帶有齒輪塑件的模具設(shè)計(jì)

帶有齒輪塑件的模具設(shè)計(jì),帶有,齒輪,模具設(shè)計(jì) 微透鏡陣列注塑成型技術(shù) 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(shù)。因此我們?cè)诮鼇?lái)的研究中非常關(guān)注， 為了進(jìn)一步了解注塑成型在不同的加工條件下對(duì)可復(fù)制的微透鏡陣列剖面的影響，如流量、填料壓力和填料時(shí)間，對(duì)3種不同的高分子材料(PS，PMMA和PC)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)。 鎳金屬模具嵌件微陣列就是利用改良的LIGA技術(shù)電鍍主裝配的顯微結(jié)構(gòu)制造的。在表面輪廓得到測(cè)量的前提下，研究工藝條件對(duì)可復(fù)制的微透鏡陣列的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， 填料壓力和流速對(duì)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(cè)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(shí)際運(yùn)用中，能與精細(xì)的光學(xué)元件相媲美。 1 說(shuō)明 微型光學(xué)產(chǎn)品，如微透鏡或微透鏡陣列已廣泛應(yīng)用于光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、生物醫(yī)學(xué)、顯示裝置等各個(gè)光學(xué)領(lǐng)域。微透鏡和微透鏡陣列不僅在實(shí)踐應(yīng)用上，而且在微型光學(xué)的基礎(chǔ)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(shù)，光阻回流進(jìn)程，紫外激光照射等。還有復(fù)制技術(shù)，如注塑模壓成型和熱壓技術(shù) ，這種方法對(duì)于減少大規(guī)模生產(chǎn)的微型光學(xué)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(guò)程中能很好的復(fù)制微觀結(jié)構(gòu)，那么肯定是最適合于降低大量生產(chǎn)成本的方法。 基于這點(diǎn)，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(jié)構(gòu)過(guò)程中最重要的步驟。在本次研究中，我們考察了工藝條件對(duì)可復(fù)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(guò)的改良的LIGA技術(shù)來(lái)編制的。注塑成型實(shí)驗(yàn)采用的是一種鍍鎳金屬模具，來(lái)探討了幾種不同工藝條件對(duì)成型的影響。通過(guò)對(duì)微透鏡陣列的表面輪廓測(cè)量，用來(lái)分析工藝條件產(chǎn)生的影響。最后，利用原子力顯微鏡(AFM)測(cè)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(shù)，在一個(gè)有機(jī)玻璃板上制造出具有幾種不同直徑微透鏡陣列。此種技術(shù)是先用X光照射有機(jī)玻璃板，然后再進(jìn)行熱處理兩部分構(gòu)成的。X-射線照射引起有機(jī)玻璃分子質(zhì)量的減少，同時(shí)降低了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并因此導(dǎo)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(jié)合改良的LIGA技術(shù)可以預(yù)測(cè)微透鏡形狀的變化過(guò)程。 在試驗(yàn)中使用的微透鏡陣列，有500μm (2×2陣列)，300μm (2×2)和200μm (5×5)的直徑陣列，高分別是20.81μm，17.21μm和8.06μm。采用改良的LIGA技術(shù)制造微透鏡陣列作為一個(gè)主要的技術(shù)，用來(lái)制作鍍鎳的金屬模具的注塑成型。另一些特殊材料，因?yàn)樗鼈兊膹?qiáng)度不夠或熱性能差而不能直接進(jìn)行微細(xì)加工，當(dāng)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(jī)械性能和熱性能的金屬材料，因?yàn)樗鼈兡茉诳蓮?fù)型加工過(guò)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(fù)制技術(shù)進(jìn)行大批量生產(chǎn)，我們選擇使用金屬模具材料而不是有機(jī)玻璃硅晶體。一些特殊技術(shù)，如低壓注塑成型[8]技術(shù)，應(yīng)該作為良好的復(fù)制加工方法被采納。 電鍍模具的最終大小為30 mm×30 mm×3mm。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200μm的微透鏡陣列電子顯微鏡圖像；（c）直徑為300μm的微透鏡陣列電子顯微鏡圖像 3 注塑成型實(shí)驗(yàn) 傳統(tǒng)注塑機(jī)(Allrounders 220 M，Arburg)多用做實(shí)驗(yàn)機(jī)。注塑模具設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)板(在這次實(shí)驗(yàn)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(guò)支撐板、模具流道和滑動(dòng)的模具表面將熔融聚合物引入模腔。用這種方法設(shè)計(jì)的模架，能夠使模具零件更換起來(lái)簡(jiǎn)單容易。不過(guò)，有時(shí)候也使用具有特定孔徑形狀的支撐板。 實(shí)驗(yàn)主要用三種普通高分子材料，PS(615APR，陶氏化學(xué))，有機(jī)玻璃(IF870， LG MMA)和PC(Lexan 141R)進(jìn)行注塑成型。這些高分子材料通常在光學(xué)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(xué)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(xué)元件。 通過(guò)改變每個(gè)高分子材料的流速，充填壓力和充填時(shí)間獲得7種加工條件進(jìn)行注塑成型試驗(yàn)。此外，為了檢查是否能可再生產(chǎn)，同一實(shí)驗(yàn)往往需要重復(fù)三次。