快速的塑膠模具制造技術應用探索

廖金堆

（福建信息職業技術學院，福建福州 350003）

快速成型技術能夠提升零件的快速制造能力，優化傳統模架的結構及原理，提高模具制造效率。新型超級模架其核心理念是將非核心工作進行標準化處理，比如模架、開框、配件等。生產制造企業或者部門技術人員可以更加關注塑件膠位，將所有技術力量和精力集中在模芯的制造上，制造工序減少，出錯的機率降低，加速了塑料制品的制造效率和制造品質提升。

1 快速成型技術及其分類

1.1 立體光固化技術

立體光固化技術主要利用樹脂材料的光敏性。母版模具是通過激光掃描，然后局部形成固化而成，這種方法的表面細密度比較高。模具成型時可以控制激光的運動軌跡，得到與設計圖紙完全吻合的模具。立體光固化技術不僅可以得到細密度高的模具，同時也可以保證表面的光潔度，模具可以直接使用。

1.2 箔材疊層技術

激光掃描是箔材疊層技術的關鍵，通過激光掃描形成具體的設計圖層，此外，設計層級也可以在仿真設計時就直接區分出來。箔材的厚度是最小的變化公約數，并且按照分層單元對其切割，之后按順序粘合箔材，整體的模具就這樣制造出來了[2]。箔材疊層技術不能保證模具的細密度及表面光潔度，因為粘合箔材時無法達到最高精度，且采取熱熔膠等方式也增大了誤差，但是這種方法的成型效能比其他的方法高很多。此外，模具采用箔材疊層方法的制造速度是最高的，在制造時間上比立體光固化技術減少了70%左右。

1.3 粉末激光燒結技術

光敏粉末直接決定了粉末激光燒結技術的發展。鋪在設計臺上的光敏粉末經過激光的照射會燒結，然后固化，這與立體光固化技術的原理有一些相似[3]。但在大批量的車間制作中，模具成型時采用的是分層燒結，分層鋪設。照射光敏粉末的激光也是通過計算機控制的，因此，在穩定度及精密度方面能夠實現很好的效果，模具成型的質量也是非常高的。不過由于原理及實際操作中的一些問題，很難讓模具表面的光潔度達到理想程度，需要通過后續修整來完善，這會導致模具緊密度降低。再加上粉末激光燒結技術本身就是減材成型，與其他技術相比，在成本、效能及效率方面都不具備優勢。

1.4 絲狀材料堆疊技術

絲狀材料堆疊技術是指精確控制噴頭，從而通過絲狀材料對模具分層切片。該技術在分層切片控制及精密度等方面具有一定的自身優勢[4]。在實際的生產生活中，具有粘性的絲狀材料鎖已經基本替換掉了箔材，但是，因為固體材料沒有被替代，所以表面的光潔度無法得到有效提升。

1.5 3D 打印技術

3D 打印是通過計算機控制材料進行堆疊打印。3D 打印技術已經非常成熟，并且不斷突破，在維護、打印材料等方面都取得了不錯的成就。此外，3D 打印的材料可以重復使用是其獨特的優勢，并且其設計模板來源廣泛，具有非常高的兼容性，因此3D 打印非常有潛力，且具有很強的市場競爭力。但是，3D 打印的表面光潔度達不到理想的要求，且3D 打印可以使用的材料非常有限，這也限制了3D 打印的發展。

2 塑件結構分析

圖1 中的塑件采用ABS 材料，塑件左側是一個斜向的通孔的斜滑塊抽芯，抽芯在25 mm 以上，主要是用來接出線攬排插頭。動模滑塊抽芯在塑件后面的扣位孔。塑件的前面有接入電池線的圓形孔，為確保塑件外觀的光滑無接痕，需要一個定模滑塊抽芯。包膠滑塊抽芯則在塑件右側的裝飾線槽內。

3 模具結構設計

3.1 分型面與澆注系統的選擇

分型面是一個可離面，是分開模具并取出塑件的模具可離面，直接影響到模具結構、塑件成型、脫模等過程，因此，分型面的選擇需慎重。而澆注系統可以選擇XGI 簡化型細水口，直接進膠。

3.2 頂出機構的設計

塑件的尺寸不大，且一般是ABS 材料，并非透明外觀，再加上塑件的兩個臺階都是包膠模具，容易產生緊縮的物理特性。因此在脫模時可能會遇到一些困難，比如收縮包緊力過大等。因此，為了方便塑件脫模，在塑件的第二臺階處設置了頂出，如圖1 所示，12 支圓頂針有利于快速順利脫模。

圖1 頂出結構

3.3 側向抽芯機構的設計

塑件的孔與扣位都必須做滑塊抽芯，比如碰穿圓孔、扣位方孔、斜方孔、包膠裝飾槽等。只有設計合理的模具才會使得塑膠模具的制造效率得到提升，節省制造時間及財力成本，以降低加工的難度。而對于前端的碰穿圓孔，C 型滑塊抽芯的應用，能夠讓夾線的負面影響降低，提升模具成品的美觀度；方形碰穿扣位一般來說，來自側面的壓力比較小，所以采用B 型滑塊抽芯就是適宜的方案；斜方孔的抽芯行程較大的斜方孔，采用A 型滑塊抽芯更加合理；包膠位大的線槽位，容易出現毛邊不均等問題，則適用于D 型滑塊抽芯，能提高模具的質量。而為了保證滑塊在使用過程中不移動，需注意D 滑塊型芯上的反鏟定位。

4 模具制造過程

模具所需零件的加工時間，如表1 所示。塑膠模具最難把握的是良好的精度，而在這一方面，需要精準的加工時間來保證，因此，需要控制好時間。建議所有零件盡量在CNC機上加工，并完成測量與配制，以此來保證加工精度與加工時間。

表1 模具零件加工時間表

5 結論

塑料制品的應用廣泛，市場需求量大，塑膠模具快速制造技術就尤為重要。總體來說，精密度、表面光潔度、成型成本（包括時間成本、人力成本及資金成本）都是非常關鍵的指標，是需要考慮的重要因素，值得我們進一步深入研究。