塑料模具加工工藝探討

房鑫卿

摘? 要：隨著我國塑料模具加工技術(shù)的快速發(fā)展，多種機械工序和加工工藝，開始被應(yīng)用到塑料模具的加工制造中。當(dāng)前氣體輔助成型、熱流道、電火花與高速銑削等技術(shù)，是塑料模具加工使用的主要技術(shù)，也是決定塑料模具外觀形狀和質(zhì)量的重要技術(shù)。文章主要探討塑料模具的加工工藝，對不同塑料模具加工技術(shù)展開分析，并提出未來塑料模具生產(chǎn)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：塑料模具;加工工藝;探討;發(fā)展趨勢

中圖分類號：TQ320.52? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）08-0100-02

Abstract： With the rapid development of plastic mold processing technology in our country， a variety of mechanical processes and processing technology have been applied to the processing and manufacturing of plastic mold. At present， gas-assisted molding， hot runner， EDM and high-speed milling are the main technologies used in plastic mold processing， and they are also important technologies to determine the appearance shape and quality of plastic mold. This paper mainly discusses the processing technology of plastic mold， analyzes the different processing technology of plastic mold， and puts forward the development trend of plastic mold production in the future.

Keywords： plastic mold; processing technology; discussion; development trend

前言

當(dāng)下塑料產(chǎn)品品種繁多，不同塑料加工有著不同的塑料模具，而塑料模具加工工藝也多種多樣?，F(xiàn)階段我國所生產(chǎn)出的塑料模具，通常包括擠塑模、吹塑模、真空吸塑膜、熱塑性塑料注射模、熱固性塑料注射模、熱固性塑料壓塑模等分類，不同塑料模具之間的組合使用，可以滿足多種塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)制造。本文重點研究塑料模具加工復(fù)雜程度，以及不同模具加工工藝的特征與差異性。

1 塑料模具結(jié)構(gòu)及制作流程

1.1 塑料模具的組成結(jié)構(gòu)分析

塑料模具結(jié)構(gòu)分為澆注系統(tǒng)、熱流道系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、導(dǎo)向定位零件、推出機構(gòu)與排氣系統(tǒng)等部分，不同模塊在注塑過程中具有不同功能。（1）澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、冷料穴、澆口等組成，其能夠?qū)⑷廴诤蟮乃芰?，由注射機噴嘴引導(dǎo)至型腔的流道部位，主要負責(zé)塑料引流作業(yè)。（2）熱流道系統(tǒng)。熱流道系統(tǒng)是區(qū)別于冷流道系統(tǒng)的模具結(jié)構(gòu)，通常由噴嘴、分流板、控溫箱及附件組成。在使用熱流道系統(tǒng)注塑的過程中，可以利用加熱裝置進行流道內(nèi)部持續(xù)加熱，以保障熔融塑料始終保持液體狀態(tài)，從而有效節(jié)約塑料原料與縮短生產(chǎn)周期。（3）冷卻系統(tǒng)、導(dǎo)向定位零件與推出機構(gòu)。塑料模具冷卻系統(tǒng)包含冷卻水道、加熱組件及模具溫度控制器，其主要作用在于控制模具溫度、減少脫模變形和提高塑件質(zhì)量。所以冷卻水道在塑料模具中的位置，會對注塑成品的壁厚、形狀產(chǎn)生影響，通常其會被設(shè)置在熱傳導(dǎo)困難的地方。而導(dǎo)向定位零件、推出機構(gòu)等構(gòu)件，則負責(zé)塑料鑄件的位置確定、導(dǎo)向與導(dǎo)出工作，能夠輔助塑料模具完成生產(chǎn)。（4）排氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)是將塑模內(nèi)型腔、芯腔的空氣，以及塑料模具注射成型中揮發(fā)出的氣體，排出模外的裝置。該系統(tǒng)在塑料模具分型面上開設(shè)排氣槽，或者利用模具、型芯之間的間隙進行排氣，以盡可能保證型腔注塑工藝的順利開展。

1.2 塑料模具一般制作流程

當(dāng)前市面上使用的主流塑料模具，主要由軸類、板類、異形類零件組成，因此對塑料模具的加工制造，也就是對各種模具零件的加工。首先軸類模具零件包含一系列凹模、凸模，其加工工藝流程為：下料→模胚鍛造→退火→車銑→淬火→研頂尖孔→冷擠壓成型→粗磨→機械精加工→滲碳→淬火→研磨拋光→裝配等。