可能有人會(huì)指出，實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有考慮模具溫度的影響，這是因?yàn)闇囟刃?yīng)相對(duì)來(lái)說(shuō)不是主要因素，而且微透鏡陣列曲率半徑比其他微觀結(jié)構(gòu)的高寬縱橫比大。正是因?yàn)檩^大的微觀結(jié)構(gòu)高寬縱橫比，使我們目前研究的溫度效應(yīng)更加可靠，并計(jì)劃在將來(lái)實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行單獨(dú)報(bào)告。 因此，在這項(xiàng)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(shí)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(xì)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(shè)定為80℃，70℃和60℃的情況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 表1注塑模具實(shí)驗(yàn)中詳細(xì)的工藝條件 序號(hào) 流 速 (cc/s) 充填時(shí)間 (/s) 充填壓(MPa) 1 12.0 5.0 10.0 2 12.0 5.0 15.0 3 12.0 5.0 20.0 PS 4 12.0 2.0 10.0 5 12.0 10.0 10.0 6 18.0 5.0 10.0 7 24.0 5.0 10.0 PMMA 1 6.0 10.0 10.0 2 6.0 10.0 15.0 3 6.0 10.0 20.0 4 6.0 5.0 10.0 5 6 6.0 9.0 15.0 10.0 10.0 10.0 續(xù)表1 序號(hào) 流 速 (cc/s) 充填時(shí)間 (/s) 充填壓力(MPa) 7 12.0 10.0 10.0 PC 1 6.0 5.0 5.0 2 6.0 5.0 10.0 3 5 6.0 6.0 9.0 5.0 10.0 15.0 5.0 6 5.0 5.0 7 12.0 5.0 5.0 可能有人會(huì)指出，我們的實(shí)驗(yàn)沒(méi)有考慮型腔出現(xiàn)真空狀態(tài)時(shí)的情況，其實(shí)大可不必?fù)?dān)心，因?yàn)樵诒狙芯恐械淖⑸潆A段，大曲率半徑的微透鏡陣列不會(huì)把空氣引入到型腔中。 4 討論和結(jié)果 在詳細(xì)討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果之前，認(rèn)真思考一下，可能有助于總結(jié)為什么流速、充填壓力和充填時(shí)間(在這項(xiàng)研究中被選為不同的加工條件)影響復(fù)制的質(zhì)量。就流速而言，可能存在一個(gè)最佳流速，而在完成充填之前，流速太小會(huì)使得熔融聚合物過(guò)冷卻，從而可能導(dǎo)致所謂的短暫的不連續(xù)現(xiàn)象，而過(guò)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(shí)能夠彌補(bǔ)熱熔融聚合物的體積收縮 。 因此，在這個(gè)階段應(yīng)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(zhǎng)的充填時(shí)間，將使更多的材料持續(xù)不斷的流向型腔。然而， 過(guò)高的充填壓力，有時(shí)可能造成不均勻的密度分布，從而產(chǎn)生劣質(zhì)的光學(xué)質(zhì)量。過(guò)長(zhǎng)的充填時(shí)間，不利于在各自澆口處的冷凝，并且會(huì)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(shí)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(guò)三維輪廓測(cè)量系統(tǒng)(NH-3N， Mitaka)測(cè)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300μm微透鏡陣列的注塑模具 作為一個(gè)可復(fù)制陣列的測(cè)量工具，我們已經(jīng)確定了在模具與相應(yīng)的模具嵌件分開的微陣列之間輪廓的相對(duì)高度偏差，所有的微透鏡陣列相對(duì)偏差值列在表2中，具體見(jiàn)表所示： 表2 表面輪廓相對(duì)偏差 直徑 (μm) 相對(duì)偏差(%) 1 2 3 4 5 6 7 PS 200 300 500 -7.62 5.86 2.38 -7.59 2.03 -0.38 2.08 2.86 0.51 -5.56 5.61 1.47 -8.66 60.16 1.47 -11.44 4.29 1.47 -9.47 5.73 1.95 PMMA 200 300 500 7.20 5.77 -0.66 1.31 5.60 -1.62 -3.88 6.45 3.98 -5.80 5.95 2.80 -0.97 5.95 -0.72 -8.53 6.68 -0.90 4.86 -2.62 -0.72 PC 200 300 500 23.02 6.20 -0.93 16.05 4.96 5.09 16.87 2.66 -1.86 19.66 4.53 1.88 33.97 4.78 6.96 18.67 1.79 2.43 -2.94 4.15 -1.55 值得一提的是，高分子材料的塑性會(huì)影響其重復(fù)使用性能。 因此在研究中，三種高分子材料總的相對(duì)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(duì)偏差，那都是意料之中的事。 在這種特殊情況下，充填時(shí)間并不對(duì)偏差產(chǎn)生顯著影響，最好的解決方法是采用相對(duì)低的流速和充填壓力。PS和PMMA最小的直徑的相對(duì)偏差要比PC小的多。 從表2可以看出，直徑越大，相對(duì)偏差越小。當(dāng)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(bǔ)，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(fù)型。研究發(fā)現(xiàn)直徑500μm的PS最好復(fù)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(duì)偏差時(shí)，可能會(huì)有人提出一些消極的觀點(diǎn)，認(rèn)為偏差過(guò)大，但是在這些數(shù)據(jù)中可以得到，高度上的絕對(duì)偏差在0.1μm左右，這是在測(cè)量系統(tǒng)誤差范圍以內(nèi)。 所以，在解讀復(fù)型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)可以忽略這些消極的觀點(diǎn)。 