帶有齒輪塑件的模具設計

帶有齒輪塑件的模具設計,帶有,齒輪,模具設計 浙江工貿(mào)職業(yè)技術學院汽車與機電工程系畢業(yè)設計（論文）開題報告課題名稱： 帶有齒輪塑件的模具設計 專 業(yè)： 模具設計與制造 班 級： 03模具（1）班 姓 名： 徐大吉 學 號： 03 指導教師： 譚小紅 2006年 03月18日浙江工貿(mào)職業(yè)技術學院汽車與機電工程系畢業(yè)設計開題報告1、課題研究的現(xiàn)狀和意義我國塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質量、技術和能力等方面都有了很大發(fā)展，但與國民經(jīng)濟發(fā)展需求和世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、長壽命的中高檔塑料模具每年仍大量進口。在總量供不應求的同時，一些低檔塑料模具已供過於求，市場激烈；一些技術含量不太高的中檔塑料模具也有一些向於供過於求。隨著市場的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今後必然會不斷發(fā)展，因此對模具的要求也一定會越來越高。為了滿足市場的需要，未來的塑料模具無論是品種、結構、性能還是加工技術都必將會有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時代發(fā)展步伐。2、課題要解決的問題或研究的基本內(nèi)容 根據(jù)塑料制品的形狀、精度、大小、工藝要求和生產(chǎn)批量，模具設計軟件會提供相應的設計步驟、參數(shù)選擇計算公式以及標準模架等，最后給出全套模幾結構設計圖。一套完整的塑料模一般包括成形零件、合模導向機構、澆注系統(tǒng)、頂出脫模機構、抽芯機構、溫度調節(jié)系統(tǒng)、排氣機構等主要組成部分。這里的每個步驟都是這次設計過程中需解決的基本問題。3、課題研究擬采用的手段和工作路線 （1）設計任務書（2）調研（3）確定設計方案（4）Pro/e設計結構（5）結構分析4、課題研究進程計劃 34周：開題報告57周：畢業(yè)設計 89周：畢業(yè)論文 10周：畢業(yè)答辯 5、課題成果論文 圖紙 產(chǎn)品或作品 應用程序 其它：指導教師意見： 指導教師（簽名）： 年 月 日教研室主任意見： 教研室主任（簽名）： 年 月 日帶有齒輪塑件的模具設計帶有齒輪塑件的模具設計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應用用，重重點點講講述述了了帶帶有齒輪塑件的模具設計過程。有齒輪塑件的模具設計過程。關鍵詞關鍵詞 工業(yè)產(chǎn)品及日常用品工業(yè)產(chǎn)品及日常用品 模具設計模具設計 實用性實用性 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，有有時時采采用用精精度度和和強強度度不不太太高高的的塑塑料料傳傳動動，由由于于塑塑料料具具有有可可塑塑性性強強，密密度度小小、比比強強度度高高、結結緣緣性性、化化學學穩(wěn)穩(wěn)定定性性高高、外外觀觀多多樣樣的的特特點點，因因而而受受到到越越來來越越多多的的廠廠家家及及人人民民的的喜喜愛愛。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)展展而而應應而而生生的的，目目前前塑塑料料制制件件幾幾乎乎已已經(jīng)經(jīng)進進入入一一切切工工業(yè)業(yè)部部門門以以及及人人民民日日常常生生活活的的各各個個領領域域。隨隨著著機機械械工工業(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來越越多多，質質量量要要求求也也越越來來越越高高，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開發(fā)發(fā)，設設計計制制造造的的水水平平也也須須越越來來越越高高。本本文文也也就就對對一一個個帶帶有有齒輪塑件的模具設計過程進行闡述。齒輪塑件的模具設計過程進行闡述。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)過配色可配成任何顏色。成型特點：ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加壓前應進行干燥處理，ABS易產(chǎn)節(jié)痕，模具設計時應注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力，在正常的成型條件下壁厚，熔料溫度對收縮率影響極小，在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在5060c,而在強調塑件光澤和耐熱時，模具溫度應控制在6080c。材料分析：ABS無毒無味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤，具有良好的機械強度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學穩(wěn)定性和電器性能，密度為1.021.5/cm3當注射成型的塑料與開合模方向不同的內(nèi)側或外側有孔、凹穴或凸臺時，模具上成型該處的零件必須制成可側向移動的，以便在塑件脫模推出之前，先將側向零件抽出，然后再把塑件從模內(nèi)推出，否則將無法脫模，由上圖可知，由于齒輪及導角所致，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向分型的模具設計方案。3-1 3-1 成型零部件的設計成型零部件的設計 根據(jù)成型零部件的強度與剛度計算，及其經(jīng)濟效應和實用性來考慮，設定為一模兩腔，由于要在動模布置澆注系統(tǒng)及使塑件能與側型芯順利脫模，確定型腔之間最小壁厚為19mm對其進行強度與剛度校核，由于采用的是整體式圓型型腔,，由于此型腔分三段，故取最長段14mm,進行校核即可。（1）按剛度條件計算：成立故能滿足其剛度要求。（2）按強度條件計算成立故能滿足其剛度要求確定最小壁厚之后,結合模具抽芯原則,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 成型零部件的設計成型零部件的設計（3）型芯尺寸的確立：成型零部件工作尺寸是指直接用來構成塑件型面的尺寸，影響塑件尺寸精度的因素很多，概括的說有塑料材料，塑件結構和成型工藝過程、模具結構、模具制造和裝配、模具使用中的磨損等因素。在模具設計中應根據(jù)塑件的材料、幾何形狀、尺寸精度等級及影響因素等進行設計計算?？紤]到是側抽芯,其中有一部分型芯長4mm將作為導向的作用型芯如圖：3-33-3成型零部件的設計成型零部件的設計根據(jù)塑件的精度要求為一般，故可確立型芯尺寸，型芯導向部分長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)的設計澆注系統(tǒng)的設計 （1 1）主流道的設計主流道的設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸出開始到分流道為止的主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸出開始到分流道為止的塑料體的流動通道，根據(jù)模具設定為一模兩腔，可以估計一次成型所需的塑料，因此可確定塑料體的流動通道，根據(jù)模具設定為一模兩腔，可以估計一次成型所需的塑料，因此可確定型號為型號為SZ-60/40SZ-60/40立式注射機，結合廠里實際應用情況，及模架的選擇及剛度與強度要求澆口立式注射機，結合廠里實際應用情況，及模架的選擇及剛度與強度要求澆口套設計如下，其中澆口套末端流直徑為套設計如下，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)的設計澆注系統(tǒng)的設計（2）分流道的設計在設計多型腔或者多澆口的單型腔的澆注系統(tǒng)時應設置分流道，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)的設計澆注系統(tǒng)的設計（3）分型面的選擇根據(jù)分型面的設計原則，1分型面應該選在塑件的最大輪廓處2分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模3分型面的選擇應保證塑件的精度要求4分型面的選擇應滿足塑件的外觀質量要求5分型面的選擇要便于模具的加工制造6分型面的選擇應有利于排氣綜合上面幾點故將側型芯與塑件最大輪廓35不設計在同一側，使其能夠順利脫模。（4）側澆口的設計根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應該開設在塑件壁厚處等要求，故澆口開設在最大壁厚35處根據(jù)側澆口的范圍尺寸經(jīng)驗取值,b=1,t=1,l=1,冷料穴是澆注系統(tǒng)的結構組成之一，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，設計拉料桿為：如圖：4-4 4-4 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)的設計4-5 4-5 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)的設計（5）排氣系統(tǒng)的設計利用配合間隙排氣，這是最常見的，也是最經(jīng)濟的，更是具有使用性的。