圖，找齊各零件，然后列出各零件相互之間的裝備順序，列出各項(xiàng)應(yīng)注意事項(xiàng)，然后著手裝配模具，裝配一般先裝導(dǎo)柱導(dǎo)套，然后裝模架和凸凹模，然后再對(duì)各處間隙，特別是凸凹模間隙進(jìn)行組配調(diào)整，裝配完成后要實(shí)施模具檢測(cè)，寫(xiě)出整體情況報(bào)告。對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，可采用逆向思維法，即從后工序向前工序，從精加工到粗加工，逐一檢查，直到找出癥結(jié)，解決問(wèn)題。
（2）尺寸驅(qū)動(dòng)
SolidWorks提供了強(qiáng)有力的尺寸驅(qū)動(dòng)功能，以支持參數(shù)化設(shè)計(jì)。儲(chǔ)存在Microsoft Excel中的尺寸和幾何存在邏輯關(guān)系。當(dāng)尺寸設(shè)置與相應(yīng)物件幾何參數(shù)設(shè)置相結(jié)合，可以獲得確切的模型。
（3）設(shè)計(jì)表
設(shè)計(jì)表允許設(shè)計(jì)師在嵌入的Microsoft Excel 制表中通過(guò)具體參數(shù)建立多種零部件配置。設(shè)計(jì)表保存在零件文件夾，，是用來(lái)存儲(chǔ)的尺寸， 制止特點(diǎn)和性能配置， 其中包括在材料，組件和客戶的要求中的零件數(shù)量。 當(dāng)增加適當(dāng)?shù)某叽?，設(shè)計(jì)表將包含所有必要的信息，以建立一個(gè)精確的裝配模型。
（4）結(jié)構(gòu)關(guān)系管理
本部分講述了組建模板之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，從設(shè)計(jì)表供應(yīng)的某些參數(shù)設(shè)置能幫助模具設(shè)計(jì)師插入這些部件裝配結(jié)構(gòu)， 因此，一個(gè)特定的裝配模板就可以自動(dòng)生成。
1.3 分模模塊
一些分模算法以前就報(bào)導(dǎo)過(guò)。在這方面的發(fā)展，分模用來(lái)處理型芯和型腔。在注塑模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，這是一個(gè)最重要的模塊。設(shè)計(jì)一個(gè)模具模型需要有設(shè)計(jì)模型， 工件和有效分型面。設(shè)計(jì)模式體現(xiàn)了成品，而裝載箱體現(xiàn)了模具組件的總量。為了把工件分成型芯和型腔，設(shè)計(jì)模型首先從工件中去除。然后用分模面把工件塑造成半，常指型芯和型腔。當(dāng)熔融塑料射入型腔，模具對(duì)立的兩面形成成品。凝固后，兩半模子沿分模面d和?d分別移開(kāi)。然后獲得了實(shí)際部分。
(1) 分模方向決定
型芯和型腔打開(kāi)的相反兩個(gè)方向就是分模方向，為了形成分型線，分模方向應(yīng)首先確定。 分模方向影響分型線定位。分型線決定了模具的復(fù)雜度。 在大多數(shù)情況下， 分模方向是由幾何和制造問(wèn)題同時(shí)決定。
(2) 識(shí)別和修補(bǔ)"穿孔"
當(dāng)產(chǎn)品中有穿孔，設(shè)計(jì)者必須標(biāo)明孔的分模位置，在這些孔里邊生成分型面。在這篇論文中，這就是所謂的"補(bǔ)丁"。表面都需要用來(lái)修補(bǔ)的通孔。 由于上模具和下模具在通孔處相連。如果沒(méi)有事先修補(bǔ)通孔，模具是不能分開(kāi)，型芯和型腔不能自動(dòng)創(chuàng)建(見(jiàn)圖6b)。
(3) 確定分型線和頂出方向