直徑為300μm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?gòu)?fù)制微透鏡時(shí)效果越好，而充填時(shí)間在這些復(fù)型例子中只起一點(diǎn)作用。如圖所示，對(duì)于PMMA來(lái)說(shuō)，充填壓力和充填時(shí)間的作用微不足道；然而，流速對(duì)于PC也有類似的效果。 它可以提醒我們注意如果一個(gè)澆口凍結(jié)了，并阻止材料流入型腔時(shí)，充填時(shí)間并不影響復(fù)型。 因此，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，充填時(shí)間的影響，主要取決于加工條件。 圖4 直徑為300μm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(shí)間的影響 圖5 直徑為300μm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(shí)間的影響 4.2 表面粗糙度 直徑300μm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(cè)量的。測(cè)量了每個(gè)微透鏡頂點(diǎn)周圍面積為5μm×5μm區(qū)域， 圖6所示的是原子力顯微鏡圖象和所測(cè)量的微透鏡Ra的值。PMMA微透鏡復(fù)型具有最低的Ra值，為1.606nm。通過(guò)AFM的測(cè)量表明，注塑成型微透鏡陣列的Ra值比相對(duì)應(yīng)的模具嵌件要小。 因此，現(xiàn)在還不清楚如何改善可復(fù)制微透鏡陣列的表面粗糙度，也許可以從冷卻過(guò)程的回流而造成的表面張力入手，它可能會(huì)進(jìn)一步得出，在實(shí)際運(yùn)用中，微透鏡陣列注塑成型的平均表面粗糙度值能與精細(xì)的光學(xué)元件相媲美。 a 鍍鎳模具嵌件; b PS; c PMMA; d PC 圖6 直徑為300μm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(guò)下面這個(gè)著名的等式計(jì)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(gè)主曲率半徑。比如，根據(jù)等式可以計(jì)算得出，直徑為200μm的模具微透鏡的焦距大約為1.065mm(其中R1=0.624mm和R2=∞)，直徑300μ的微透鏡大約為1.130mm (其中R1=0.662mm和R2=∞)，直徑500μm的微透鏡大約為2.580mm(其中R1=1.512mm和R2=∞)。 (1)這些計(jì)算結(jié)果是基于假設(shè)與模具嵌件具有相同形狀的PC(nl=1.586)可復(fù)型的微透鏡而得到的，所以由此推導(dǎo)出的幾何尺寸可能與實(shí)驗(yàn)所測(cè)量的焦距相反。 5 總結(jié) 通過(guò)使用改良的LIGA技術(shù)電鍍鎳金屬模具嵌件，改變各種加工條件進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，研究工藝條件對(duì)可復(fù)型的微透鏡的注塑成型過(guò)程的影響。結(jié)果顯示越高的充填壓力或越高流速，能得到越好的可復(fù)型效果。 相比之下，充填時(shí)間對(duì)微透鏡陣列復(fù)型的影響卻很小。 也許是因?yàn)槔鋮s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(fù)型的微透鏡陣列具有最好的表面質(zhì)量(即最低粗糙度值Ra=1.606 nm)。在實(shí)際應(yīng)用中，注塑成型微透鏡陣列的表面粗糙度能與精密的光學(xué)元件相媲美。就憑這一點(diǎn)，注塑成型將成為大規(guī)模生產(chǎn)微透鏡陣列的一個(gè)有用方法。 10 現(xiàn)代模具技術(shù) 引言 隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新的技術(shù)革命不斷取得新的進(jìn)展和突破，技術(shù)的飛躍發(fā)展已經(jīng)成為推動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要因素。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，促使工業(yè)產(chǎn) 品越來(lái)越向多品種、小批量、高質(zhì)量、低成本的方向發(fā)展，為了保持和加強(qiáng)產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，產(chǎn)品的開發(fā)周期、生產(chǎn)周期越來(lái)越短，于是對(duì)制造各種產(chǎn)品的關(guān)鍵工藝裝備——模具的要求越來(lái)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(zhǎng)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(chǎng)的需要，要求模具向著制造周期短、成本低的快速經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。計(jì)算機(jī)、激光、電子、新材料、新技術(shù)的發(fā)展，使得快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)如虎添翼，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，類型不斷增多，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益越來(lái)越顯著。 1.注塑模具設(shè)計(jì) 注塑成型使用溫度依賴性改變材料性能，通過(guò)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(guò)程中，液體材料是被迫填入，在型腔模具內(nèi)凝固。 首先，要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)模式塑造需要一個(gè)設(shè)計(jì)模型和一個(gè)載箱。 首先，要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)模式塑造需要一個(gè)設(shè)計(jì)模型和一個(gè)載箱。設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)涉及模具結(jié)構(gòu)與功能的組成部分廣泛的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)(啟發(fā)式知識(shí))。典型的過(guò)程中塑造新的發(fā)展可以分為四大階段:產(chǎn)品設(shè)計(jì)，模具的能力評(píng)估，部件詳細(xì)設(shè)計(jì)，插入型腔設(shè)計(jì)和詳細(xì)的模具設(shè)計(jì)。 