利用滑塊和導滑槽配合間隙便可以排氣，所以這里無須開排氣槽。5-1 5-1 導向機構的設計導向機構的設計 導向機構分為動模與定模之間的導向作用和推出機構的導向，為了確保動、定模之間的正確導向與定位，需要在動、定模部分采用導柱、導套。其作用主要有三點：定位作用、導向作用、承受一定的側向壓力。（1）導柱設計按照導柱導向部分的長度應比凸模高度高出8-12mm,這里由于采用的側向抽芯，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，故可設計成帶頭導柱根據(jù)所選模架與模板厚度得出：5-2 5-2 導向機構的設計導向機構的設計（2）導向孔的設計導向孔分無導套和有導套兩種，無導套是導向孔直接開設在模板上，這種形式的孔加工簡單經(jīng)濟，精度要求不高的模具，由于此塑件精度為一般，故無導套為所選用。6-1 6-1 推出機構的設計推出機構的設計推出機構一般由推出、復位和導向三大部件組成，推出機構按其推出動作的動力來源可分為手動推出機構、機動推出機構、和液壓與氣動推出機構等，按模具的結構特征可分為一次推出機構、二次推出機構、定模推出機構等等一次推出機構又稱簡單推出機構，它是指開模后在動模一側用一次推出動作完成塑件的推出。一次推出機構，包括推桿推出機構，推管推出機構，推件板推出機構等等。由于設置推桿的自由度較大，且截面大部分為圓形，制造維修方便、推出動作靈活可靠，推出時運動阻力小，便于跟換，結合模架的選擇綜合各方面因素考慮，推桿推出機構應該是首選。（1）推桿的設計根據(jù)推桿位置的選擇要求：推桿的位置應該選擇在脫模阻力最大，當塑件各處的脫模阻力相同時需要均勻布置、推桿位置選擇時應注意塑件本身的強度與剛度，推桿裝入模具后，其端面應與型腔底面平齊，或高出型腔0.05-0.1mm,考慮冷料穴中有較多的塑料，故在其附近設置兩根推桿，由于此塑件為傳動使用并無外觀的要求故在型腔內(nèi)各設置兩根推桿，根據(jù)各模板的厚度、型腔尺寸、分流道及最小壁厚考慮設計推桿如下6-2 6-2 推出機構的設計推出機構的設計6-3 6-3 推出機構的設計推出機構的設計（2）復位桿的設計推出機構在注射模工作時，每開合模一次，就往復運動一次，除了推桿和復位桿與模板的活動配合以外，其余均處與浮動狀態(tài)，使推出機構復位最簡單最常用的方法是在推桿固定板同時安裝復位桿，復位桿為圓形截面，每副模具一般設置4根根據(jù)模架的選擇，復位桿設計為數(shù)量4根，中心距為14650mm,此外由于設置側向抽芯的緣故，為了防止干涉需要在復位桿設置彈簧，彈簧先復位機構是利用彈簧的彈力使推出機構在合模之前進行復位的一種先復位機構，即彈簧被壓縮地安裝在推板固定板與動模支承板之間。為了使復位桿能夠及時復位，設計彈簧中徑為14mm,截面直徑為3mm。復位桿設計如下：7-1 7-1 側向分型與抽芯機構設計側向分型與抽芯機構設計根據(jù)動力來源的不同，側向分型與抽芯一般可分為機動、液壓或氣動以及手動等三大類。機動側向分型與抽芯機構是利用注射模開模力作為動力，通過有關 傳動零件將力作用于側向成型零件使其側向參考:分型或者將其側向抽芯，合模時又靠有關傳動零件使側向成型零件復位。這類機構結構比較復雜，但能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，根據(jù)傳動零件的不同，又可分為斜導柱、彎銷、斜導槽、斜滑塊等。斜導柱側向分型與抽芯機構是在開模力或推出力的作用下，斜導柱驅動側型芯或側向成型塊完成側向抽芯或側向分型的動作，這里采用的是斜導柱有下面幾個原因，斜導柱側向分型與抽芯機構結構緊錯湊、動作可靠、制造方便、且有一個主要原因是這里抽芯距不大。（1）抽芯距的計算根據(jù)側抽芯距一般比塑件上的側凹、側孔的深度大23mm；用公式表示為S=S+3mm,為了使型芯在分型時完全與塑料分離，由塑件尺寸可得出型芯工作長度為21mm,且多出4mm為導向，故在型芯一側抽芯距為S=S+3mm214328mm,同理，由型腔工作長度為5mm，故有型腔一側抽芯距為S=S+3mm538mm 7-2 7-2 側向分型與抽芯機構設計側向分型與抽芯機構設計（2）長斜導柱的設計根據(jù)斜導柱的傾斜角的取值范圍1222經(jīng)過初步計算后確定為19。由此并可得出楔緊角a=a+2=21，由于車銷半球形較困難，故設計成錐臺形，其錐角大于斜導柱的傾斜角a，=a+2=21，斜導柱與固定端與模板之間采用H7/m6過渡配合，工作部分與滑塊上斜導孔之間采用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，但為了使斜導柱在合模過程中正確定位，斜導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得出其工作長度為L28/0.325586.1mm。同理可以得到斜部分導柱固定長度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，則長斜導柱總長為：L=L+L+錐臺高度（510）132mm。7-3 7-3 側向分型與抽芯機構設計側向分型與抽芯機構設計由 導出公式F其中A為包絡型芯的面積，P為塑件對單位面積的包緊力。將A、P值帶入計算結果得出F=5kN,又因為H為27mm,故可查得斜導柱直徑為18，又因為斜導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大一些故取20（1）斜導柱的設計為了使塑件能夠脫模順利，短斜導柱應該與長斜導柱其形狀與技術要求一致，則由型腔抽芯距S=8mm可得出其工作尺寸為：同理可以得到斜導柱固定部分長度 則長斜導柱總長為：L=L+L+錐臺高度（510）70mm。另外為了防止斜導柱合模時不與模板碰撞，應該在模板上開槽，經(jīng)過計算設計斜導柱如下：7-4 7-4 側向分型與抽芯機構設計側向分型與抽芯機構設計（4）側滑塊與導滑槽的設計 在設計導滑槽與側滑塊時，導滑部分配合采用(H8/g7)配合，為整體式導滑槽，配合部分的粗糙度R0.8um側滑塊采用45鋼制造，HRC大于40。（5）楔緊塊的設計在注射成型過程中，側向成型零件在成型壓力下會使側滑塊向外移，如果沒有楔緊塊楔緊，側向力會通過側滑塊傳給斜導柱，使斜導柱發(fā)生變形。在設計楔緊塊過程中，采用的是螺釘固定的形式，它具有結構簡單，加工方便的優(yōu)點。（6）側滑塊定位裝置的設計為了合模時讓斜導柱能正確插入側滑塊的斜導孔中，在開模過程中側滑塊剛脫離斜導柱必須定位，否則合模時會損壞模具。側滑塊定位裝置的設計采用的是彈簧鋼珠式，側滑塊上的定位穴成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 支承零部件的設計支承零部件的設計用來防止成型零部件及各部分機構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）支承板的設計支承板，又稱動模墊板，是墊在動模型腔下面的一塊平板，其作用是承受成型時塑料熔體對動模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部產(chǎn)生過大的翹曲變形或防止主型芯脫出型芯固定板。對支承板的設計要求是，具有較高的平行度和必要的硬度和強度，根據(jù)所選模架得出支承板厚度為35mm,故對其進行剛度較核即可。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，故無需再設計。9-1 9-1 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計注射入模具中的熱塑性熔融樹脂，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)的熔融樹脂的溫度為了縮短冷卻時間一般就是開始冷卻水道。（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單位時間內(nèi)注入模具內(nèi)的塑料熔體的質量 模具溫度 塑料成型時在 模具內(nèi)釋放的熱焓量 冷卻水的平均溫度經(jīng)計算G為1.8，查表得 為3.5，為 50，為20，帶入計算得A=5.8310。