在成型中，模具的設(shè)計(jì)是提高模具質(zhì)量的最重要的一步，需要考慮到很多因素，包括模具材料的選用，模具結(jié)構(gòu)的可使用性及安全性，模具零件的可加工性及模具維修的方便性，這些在設(shè)計(jì)之初應(yīng)盡量考慮得周全些。?模具材料的選用既要滿足客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求，還需考慮到材料的成本及其在設(shè)定周期內(nèi)的強(qiáng)度，當(dāng)然還要根據(jù)模具的類型、使用工作方式、加工速度、主要失效形式等因素來(lái)選材.一組零件的表面由型芯塑造，而另一組是由型腔塑造。分型線因此是由型芯和型腔塑造的兩組表面的相交線。分型線在表面組選擇最大邊緣線。從分型線到型芯或型腔邊界，頂出方向在頂出過(guò)程中，分型線將會(huì)跟隨。分型線是垂直于分模方向，平行于模具工件面的表面法線(見(jiàn)圖 6c)
圖（6）
(4) 分型面生成
分型面是型芯和型腔的匹配面。分型面可以作為分裂面把模具分成兩半。兩種方法可以用來(lái)生成分型面。席卷法：分型面通過(guò)頂出分型線到型芯和型腔外邊界形成。拉伸方法：在SolidWorks中，分模面可以使用拉伸分模線到指定距離的方法創(chuàng)建，這個(gè)距離要足夠大，大到可以沿伸到工件的外表面。(見(jiàn)圖6e)
(5) 工件的創(chuàng)建
物件裝入工件中，工件外圍額外空間用計(jì)算機(jī)計(jì)算。工件大小由物件的幾何大小、模具強(qiáng)度、模具參數(shù)決定。模具參數(shù)可以有效定義模具裝配。
(6) 型芯和型腔的生成
為了生成型芯和型腔，工件被子分成兩半。首先，設(shè)計(jì)模型從工件中取出。在工件內(nèi)部獲得一個(gè)空的空間。然后，分模面和修補(bǔ)面被使用把工件分成型芯塊和型腔塊。最后，在模擬模具開(kāi)啟過(guò)程和檢查模具組件之間的干擾后，工件兩半分別沿分模方向d和?d從分模面分離(圖6g)。
2快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)類型
快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度與壽命又能滿足生產(chǎn)上的使用要求，是綜合經(jīng)濟(jì)效益比較顯著的一類制造模具的技術(shù)，概括起來(lái)，有以下幾種類別。
2.1快速原型制造技術(shù)
快速原型制造技術(shù)簡(jiǎn)稱RPM，是80年代后期發(fā)展起來(lái)的一種新型制造技術(shù)。美國(guó)、日本、英國(guó)、以色列、德國(guó)、中國(guó)都推出了自己的商業(yè)化產(chǎn)品，并逐漸形成了新型產(chǎn)業(yè)。
RPM是電腦、激光、光學(xué)掃描、先進(jìn)的新型材料、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助加工(CAM)、數(shù)控(CNC)綜合應(yīng)用的高新技術(shù)。在成型概念上以平面離散、堆積為指導(dǎo)，在控制上以計(jì)算機(jī)和數(shù)控為基礎(chǔ)，以最大柔性為總體目標(biāo)。它摒棄了傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法，對(duì)制造業(yè)的變革是一個(gè)重大的突破，利用RPM技術(shù)可以直接或間接地快速制模，該技術(shù)已被汽車(chē)、航空、家電、船舶、醫(yī)療、模具等行業(yè)廣泛應(yīng)用。下面簡(jiǎn)述一下目前已經(jīng)商業(yè)化的幾種典型快速成型工藝。
2.1.1激光立體光刻技術(shù)(SLA)
SLA技術(shù)是交計(jì)算機(jī)CAD造型系統(tǒng)獲得制品的三維模型，通過(guò)微機(jī)控制激光，按著確定的軌跡，對(duì)液態(tài)的光敏樹(shù)脂進(jìn)行逐層掃描，使被掃描區(qū)層層固化，連成一體，形成最終的三維實(shí)體，再經(jīng)過(guò)有關(guān)的最終硬化打光等后處量，形成制件或模具。
