快速的塑胶模具制造技术应用探索

廖金堆

（福建信息职业技术学院，福建福州 350003）

快速成型技术能够提升零件的快速制造能力，优化传统模架的结构及原理，提高模具制造效率。新型超级模架其核心理念是将非核心工作进行标准化处理，比如模架、开框、配件等。生产制造企业或者部门技术人员可以更加关注塑件胶位，将所有技术力量和精力集中在模芯的制造上，制造工序减少，出错的机率降低，加速了塑料制品的制造效率和制造品质提升。

1 快速成型技术及其分类

1.1 立体光固化技术

立体光固化技术主要利用树脂材料的光敏性。母版模具是通过激光扫描，然后局部形成固化而成，这种方法的表面细密度比较高。模具成型时可以控制激光的运动轨迹，得到与设计图纸完全吻合的模具。立体光固化技术不仅可以得到细密度高的模具，同时也可以保证表面的光洁度，模具可以直接使用。

1.2 箔材叠层技术

激光扫描是箔材叠层技术的关键，通过激光扫描形成具体的设计图层，此外，设计层级也可以在仿真设计时就直接区分出来。箔材的厚度是最小的变化公约数，并且按照分层单元对其切割，之后按顺序粘合箔材，整体的模具就这样制造出来了[2]。箔材叠层技术不能保证模具的细密度及表面光洁度，因为粘合箔材时无法达到最高精度，且采取热熔胶等方式也增大了误差，但是这种方法的成型效能比其他的方法高很多。此外，模具采用箔材叠层方法的制造速度是最高的，在制造时间上比立体光固化技术减少了70%左右。

1.3 粉末激光烧结技术

光敏粉末直接决定了粉末激光烧结技术的发展。铺在设计台上的光敏粉末经过激光的照射会烧结，然后固化，这与立体光固化技术的原理有一些相似[3]。但在大批量的车间制作中，模具成型时采用的是分层烧结，分层铺设。照射光敏粉末的激光也是通过计算机控制的，因此，在稳定度及精密度方面能够实现很好的效果，模具成型的质量也是非常高的。不过由于原理及实际操作中的一些问题，很难让模具表面的光洁度达到理想程度，需要通过后续修整来完善，这会导致模具紧密度降低。再加上粉末激光烧结技术本身就是减材成型，与其他技术相比，在成本、效能及效率方面都不具备优势。

1.4 丝状材料堆叠技术

丝状材料堆叠技术是指精确控制喷头，从而通过丝状材料对模具分层切片。该技术在分层切片控制及精密度等方面具有一定的自身优势[4]。在实际的生产生活中，具有粘性的丝状材料锁已经基本替换掉了箔材，但是，因为固体材料没有被替代，所以表面的光洁度无法得到有效提升。

1.5 3D 打印技术

3D 打印是通过计算机控制材料进行堆叠打印。3D 打印技术已经非常成熟，并且不断突破，在维护、打印材料等方面都取得了不错的成就。此外，3D 打印的材料可以重复使用是其独特的优势，并且其设计模板来源广泛，具有非常高的兼容性，因此3D 打印非常有潜力，且具有很强的市场竞争力。但是，3D 打印的表面光洁度达不到理想的要求，且3D 打印可以使用的材料非常有限，这也限制了3D 打印的发展。

2 塑件结构分析

图1 中的塑件采用ABS 材料，塑件左侧是一个斜向的通孔的斜滑块抽芯，抽芯在25 mm 以上，主要是用来接出线揽排插头。动模滑块抽芯在塑件后面的扣位孔。塑件的前面有接入电池线的圆形孔，为确保塑件外观的光滑无接痕，需要一个定模滑块抽芯。包胶滑块抽芯则在塑件右侧的装饰线槽内。

3 模具结构设计

3.1 分型面与浇注系统的选择

分型面是一个可离面，是分开模具并取出塑件的模具可离面，直接影响到模具结构、塑件成型、脱模等过程，因此，分型面的选择需慎重。而浇注系统可以选择XGI 简化型细水口，直接进胶。

3.2 顶出机构的设计

塑件的尺寸不大，且一般是ABS 材料，并非透明外观，再加上塑件的两个台阶都是包胶模具，容易产生紧缩的物理特性。因此在脱模时可能会遇到一些困难，比如收缩包紧力过大等。因此，为了方便塑件脱模，在塑件的第二台阶处设置了顶出，如图1 所示，12 支圆顶针有利于快速顺利脱模。

图1 顶出结构

3.3 侧向抽芯机构的设计

塑件的孔与扣位都必须做滑块抽芯，比如碰穿圆孔、扣位方孔、斜方孔、包胶装饰槽等。只有设计合理的模具才会使得塑胶模具的制造效率得到提升，节省制造时间及财力成本，以降低加工的难度。而对于前端的碰穿圆孔，C 型滑块抽芯的应用，能够让夹线的负面影响降低，提升模具成品的美观度；方形碰穿扣位一般来说，来自侧面的压力比较小，所以采用B 型滑块抽芯就是适宜的方案；斜方孔的抽芯行程较大的斜方孔，采用A 型滑块抽芯更加合理；包胶位大的线槽位，容易出现毛边不均等问题，则适用于D 型滑块抽芯，能提高模具的质量。而为了保证滑块在使用过程中不移动，需注意D 滑块型芯上的反铲定位。

4 模具制造过程

模具所需零件的加工时间，如表1 所示。塑胶模具最难把握的是良好的精度，而在这一方面，需要精准的加工时间来保证，因此，需要控制好时间。建议所有零件尽量在CNC机上加工，并完成测量与配制，以此来保证加工精度与加工时间。

表1 模具零件加工时间表

5 结论

塑料制品的应用广泛，市场需求量大，塑胶模具快速制造技术就尤为重要。总体来说，精密度、表面光洁度、成型成本（包括时间成本、人力成本及资金成本）都是非常关键的指标，是需要考虑的重要因素，值得我们进一步深入研究。