模具先进制造技术的发展主要体现

    1．高速铣削加工

    普通铣削加工采用低的进给速度和大的切削参数，而高速铣削加工则采用高的进给速度和小的切削参数，高速铣削加工相对于普通铣削加工具有如下特点：

     a.高效高速铣削的主轴转速一般为15000r/min～40000r/min，最高可达100000r/min。在切削钢时，其切削速度约为400m/min，比传统的铣削加工高5～10倍；在加工模具型腔时与传统的加工方法(传统铣削、电火花成形加工等)相比其效率提高4～5倍。

     b.高精度高速铣削加工精度一般为10μm，有的精度还要高。

     c.高的表面质量由于高速铣削时工件温升小（约为3°C），故表面没有变质层及微裂纹，热变形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1μm，减少了后续磨削及抛光工作量。

    热流道模具与注塑机的关系

    热流道模具设计制作好后需要投入注塑机生产时，注塑机的选择也相当重要。注塑机的所有自动循环能力，要适用于热流道系统。在选择注塑机时有如下有关因素需要考虑：1）热流道模具由于增加了热流道，多了块流道板，所以模具厚度相应增加，选择注塑机时要留意注塑机的安装高度。
2）注塑机的注塑体积计量时，要考虑到大容积流道中塑料的压缩性。
3）对于热流道模具的折旧，提倡注塑机的连续操作，用多级启动来减少寻坏。众多设备用来保证模具的自动操作，首选是机器人或简便可控的机械手，

比如：
1）产品需要安放嵌件、标签或薄片等到模具中。
2）脱出塑料件或加速它们顶出。
3）控制塑料件的移动和减少启动时间附件。
4）在启动注塑机前对模具进行加热。
5）减少上模具的时间，减少冷却水管、气路、电路和热流道温控箱等的联接时间。

    文章关键词：热流道模具

    安全气囊撕裂盒的注射模塑

    1概述撕裂盒塑料制品里存放了安全气囊，是轿车方向盘的安全防护系统的结构件。
它由撕裂盖和盒座两个注射件装配而成。它们的塑料材料选择、相互间的联接设计及撕裂沟的布置和结构，都要确保在高压胀大时撕裂盒开裂，气囊弹出。
制品的结构复杂，要求功能和性能可靠。因此，注射模设计必须采用热流道技术，并进行充模流动分析，保证注射成型的制品质量。

    2安全气囊防护各国生产的中高级轿车大多数都装有安全气囊。

驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘的衬架内，方向盘撕裂盒上标有“SRS”或“Airbag”。
安全气囊防护系统(Supplemental Inflatable Restraint System，SRS)主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等部件组成。

传感器和微处理器判断撞车程度，传递及发送信号。气体发生器根据信号产生点火动作。点燃固态燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀，其容量约50至90升不等。气囊膨胀力胀破撕裂盖。将撞击力均匀地分布在驾驶员头部和胸部。安全气囊的传感器必须有足够的撞击力才能启动开关。这个撞击力约等于以时速25～50km碰撞固定物所产生的结果。

当汽车高速碰撞时，传感器就可检测到车速突然减速，并将这一信号迅速传递给控制电脑确认后，才会引爆安全气囊包内的电热点火器，使气囊发生迅速膨胀。气囊还设有安全阀，当充气过量或内压力超过一定值时会自动泄放部分气体，避免将乘客挤压受伤。还必须在发生汽车碰撞后的0.01s内微处理器工作，0.03s内点火装置启动，0.05s内高压气体进入气囊，0.08s内气囊向外膨胀，突破撕裂盖。0.11s内气囊完全胀大，贴护在人体上。这样，驾车者才会被气囊保护。

2.1安全气囊盒设计方向盘安全气囊盒由撕裂盖和盒座联接而成。

    控制盒上盖注射模设计

    1塑件分析

    控制盒上盖零件图。该零件从总体形状来看为矩形，其长度方向约为118mm，宽度方向约为70mm，高度约为10mm，制件壁厚2mm。根据其使用用途，它必须具备有一定的综合机械性能，良好的机械强度、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电性能。产品的外观要求较高，对产品外表面光洁度有一定的要求，但尺寸精度要求不大。塑件的形状尺寸较小，而外部结构较为简单，产品中有倒扣，故模具结构设计中须设置侧向分型与抽芯机构。