激光立體光刻技術(shù)主要特點(diǎn)是可成型任意復(fù)雜形狀，成型精度高，仿真性強(qiáng)，材料利用率高，性能可靠，性能價(jià)格比較高。適合產(chǎn)品外型評(píng)估、功能實(shí)驗(yàn)、快速制造電極和各種快速經(jīng)濟(jì)模具。但該技術(shù)所用的設(shè)備和光敏樹(shù)脂價(jià)格昂貴，使其成本較高。
2.1.2疊層輪廓制造技術(shù)(LOM)
LOM技術(shù)是通過(guò)計(jì)算機(jī)的三維模型，利用激光選擇性地對(duì)其分層切片，將得到的各層截面輪廓層層粘結(jié)，最終疊加成三維實(shí)體產(chǎn)品。
其工藝特點(diǎn)是成型速度快，成型材料便宜、成本低，因無(wú)相變，故無(wú)熱應(yīng)力、收縮、膨脹，翹曲等，所以形狀與盡寸精度穩(wěn)定，但成型后廢料塊剝離較費(fèi)事，特別是復(fù)雜件內(nèi)部的廢料剝離。該工藝適用于航空、汽車(chē)等和中體積較大制件的制作。
2.1.3激光粉末選區(qū)燒結(jié)成型技術(shù)(SLS)
SLS技術(shù)是將計(jì)算機(jī)的三維模型通過(guò)分層軟件將其分層，在計(jì)算機(jī)控制下，使激光束依據(jù)分層的切片截面信息對(duì)粉末逐層掃描，掃描到的粉末燒結(jié)固化(聚合、燒結(jié)、粘結(jié)、化學(xué)反應(yīng)等)，層層疊加，堆積成三維實(shí)體制件。該技術(shù)最大特點(diǎn)是能同時(shí)用幾種不同材料(聚碳酸脂、聚乙烯氯化物、石蠟、尼龍、ABS、鑄造砂)制造一個(gè)零件。
2.1.4熔融沉積成型技術(shù)(FDM)
FDM技術(shù)是由計(jì)算機(jī)控制可擠出熔融狀態(tài)材料的噴嘴，根據(jù)CAD產(chǎn)品模型分層軟件確定的幾何信息，擠出半流動(dòng)狀態(tài)的熱塑材料沉積固化成精確的實(shí)際制件薄層 ，自下而上層層堆積成一個(gè)三維實(shí)體，可直接做模具或產(chǎn)品。
2.1.5三維印刷成型技術(shù)(3D-P)
3D-P技術(shù)用微機(jī)控制一個(gè)連續(xù)噴墨印刷頭，依據(jù)分層軟件逐層選擇性地在粉末層上沉積液體粘結(jié)材料，最終由順序印刷的二維層堆積成一個(gè)三維實(shí)體，猶如不使用激光的快速制模技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用在金屬陶瓷復(fù)合材料的多孔陶瓷預(yù)成型件上，其目標(biāo)是由CAD產(chǎn)品模型直接生產(chǎn)模具或功能性制作。
2.2表面成型制模技術(shù)
表面成型制模技術(shù)，主要是利用噴涂、電鑄、化學(xué)腐蝕等新的工藝方法形成型腔表面及精細(xì)花紋的一種工藝技術(shù)，實(shí)際應(yīng)用中包括以下幾種類型。
2.2.1電弧噴涂成型制模技術(shù)
電弧噴涂成型技術(shù)的原理是：利用2根通電的金屬絲之間產(chǎn)生電弧的熱量將金屬絲熔化，依靠高壓氣體將其充分霧化，并給予一定的動(dòng)能，高速噴射在樣模表面，層層鑲嵌，形成一金屬殼體，即型腔的內(nèi)表面，再用充填基體材料(一般為金屬粉粒與樹(shù)脂的復(fù)合材料)加以支撐加固，提高其強(qiáng)度和剛性，連同金屬模架組合成模具。這種制模技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、成本低，制造周期非常短，型腔表面的成型僅需幾個(gè)小時(shí)，節(jié)省能源和金屬材料，一般型腔表面僅2-3mm厚，仿真性極強(qiáng)，花紋精度可達(dá)到0.5μm。
目前該技術(shù)被廣泛地用于飛機(jī)、汽車(chē)的內(nèi)飾件模具、家電、家俱、制鞋、美術(shù)工藝品等表面形狀復(fù)雜及花紋精細(xì)的各種聚氨酯制品的吹塑、吸塑、PVC注射、PU發(fā)泡及各類注射成型模具中。