在開始階段，產(chǎn)品概念是在一起由幾個(gè)人(通常是一個(gè)組合營(yíng)銷和工程)完成。開始階段主要焦點(diǎn)是分析市場(chǎng)的機(jī)遇與適應(yīng)戰(zhàn)略。在第一階段，典型相關(guān)工藝制造信息被添加到設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)出幾何細(xì)節(jié)。概念設(shè)計(jì)利用適當(dāng)?shù)闹圃煨畔⑥D(zhuǎn)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(lái)檢測(cè)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(lái)建立模具的型芯和型腔形狀，模具的型芯和型腔，將用來(lái)形成零件。一般，收縮和擴(kuò)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(fēng)口也需要加以補(bǔ)充。幾何數(shù)據(jù)和分模信息之間的聯(lián)系在這一點(diǎn)是至關(guān)重要的。第四階段與模具總體機(jī)械結(jié)構(gòu)相關(guān)，模具總體機(jī)械結(jié)構(gòu)包括連接模具到注塑機(jī)，注塑機(jī)是用于澆注、冷卻、取出和模具裝配的機(jī)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(shí)，還需對(duì)內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行控制，保證零件加工時(shí)尺寸的穩(wěn)定性，不同的材質(zhì)分別有不同的處理方式。隨著近年來(lái)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(zhì)合金外，對(duì)一些工作強(qiáng)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(zhì)具有較高的熱穩(wěn)定性和良好的組織狀態(tài)。針對(duì)以Cr12MoV為材質(zhì)的零件，在粗加工后進(jìn)行淬火處理，淬火后工件存在很大的存留應(yīng)力，容易導(dǎo)致精加工或工作中開裂，零件淬火后應(yīng)趁熱回火，消除淬火應(yīng)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(qiáng)度及耐磨性，對(duì)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(fù)雜的工件，回火還不足以消除淬火應(yīng)力，精加工前還需進(jìn)行去應(yīng)力退火或多次時(shí)效處理，充分釋放應(yīng)力。針對(duì)V10、APS23等粉末合金鋼零件，因其能承受高溫回火，淬火時(shí)可采用二次硬化工藝，1050-1080℃淬火，再用490-520℃高溫回火并進(jìn)行多次，可以獲得較高的沖擊韌性及穩(wěn)定性，對(duì)以崩刃為主要失效形式的模具很適用。粉末合金鋼的造價(jià)較高，但其性能好，正在形成一種廣泛運(yùn)用趨勢(shì)。 1.1.執(zhí)行 事實(shí)表明，SolidWorks的API接口采用了面向?qū)ο蟮姆椒ê虯PI函數(shù)允許選擇對(duì)象語(yǔ)言，例如:作為編程語(yǔ)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(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件通過(guò)Visual C++的代碼與商業(yè)軟件SolidWorks99接口開發(fā)。這個(gè)應(yīng)用模具設(shè)計(jì)過(guò)程分為幾個(gè)階段，提供模具設(shè)計(jì)者制造模具設(shè)計(jì)可靠方法。圖3概述了這個(gè)框架。每一個(gè)階段可以視為一個(gè)獨(dú)立程序模塊。幾個(gè)單元已成功使用SolidWorks開發(fā).它們中的兩個(gè)模板模塊和分模模塊如下所示。 1.2 基于模架設(shè)計(jì)的模具 基于模架設(shè)計(jì)的模具與所有的組件和配件，像HASCO，DME，HOPPT，LKM和FUTABA可自動(dòng)創(chuàng)建參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)模板。設(shè)計(jì)師常用可以輕松地定制模板的這種模架。主要特點(diǎn)包括:像支柱、澆道襯套、兩板，三板那樣的標(biāo)準(zhǔn)模架組件的實(shí)用性，以及定制非標(biāo)準(zhǔn)模具模板基于。模架設(shè)計(jì)的模具分為四個(gè)主要部分，即構(gòu)件庫(kù)(包括標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù))，設(shè)計(jì)表中的尺寸驅(qū)動(dòng)功能，結(jié)構(gòu)關(guān)系管理。在這里，SolidWorks提供了尺寸驅(qū)動(dòng)的功能是，以支持其申請(qǐng)。 （1）組件庫(kù) 為了在這競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的世界加強(qiáng)模具設(shè)計(jì)能力，降低設(shè)計(jì)成本和縮短生產(chǎn)周期，減少人力、自動(dòng)化等是達(dá)到這一目的主要因素。換句話說(shuō)，使用計(jì)算機(jī)軟件是非常必要的。 計(jì)算機(jī)軟件能夠容易地創(chuàng)建，修改，分析模具設(shè)計(jì)的部件，更新變化中的設(shè)計(jì)模型。為達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，三維構(gòu)件庫(kù)提供儲(chǔ)存標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)零部件的數(shù)據(jù)，其尺寸是儲(chǔ)存在Microsoft Excel中 。通過(guò)指定合適的尺寸，這些組件可以生成和插入裝配結(jié)構(gòu)。 這個(gè)庫(kù)是完全可定制和設(shè)計(jì)師能放入自己的部分加入組件庫(kù)。表面處理及組配, 零件表面在加工時(shí)留下刀痕、磨痕是應(yīng)力集中的地方，是裂紋擴(kuò)展的源頭，因此在加工結(jié)束后，需要對(duì)零件進(jìn)行表面強(qiáng)化，通過(guò)鉗工打磨，處理掉加工隱患。對(duì)工件的一些棱邊、銳角、孔口進(jìn)行倒鈍，R化。