其次，上模板、下模板、固定板、墊板等板類零件的加工，通常分為以下幾個加工步驟：下料→模胚鍛造→退火→銑削→機械粗加工→淬火→退火→機械精加工→線切割→電火花→研磨拋光→裝配等。而在完成各塑料模具零部件加工后，要根據(jù)不同零件的性能，進行零件、零件之間的裝配，包括熱嘴、發(fā)熱管、針板與分流板裝配，以及上下模架導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔安裝。因此對于塑料模具的加工生產(chǎn)，需要CNC車銑加工、線切割加工、機械加工、電火花加工、模具拋光、氣體輔助成型與熱流道等技術(shù)的結(jié)合，才能實現(xiàn)塑料模具中各組成結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)制作。

2 多種塑料模具加工工藝研究

2.1 塑料模具加工的熱處理工藝

塑料模具要具有一定的硬度、耐磨性，才能在多種塑料制品注塑生產(chǎn)的過程中，始終保持其形狀、尺寸的穩(wěn)定性。現(xiàn)階段塑料模具加工使用的主要材料，包括滲碳鋼（OCr4NiMoV（LJ）鋼）、淬硬鋼和預(yù)硬鋼等，不同鋼材有著不同的物理、化學(xué)性質(zhì)，在加工制作中的熱處理方式也存在差異。首先滲碳鋼由鉻、鎳、鉬、釩等元素組成，為鋼含碳量較低的塑性材料，其加熱鍛造溫度、退火溫度分別為1200℃、650℃，可以在熱處理過程進行冷擠壓成型，來完成塑料模具型腔結(jié)構(gòu)的加工生產(chǎn)。

之后淬硬鋼作為含碳量、合金性較高的鋼材，可以在高溫淬火后大幅度提高其硬度，常常用于制作尺寸適中、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和精度高的塑料模具，且有著較強的韌性、耐磨性。在淬硬鋼塑料模具制造過程中，需經(jīng)歷一系列模胚鍛造、退火、機械加工、淬火、研磨拋光流程。特別對形狀較復(fù)雜的淬硬鋼模具，應(yīng)在機械粗加工過程中進行熱處理，控制模具腔體的加熱、冷卻速度，然后對塑料模具回火、研磨拋光，才能將塑料模具外形結(jié)構(gòu)、變形等誤差，控制在0.05%范圍內(nèi)。而預(yù)硬鋼塑料模具的熱處理工藝，要在模具材料熱加工后，對其車削、銑削、鉆孔、雕刻和精銼等操作，精加工后便可以直接投入使用。

2.2 塑料模具加工的CNC數(shù)控車銑工藝

數(shù)控機床在塑料模具加工中的應(yīng)用，需要用到多種裝夾工具、刀具等，在進行銑刀、虎鉗及卡盤的裝夾固定后，就可以開始某一塑料模具的車銑作業(yè)。所以數(shù)控銑削的加工流程，主要包括加工對象分析、加工方案制定、加工工藝及裝備的安置、數(shù)控程序編制等，不同塑料模具加工流程的配合，可以完成對模具平面、曲面與輪廓的銑削工作。

利用CNC數(shù)控程序編程，開展塑料模具加工的工藝如下：（1）編程加工前應(yīng)根據(jù)塑料模具圖紙，進行加工毛坯尺寸的測量，并調(diào)整好數(shù)控設(shè)備加工參數(shù)，選擇正確的銑刀、虎鉗和卡盤等完成裝夾，以準(zhǔn)備對塑料模具展開加工。（2）利用CAXA制造工程師2013r5軟件，進行模具加工操作，包括構(gòu)件平面輪廓的正面銑削、反面銑削，以及曲面輪廓的線切割?30工藝加工，加工過程中預(yù)留0.03mm拋光設(shè)置。（3）之后檢查塑料模具尺寸是否符合要求，并使用砂紙、油石或拋光膏等，去除模具上殘留的毛刺、倒棱邊。通過使用CNC數(shù)控車銑工藝，進行塑料模具的加工與生產(chǎn)，可以有效提高不同結(jié)構(gòu)組件的耐用性、加工精度，并解決傳統(tǒng)加工工藝存在的問題。