2.2.2電鑄成型技術(shù)
電鑄成型技術(shù)的原理同電鍍一樣，是依樣模(現(xiàn)成制品或按制品圖紙制成的母模)為基準(zhǔn)(陰極)，置放在電鑄液中(陽(yáng)極)，使電鑄液中的金屬離子還原后一層一層地沉積在樣模上，形成金屬殼體，將其剝離后，與樣模接觸的表面即為模具的型腔內(nèi)表面。??
????該技術(shù)主要特點(diǎn)是節(jié)省材料、模具制造周期短，電鑄層硬度可達(dá)40HRC，提高了耐磨性和壽命，粗糙度、尺寸精度與樣模完全一致，適用于注射、吸塑、吹塑、搪塑、膠木模、玻璃模、壓鑄模等模具型腔及電火花成型電極的制造。
2.2.3型腔表面精細(xì)花紋成型的蝕刻技術(shù)
蝕刻技術(shù)是光學(xué)、化學(xué)、機(jī)加工綜合應(yīng)用的一種技術(shù)，它的基本原理是先把花紋圖案制成膠片，再把膠片上的花紋圖案復(fù)制在已涂上光敏材料的模具型腔表面上，經(jīng)過(guò)化學(xué)處理，模具型腔表面形成不被蝕刻部分的保護(hù)層，再根據(jù)模具材質(zhì)，選擇相應(yīng)蝕刻工藝，將花紋圖案蝕刻在模具內(nèi)表面上。
該技術(shù)的主要特點(diǎn)是時(shí)間短、費(fèi)用低，修補(bǔ)破損花紋圖案可做到天衣無(wú)縫。
2.3澆鑄成型制模技術(shù)
澆鑄成型制模技術(shù)的共同特點(diǎn)是依樣件為基準(zhǔn)，澆鑄出凸、凹模，型腔表面不需要機(jī)械加工。實(shí)際制模中主要有以下幾種類型。
2.3.1鉍錫合金制模技術(shù)
鉍錫合金快速制模技術(shù)是經(jīng)樣件為基準(zhǔn)，以Bi-Sn(鉍錫)二元共晶合金(熔點(diǎn)138℃，脹縮率萬(wàn)分之三)為材料，有精密鑄造的方法同時(shí)鑄出凸模、凹模、壓邊圈的一種技術(shù)。該技術(shù)的特點(diǎn)是制模成本低，合金可重復(fù)使用，制造周期短，尺寸精度高，形狀、尺寸與樣件完全相符，一次鑄模壽命可達(dá)500-3000件，非常適合新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、工藝驗(yàn)證、樣品試制及中小批量和平。
2.3.2鋅基合金制模技術(shù)
這是一種以樣件(或樣模)為基準(zhǔn)，以熔點(diǎn)為380℃左右的鋅基合金為材料，分別澆注凸、凹模，原則上型腔表面不進(jìn)行機(jī)械加工的一種制模技術(shù)。該技術(shù)特點(diǎn)是制模成本低、周期短，適用于制作薄板大型拉伸模、沖裁模及塑料模。
2.3.3樹(shù)脂復(fù)合成型模具技術(shù)
這是一種以樣模(或工藝模型)為基準(zhǔn)，以樹(shù)脂或其復(fù)合材料為流體材料，先澆注出凸(凹)模，再依據(jù)凸(凹)模貼上蠟片(間隙層)，澆注凸(凹)模。該技術(shù)成型的型腔表面不需機(jī)械加工。該技術(shù)與CAD/CAM相結(jié)合，特點(diǎn)是模具尺寸精度高、制造周期短、成本低，是新產(chǎn)品試制、小批量生產(chǎn)工藝裝備的新途徑。適用于制作大型覆蓋件拉伸模(也可局部鑲鋼)、真空吸塑、聚氨酯發(fā)泡成型模、陶瓷模、仿型靠模、鑄造模等。
2.3.4硅橡膠制模技術(shù)
該技術(shù)以制件原型或模型為基準(zhǔn)，將柔態(tài)硅橡膠制做成塊，再靠高壓力與模型完全吻合。
2.4擠壓成型技術(shù)
2.4.1冷擠壓成型
利用鈹銅合金的良好的導(dǎo)熱性和穩(wěn)定性，經(jīng)固熔時(shí)效處理后，采用冷擠壓制造模具凹模型腔。其特點(diǎn)是制造周期短，型腔精度高(IT7級(jí))，表面粗糙度Ra=0.025μm,強(qiáng)度高，壽命可達(dá)50萬(wàn)次，無(wú)環(huán)境污染。
2.4.2超塑成型制模技術(shù)