一般地，電加工表面會(huì)產(chǎn)生6-10μm左右的變質(zhì)硬化層，顏色呈灰白色，硬化層脆而且?guī)в袣埩魬?yīng)力，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(guò)程中，工件會(huì)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(duì)工件作退磁處理，并用乙酸乙脂清洗表面。組裝過(guò)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(xiàng)應(yīng)注意事項(xiàng)，然后著手裝配模具，裝配一般先裝導(dǎo)柱導(dǎo)套，然后裝模架和凸凹模，然后再對(duì)各處間隙，特別是凸凹模間隙進(jìn)行組配調(diào)整，裝配完成后要實(shí)施模具檢測(cè)，寫出整體情況報(bào)告。對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)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(jié)，解決問(wèn)題。 （2）尺寸驅(qū)動(dòng) SolidWorks提供了強(qiáng)有力的尺寸驅(qū)動(dòng)功能，以支持參數(shù)化設(shè)計(jì)。儲(chǔ)存在Microsoft Excel中的尺寸和幾何存在邏輯關(guān)系。當(dāng)尺寸設(shè)置與相應(yīng)物件幾何參數(shù)設(shè)置相結(jié)合，可以獲得確切的模型。 （3）設(shè)計(jì)表 設(shè)計(jì)表允許設(shè)計(jì)師在嵌入的Microsoft Excel 制表中通過(guò)具體參數(shù)建立多種零部件配置。設(shè)計(jì)表保存在零件文件夾，，是用來(lái)存儲(chǔ)的尺寸， 制止特點(diǎn)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(dāng)增加適當(dāng)?shù)某叽纾O(shè)計(jì)表將包含所有必要的信息，以建立一個(gè)精確的裝配模型。 （4）結(jié)構(gòu)關(guān)系管理 本部分講述了組建模板之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，從設(shè)計(jì)表供應(yīng)的某些參數(shù)設(shè)置能幫助模具設(shè)計(jì)師插入這些部件裝配結(jié)構(gòu)， 因此，一個(gè)特定的裝配模板就可以自動(dòng)生成。 1.3 分模模塊 一些分模算法以前就報(bào)導(dǎo)過(guò)。在這方面的發(fā)展，分模用來(lái)處理型芯和型腔。在注塑模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，這是一個(gè)最重要的模塊。設(shè)計(jì)一個(gè)模具模型需要有設(shè)計(jì)模型， 工件和有效分型面。設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(dāng)熔融塑料射入型腔，模具對(duì)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(shí)際部分。 (1) 分模方向決定 型芯和型腔打開的相反兩個(gè)方向就是分模方向，為了形成分型線，分模方向應(yīng)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(fù)雜度。 在大多數(shù)情況下， 分模方向是由幾何和制造問(wèn)題同時(shí)決定。 (2) 識(shí)別和修補(bǔ)"穿孔" 當(dāng)產(chǎn)品中有穿孔，設(shè)計(jì)者必須標(biāo)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(bǔ)丁"。表面都需要用來(lái)修補(bǔ)的通孔。 由于上模具和下模具在通孔處相連。如果沒(méi)有事先修補(bǔ)通孔，模具是不能分開，型芯和型腔不能自動(dòng)創(chuàng)建(見(jiàn)圖6b)。 (3) 確定分型線和頂出方向 在成型中，模具的設(shè)計(jì)是提高模具質(zhì)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(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)之初應(yīng)盡量考慮得周全些。?模具材料的選用既要滿足客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求，還需考慮到材料的成本及其在設(shè)定周期內(nèi)的強(qiáng)度，當(dāng)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(lái)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(guò)程中，分型線將會(huì)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(jiàn)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(lái)生成分型面。席卷法：分型面通過(guò)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(gè)距離要足夠大，大到可以沿伸到工件的外表面。(見(jiàn)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(jì)算機(jī)計(jì)算。工件大小由物件的幾何大小、模具強(qiáng)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(shè)計(jì)模型從工件中取出。在工件內(nèi)部獲得一個(gè)空的空間。然后，分模面和修補(bǔ)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(guò)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(jì)制模技術(shù)類型 快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)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(jì)效益比較顯著的一類制造模具的技術(shù)，概括起來(lái)，有以下幾種類別。 2.1快速原型制造技術(shù) 快速原型制造技術(shù)簡(jiǎn)稱RPM，是80年代后期發(fā)展起來(lái)的一種新型制造技術(shù)。