9-2 9-2 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計由傳熱面積A=dl,，代入上式化簡得：L=10mm,這是由于小型塑件的原因，可見冷卻水道需要得很少，但為了遵循盡量多設冷卻水道的原則，又因為模板上要布置滑塊的緣故，特將冷卻水管設置在支承板與上模座板如下：結束語經(jīng)過上述設計步驟后，一副模具已成型：謝謝老師觀看衷心感謝各位指導老師及答辯老師給我的幫助與指導，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計 目 錄1引言 3 2塑件分析，塑料成型特征工藝參數(shù).33成型零部件的設計.4（1） 按剛度條件計算（2） 按強度條件計算（3） 型芯尺寸的確立（4） 型芯尺寸的確立4澆注系統(tǒng)的設計7（1） 主流道的設計（2） 分流道的設計（3） 分型面的選擇（4） 側澆口的設計（5） 排氣系統(tǒng)的設計5導向機構的設計8（1） 導柱設計（2）導向孔的設計6推出機構的設計.9（1） 推桿的設計（2） 復位桿的設計7側向分型與抽芯機構設計11（1） 抽芯距的計算（2） 長斜導柱的設計 （3） 短斜導柱的設計（4） 側滑塊與導滑槽的設計 （5） 楔緊塊的設計 （6） 側滑塊定位裝置的設計8支承零部件的設計13（1） 支承板的設計9溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計13（1） 冷卻水道的尺寸確定10 結束語.1411 參考文獻.15帶有齒輪塑件的模具設計摘要 介紹了帶有齒輪塑件在工業(yè)產(chǎn)品及日用品的應用，重點講述了帶有齒輪塑件的模具設計過程。關鍵詞 工業(yè)產(chǎn)品及日常用品 模具設計 實用性 模具cad/cam1引言 工業(yè)產(chǎn)品及日用品，有時采用精度和強度不太高的塑料傳動，由于塑料具有可塑性強，密度小、比強度高、結緣性、化學穩(wěn)定性高、外觀多樣的特點，因而受到越來越多的廠家及人民的喜愛。塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)的發(fā)展而應而生的，目前塑料制件幾乎已經(jīng)進入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領域。隨著機械工業(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越多，質量要求也越來越高，這就要求成型塑件的模具的開發(fā)，設計制造的水平也須越來越高。本文也就對一個帶有齒輪塑件的模具設計過程進行闡述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無毒無味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤，具有良好的機械強度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學穩(wěn)定性和電器性能，密度為1.021.5/cm3ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于加工，經(jīng)過配色可配成任何顏色。成型特點：ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加壓前應進行干燥處理，ABS易產(chǎn)節(jié)痕，模具設計時應注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力，在正常的成型條件下壁厚，熔料溫度對收縮率影響極小，在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在5060c,而在強調塑件光澤和耐熱時，模具溫度應控制在6080c。當注射成型的塑料與開合模方向不同的內(nèi)側或外側有孔、凹穴或凸臺時，模具上成型該處的零件必須制成可側向移動的，以便在塑件脫模推出之前，先將側向零件抽出，然后再把塑件從模內(nèi)推出，否則將無法脫模，由上圖可知，由于齒輪及導角所致，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向分型的模具設計方案。 3成型零部件的設計根據(jù)成型零部件的強度與剛度計算，及其經(jīng)濟效應和實用性來考慮，設定為一模兩腔，由于要在動模布置澆注系統(tǒng)及使塑件能與側型芯順利脫模，確定型腔之間最小壁厚為19mm，對其進行強度與剛度校核，由于采用的是整體式圓型型腔,，且此型腔分三段，故取最長段14mm,進行校核即可。（1） 按剛度條件計算：max=化簡得出 s1.15式中 E型腔材料彈性模量；J梁的慣性矩S側壁厚度P型腔內(nèi)單位面積熔體壓力根據(jù)查表結果得出E=2.0610Mpa =0.05mmP取30Mpa,代入計算得出結果191.15，成立故能滿足其剛度要求。（2）按強度條件計算：sr(式中 型腔材料許用拉應力為150Mpa 代入計算得出19r(成立故能滿足其強度要求，確定最小壁厚之后,結合模具抽芯原則,初步確定選用A型模架，模架尺寸為210170，并可確定各個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構成塑件型面的尺寸，影響塑件尺寸精度的因素很多，概括的說有塑料材料，塑件結構和成型工藝過程、模具結構、模具制造和裝配、模具使用中的磨損等因素。在模具設計中應根據(jù)塑件的材料、幾何形狀、尺寸精度等級及影響因素等進行設計計算?？紤]到是側抽芯,其中有一部分型芯長4mm將作為導向的作用型芯如圖： 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+0.75,其中 S塑料的平均收縮率 取/3塑件的公差由塑件尺寸 27，28代入計算得273285，28.334。根據(jù)型芯高度公式h=(1+s)h+2/3, 由塑件尺寸15,6代入計算得15.216,6.138,型芯導向部分長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-0.75, 由塑件尺寸323034.998,28.476。32，33，35，28.5代入計算得,31.982,29.985,32.987,根據(jù)型腔深度公式h=(1+s)h-2/3，由塑件尺寸14，5，1，代入計算得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404澆注系統(tǒng)的設計（1） 主流道的設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸出開始到分流道為止的塑料體的流動通道，根據(jù)模具設定為一模兩腔，可以估計一次成型所需的塑料，因此可確定型號為SZ-60/40立式注射機，結合廠里實際應用情況，及模架的選擇及剛度與強度要求澆口套設計如下：圖2-5澆口套末端流直徑為6，錐角為2度。（2）分流道的設計 在設計多型腔或者多澆口的單型腔的澆注系統(tǒng)時應設置分流道，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)分型面的設計原則，1分型面應該選在塑件的最大輪廓處2分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模3分型面的選擇應保證塑件的精度要求4分型面的選擇應滿足塑件的外觀質量要求5分型面的選擇要便于模具的加工制造6 分型面的選擇應有利于排氣綜合上面幾點故將側型芯與塑件最大輪廓35不設計在同一側，使其能夠順利脫模。（3） 側澆口的設計 根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應該開設在塑件壁厚處等要求，故澆口開設在最大壁厚35 處 根據(jù)側澆口的范圍尺寸經(jīng)驗取值,b=1,t=1,L=1,如圖：圖2-7冷料穴是澆注系統(tǒng)的結構組成之一，其作用是容納澆注系統(tǒng)中料流的前鋒冷料，設計如上圖。是一個半徑為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，設計拉料桿為：圖2-8（5）排氣系統(tǒng)的設計利用配合間隙排氣，這是最常見的，也是最經(jīng)濟的，更是具有使用性的。利用滑塊和導滑槽配合間隙便可以排氣，所以這里無須開排氣槽。5導向機構的設計 導向機構分為動模與定模之間的導向作用和推出機構的導向，為了確保動、定模之間的正確導向與定位，需要在動、定模部分采用導柱、導套。其作用主要有三點：定位作用、導向作用、承受一定的側向壓力。（1）導柱設計按照導柱導向部分的長度應比凸模高度高出8-12mm,這里由于采用的側向抽芯，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，故可設計成帶頭導柱根據(jù)所選模架與模板厚度得出：圖2-9（2）導向孔的設計導向孔分無導套和有導套兩種，無導套是導向孔直接開設在模板上，這種形式的孔加工簡單經(jīng)濟，精度要求不高的模具，由于此塑件精度為一般，故無導套為所選用。6推出機構的設計推出機構一般由推出、復位和導向三大部件組成，推出機構按其推出動作的動力來源可分為手動推出機構、機動推出機構、和液壓與氣動推出機構等，按模具的結構特征可分為一次推出機構、二次推出機構、定模推出機構等等一次推出機構又稱簡單推出機構，它是指開模后在動模一側用一次推出動作完成塑件的推出。一次推出機構，包括推桿推出機構，推管推出機構，推件板推出機構等等。由于設置推桿的自由度較大，且截面大部分為圓形，制造維修方便、推出動作靈活可靠，推出時運動阻力小，便于跟換，結合模架的選擇綜合各方面因素考慮，推桿推出機構應該是首選。