2.3 塑料模具加工的高速銑削工藝

高速銑削技術(shù)（HSM）為型腔模具加工的主要方式，其通常采用CAD/CAM集成設(shè)計與制造系統(tǒng)，進行模具結(jié)構(gòu)的自動編程與加工。所以在對塑料模具高速銑削加工時，需要數(shù)控系統(tǒng)、機床系統(tǒng)兩方面組件的支持，數(shù)控系統(tǒng)的緩沖寄存器、控制回路及插補方式，可以有效控制塑料模具的尺寸、表面質(zhì)量與幾何精度。而在高速銑削機床系統(tǒng)方面，應(yīng)選用耐磨性、熱穩(wěn)定性、抗沖擊性與機械性能優(yōu)良的材料，進行鑄鐵、合金鋼等材料的切削加工。對于具有復(fù)雜型面結(jié)構(gòu)模具的加工，主要包括粗銑（粗加工）、半精銑（半精加工）、精銑（精加工）等流程。

（1）粗銑。模具粗加工主要在于去除多余材料，所以其應(yīng)選擇小切削用量、高切削速度、高進給率的方式，進行塑料模具幾何輪廓的加工。當(dāng)前使用復(fù)合刀具材料對模具工件的切削加工，應(yīng)順著規(guī)劃的刀路進行分層內(nèi)螺旋銑削，銑削時刀具要以圓弧形式，來完成加工路徑連續(xù)光滑的切入、切出，這樣能夠保證模具拐角處的自然過渡。而在塑料模具型芯加工的過程中，應(yīng)先從模具外部水平下刀，刀具切削進給量要盡可能大，切入、切出工件時采用傾斜式切削，切削后模具體積非常平整自然。

（2）半精銑。在粗銑加工建構(gòu)起模具的幾何輪廓后，就可以對其展開半精加工。粗加工過程中由于銑刀半徑的限制，會有部分鋼材沒有被切削，這會出現(xiàn)一定的幾何輪廓凸起。因此半精加工會針對粗加工造成的凸起，作出進一步曲線（Zig-Zag）銑削加工，沿著塑料模具軸線進行往復(fù)切削，從而有效減少銑削加工的空程問題。而在塑料模具半精加工前，需要準(zhǔn)確測算剩余的最大加工余量，并制定合適的刀心加工軌跡，比如凹槽、拐角等半徑大小。通過利用CAD/CAM集成設(shè)計與制造軟件，可以制定出合理的半精加工策略，對模具工件輪廓、表面進行平整的切削加工。

（3）精銑。精加工是高速銑削加工的最終流程，其要在模件半精加工基礎(chǔ)上，對塑料模具出形狀、尺寸及表面平滑度，作出進一步切削與打磨操作。精銑加工主要采用刀路交叉的切入、切出方式，沿塑料模具結(jié)構(gòu)徑向進行往復(fù)銑削，銑削曲面的曲率半徑大于刀具半徑，以盡可能保證進給方向時圓弧的過渡自然?，F(xiàn)階段對塑料模具的高速銑削精加工，通常包含等高精加工、螺旋等高精加工、三維偏置等加工工藝，多種加工策略的混合使用，可以有效確保工件切削的高精度、平滑，并完成對模具表面精度、加工時間的控制。

最后探討塑料模具加工中的拋光工藝。模具拋光技術(shù)也被稱為鏡面加工，一般使用油石、砂紙、羊毛輪、拋光膏等，對模具表面凸部進行拋光操作。對那些表面質(zhì)量要求較高的模具，則需運用流體拋光、電解拋光、超精研拋等方式，對其表面進行拋光，以滿足塑料模具表面平整度、光滑度及幾何精度的要求。

3 結(jié)束語

塑料模具作為塑料制品生產(chǎn)的工具，主要包含凹?；濉⑼鼓；濉寄＝M件、凸模組件、凹模卡板口凸?？ò宓葮?gòu)件，可用于機械制造、航天航空、電力、儀表等行業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)。在開展塑料模具加工制作時，工程人員應(yīng)根據(jù)客戶對塑件產(chǎn)品的要求，進行模具結(jié)構(gòu)、工藝資料與制造流程等的設(shè)計，并結(jié)合多種加工工藝進行塑料模具的銑削與打磨，才能完成不同模具產(chǎn)品的制作。

參考文獻：

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