該技術(shù)是利用金屬材料在細(xì)化晶粒、一定成型溫度、低變形速率條件下，材料具有最佳超塑性時(shí)，將事先制作好的凸模，用較小的力便可擠壓出凹模的一種快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)。超塑成型材料的典型代表是Zn-22%AL。
2.5無(wú)模多點(diǎn)成形技術(shù)
無(wú)模多點(diǎn)快速成形技術(shù)是以CAD/CAM/CAT技術(shù)為主要手段，利用計(jì)算機(jī)控制高度可調(diào)基本體群形成上下成形面，代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具對(duì)板料進(jìn)行三維曲面成形的又一現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)可以隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高材料的成形極限，可反復(fù)成形，以此消除材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)無(wú)回彈成形。
2.6凱維朗(KEVRON)鋼帶沖裁落料制模技術(shù)
新型鋼帶沖裁落料制模技術(shù)是一種不同于一般具有凸、凹模結(jié)構(gòu)的鋼帶模，它是由單刃鋼帶與特制墊板組成的新型快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)。這種模具重量輕，一般只有200kg，加工精度為±0.35-0.50mm，可適合各種黑色和有色金屬的0.5-0.65mm厚的板料加工。壽命可達(dá)到5-25萬(wàn)次，制造成本低。
2.7模具毛坯的快速制造技術(shù)—實(shí)型鑄造
由于大量的模具是屬于單件或小批量生產(chǎn)，模具毛坯的制造質(zhì)量和周期及成本對(duì)最終的模具質(zhì)量和周期及成本的影響是至關(guān)重要的。
現(xiàn)代模具毛坯已廣泛地采用子實(shí)型鑄造技術(shù)，所謂實(shí)型鑄造就是利用泡沫塑料(聚苯乙烯—PS或聚甲基丙烯酸酯—PMMA)制作代替?zhèn)鹘y(tǒng)的木?；蚪饘倌?，造型后不需取出模型，便可以澆鑄，泡沫塑料模型的高溫液體金屬作用下，迅速燃燒氣化而消失，金屬液取代原來(lái)泡沫塑料模型所占有的位置，冷凝后形成鑄件。實(shí)型鑄造在實(shí)際應(yīng)用中有下列幾種情況。
2.7.1干砂實(shí)型鑄造
即用55-100目的全干沒(méi)有任何粘結(jié)劑的石英砂造型，用EPS或PMMA泡沫塑料制作的模型涂掛0.2-1mm厚透氣性良好的耐火涂料層，以提高鑄件表面光潔度，防止粘砂或塌箱。
2.7.2負(fù)壓實(shí)型鑄造
負(fù)壓實(shí)型鑄造又稱V法造型。該技術(shù)是使用全干而無(wú)粘結(jié)劑的石英砂做型砂，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型，在塑料薄膜的密封條件下，讓整個(gè)鑄型在負(fù)壓條件下(真空度0.4-0.67MPa)進(jìn)行液體金屬澆鑄，鑄件凝固后解除負(fù)壓即可得到表面光潔的鑄件。
2.7.3樹(shù)脂砂實(shí)型鑄造
利用樹(shù)脂砂做型砂，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型，在常溫、常壓下進(jìn)行液體金屬澆鑄而制取鑄件。利用實(shí)型鑄造的技術(shù)制造模具毛坯具有尺寸精度高(ISO9級(jí))，加工余量小(一般在5mm左右)，不需要拔模斜度，不需要制型芯與泥芯撐，節(jié)省金屬材料，節(jié)省做木模型的木材，制造周期短，成本低。該技術(shù)適合大型、復(fù)雜、單件模具毛坯的生產(chǎn)。陶瓷型精鑄、失蠟精鑄等技術(shù)在提高模具毛坯精度、降低加工工時(shí)、縮短制造周期、降低成本等方面也顯示出其特有的優(yōu)越性。