（1）推桿的設計根據(jù)推桿位置的選擇要求：推桿的位置應該選擇在脫模阻力最大，當塑件各處的脫模阻力相同時需要均勻布置、推桿位置選擇時應注意塑件本身的強度與剛度，推桿裝入模具后，其端面應與型腔底面平齊，或高出型腔0.05-0.1mm,考慮冷料穴中有較多的塑料，故在其附近設置兩根推桿，由于此塑件為傳動使用并無外觀的要求故在型腔內(nèi)各設置兩根推桿，根據(jù)各模板的厚度、型腔尺寸、分流道及最小壁厚考慮設計推桿如下：圖2-10（2）復位桿的設計推出機構在注射模工作時，每開合模一次，就往復運動一次，除了推桿和復位桿與模板的活動配合以外，其余均處與浮動狀態(tài)，使推出機構復位最簡單最常用的方法是在推桿固定板同時安裝復位桿，復位桿為圓形截面，每副模具一般設置4根根據(jù)模架的選擇，復位桿設計如下：圖2-11數(shù)量為4根，中心距為14650mm,此外由于設置側向抽芯的緣故，為了防止干涉需要在復位桿設置彈簧，彈簧先復位機構是利用彈簧的彈力使推出機構在合模之前進行復位的一種先復位機構，即彈簧被壓縮地安裝在推板固定板與動模支承板之間。為了使復位桿能夠及時復位，設計彈簧中徑為14mm, 截面直徑為3mm。7側向分型與抽芯機構設計根據(jù)動力來源的不同，側向分型與抽芯一般可分為機動、液壓或氣動以及手動等三大類。機動側向分型與抽芯機構是利用注射模開模力作為動力，通過有關 傳動零件將力作用于側向成型零件使其側向參考:分型或者將其側向抽芯，合模時又靠有關傳動零件使側向成型零件復位。這類機構結構比較復雜，但能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，根據(jù)傳動零件的不同，又可分為斜導柱、彎銷、斜導槽、斜滑塊等。斜導柱側向分型與抽芯機構是在開模力或推出力的作用下，斜導柱驅動側型芯或側向成型塊完成側向抽芯或側向分型的動作，這里采用的是斜導柱有下面幾個原因，斜導柱側向分型與抽芯機構結構緊錯湊、動作可靠、制造方便、且有一個主要原因是這里抽芯距不大。（1） 抽芯距的計算根據(jù)側抽芯距一般比塑件上的側凹、側孔的深度大23mm；用公式表示為S=S+3mm,為了使型芯在分型時完全與塑料分離，由塑件尺寸可得出型芯工作長度為21mm,且多出4mm為導向，故在型芯一側抽芯距為S=S+3mm214328mm,同理，由型腔工作長度為5mm，故有型腔一側抽芯距為S=S+3mm538mm（2） 長斜導柱的設計 根據(jù)斜導柱的傾斜角的取值范圍1222經(jīng)過初步計算合確定為19。由此并可得出楔緊角a=a+2=21，由于車銷半球形較困難，故設計成錐臺形，其錐角大于斜導柱的傾斜角a，= a +2=21，斜導柱與固定端與模板之間采用H7/m6過渡配合，工作部分與滑塊上斜導孔之間采用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，但為了使斜導柱在合模過程中正確定位，斜導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=得出其工作長度為L86.1mm。同理可以得到斜導柱固定部分長度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，則長斜導柱總長為：L=L+ L+錐臺高度（510）132mm。由F,F導出公式F其中A為包絡型芯的面積，P為塑件對單位面積的包緊力。將A、P值帶入計算結果得出F=5kN,又因為H為27mm,故可查得斜導柱直徑為18，又因為斜導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大一些故取20（3） 短斜導柱的設計 為了使塑件能夠脫模順利，短斜導柱應該與長斜導柱其形狀與技術要求一致，則由型腔抽芯距S=8mm可得出其工作尺寸為：L=24.5mm同理可以得到斜導柱固定部分長度L=40mm則長斜導柱總長為：L=L+ L+錐臺高度（510）70mm。另外為了防止斜導柱合模時不與模板碰撞，應該在模板上開槽，經(jīng)過計算設計斜導柱如下：圖2-11（4）側滑塊與導滑槽的設計 在設計導滑槽與側滑塊時，導滑部分配合采用(H8/g7)配合，為整體式導滑槽，配合部分的粗糙度R0.8um側滑塊采用45鋼制造，HRC大于40。（5）楔緊塊的設計 在注射成型過程中，側向成型零件在成型壓力下會使側滑塊向外移，如果沒有楔緊塊楔緊，側向力會通過側滑塊傳給斜導柱，使斜導柱發(fā)生變形。在設計楔緊塊過程中，采用的是螺釘固定的形式，它具有結構簡單，加工方便的優(yōu)點。（6）側滑塊定位裝置的設計為了合模時讓斜導柱能正確插入側滑塊的斜導孔中，在開模過程中側滑塊剛脫離斜導柱必須定位，否則合模時會損壞模具。側滑塊定位裝置的設計采用的是彈簧鋼珠式，側滑塊上的定位穴成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支承零部件的設計用來防止成型零部件及各部分機構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） 支承板的設計支承板，又稱動模墊板，是墊在動模型腔下面的一塊平板，其作用是承受成型時塑料熔體對動模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部產(chǎn)生過大的翹曲變形或防止主型芯脫出型芯固定板。對支承板的設計要求是，具有較高的平行度和必要的硬度和強度，根據(jù)所選模架得出支承板厚度為35mm,故對其進行剛度較核即可。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=2.110Mpa，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，故無需再設計。9溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計注射入模具中的熱塑性熔融樹脂，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)的熔融樹脂的溫度為了縮短冷卻時間一般就是開始冷卻水道。(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A=其中G單位時間內(nèi)注入模具內(nèi)的塑料熔體的質量塑料成型時在 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)計算G為1.8，查表得3.5，T為 50，T為20，帶入計算得A=5.8310。由傳熱面積A=dl,，代入上式化簡得：L=10mm,這是由于小型塑件的原因，可見冷卻水道需要得很少，但為了遵循盡量多設冷卻水道的原則，又因為模板上要布置滑塊的緣故，特將冷卻水管設置在支承板如下：圖2-12在上模座板設置如下：圖2-13結束語：模具，由其在工業(yè)中的特殊地位，現(xiàn)代模具的設計與制造正朝CAD/CAM/CAE的方向發(fā)展,Pro/e、UG等等便是其中的代表者，由于本人所學知識有限，目前還不能很好的利用好CAD/CAM/CAE設計模具實乃一大憾事，通過這次設計，發(fā)現(xiàn)在實際當中模具的設計與制造與理論中的是有區(qū)別的，因為經(jīng)濟與實用，才是現(xiàn)在模具商考慮更多的，就那模架的選擇來說，只能說是準標準的，在設計期間，在廠模具車間實習期間，得到了廠里模具師傅大力指導，知道了模具沒有實踐是行不通的，經(jīng)過三周時間，一副較完整的模具已成型，此期間得到了譚小紅老師得細心指導，在此表示感謝！由于時間有限，設計中難免有不合理之處希望各位指出。參考文獻：（1）屈華昌主編. 塑料成型工藝與模具設計. 高等教育出版社.（2）塑料成型工藝及模具設計課程設計指導書.（3）中國模具設計大典（4）李云程主編. 模具制造工藝學. 機械工業(yè)出版社.（5）吳兆祥主編. 模具材料及熱處理. 機械工業(yè)出版社.15微透鏡陣列注塑成型技術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。因此我們在近來的研究中非常關注， 為了進一步了解注塑成型在不同的加工條件下對可復制的微透鏡陣列剖面的影響，如流量、填料壓力和填料時間，對3種不同的高分子材料(PS，PMMA和PC)進行了大量的試驗。 鎳金屬模具嵌件微陣列就是利用改良的LIGA技術電鍍主裝配的顯微結構制造的。在表面輪廓得到測量的前提下，研究工藝條件對可復制的微透鏡陣列的影響。實驗結果表明， 填料壓力和流速對注射模塑的終產(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， 并在實際運用中，能與精細的光學元件相媲美。1 說明微型光學產(chǎn)品，如微透鏡或微透鏡陣列已廣泛應用于光學數(shù)據(jù)存儲、生物醫(yī)學、顯示裝置等各個光學領域。微透鏡和微透鏡陣列不僅在實踐應用上，而且在微型光學的基礎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，光阻回流進程，紫外激光照射等。還有復制技術，如注塑模壓成型和熱壓技術 ，這種方法對于減少大規(guī)模生產(chǎn)的微型光學產(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，只要注塑成型過程中能很好的復制微觀結構，那么肯定是最適合于降低大量生產(chǎn)成本的方法?