塑料模具在塑料加工中占有非常重要的地位殴衡，模具的設(shè)計水平和制造能力也反應(yīng)了一個國家的工業(yè)水準(zhǔn)桩砰。近年來塑料成型模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速甩卓，高效率，自動化洒擦、大型椿争、精密、長壽命的模具所占的比例越來越大熟嫩，下面從模具設(shè)計秦踪、加工方法、加工設(shè)備掸茅、表面處理等幾個方面來總結(jié)一下模具的發(fā)展現(xiàn)狀椅邓。

　　塑料成型方法及模具設(shè)計

　　氣體輔助成型：氣輔成型不是一種新的技術(shù)，但近年來發(fā)展很快并出現(xiàn)了一些新的方法昧狮。液化氣體輔助注射是將一種預(yù)熱的特殊可氣化的液體從噴嘴注入塑料熔體中景馁，液體受熱在模腔中被氣化而膨脹板壮，使制件成為空心，并將熔體推向模腔表面合住。這種方法可用于任何熱塑性塑料僵卿。振動氣體輔助注射是通過振蕩壓縮氣體向塑料熔體施加振動能量，從而達(dá)到控制制品的微觀結(jié)構(gòu)释何，改善制品性能的目的正庙。有些廠家把氣輔成型中所用的氣體轉(zhuǎn)換成冷水，而成為水輔成型坯肿，這種方法可以成型出更薄的制品蓄扳，也可以生產(chǎn)大型中空制品，其質(zhì)量更高蔗承，成本更抵拢给，但關(guān)鍵點是水的泄漏問題。

　　推拉成型模具：在模具型腔的周圍開設(shè)兩個或多個通道主瘸，并與兩個或多個注射裝置或能往復(fù)移動的活塞相連韩烹，在注射完成后熔體固化前，注射裝置的螺桿或活塞來回移動往復(fù)推拉型腔中的熔體孝摘。這種技術(shù)叫動態(tài)保壓技術(shù)，其目的是為避免用傳統(tǒng)成型方法成型厚制品會有很大收縮的問題锰抡。

　　高壓成型薄殼制品：薄殼制品一般是長流程比的制品妻往，多采用多點澆口的模具，但多點進澆會造成熔結(jié)縫试和，對一些透明制品則會影響其視覺效果讯泣。單點進澆又不易充滿模腔，故可以用高壓成型技術(shù)來成型阅悍。比如美國空軍F16戰(zhàn)機的座艙就是用這種技術(shù)生產(chǎn)的好渠。目前已采用此技術(shù)來生產(chǎn)PC汽車擋風(fēng)玻璃。高壓成型的注射壓力一般超過200Mpa节视，故模具材料也要選擇高楊氏模量的高強鋼拳锚。高壓成型成功的關(guān)鍵是模溫的控制，另外要注意模腔的排氣一定要順利寻行，否則高速注射導(dǎo)致排氣不暢會燒焦塑料霍掺。

　　熱流道模具：在多腔模中越來越多地利用熱流道技術(shù)，其動態(tài)進料技術(shù)是模具技術(shù)中的一個亮點拌蜘。即通過一個針閥調(diào)節(jié)塑料的流動杆烁，可為每個澆口分別設(shè)定注射時間、注射壓力等參數(shù)简卧，可以獲得平衡的注射和最佳的質(zhì)量保證兔魂。針閥可通過液壓驅(qū)動活塞動態(tài)地郑舷、無級地移動，針閥的位置決定了注射的流量和壓力锌拱。在流道內(nèi)有壓力傳感器肘鹅，可連續(xù)記錄流道內(nèi)的壓力大小，進而可以控制針閥位置和調(diào)整熔體壓力陷母。

　　熔芯注射成型用模具：這種成型方法是把低熔點合金制成的可熔型芯放入模具中作為鑲嵌件進行注射成型贷营、然后對含有可溶型芯的制品加熱去除可熔型芯。這種成型方法用于形狀復(fù)雜尿欲、中空的產(chǎn)品诬粗，如汽車的輸油管或送排氣管等復(fù)雜形狀的空芯塑件。用這類模具成型的產(chǎn)品還有：網(wǎng)球拍手柄溜舷、汽車水泵扯凫、離心熱水泵和航天器油泵等。

　　注射/壓縮成型模具：注射/壓縮成型可生產(chǎn)低應(yīng)力开摄、光學(xué)性能好的產(chǎn)品售拼、其工藝過程為：模具合模（但動定模不完全閉合，留一個間隙以便以后的壓縮）邦马、注入熔體贱鼻、二次合模（即壓縮使熔體在模內(nèi)被壓實）、冷卻滋将、開模邻悬、脫模。在模具設(shè)計上要注意的是由于模具在開始合模時并未完全合攏随闽，故為了防止在注射時溢料父丰，在模具中要設(shè)計防止溢料的結(jié)構(gòu)。

　　疊層模：將多個型腔在合模方向重疊布置掘宪，而不是在同一平面上布置多腔蛾扇。這可以充分發(fā)揮注射機的塑化能力。這種模具一般用于熱流道模具中魏滚，可極大地提高效率镀首。