2.8其它方面技術(shù)
為了簡(jiǎn)化模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低模具成本，縮短模具制造周期，在國(guó)內(nèi)外也先后出現(xiàn)了一些其它方面新技術(shù)的應(yīng)用，如快換模架、沖壓?jiǎn)卧?、刃口堆焊、鑲塊鑄造、氮?dú)鈴椈傻取?
2.8.1氮?dú)鈴椈稍谀＞呱系膽?yīng)用
氮?dú)鈴椈墒且环N新型彈性功能部件，用它代替彈簧、橡膠、聚氨酯或者氣墊，它能夠準(zhǔn)確地提供壓邊力，在較小空間便可產(chǎn)生較大初始彈壓力，不需預(yù)緊，在模具整個(gè)工作過(guò)程中彈壓力基本恒定。彈壓力大小及受力點(diǎn)位置可隨時(shí)、準(zhǔn)確、方便地調(diào)整，簡(jiǎn)化模具拉伸、壓邊、卸料等結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化模具設(shè)計(jì)，縮短制模周期，調(diào)試模具方便，縮短更換模具時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
2.8.2快速換模技術(shù)
由于產(chǎn)品品種的增多，使模具在生產(chǎn)中更換變得十分頻繁，于是如何縮短沖壓設(shè)備的停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，快速換模技術(shù)受到了人們的關(guān)注。目前發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的一些大公司換模速度達(dá)到了驚人的程度，是否具有快速換模技術(shù)已成為企業(yè)技術(shù)進(jìn)步的一項(xiàng)標(biāo)志?？偟内厔?shì)就是減少模具在設(shè)備上安裝、固定、調(diào)整的時(shí)間，這既要在設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上予以考慮，又要在模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化方面予以考慮，將機(jī)上的作業(yè)盡可能地放在機(jī)下做。
2.8.3沖壓?jiǎn)卧M合技術(shù)
沖壓?jiǎn)卧M合技術(shù)是將常規(guī)的沖模分解為一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)單的單元沖模，根據(jù)工序件的要求，排列組合，在同一次沖程內(nèi)完成多種沖壓工序的新型工藝裝備，工作時(shí)沖壓?jiǎn)卧慌c沖床滑塊聯(lián)接，只需滑塊打擊即可完成沖壓工作。單獨(dú)使用時(shí)它就是1副完整模具。它可以用來(lái)加工板料或型材的沖孔、落料、切角、切槽、切斷及淺拉伸等。具有組裝快捷、使用方便、通用性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)，特別適合多品種、中小批量生產(chǎn)。
2.8.4刃口堆焊技術(shù)
在沖模制造中，以普通灰鑄鐵為基體，在刃口部位堆焊高硬度的合金鋼，以代替模具鋼鑲塊，這一技術(shù)成為世界先進(jìn)工藝之一。這是一項(xiàng)節(jié)省制造工時(shí)，節(jié)省昂貴的模具鋼材，縮短模具制造周期的快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)。目前熔化極氬弧焊技術(shù)的應(yīng)用，大大地提高了刃口堆焊的速度和質(zhì)量。這項(xiàng)技術(shù)世界各國(guó)模具行業(yè)已廣泛采用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
2.8.5實(shí)型鑄造沖模刃口鑲塊技術(shù)