；谶@點，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構過程中最重要的步驟。在本次研究中，我們考察了工藝條件對可復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的改良的LIGA技術來編制的。注塑成型實驗采用的是一種鍍鎳金屬模具，來探討了幾種不同工藝條件對成型的影響。通過對微透鏡陣列的表面輪廓測量，用來分析工藝條件產(chǎn)生的影響。最后，利用原子力顯微鏡(AFM)測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，在一個有機玻璃板上制造出具有幾種不同直徑微透鏡陣列。此種技術是先用X光照射有機玻璃板，然后再進行熱處理兩部分構成的。X-射線照射引起有機玻璃分子質量的減少，同時降低了玻璃化轉變溫度，并因此導致凈含量的增加，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，結合改良的LIGA技術可以預測微透鏡形狀的變化過程。 在試驗中使用的微透鏡陣列，有500m (22陣列)，300m (22)和200m (55)的直徑陣列，高分別是20.81m，17.21m和8.06m。采用改良的LIGA技術制造微透鏡陣列作為一個主要的技術，用來制作鍍鎳的金屬模具的注塑成型。另一些特殊材料，因為它們的強度不夠或熱性能差而不能直接進行微細加工，當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械性能和熱性能的金屬材料，因為它們能在可復型加工過程中經(jīng)受高壓力和不斷變化的溫度。因此，為了利用這種復制技術進行大批量生產(chǎn)，我們選擇使用金屬模具材料而不是有機玻璃硅晶體。一些特殊技術，如低壓注塑成型8技術，應該作為良好的復制加工方法被采納。電鍍模具的最終大小為30 mm30 mm3mm。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200m的微透鏡陣列電子顯微鏡圖像；（c）直徑為300m的微透鏡陣列電子顯微鏡圖像3 注塑成型實驗 傳統(tǒng)注塑機(Allrounders 220 M，Arburg)多用做實驗機。注塑模具設計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 注塑模具實驗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板(在這次實驗中，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，通過支撐板、模具流道和滑動的模具表面將熔融聚合物引入模腔。用這種方法設計的模架，能夠使模具零件更換起來簡單容易。不過，有時候也使用具有特定孔徑形狀的支撐板。 實驗主要用三種普通高分子材料，PS(615APR，陶氏化學)，有機玻璃(IF870， LG MMA)和PC(Lexan 141R)進行注塑成型。這些高分子材料通常在光學元件上使用，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元件。通過改變每個高分子材料的流速，充填壓力和充填時間獲得7種加工條件進行注塑成型試驗。此外，為了檢查是否能可再生產(chǎn)，同一實驗往往需要重復三次?？赡苡腥藭赋?，實驗中沒有考慮模具溫度的影響，這是因為溫度效應相對來說不是主要因素，而且微透鏡陣列曲率半徑比其他微觀結構的高寬縱橫比大。正是因為較大的微觀結構高寬縱橫比，使我們目前研究的溫度效應更加可靠，并計劃在將來實驗時進行單獨報告。 因此，在這項研究中，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，將模具溫度分別設定為80，70和60的情況下的實驗結果。表1注塑模具實驗中詳細的工藝條件序號流 速 (cc/s)充填時間 (/s)充填壓(MPa)112.05.010.0212.05.015.0312.05.020.0PS412.02.010.0512.010.010.0618.05.010.0724.05.010.0PMMA16.010.010.026.010.015.036.010.020.046.05.010.0566.09.015.010.010.010.0續(xù)表1序號流 速 (cc/s)充填時間 (/s)充填壓力(MPa)712.010.010.0PC 16.05.05.026.05.010.0356.06.09.05.010.015.05.065.05.0712.05.05.0可能有人會指出，我們的實驗沒有考慮型腔出現(xiàn)真空狀態(tài)時的情況，其實大可不必擔心，因為在本研究中的注射階段，大曲率半徑的微透鏡陣列不會把空氣引入到型腔中。4 討論和結果在詳細討論實驗結果之前，認真思考一下，可能有助于總結為什么流速、充填壓力和充填時間(在這項研究中被選為不同的加工條件)影響復制的質量。就流速而言，可能存在一個最佳流速，而在完成充填之前，流速太小會使得熔融聚合物過冷卻，從而可能導致所謂的短暫的不連續(xù)現(xiàn)象，而過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，是要在冷卻時能夠彌補熱熔融聚合物的體積收縮 。 因此，在這個階段應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，越長的充填時間，將使更多的材料持續(xù)不斷的流向型腔。然而， 過高的充填壓力，有時可能造成不均勻的密度分布，從而產(chǎn)生劣質的光學質量。過長的充填時間，不利于在各自澆口處的冷凝，并且會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三維輪廓測量系統(tǒng)(NH-3N， Mitaka)測定的。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300m微透鏡陣列的注塑模具作為一個可復制陣列的測量工具，我們已經(jīng)確定了在模具與相應的模具嵌件分開的微陣列之間輪廓的相對高度偏差，所有的微透鏡陣列相對偏差值列在表2中，具體見表所示： 表2 表面輪廓相對偏差直徑 (m)相對偏差(%)1234567PS200300500-7.625.862.38-7.592.03-0.382.082.860.51-5.565.611.47-8.6660.161.47-11.444.291.47-9.475.731.95PMMA2003005007.205.77-0.661.315.60-1.62-3.886.453.98-5.805.952.80-0.975.95-0.72-8.536.68-0.904.86-2.62-0.72PC20030050023.026.20-0.9316.054.965.0916.872.66-1.8619.664.531.8833.974.786.9618.671.792.43-2.944.15-1.55值得一提的是，高分子材料的塑性會影響其重復使用性能。 因此在研究中，三種高分子材料總的相對誤差是各不相同的。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)生最大的相對偏差，那都是意料之中的事。 在這種特殊情況下，充填時間并不對偏差產(chǎn)生顯著影響，最好的解決方法是采用相對低的流速和充填壓力。PS和PMMA最小的直徑的相對偏差要比PC小的多。 從表2可以看出，直徑越大，相對偏差越小。當然，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，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型。研究發(fā)現(xiàn)直徑500m的PS最好復型，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的相對偏差時，可能會有人提出一些消極的觀點，認為偏差過大，但是在這些數(shù)據(jù)中可以得到，高度上的絕對偏差在0.1m左右，這是在測量系統(tǒng)誤差范圍以內(nèi)。 所以，在解讀復型實驗數(shù)據(jù)時可以忽略這些消極的觀點。 直徑為300m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復制微透鏡時效果越好，而充填時間在這些復型例子中只起一點作用。如圖所示，對于PMMA來說，充填壓力和充填時間的作用微不足道；然而，流速對于PC也有類似的效果。 它可以提醒我們注意如果一個澆口凍結了，并阻止材料流入型腔時，充填時間并不影響復型。 因此，經(jīng)過一段時間后，充填時間的影響，主要取決于加工條件。 圖4 直徑為300m的PC微透鏡表面輪廓 a 充填壓力的影響 b 流速的影響c 充填時間的影響 圖5 直徑為300m的PMMA微透鏡表面輪廓a 充填壓力的影響 b 流速的影響 c 充填時間的影響4.2 表面粗糙度直徑300m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) 測量的。