    从制品的用途以及材料的成本综合考虑，这里采用了ABS塑料来进行生产。ABS塑料具有来源广、成本低的特点，符合塑料成型经济性的特点。ABS塑料的密度为1.02～1.05g/cm3，其成型收缩率为0.3%～0.8%。ABS塑料具有极好的抗冲击强度，且在低温下也不会迅速降解;具有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能;水、无机盐、碱、酸类对ABS几乎无影响;在酮、醛、酯、氯代烃中会溶解或形成乳浊液;不溶于大部分醇类及烃类溶剂;ABS塑料有一定的硬度和尺寸稳定性，易于成型加工;经过调色可配成任何颜色。因此在选用材料时，采用ABS塑料来生产控制盒能达到制品的要求。

    2模具结构设计

    2.1分型面设计

    模具中分型面的作用主要用来在开模时取出塑料制品和浇注系统中的凝料。塑料件上的分型面的位置会直接影响模具使用、制造及塑料制品的质量，故必须选择合理的分型面，否则会造成制品脱模困难，制品的质量及使用也难以达到要求。塑件的分型面选择最基本的原则是应选择在塑料制品外形轮廓最大截面处，且应有利于塑料制品的脱模。该塑件为控制盒上盖，表面质量光洁度要求较高，考虑到塑料制品要便于脱模，同时为简化模具结构，不影响塑件外观，便于模具零件的加工并且有利于排气等因素，此零件的分型面设计的结构形式。

    简述增强塑料成型方法

    为了进一步改善热固性及热塑性塑料的力学性能。常在塑料中加进玻璃纤维(简称玻纤)，滑石粉、云母、碳酸钙、高岭土、碳纤维等作为增强材料，以树脂为母体及粘结剂而组成新型复合材料，称为增强塑料（如环氧树脂为母体树脂塑料的增强塑料又称为玻璃钢）。

    由于塑料混用玻璃纤维的品种、长度、含量等不同，其工艺性及物性也各不相同。下面主要介绍模塑用的热固性增强塑料及注射用的热塑性增强塑料。

    1、热固性增强塑料

    热固性增强塑料是由树脂、增强材料、助剂等组成。其中树脂作为母体和粘结剂，它要求有良好的活动性、适宜的固化速度、副产物少，易调节粘度和良好的相溶性，并需满足塑件及成型要求。增强材料起骨架作用，其品种规格繁多，但常用玻璃纤维，一般用量为60%、长度为15～20毫米。助剂包括调节粘度的稀释剂（用以改进玻纤与树脂的粘结）、用以调节树脂-纤维界面状态的玻纤表面处理剂、用以改进活动性，降低收缩，进步光泽度及耐磨性等用的填料和着色剂等。由于选用的树脂，玻纤的品种规格（长度、直径，无碱或含碱，支数，股数，加捻或无捻），表面处理剂，玻纤与树脂混制工艺（预混法或预{TodayHot}浸法，塑料配比等不同则其性能也各不相同。

    1.1加工特性

    ⑴活动性增强料的活动性比一般压塑料差，活动性过大时易产生树脂流失与玻纤分头聚积。过小则成型压力及温度将明显进步。影响活动性的因素很多，要评定某种料的活动性，必须按组成作具体分析。影响活动性的因素

    模具加工刀具的使用方法

    最近，通过高进给达到高效率的加工备受瞩目。本公司亦顺应市场需求，推出了高进给新干线sks系列。从毛坯材到淬硬钢等难切削材料，均可用本系列产品进行高效率粗加工。最新开发的可换式刀头+硬质合金刀杆（超强硬杆）系列刀具更是得到了一致好评。

    加工中刀具的悬长加大时，刀体会发生振动而不得不降低切削条件。另外刀片不仅是由于耐磨性不足导致崩刃，而且刀体的振动将会极大地降低刃口的防崩刃性。特别是在无人自动化加工时轻易导致刀亡机毁等重大事故发生。

    在这里，我们针对这些题目介绍一下本公司新开发出的高进给新干线组合刀体系列所采取的改善对策。

    硬质合金柄超强硬杆系列

    1、切削性能

    钢刀体悬长伸长时，会发生振动，影响切削条件，特别是导致切削速度不能进步。

    例如：用sks-2020-130-s20（直径20mm钢刀体），悬长190mm（l/d=9.5），加工s55c时推荐的切削参数为：切削深度0.3mm，切削速度v=80m/min，每刃进给f=0.6mm/刃，进给速度f=1500mm/min。但是，硬质合金刀柄（超强硬杆）msn-m10-140-s20和高进给新干线系列用的可换式刀头msh-2020-m10组合使用，可使切削速度达到1.9倍v=150m/min，每刃的进给为原来的1.7倍f=1.0mm/刃，进给速度是原来的三倍f=4800mm/min，且加工过程中不会发生振动，切削平稳。