這是一種用實(shí)型鑄造的工藝方法制造沖模刃口的方法，即用合金鋼鑄件鑲塊代替鍛造合金鋼鑲塊。目前由于鑄造工藝和熱處理工藝不斷完善和提高，鑄造鑲塊的內(nèi)在質(zhì)量有了保證，故其應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大。這項(xiàng)以鑄代鍛的新技術(shù)的突出特點(diǎn)是節(jié)省貴重模具鋼材，簡(jiǎn)化模具制造工序，由于加工余量小，節(jié)省了大量機(jī)加工工時(shí)，縮短模具制造周期，降低模具成本。
2.8.6可加工塑料在模具制造中的應(yīng)用
可加工塑料在發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家應(yīng)用較普遍，特別是在汽車(chē)、飛機(jī)等制造業(yè)中，主要代替木材或金屬制作汽車(chē)車(chē)身主模型、靠模、檢具和鑄造模型等。可加工塑料的主要特點(diǎn)是兼?zhèn)淠静暮徒饘俚膬?yōu)良加工性能，制作工藝簡(jiǎn)捷(可采用模塑、澆注、拼粘、雕塑等方法)、尺寸穩(wěn)定性好、不變形、耐潮濕、耐腐蝕、易修復(fù)、易改型、重量輕、制作周期短、成本低。
3結(jié)束語(yǔ)
快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)種類很多，其所具有的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍各不相同，本文僅能概括地做一些簡(jiǎn)單介紹，每種技術(shù)在具體應(yīng)用和實(shí)施過(guò)程中尚有許多具體的工藝過(guò)程、工藝參數(shù)及其技術(shù)特性。
模具是基礎(chǔ)工業(yè)之一，在全球化市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和各種高新技術(shù)的迅猛發(fā)展形勢(shì)下，快速經(jīng)濟(jì)模具賦予了新的使命和全新的內(nèi)涵，分類不斷增加，快速經(jīng)濟(jì)制模材料向著多品種系列化邁進(jìn)，工藝不斷有新的創(chuàng)新和突破，與之配套設(shè)備相繼問(wèn)世，服務(wù)領(lǐng)域在不斷地拓寬，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益越來(lái)越顯著。隨著商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品更新?lián)Q代的加速，對(duì)快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)在縮短周期、降低成本，提高精度和延長(zhǎng)壽命方面的要求勢(shì)必會(huì)越來(lái)越高。由于它能使企業(yè)贏得市場(chǎng)，創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益，越來(lái)越受到企業(yè)家的青睞和有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門(mén)的極大關(guān)注與政策資金的支持。各種快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)在推廣應(yīng)用過(guò)程中也會(huì)不斷完善成熟和發(fā)展，由于高新技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)的復(fù)合與滲透，為適應(yīng)生產(chǎn)中的不同需求，今后必定會(huì)形成一些新型、節(jié)約能源、節(jié)約材料的快速制模技術(shù)。
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