測量了每個微透鏡頂點周圍面積為5m5m區(qū)域， 圖6所示的是原子力顯微鏡圖象和所測量的微透鏡Ra的值。PMMA微透鏡復型具有最低的Ra值，為1.606nm。通過AFM的測量表明，注塑成型微透鏡陣列的Ra值比相對應的模具嵌件要小。 因此，現(xiàn)在還不清楚如何改善可復制微透鏡陣列的表面粗糙度，也許可以從冷卻過程的回流而造成的表面張力入手，它可能會進一步得出，在實際運用中，微透鏡陣列注塑成型的平均表面粗糙度值能與精細的光學元件相媲美。a 鍍鎳模具嵌件; b PS; c PMMA; d PC圖6 直徑為300m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 焦距可以通過下面這個著名的等式計算得出： 式中f，nl， R1和R2分別指焦距，透鏡材料的折射率，兩個主曲率半徑。比如，根據(jù)等式可以計算得出，直徑為200m的模具微透鏡的焦距大約為1.065mm(其中R1=0.624mm和R2=)，直徑300的微透鏡大約為1.130mm (其中R1=0.662mm和R2=)，直徑500m的微透鏡大約為2.580mm(其中R1=1.512mm和R2=)。 (1)這些計算結果是基于假設與模具嵌件具有相同形狀的PC(nl=1.586)可復型的微透鏡而得到的，所以由此推導出的幾何尺寸可能與實驗所測量的焦距相反。5 總結 通過使用改良的LIGA技術電鍍鎳金屬模具嵌件，改變各種加工條件進行大量的實驗，研究工藝條件對可復型的微透鏡的注塑成型過程的影響。結果顯示越高的充填壓力或越高流速，能得到越好的可復型效果。 相比之下，充填時間對微透鏡陣列復型的影響卻很小。也許是因為冷卻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復型的微透鏡陣列具有最好的表面質量(即最低粗糙度值Ra=1.606 nm)。在實際應用中，注塑成型微透鏡陣列的表面粗糙度能與精密的光學元件相媲美。就憑這一點，注塑成型將成為大規(guī)模生產(chǎn)微透鏡陣列的一個有用方法。10現(xiàn)代模具技術引言隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，新的技術革命不斷取得新的進展和突破，技術的飛躍發(fā)展已經(jīng)成為推動世界經(jīng)濟增長的重要因素。市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，促使工業(yè)產(chǎn) 品越來越向多品種、小批量、高質量、低成本的方向發(fā)展，為了保持和加強產(chǎn)品在市場上的競爭力，產(chǎn)品的開發(fā)周期、生產(chǎn)周期越來越短，于是對制造各種產(chǎn)品的關鍵工藝裝備模具的要求越來越苛刻。 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、贏得市場的需要，要求模具向著制造周期短、成本低的快速經(jīng)濟的方向發(fā)展。計算機、激光、電子、新材料、新技術的發(fā)展，使得快速經(jīng)濟制模技術如虎添翼，應用范圍不斷擴大，類型不斷增多，創(chuàng)造的經(jīng)濟效益和社會效益越來越顯著。1.注塑模具設計注塑成型使用溫度依賴性改變材料性能，通過使用模具取得最后的形狀離散部件完成或接近完成尺寸。在這種制造過程中，液體材料是被迫填入，在型腔模具內(nèi)凝固。首先，要創(chuàng)造一個模式塑造需要一個設計模型和一個載箱。 首先，要創(chuàng)造一個模式塑造需要一個設計模型和一個載箱。設計模型代表了成品，而載箱代表模具組件的總體積。注塑模具設計涉及模具結構與功能的組成部分廣泛的經(jīng)驗知識(啟發(fā)式知識)。典型的過程中塑造新的發(fā)展可以分為四大階段:產(chǎn)品設計，模具的能力評估，部件詳細設計，插入型腔設計和詳細的模具設計。在開始階段，產(chǎn)品概念是在一起由幾個人(通常是一個組合營銷和工程)完成。開始階段主要焦點是分析市場的機遇與適應戰(zhàn)略。在第一階段，典型相關工藝制造信息被添加到設計中，設計出幾何細節(jié)。概念設計利用適當?shù)闹圃煨畔⑥D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檢測模具的能力。否則，零件形狀再次修改。在第三階段，零件幾何是用來建立模具的型芯和型腔形狀，模具的型芯和型腔，將用來形成零件。一般，收縮和擴張需要加以考慮，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、通風口也需要加以補充。幾何數(shù)據(jù)和分模信息之間的聯(lián)系在這一點是至關重要的。第四階段與模具總體機械結構相關，模具總體機械結構包括連接模具到注塑機，注塑機是用于澆注、冷卻、取出和模具裝配的機械裝置。零件的熱處理工序，在使零件獲得要求的硬度的同時，還需對內(nèi)應力進行控制，保證零件加工時尺寸的穩(wěn)定性，不同的材質分別有不同的處理方式。隨著近年來模具工業(yè)的發(fā)展，使用的材料種類增多了，除了Cr12、40Cr、Cr12MoV、硬質合金外，對一些工作強度大，受力苛刻的凸、凹模，可選用新材料粉末合金鋼，如V10、ASP23等，此類材質具有較高的熱穩(wěn)定性和良好的組織狀態(tài)。針對以Cr12MoV為材質的零件，在粗加工后進行淬火處理，淬火后工件存在很大的存留應力，容易導致精加工或工作中開裂，零件淬火后應趁熱回火，消除淬火應力。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，可以獲得較高的強度及耐磨性，對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、形狀復雜的工件，回火還不足以消除淬火應力，精加工前還需進行去應力退火或多次時效處理，充分釋放應力。針對V10、APS23等粉末合金鋼零件，因其能承受高溫回火，淬火時可采用二次硬化工藝，1050-1080淬火，再用490-520高溫回火并進行多次，可以獲得較高的沖擊韌性及穩(wěn)定性，對以崩刃為主要失效形式的模具很適用。粉末合金鋼的造價較高，但其性能好，正在形成一種廣泛運用趨勢。1.1.執(zhí)行事實表明，SolidWorks的API接口采用了面向對象的方法和API函數(shù)允許選擇對象語言，例如:作為編程語言的Visual C+。利用這種方法，在Windows NT下，基于Windows的注塑模具三維設計的應用軟件通過Visual C+的代碼與商業(yè)軟件SolidWorks99接口開發(fā)。這個應用模具設計過程分為幾個階段，提供模具設計者制造模具設計可靠方法。圖3概述了這個框架。每一個階段可以視為一個獨立程序模塊。幾個單元已成功使用SolidWorks開發(fā).它們中的兩個模板模塊和分模模塊如下所示。1.2 基于模架設計的模具基于模架設計的模具與所有的組件和配件，像HASCO，DME，HOPPT，LKM和FUTABA可自動創(chuàng)建參數(shù)化標準模板。設計師常用可以輕松地定制模板的這種模架。主要特點包括:像支柱、澆道襯套、兩板，三板那樣的標準模架組件的實用性，以及定制非標準模具模板基于。模架設計的模具分為四個主要部分，即構件庫(包括標準和非標準件庫)，設計表中的尺寸驅動功能，結構關系管理。在這里，SolidWorks提供了尺寸驅動的功能是，以支持其申請。（1）組件庫為了在這競爭日益激烈的世界加強模具設計能力，降低設計成本和縮短生產(chǎn)周期，減少人力、自動化等是達到這一目的主要因素。換句話說，使用計算機軟件是非常必要的。 計算機軟件能夠容易地創(chuàng)建，修改，分析模具設計的部件，更新變化中的設計模型。為達到這個目標，三維構件庫提供儲存標準和非標準零部件的數(shù)據(jù)，其尺寸是儲存在Microsoft Excel中 。通過指定合適的尺寸，這些組件可以生成和插入裝配結構。 這個庫是完全可定制和設計師能放入自己的部分加入組件庫。表面處理及組配, 零件表面在加工時留下刀痕、磨痕是應力集中的地方，是裂紋擴展的源頭，因此在加工結束后，需要對零件進行表面強化，通過鉗工打磨，處理掉加工隱患。對工件的一些棱邊、銳角、孔口進行倒鈍，R化。一般地，電加工表面會產(chǎn)生6-10m左右的變質硬化層，顏色呈灰白色，硬化層脆而且?guī)в袣埩魬?，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、電加工過程中，工件會有一定磁化，具有微弱磁力，十分容易吸著一些小東西，因此在組裝之前，要對工件作退磁處理，并用乙酸乙脂清洗表面。組裝過程中，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，列出各項應注意事項，然后著手裝配模具，裝配一般先裝導柱導套，然后裝模架和凸凹模，然后再對各處間隙，特別是凸凹模間隙進行組配調整，裝配完成后要實施模具檢測，寫出整體情況報告。對發(fā)現(xiàn)的問題，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，解決問題。