    模具材料技术研发领域面临革命

    随着我国模具工业的发展，对模具材料的数量、质量、品种和性能等方面提出了更高、更新的要求、模具材料市场也得到迅速的发展。据国际模具及五金塑胶产业供应商协会常务秘书长罗百辉介绍，模具用材料范围很广，从一般的碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、马氏体时效钢到硬质合金、难熔合金、高温合金、非铁金属等都可选用，其中主要是属于合金工具钢的模具钢。目前，中国合金工具钢的产量已居世界前列，其中合金模具钢约为10万吨。中国模具工业每年消耗模具材料合计为30万-40万吨，其中合金模具钢为13万-15万吨。

    国际模具及五金塑胶产业供应商协会钢材专业委员会专家顾问李光超表示，目前国产模具钢材高质量的比较少，相当部分要求高的模具钢都需要经过真空精炼和电渣重熔，以保证钢材的高纯净度、高致密度、高等向性，而通过电渣重熔的模具钢所占的份额很小。模具钢市场80%左右是黑皮圆棒材，用户拿到材料以后还要自己改锻改制，材料利用率低，生产周期长，不能适应现代模具制造业的需要。

    传统钢材替代技术

    深圳市铸威特殊钢有限公司研制开发的新型、高效率TS4模具铜合金材料，硬度可达HRC38-45度，不用热处理，制作加工容易，摩擦系数低，并且在合金中加入耐磨元素，使本来就耐磨的铜合金的耐磨性更进一步提高，特别适合做拉伸模的需要。在模具制造的成本中，材料费用往往只占模具成本的20%左右，但模具工业的竞争就是模具使用效率的竞争，而不是以模具材料低价位来取胜，因此对于要求较高的长寿命模具，在选用模具材料时往往需要精益求精。例如采用碳化物不均匀度为5-6级的Cr12MoV钢制造拉伸模，使用寿命往往不足1万件；而采用TS4铜合金模材制造拉伸模，使用寿命可达7万件甚至更多。这是因为TS4铜合金模材的导热性好，可以保证工作中的模具温度分布均匀，不会因局部高温使模具产生裂纹，也不会使拉伸产品表面出现冷焊脱痕及起皱现象，既缩短开模时间，提高模具寿命，又提高生产效率和产品质量。现在TS4铜合金模材已成功地应用于不锈钢板材拉伸模、铝合金压铸模、塑料注射模、铜合金重力铸造及低压铸造模、玻璃瓶制造模等，即将取代传统的模具钢和铸铁，堪称模具材料领域的一次革命。

    模具表面处理技术及其发展

    在现代生产中，模具是生产各种工业产品的重要工艺装备。随着现代工业和尖端科学技术的发展，人们对模具工业提出的要求越来越高，因为它们直接决定与其相关产品的质量、成本及使用寿命。据慧聪表面处理网小编了解，如何提高模具的质量、使用寿命和降低生产成本，成为当前迫切需要解决的问题。对于那些在高温条件下使用并要求耐磨、抗氧化等的模具来讲，表面处理是提高表面性能常用的工艺方法，是提高模具质量和使用寿命、降低成本的最有效途径，对于提高模具质量、大幅度降低生产成本、提高生产效率和充分发挥模具材料的潜能都具有重大意义。

    模具表面处理技术及其发展

    模具在工作中除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外，其表面性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。这些表面性能指：耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能等。这些性能的改善，单纯依赖基体材料的改进和提高是非常有限的，也是不经济的，而通过表面处理技术，往往可以收到事半功倍的效果，这也正是表面处理技术得到迅速发展的原因。

    模具的表面处理技术，是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术，改变模具表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态，以获得所需表面性能的系统工程。从表面处理的方式上，又可分为：化学方法、物理方法、物理化学方法和机械方法。虽然旨在提高模具表面性能新的处理技术不断涌现，但在模具制造中应用较多的主要是渗氮、渗碳和硬化膜沉积。

    渗氮工艺有气体渗氮、离子渗氮、液体渗氮等方式，每一种渗氮方式中，都有若干种渗氮技术，可以适应不同钢种不同工件的要求。由于渗氮技术可形成优良性能的表面，并且渗氮工艺与模具钢的淬火工艺有良好的协调性，同时渗氮温度低，渗氮后不需激烈冷却，模具的变形极小，因此模具的表面强化是采用渗氮技术较早，也是应用最广泛的。