美國(guó)、日本、英國(guó)、以色列、德國(guó)、中國(guó)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(xué)掃描、先進(jìn)的新型材料、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助加工(CAM)、數(shù)控(CNC)綜合應(yīng)用的高新技術(shù)。在成型概念上以平面離散、堆積為指導(dǎo)，在控制上以計(jì)算機(jī)和數(shù)控為基礎(chǔ)，以最大柔性為總體目標(biāo)。它摒棄了傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法，對(duì)制造業(yè)的變革是一個(gè)重大的突破，利用RPM技術(shù)可以直接或間接地快速制模，該技術(shù)已被汽車、航空、家電、船舶、醫(yī)療、模具等行業(yè)廣泛應(yīng)用。下面簡(jiǎn)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(shù)(SLA) SLA技術(shù)是交計(jì)算機(jī)CAD造型系統(tǒng)獲得制品的三維模型，通過(guò)微機(jī)控制激光，按著確定的軌跡，對(duì)液態(tài)的光敏樹脂進(jìn)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(shí)體，再經(jīng)過(guò)有關(guān)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(shù)主要特點(diǎn)是可成型任意復(fù)雜形狀，成型精度高，仿真性強(qiáng)，材料利用率高，性能可靠，性能價(jià)格比較高。適合產(chǎn)品外型評(píng)估、功能實(shí)驗(yàn)、快速制造電極和各種快速經(jīng)濟(jì)模具。但該技術(shù)所用的設(shè)備和光敏樹脂價(jià)格昂貴，使其成本較高。 2.1.2疊層輪廓制造技術(shù)(LOM) LOM技術(shù)是通過(guò)計(jì)算機(jī)的三維模型，利用激光選擇性地對(duì)其分層切片，將得到的各層截面輪廓層層粘結(jié)，最終疊加成三維實(shí)體產(chǎn)品。 其工藝特點(diǎn)是成型速度快，成型材料便宜、成本低，因無(wú)相變，故無(wú)熱應(yīng)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(fèi)事，特別是復(fù)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(jié)成型技術(shù)(SLS) SLS技術(shù)是將計(jì)算機(jī)的三維模型通過(guò)分層軟件將其分層，在計(jì)算機(jī)控制下，使激光束依據(jù)分層的切片截面信息對(duì)粉末逐層掃描，掃描到的粉末燒結(jié)固化(聚合、燒結(jié)、粘結(jié)、化學(xué)反應(yīng)等)，層層疊加，堆積成三維實(shí)體制件。該技術(shù)最大特點(diǎn)是能同時(shí)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(gè)零件。 2.1.4熔融沉積成型技術(shù)(FDM) FDM技術(shù)是由計(jì)算機(jī)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(dòng)狀態(tài)的熱塑材料沉積固化成精確的實(shí)際制件薄層 ，自下而上層層堆積成一個(gè)三維實(shí)體，可直接做模具或產(chǎn)品。 2.1.5三維印刷成型技術(shù)(3D-P) 3D-P技術(shù)用微機(jī)控制一個(gè)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(jié)材料，最終由順序印刷的二維層堆積成一個(gè)三維實(shí)體，猶如不使用激光的快速制模技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用在金屬陶瓷復(fù)合材料的多孔陶瓷預(yù)成型件上，其目標(biāo)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(shù) 表面成型制模技術(shù)，主要是利用噴涂、電鑄、化學(xué)腐蝕等新的工藝方法形成型腔表面及精細(xì)花紋的一種工藝技術(shù)，實(shí)際應(yīng)用中包括以下幾種類型。 2.2.1電弧噴涂成型制模技術(shù) 電弧噴涂成型技術(shù)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(dòng)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(fù)合材料)加以支撐加固，提高其強(qiáng)度和剛性，連同金屬模架組合成模具。這種制模技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、成本低，制造周期非常短，型腔表面的成型僅需幾個(gè)小時(shí)，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(qiáng)，花紋精度可達(dá)到0.5μm。 目前該技術(shù)被廣泛地用于飛機(jī)、汽車的內(nèi)飾件模具、家電、家俱、制鞋、美術(shù)工藝品等表面形狀復(fù)雜及花紋精細(xì)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(shù) 電鑄成型技術(shù)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(zhǔn)(陰極)，置放在電鑄液中(陽(yáng)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(shù)主要特點(diǎn)是節(jié)省材料、模具制造周期短，電鑄層硬度可達(dá)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(xì)花紋成型的蝕刻技術(shù) 蝕刻技術(shù)是光學(xué)、化學(xué)、機(jī)加工綜合應(yīng)用的一種技術(shù)，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(fù)制在已涂上光敏材料的模具型腔表面上，經(jīng)過(guò)化學(xué)處理，模具型腔表面形成不被蝕刻部分的保護(hù)層，再根據(jù)模具材質(zhì)，選擇相應(yīng)蝕刻工藝，將花紋圖案蝕刻在模具內(nèi)表面上。 該技術(shù)的主要特點(diǎn)是時(shí)間短、費(fèi)用低，修補(bǔ)破損花紋圖案可做到天衣無(wú)縫。 2.3澆鑄成型制模技術(shù) 澆鑄成型制模技術(shù)的共同特點(diǎn)是依樣件為基準(zhǔn)，澆鑄出凸、凹模，型腔表面不需要機(jī)械加工。