（2）尺寸驅動SolidWorks提供了強有力的尺寸驅動功能，以支持參數(shù)化設計。儲存在Microsoft Excel中的尺寸和幾何存在邏輯關系。當尺寸設置與相應物件幾何參數(shù)設置相結合，可以獲得確切的模型。（3）設計表設計表允許設計師在嵌入的Microsoft Excel 制表中通過具體參數(shù)建立多種零部件配置。設計表保存在零件文件夾，是用來存儲的尺寸， 制止特點和性能配置， 其中包括在材料，組件和客戶的要求中的零件數(shù)量。 當增加適當?shù)某叽?，設計表將包含所有必要的信息，以建立一個精確的裝配模型。（4）結構關系管理本部分講述了組建模板之間的結構關系，從設計表供應的某些參數(shù)設置能幫助模具設計師插入這些部件裝配結構， 因此，一個特定的裝配模板就可以自動生成。1.3 分模模塊一些分模算法以前就報導過。在這方面的發(fā)展，分模用來處理型芯和型腔。在注塑模具計算機輔助設計系統(tǒng)中，這是一個最重要的模塊。設計一個模具模型需要有設計模型， 工件和有效分型面。設計模式體現(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，設計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。當熔融塑料射入型腔，模具對立的兩面形成成品。凝固后，兩半模子沿分模面d和d分別移開。然后獲得了實際部分。(1) 分模方向決定型芯和型腔打開的相反兩個方向就是分模方向，為了形成分型線，分模方向應首先確定。 分模方向影響分型線定位。分型線決定了模具的復雜度。 在大多數(shù)情況下， 分模方向是由幾何和制造問題同時決定。(2) 識別和修補穿孔當產(chǎn)品中有穿孔，設計者必須標明孔的分模位置，在這些孔里邊生成分型面。在這篇論文中，這就是所謂的補丁。表面都需要用來修補的通孔。 由于上模具和下模具在通孔處相連。如果沒有事先修補通孔，模具是不能分開，型芯和型腔不能自動創(chuàng)建(見圖6b)。(3) 確定分型線和頂出方向在成型中，模具的設計是提高模具質量的最重要的一步，需要考慮到很多因素，包括模具材料的選用，模具結構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，這些在設計之初應盡量考慮得周全些。模具材料的選用既要滿足客戶對產(chǎn)品質量的要求，還需考慮到材料的成本及其在設定周期內(nèi)的強度，當然還要根據(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，頂出方向在頂出過程中，分型線將會跟隨。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。兩種方法可以用來生成分型面。席卷法：分型面通過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，這個距離要足夠大，大到可以沿伸到工件的外表面。(見圖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算機計算。工件大小由物件的幾何大小、模具強度、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，設計模型從工件中取出。在工件內(nèi)部獲得一個空的空間。然后，分模面和修補面被使用把工件分成型芯塊和型腔塊。最后，在模擬模具開啟過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)濟制模技術類型快速經(jīng)濟制模技術與傳統(tǒng)的機械加工相比，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)濟效益比較顯著的一類制造模具的技術，概括起來，有以下幾種類別。2.1快速原型制造技術快速原型制造技術簡稱RPM，是80年代后期發(fā)展起來的一種新型制造技術。美國、日本、英國、以色列、德國、中國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、光學掃描、先進的新型材料、計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助加工(CAM)、數(shù)控(CNC)綜合應用的高新技術。在成型概念上以平面離散、堆積為指導，在控制上以計算機和數(shù)控為基礎，以最大柔性為總體目標。它摒棄了傳統(tǒng)的機械加工方法，對制造業(yè)的變革是一個重大的突破，利用RPM技術可以直接或間接地快速制模，該技術已被汽車、航空、家電、船舶、醫(yī)療、模具等行業(yè)廣泛應用。下面簡述一下目前已經(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(SLA)SLA技術是交計算機CAD造型系統(tǒng)獲得制品的三維模型，通過微機控制激光，按著確定的軌跡，對液態(tài)的光敏樹脂進行逐層掃描，使被掃描區(qū)層層固化，連成一體，形成最終的三維實體，再經(jīng)過有關的最終硬化打光等后處量，形成制件或模具。激光立體光刻技術主要特點是可成型任意復雜形狀，成型精度高，仿真性強，材料利用率高，性能可靠，性能價格比較高。適合產(chǎn)品外型評估、功能實驗、快速制造電極和各種快速經(jīng)濟模具。但該技術所用的設備和光敏樹脂價格昂貴，使其成本較高。2.1.2疊層輪廓制造技術(LOM)LOM技術是通過計算機的三維模型，利用激光選擇性地對其分層切片，將得到的各層截面輪廓層層粘結，最終疊加成三維實體產(chǎn)品。其工藝特點是成型速度快，成型材料便宜、成本低，因無相變，故無熱應力、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事，特別是復雜件內(nèi)部的廢料剝離。該工藝適用于航空、汽車等和中體積較大制件的制作。2.1.3激光粉末選區(qū)燒結成型技術(SLS)SLS技術是將計算機的三維模型通過分層軟件將其分層，在計算機控制下，使激光束依據(jù)分層的切片截面信息對粉末逐層掃描，掃描到的粉末燒結固化(聚合、燒結、粘結、化學反應等)，層層疊加，堆積成三維實體制件。該技術最大特點是能同時用幾種不同材料(聚碳酸脂、聚乙烯氯化物、石蠟、尼龍、ABS、鑄造砂)制造一個零件。2.1.4熔融沉積成型技術(FDM)FDM技術是由計算機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，擠出半流動狀態(tài)的熱塑材料沉積固化成精確的實際制件薄層 ，自下而上層層堆積成一個三維實體，可直接做模具或產(chǎn)品。2.1.5三維印刷成型技術(3D-P)3D-P技術用微機控制一個連續(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材料，最終由順序印刷的二維層堆積成一個三維實體，猶如不使用激光的快速制模技術。該技術主要應用在金屬陶瓷復合材料的多孔陶瓷預成型件上，其目標是由CAD產(chǎn)品模型直接生產(chǎn)模具或功能性制作。2.2表面成型制模技術表面成型制模技術，主要是利用噴涂、電鑄、化學腐蝕等新的工藝方法形成型腔表面及精細花紋的一種工藝技術，實際應用中包括以下幾種類型。2.2.1電弧噴涂成型制模技術電弧噴涂成型技術的原理是：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脂的復合材料)加以支撐加固，提高其強度和剛性，連同金屬模架組合成模具。這種制模技術工藝簡單、成本低，制造周期非常短，型腔表面的成型僅需幾個小時，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，花紋精度可達到0.5m。目前該技術被廣泛地用于飛機、汽車的內(nèi)飾件模具、家電、家俱、制鞋、美術工藝品等表面形狀復雜及花紋精細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電鑄成型技術電鑄成型技術的原理同電鍍一樣，是依樣模(現(xiàn)成制品或按制品圖紙制成的母模)為基準(陰極)，置放在電鑄液中(陽極)，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。該技術主要特點是節(jié)省材料、模具制造周期短，電鑄層硬度可達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型腔表面精細花紋成型的蝕刻技術蝕刻技術是光學、化學、機加工綜合應用的一種技術，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制在已涂上光敏材料的模具型腔表面上，經(jīng)過化學處理，模具型腔表面形成不被蝕刻部分的保護層，再根據(jù)模具材質，選擇相應蝕刻工藝，將花紋圖案蝕刻在模具內(nèi)表面上。該技術的主要特點是時間短、費用低，修補破損花紋圖案可做到天衣無縫。2.3澆鑄成型制模技術澆鑄成型制模技術的共同特點是依樣件為基準，澆鑄出凸、凹模，型腔表面不需要機械加工。實際制模中主要有以下幾種類型。