　　層狀制品注射模：層狀制品注射成型兼有共擠出成型和注射成型的特點，能在制品上實現(xiàn)任意厚度不同材料的多層組合鼠次。每層厚度可小到0.1~10mm,層數(shù)可達(dá)上千蘑斧。這種模具實際上是一注射模具與一多級共擠模具的組合。

　　模具滑移成型（DSI）：此方法可成型中空制品卢操，也可成型多種材料的復(fù)合制品堡喳。其過程為：閉模（對中空制品而言，此時兩半型腔處于不同的位置）、分別注射祸播、模具移動至兩半型腔對合夹它、在中間注入結(jié)合兩半型腔的樹脂。這種方法成型的制品與吹塑制品相比遭唠，有表面精度好恢儡、尺寸精度高、壁厚均勻颊姻、設(shè)計自由度大等優(yōu)點组莲。

　　鋁材模：塑料模制造技術(shù)中一個突出點就是鋁合金材料的應(yīng)用,Corus公司開發(fā)的鋁合金塑料模的使用壽命可達(dá)30萬次以上。Pechiney Rhenalu公司用其M1-600鋁材制造塑料模矫恳，壽命可達(dá)50萬次以上咒饼。

　　模具制造

　　高速銑削：目前，高速切削已進入了精密加工領(lǐng)域刮赵，其定位精度已提高到±2~5μm/全程渔硫，加工精度提高到±2~5μm。采用液體靜壓軸承的高速電動主軸编曼，主軸回轉(zhuǎn)精度在0.2μm以下,機床主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)100,000r/min;采用空氣靜壓軸承的高速電動主軸,主軸回轉(zhuǎn)精度可在50μm以下,轉(zhuǎn)速可高達(dá)200,000r/min豆巨。快速進給速度能達(dá)30~60m/min掐场，如果采用大導(dǎo)程滾珠絲杠和高速伺服電機往扔、直線電機和精密直線導(dǎo)軌，進給速度甚至可達(dá)60~ 120m/min熊户。換刀時間減少到1~2s萍膛，其加工的粗糙度Ra<1μm。結(jié)合新型刀具（金屬陶瓷刀具敏弃、PCBN刀具、特殊硬質(zhì)合金刀具等）噪馏，還可加工硬度達(dá)60HRC的材料麦到。其加工過程的溫度只升高3度左右，熱變形很小欠肾，特別適合于成型對溫度和熱變形敏感的材料（如鎂合金等）瓶颠。高速切削的速度在5~100m/s，完全可以達(dá)到模具零件的鏡面車削和鏡面銑削椭吠。另外由于切削小捅青，可以加工薄壁和剛性差的零件。

　　激光焊接：激光焊接設(shè)備可用于修復(fù)模具或熔覆金屬層以增加模具耐磨性炬锦，經(jīng)激光熔覆處理后的模具表面層硬度可達(dá)62HRC豺孤。采用顯微焊接工藝時在城激光聚集處的溫度可高達(dá)1500℃，焊接時間僅為10-9秒，因而可避免熱量傳到焊點鄰近區(qū)域凌秩。采用一般的激光焊接工藝浦砸，在工件上距焊點15mm處的溫度可達(dá)150~200℃，而采用顯微焊接技術(shù)時溫度僅為36℃段许，因此不會引起材料的金相組織和性能的改變毯旷，也不會引起翹曲變形可開裂等問題。

　　電火花銑削：也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)驹毁，它是用高速旋轉(zhuǎn)的簡單管狀電極作二維或三維輪廓加工选癣，因而不再需要制造復(fù)雜的成型電極

　　三維微加工（DEM）技術(shù)：DEM技術(shù)克服了LIGA技術(shù)加工周期長、價格昂貴的缺點廊席，綜合了三個主要的工藝：深層刻蝕杰刽、微電鑄和微復(fù)制《焉可以生產(chǎn)厚度僅100μm齒輪等微型零件的模具专缠。

　　三維型腔的精密成形及鏡面電火花加工一體化技術(shù)：采用在普通煤油工作液中添加固體微細(xì)粉末的方法，來增大精加工的極間距離淑仆，減小電容效應(yīng)涝婉，增大放電通道的分散性。從而可使排屑好蔗怠、放電穩(wěn)定墩弯、加工效率提高，并有效降低加工表面的粗糙度寞射。同時使用混粉工作液還可在模具工作表面形成硬度較高的鍍層渔工，提高模具型腔表面的硬度和耐磨性。

　　模具表面處理桥温、強化

　　為了提高模具的壽命引矩、除了常規(guī)熱處理方法外，下面是一些常用的模具表面處理與強化技術(shù)侵浸。

　　化學(xué)處理：其發(fā)展趨勢是由滲入單一元素向多元素共滲旺韭，復(fù)合滲發(fā)展。由一般的擴散滲向化學(xué)氣相沉積（PVD）林乍、物理化學(xué)氣相沉積（PCVD即等離子氣體相沉積）宙锡、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展戒腔。