實(shí)際制模中主要有以下幾種類型。 2.3.1鉍錫合金制模技術(shù) 鉍錫合金快速制模技術(shù)是經(jīng)樣件為基準(zhǔn)，以Bi-Sn(鉍錫)二元共晶合金(熔點(diǎn)138℃，脹縮率萬(wàn)分之三)為材料，有精密鑄造的方法同時(shí)鑄出凸模、凹模、壓邊圈的一種技術(shù)。該技術(shù)的特點(diǎn)是制模成本低，合金可重復(fù)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(dá)500-3000件，非常適合新產(chǎn)品開發(fā)、工藝驗(yàn)證、樣品試制及中小批量和平。 2.3.2鋅基合金制模技術(shù) 這是一種以樣件(或樣模)為基準(zhǔn)，以熔點(diǎn)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(jìn)行機(jī)械加工的一種制模技術(shù)。該技術(shù)特點(diǎn)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(fù)合成型模具技術(shù) 這是一種以樣模(或工藝模型)為基準(zhǔn)，以樹脂或其復(fù)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(shù)成型的型腔表面不需機(jī)械加工。該技術(shù)與CAD/CAM相結(jié)合，特點(diǎn)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(shù) 該技術(shù)以制件原型或模型為基準(zhǔn)，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(shù) 2.4.1冷擠壓成型 利用鈹銅合金的良好的導(dǎo)熱性和穩(wěn)定性，經(jīng)固熔時(shí)效處理后，采用冷擠壓制造模具凹模型腔。其特點(diǎn)是制造周期短，型腔精度高(IT7級(jí))，表面粗糙度Ra=0.025μm,強(qiáng)度高，壽命可達(dá)50萬(wàn)次，無(wú)環(huán)境污染。 2.4.2超塑成型制模技術(shù) 該技術(shù)是利用金屬材料在細(xì)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(shí)，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(jì)制模技術(shù)。超塑成型材料的典型代表是Zn-22%AL。 2.5無(wú)模多點(diǎn)成形技術(shù) 無(wú)模多點(diǎn)快速成形技術(shù)是以CAD/CAM/CAT技術(shù)為主要手段，利用計(jì)算機(jī)控制高度可調(diào)基本體群形成上下成形面，代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具對(duì)板料進(jìn)行三維曲面成形的又一現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)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(fù)成形，以此消除材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)無(wú)回彈成形。 2.6凱維朗(KEVRON)鋼帶沖裁落料制模技術(shù) 新型鋼帶沖裁落料制模技術(shù)是一種不同于一般具有凸、凹模結(jié)構(gòu)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(jì)制模技術(shù)。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(dá)到5-25萬(wàn)次，制造成本低。 2.7模具毛坯的快速制造技術(shù)—實(shí)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(zhì)量和周期及成本對(duì)最終的模具質(zhì)量和周期及成本的影響是至關(guān)重要的。 現(xiàn)代模具毛坯已廣泛地采用子實(shí)型鑄造技術(shù)，所謂實(shí)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＃煨秃蟛恍枞〕瞿Ｐ?，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(lái)泡沫塑料模型所占有的位置，冷凝后形成鑄件。實(shí)型鑄造在實(shí)際應(yīng)用中有下列幾種情況。 2.7.1干砂實(shí)型鑄造 即用55-100目的全干沒(méi)有任何粘結(jié)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(fù)壓實(shí)型鑄造 負(fù)壓實(shí)型鑄造又稱V法造型。該技術(shù)是使用全干而無(wú)粘結(jié)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(gè)鑄型在負(fù)壓條件下(真空度0.4-0.67MPa)進(jìn)行液體金屬澆鑄，鑄件凝固后解除負(fù)壓即可得到表面光潔的鑄件。 2.7.3樹脂砂實(shí)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(jìn)行液體金屬澆鑄而制取鑄件。利用實(shí)型鑄造的技術(shù)制造模具毛坯具有尺寸精度高(ISO9級(jí))，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(shù)適合大型、復(fù)雜、單件模具毛坯的生產(chǎn)。陶瓷型精鑄、失蠟精鑄等技術(shù)在提高模具毛坯精度、降低加工工時(shí)、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(shù) 為了簡(jiǎn)化模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低模具成本，縮短模具制造周期，在國(guó)內(nèi)外也先后出現(xiàn)了一些其它方面新技術(shù)的應(yīng)用，如快換模架、沖壓?jiǎn)卧?、刃口堆焊、鑲塊鑄造、氮?dú)鈴椈傻取? 2.8.1氮?dú)鈴椈稍谀＞呱系膽?yīng)用 氮?dú)鈴椈墒且环N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(zhǔn)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(yù)緊，在模具整個(gè)工作過(guò)程中彈壓力基本恒定。