2.3.1鉍錫合金制模技術鉍錫合金快速制模技術是經(jīng)樣件為基準，以Bi-Sn(鉍錫)二元共晶合金(熔點138，脹縮率萬分之三)為材料，有精密鑄造的方法同時鑄出凸模、凹模、壓邊圈的一種技術。該技術的特點是制模成本低，合金可重復使用，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500-3000件，非常適合新產(chǎn)品開發(fā)、工藝驗證、樣品試制及中小批量和平。2.3.2鋅基合金制模技術這是一種以樣件(或樣模)為基準，以熔點為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行機械加工的一種制模技術。該技術特點是制模成本低、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樹脂復合成型模具技術這是一種以樣模(或工藝模型)為基準，以樹脂或其復合材料為流體材料，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。該技術成型的型腔表面不需機械加工。該技術與CAD/CAM相結合，特點是模具尺寸精度高、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硅橡膠制模技術該技術以制件原型或模型為基準，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2.4.1冷擠壓成型利用鈹銅合金的良好的導熱性和穩(wěn)定性，經(jīng)固熔時效處理后，采用冷擠壓制造模具凹模型腔。其特點是制造周期短，型腔精度高(IT7級)，表面粗糙度Ra=0.025m,強度高，壽命可達50萬次，無環(huán)境污染。2.4.2超塑成型制模技術該技術是利用金屬材料在細化晶粒、一定成型溫度、低變形速率條件下，材料具有最佳超塑性時，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)濟制模技術。超塑成型材料的典型代表是Zn-22%AL。2.5無模多點成形技術無模多點快速成形技術是以CAD/CAM/CAT技術為主要手段，利用計算機控制高度可調基本體群形成上下成形面，代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具對板料進行三維曲面成形的又一現(xiàn)代先進制造技術。此項技術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，可反復成形，以此消除材料內(nèi)部的殘余應力，實現(xiàn)無回彈成形。2.6凱維朗(KEVRON)鋼帶沖裁落料制模技術新型鋼帶沖裁落料制模技術是一種不同于一般具有凸、凹模結構的鋼帶模，它是由單刃鋼帶與特制墊板組成的新型快速經(jīng)濟制模技術。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。壽命可達到5-25萬次，制造成本低。2.7模具毛坯的快速制造技術實型鑄造由于大量的模具是屬于單件或小批量生產(chǎn)，模具毛坯的制造質量和周期及成本對最終的模具質量和周期及成本的影響是至關重要的?，F(xiàn)代模具毛坯已廣泛地采用子實型鑄造技術，所謂實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，金屬液取代原來泡沫塑料模型所占有的位置，冷凝后形成鑄件。實型鑄造在實際應用中有下列幾種情況。2.7.1干砂實型鑄造即用55-100目的全干沒有任何粘結劑的石英砂造型，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負壓實型鑄造負壓實型鑄造又稱V法造型。該技術是使用全干而無粘結劑的石英砂做型砂，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型，在塑料薄膜的密封條件下，讓整個鑄型在負壓條件下(真空度0.4-0.67MPa)進行液體金屬澆鑄，鑄件凝固后解除負壓即可得到表面光潔的鑄件。2.7.3樹脂砂實型鑄造利用樹脂砂做型砂，用EPS或PMMA泡沫塑料做模型，在常溫、常壓下進行液體金屬澆鑄而制取鑄件。利用實型鑄造的技術制造模具毛坯具有尺寸精度高(ISO9級)，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。該技術適合大型、復雜、單件模具毛坯的生產(chǎn)。陶瓷型精鑄、失蠟精鑄等技術在提高模具毛坯精度、降低加工工時、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其它方面技術為了簡化模具的結構設計，降低模具成本，縮短模具制造周期，在國內(nèi)外也先后出現(xiàn)了一些其它方面新技術的應用，如快換模架、沖壓單元、刃口堆焊、鑲塊鑄造、氮氣彈簧等。2.8.1氮氣彈簧在模具上的應用氮氣彈簧是一種新型彈性功能部件，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，不需預緊，在模具整個工作過程中彈壓力基本恒定。彈壓力大小及受力點位置可隨時、準確、方便地調整，簡化模具拉伸、壓邊、卸料等結構，簡化模具設計，縮短制模周期，調試模具方便，縮短更換模具時間，提高生產(chǎn)效率。2.8.2快速換模技術由于產(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備的停機時間，提高生產(chǎn)效率，快速換模技術受到了人們的關注。目前發(fā)達工業(yè)國家的一些大公司換模速度達到了驚人的程度，是否具有快速換模技術已成為企業(yè)技術進步的一項標志?？偟内厔菥褪菧p少模具在設備上安裝、固定、調整的時間，這既要在設備結構設計上予以考慮，又要在模具的結構設計、標準化方面予以考慮，將機上的作業(yè)盡可能地放在機下做。2.8.3沖壓單元組合技術沖壓單元組合技術是將常規(guī)的沖模分解為一個個簡單的單元沖模，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，工作時沖壓單元不與沖床滑塊聯(lián)接，只需滑塊打擊即可完成沖壓工作。單獨使用時它就是1副完整模具。它可以用來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、經(jīng)濟性好等特點，特別適合多品種、中小批量生產(chǎn)。2.8.4刃口堆焊技術在沖模制造中，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，這一技術成為世界先進工藝之一。這是一項節(jié)省制造工時，節(jié)省昂貴的模具鋼材，縮短模具制造周期的快速經(jīng)濟制模技術。目前熔化極氬弧焊技術的應用，大大地提高了刃口堆焊的速度和質量。這項技術世界各國模具行業(yè)已廣泛采用，取得了良好的經(jīng)濟效益。2.8.5實型鑄造沖模刃口鑲塊技術這是一種用實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)在質量有了保證，故其應用范圍在不斷擴大。這項以鑄代鍛的新技術的突出特點是節(jié)省貴重模具鋼材，簡化模具制造工序，由于加工余量小，節(jié)省了大量機加工工時，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用可加工塑料在發(fā)達的工業(yè)國家應用較普遍，特別是在汽車、飛機等制造業(yè)中，主要代替木材或金屬制作汽車車身主模型、靠模、檢具和鑄造模型等?？杉庸に芰系闹饕攸c是兼?zhèn)淠静暮徒饘俚膬?yōu)良加工性能，制作工藝簡捷(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、易改型、重量輕、制作周期短、成本低。3結束語快速經(jīng)濟制模技術種類很多，其所具有的特點、應用范圍各不相同，本文僅能概括地做一些簡單介紹，每種技術在具體應用和實施過程中尚有許多具體的工藝過程、工藝參數(shù)及其技術特性。模具是基礎工業(yè)之一，在全球化市場經(jīng)濟和各種高新技術的迅猛發(fā)展形勢下，快速經(jīng)濟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)濟制模材料向著多品種系列化邁進，工藝不斷有新的創(chuàng)新和突破，與之配套設備相繼問世，服務領域在不斷地拓寬，創(chuàng)造的經(jīng)濟效益越來越顯著。隨著商品經(jīng)濟的發(fā)展，激烈的市場競爭，產(chǎn)品更新?lián)Q代的加速，對快速經(jīng)濟制模技術在縮短周期、降低成本，提高精度和延長壽命方面的要求勢必會越來越高。由于它能使企業(yè)贏得市場，創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟效益，越來越受到企業(yè)家的青睞和有關領導部門的極大關注與政策資金的支持。各種快速經(jīng)濟制模技術在推廣應用過程中也會不斷完善成熟和發(fā)展，由于高新技術的發(fā)展，各種技術的復合與滲透，為適應生產(chǎn)中的不同需求，今后必定會形成一些新型、節(jié)約能源、節(jié)約材料的快速制模技術。