注塑模具技术前瞻

【摘 要】注射成型技术作为塑料加工成型方法中最重要的方法之一,已经得到相当广泛的应用.本文简介类当前注塑模具方面的先进技术,并对未来内的生产技术进行展望.

【关 键 词】模具、塑料注塑模具

一、前言

模具是利用其特定的形状尺寸而形成的制品工具,制品的不同而采用的原材料也不同,成型的方法也不同,模具分为压铸模具、玻璃模具、金属冲压模具、塑料模具等.注塑制品占整个塑料制品的20--30%,在工程塑料中80%以上是注塑成型加工的.

塑料制品在日常生活上、包括工业、农业、得到广泛的应用,除简易模具外,一般来说制模费用是十分昂贵的,大型塑料模更是如此,生产这些模具必须设计相应的塑料模具,塑料模具的设计包括模具腔的形状、表面的粗糙程度、分型面、对于制品的型材尺寸的精确度、它的物理性能,内应的大小,近浇与排气位置的选择等,起着十分重要的影响,在加工过程中,对操作的易难度,模具设计产品的质量、包括塑件成本,也有很大的影响.因此,塑料模具优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题.

二、加工技术前瞻

在塑料产品的生产过程中,塑料模具的应用及其广泛,在各类模具中的地位也越来越突出,成为各类模具设计、制造与研究中最具有代表意义的模具之一.而注塑模具已经成为制造塑料制造品的主要手段之一,具有极为广阔的发展前景.近年来我国的模具技术有了很大的发展,在大型模具方面,已能生产洗衣机全套塑料模具以及整体仪表板和电视注塑模具等,在机密的模具方面已经能够生产的有相机的塑料模件和多型腔小模数齿轮模具及塑封模具.

工艺方面,多种工艺的多色、多材质塑料成型模具、镶件互换结构和抽芯脱模结构的创新业取得了较大进展,气体辅助注射的成形技术的使用更趋成熟的阶段,热流道具也正在开始广泛推广,处世界先进水平的高难度针阀式热流道模具也被一些单位使用.

当前国内外用于注塑模具方面的先进技术主要有以下几种：

（一）热流道技术系统是模具生产中的重要部分,工作原理是在注射模具里装上分流板和热嘴,温度的控制要合理,流道部分始终要保持熔融状态,系统一般由如下几大部分组成：1.热流道板（MANIFOLD）；2.喷嘴（NOZZLE）；3.温度控制器；4.辅助零件.

（二）气体辅助注射成形技术它是向模腔中注入经准确计量的塑料熔体,在通过特殊的喷嘴向熔体中注入压缩气体,气体在熔体内沿阻力最小的方向前进,推动熔体充满型腔并对熔体进行保压,当气体的压力、注射时间合适的时候,则塑料会被压力气体压在型腔壁上,形成一个中空、完整的塑件,待塑料熔体冷却凝固后排去熔体内的气体,开模退出制品.气体辅助注射成形技术的关键就是怎么合理的把握注入熔融的塑料的时间与充人气体的时间的配合.气体辅助注射可以应用在除特别柔软的塑料以外的任何热塑性塑料和部分热固性塑料.气体辅助成形周期可分为如下六个阶段：塑料熔体填充阶段、切换延迟时间、气体注射阶段、保压阶段、气体释放阶段、推出阶段.

（三）注射成形技术它是使用两个或者两个以上注射系统的注塑机,将不同品种或者不同色泽的塑料同时或者先后注射进入同一模具内的成形方法.国内使用的多为双色注塑机.采用共注射成形方法生产塑料制品时,最重要的工艺参数是注射量、注射速度和模具温度[1].

（四）反应注射成形技术它是将两种或者两种以上既有化学反应活性的液态塑料（单体）同时以一定压力输入到混合器内进行混合,在将均匀混合的液体迅速注入闭合的模具中,使其在型腔内发生聚合反应而固化,成为具有一定形状和尺寸的塑料制品通常这种成形过程称之为RIM.

三、行业发展方向

在制造方面,CAD/CAM/CAE技术的应用上了一个新台阶,一些企业引进CAD/CAM系统,并能支持CAE技术对成形过程进行分析.我国在自主开发的塑料模CAD/CAM系统有很大的进展,北航华正软件工程研发的CAXA系统,华中理工大学研发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等,优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM,并使之趋于智能化,提高模具成型和模具标准化水平,包括提高模具在制造过程中的精准度和质量,模具的表面的研磨以及抛光作业量等等来提高模具的使用性能,为适应市场快速原型制造技术和快速制模技术,以快速制造成塑料注塑模,缩短产品试制周期,这些是未来几年注塑模具生产技术的总体发展趋势,具体表现在几个方面：（一）塑料模具制品的制品范围逐渐变大精度也提高、形状复杂以及生产率要求越来越高,所以需要提高大型、精度高、比较复杂以及寿命较长的模具的设计方法和水平.（二）CAD/CAM/CAE技术要在模具设计中大范围推广.塑料制件及模具的3D设计,CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料模具工业中发挥越来越重要的作用.（三）热流道技术、气体辅注射成型技术和高压注射成型技术的推广应用,热流道技术在实践中表明,不但在制件生产效率和质量上都可以得到很大的提高,而且还能在能源节约上得到节省,原材料上降低成本,所以说这项技术得到广泛的应用时塑料模具的一个重要突破,热流道元器件国家标准的制订,生产价廉物美的元器件,使得热流道模具的发展得到提高.气体辅助注射成型技术,可以一方面保证产品质量,同时还能大幅度降低成本.传统的普通注射工艺需要确定和控制的工艺参数相对较少,气体注射成型多用于形状复杂的大型制品,相应的模具设计和控制也比较困难,所以,相应的软件开发显得很重要.另外,进一步研究和开发高压注射成型工艺及其模具,可以确保塑料件的精确度.（四）应当加快快速经济模具和新的成型工艺的开发,以便于使多品种、少批量的生产方式得到适应.（五）高品质的材料和先进的制作技术对于提高模具寿命十分重要.