彈壓力大小及受力點(diǎn)位置可隨時(shí)、準(zhǔn)確、方便地調(diào)整，簡(jiǎn)化模具拉伸、壓邊、卸料等結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化模具設(shè)計(jì)，縮短制模周期，調(diào)試模具方便，縮短更換模具時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。 2.8.2快速換模技術(shù) 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(shè)備的停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，快速換模技術(shù)受到了人們的關(guān)注。目前發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的一些大公司換模速度達(dá)到了驚人的程度，是否具有快速換模技術(shù)已成為企業(yè)技術(shù)進(jìn)步的一項(xiàng)標(biāo)志?？偟内厔?shì)就是減少模具在設(shè)備上安裝、固定、調(diào)整的時(shí)間，這既要在設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上予以考慮，又要在模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化方面予以考慮，將機(jī)上的作業(yè)盡可能地放在機(jī)下做。 2.8.3沖壓?jiǎn)卧M合技術(shù) 沖壓?jiǎn)卧M合技術(shù)是將常規(guī)的沖模分解為一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)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(shí)沖壓?jiǎn)卧慌c沖床滑塊聯(lián)接，只需滑塊打擊即可完成沖壓工作。單獨(dú)使用時(shí)它就是1副完整模具。它可以用來(lái)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(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)，特別適合多品種、中小批量生產(chǎn)。 2.8.4刃口堆焊技術(shù) 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(shù)成為世界先進(jìn)工藝之一。這是一項(xiàng)節(jié)省制造工時(shí)，節(jié)省昂貴的模具鋼材，縮短模具制造周期的快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)。目前熔化極氬弧焊技術(shù)的應(yīng)用，大大地提高了刃口堆焊的速度和質(zhì)量。這項(xiàng)技術(shù)世界各國(guó)模具行業(yè)已廣泛采用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。 2.8.5實(shí)型鑄造沖模刃口鑲塊技術(shù) 這是一種用實(shí)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(zhì)量有了保證，故其應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大。這項(xiàng)以鑄代鍛的新技術(shù)的突出特點(diǎn)是節(jié)省貴重模具鋼材，簡(jiǎn)化模具制造工序，由于加工余量小，節(jié)省了大量機(jī)加工工時(shí)，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(yīng)用 可加工塑料在發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家應(yīng)用較普遍，特別是在汽車、飛機(jī)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(diǎn)是兼?zhèn)淠静暮徒饘俚膬?yōu)良加工性能，制作工藝簡(jiǎn)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(fù)、易改型、重量輕、制作周期短、成本低。 3結(jié)束語(yǔ) 快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)種類很多，其所具有的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍各不相同，本文僅能概括地做一些簡(jiǎn)單介紹，每種技術(shù)在具體應(yīng)用和實(shí)施過(guò)程中尚有許多具體的工藝過(guò)程、工藝參數(shù)及其技術(shù)特性。 模具是基礎(chǔ)工業(yè)之一，在全球化市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和各種高新技術(shù)的迅猛發(fā)展形勢(shì)下，快速經(jīng)濟(jì)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(jì)制模材料向著多品種系列化邁進(jìn)，工藝不斷有新的創(chuàng)新和突破，與之配套設(shè)備相繼問(wèn)世，服務(wù)領(lǐng)域在不斷地拓寬，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益越來(lái)越顯著。隨著商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品更新?lián)Q代的加速，對(duì)快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)在縮短周期、降低成本，提高精度和延長(zhǎng)壽命方面的要求勢(shì)必會(huì)越來(lái)越高。由于它能使企業(yè)贏得市場(chǎng)，創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益，越來(lái)越受到企業(yè)家的青睞和有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門的極大關(guān)注與政策資金的支持。各種快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)在推廣應(yīng)用過(guò)程中也會(huì)不斷完善成熟和發(fā)展，由于高新技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)的復(fù)合與滲透，為適應(yīng)生產(chǎn)中的不同需求，今后必定會(huì)形成一些新型、節(jié)約能源、節(jié)約材料的快速制模技術(shù)。