　　激光表在處理：1.利用激光束獲得極高的加熱速度和冷卻速度,實現(xiàn)金屬材料的表面淬火,在表面獲得高碳極細(xì)的馬氏體晶體,硬度比常規(guī)淬火層高15%~20%,而心部組織不會發(fā)生變化.2.利用激光進行表面重熔或表面合金化,獲得高性能的表面硬化層狐昆。例如用CrWMn復(fù)合粉末合金化后，其體積磨損量為淬火CrWMn的1/10掸枉，其使用壽命提高14倍八领。3.激光熔凝處理是利用高能量密度的激光束時金屬表面進行熔融和激冷處理,使金屬表面層形成一層液態(tài)金屬的激冷組織疑拯。由于表面層的加熱和冷卻非常迅速，故得到的組織非常細(xì)密阎肌，如果通過外部的介質(zhì)使冷卻速度達(dá)到足夠高昌漏，則可抑制結(jié)晶過程，而形成非晶態(tài)将遮，故了被稱為激光熔化—非晶態(tài)處理布筷，又稱激光上釉。

　　稀土元素表面強化：這可以改善鋼的表層結(jié)構(gòu)近弟，物理缅糟、化學(xué)及機械性能等。它可以提高滲速25%~30%祷愉，使處理時間縮短1/3以上窗宦。常見是有稀土碳共滲、稀土碳氮共滲二鳄、稀土硼共滲赴涵、稀土硼鋁共滲等。

　　化學(xué)鍍：它是通過化學(xué)試劑將溶液中的Ni订讼、P髓窜、B等還原析出在金屬的表面上，從而在金屬表面上獲得Ni-P欺殿、Ni-B等的合金鍍層寄纵。以提高金屬的機械性能、耐蝕性能和工藝性能等脖苏。又被稱為自催化還原鍍程拭、無電鍍等。

　　納米表面處理：是以納米材料和其它低維非平衡材料為基礎(chǔ)盼掘，通過特定的加工技術(shù)督羊，對固體表面進行強化或賦予表面新功能的一項技術(shù)

　　（1）納米復(fù)合鍍層是在傳統(tǒng)的電鍍液中加入零維或一維納米質(zhì)點粉體材料而形成納米復(fù)合鍍層彰巫。納米材料還可用于耐高溫的耐磨復(fù)合鍍層塑赁。如將n-ZrO2 納米粉體材料加入Ni-W-B非晶態(tài)復(fù)合鍍層，可提高鍍層在550~850℃高溫抗氧化性能挟晒，使鍍層的耐蝕性提高2~3倍残神，耐磨性和硬度也都明顯提高割懊。（2）納米結(jié)構(gòu)涂層在強度寸快、韌性、抗蝕烙赴、耐磨汞阔、熱障、抗熱疲勞等方面都用顯著改善，且一種涂層可同時具有上述多種性能企舌。

　　快速原型制造與快速制模

　　快速原型制造與快速制模是新產(chǎn)品開發(fā)中的一項重要技術(shù)执执，以前人們一直認(rèn)為快速制模限于小批量試制，然而近年來快速制模也用于中等批量晌姚、乃至大批量粤剧、準(zhǔn)耐久金屬模具的制造。

　　熔射制模法工藝是在原型表面形成金屬熔射層挥唠，然后對熔射層進行補強抵恋，并將被熔射原型去除得到金屬模具。用高熔點熔射材料可使模具表面硬度達(dá)63HRC宝磨。

　　直接快速制造金屬模具（DRMT）方法主要有：以激光為熱源的選擇性激光燒結(jié)法（SLS）和基于激光熔融堆積法（LENS）弧关，以等離子電弧等為熱源的熔積法（PDM），噴射成形的三維打踊斤薄（3DP）法和金屬薄板LOM技術(shù)等世囊。SLS的制模精度已大為改善，收縮率已由原來的1%降至0.2%以下,LENS制造的制件密度及機械性能雖較SLS方法有很大提高,但仍有約5%的孔隙率.它只適用于制造簡單幾何形狀的零件或模具窿祥。由于未熔顆粒的粘結(jié)株憾，表面質(zhì)量也不太高。

　　形狀沉積制造法（SDM）壁肋，利用焊接原理熔經(jīng)焊材（絲狀）号胚，并借助熱噴涂原理使超高溫熔滴逐層沉積成形，實現(xiàn)層間冶金結(jié)合逊汤∑檠牵可避免上述基于層積法原理的RT技術(shù)會產(chǎn)生側(cè)面階梯效應(yīng)致使精度低、表面質(zhì)量差啥榜，且存在綜合力學(xué)性能不高等問題涉炒。

　　快速制模技術(shù)是在與傳統(tǒng)的機械加工技術(shù)的競爭中產(chǎn)生并發(fā)展起來的，但銑削速度高達(dá)100掏博，000r/min殃玻，表面精度優(yōu)良的高速銑削技術(shù)已成DRMT技術(shù)最大的競爭對手。

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