塑料模具在塑料加工中占有(yǒu)了非常重要的地位，模具设计水平和制造能(néng)力也反应了一个國(guó)家的工业水准，近年来塑料成型模具的产量和水平发展十分(fēn)讯速，高效率，自动化、大型、精密、長(cháng)寿命的模具所占的比例越来越大下面从模具设计，加工方法，加工设备，表面处理(lǐ)等几个方面来总结一下模具的发展现状。

　 塑料成型方法及模具设计　

　气體(tǐ)辅助成型，气辅成型不是一种新(xīn)的技术,但近年来发展很(hěn)快并出现了一些新(xīn)的方法。液化气體(tǐ)辅助注射是将一种预热的特殊可(kě)气化的液體(tǐ)从喷注入塑料熔體(tǐ)中，液體(tǐ)受热在模腔中被气化而膨胀，使制作成為(wèi)空心，并将熔體(tǐ)推向模腔表面，这种方法可(kě)用(yòng)于任何热塑性塑料。振动气體(tǐ)辅助注射是通过振荡制品压缩气體(tǐ)向塑料熔體(tǐ)施加振动能(néng)量，从而达到控制品的微观结构，改善制品性能(néng)的目的，有(yǒu)些厂家把气辅成型中所用(yòng)的气體(tǐ)转换成型出更薄的制品，也可(kě)以生产大型中空制品，其质量更高，成本更低，但关键点是水的泄露问题，

　推拉成型模具，在模具型腔的周围开设两个或多(duō)个通道，并与两个或多(duō)个注射装置或能(néng)往复移动的活塞相连,在注射完成后熔體(tǐ)固化前，注射装置的螺杆或活塞来回移动往复推拉型腔中的熔體(tǐ)，这种技术叫动态保压技术，其目的是為(wèi)了避免用(yòng)传统成型方法成型厚制品会有(yǒu)很(hěn)大收缩的问题，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 高压成型薄壳制品，薄壳制品一般是長(cháng)流程比的制品，多(duō)采用(yòng)多(duō)点浇口的模具，但多(duō)点进浇会造成熔结缝，对一些透明制品则会影响其视觉效果，单点进浇又(yòu)不易充满模腔，故可(kě)以用(yòng)高压成型技术来成型，比如美國(guó)空军，F16战机的座舱就是用(yòng)这种技术生产的，目前已采用(yòng)此技术来生产PC汽車(chē)挡风玻璃，高压成型的注射压力一般超过200MPA，故模具材料也要选择高杨氏模量的高强刚，高压成型的关键是模温的控制，另外要注意模腔的排气一定要顺利。否则高速注射导致排气不畅会烧焦塑料。

热流道模具:在多(duō)腔模中越来越多(duō)地利用(yòng)热流道技术，其动态进科(kē)技术是模具技术中的一个亮点。即通过一个针阀调节塑料的流动，可(kě)為(wèi)每个浇口分(fēn)别设定注射时间，注射压力等参数，可(kě)以获得平衡和注射和最佳的质量保证，针阀可(kě)通过液压驱动活塞动态地，无级地移动，针阀的位置决定了注射的流量和压力。在流道内有(yǒu)压力传感器，可(kě)连续记录通道内的压力大小(xiǎo)，进而可(kě)以控制针阀位置和调整熔體(tǐ)压力。

熔芯注射成型用(yòng)模具：这种方法是把低熔点合金制成的可(kě)熔型芯放入模具中作為(wèi)镶嵌件进行注射成型。然后对含有(yǒu)可(kě)熔型芯的制品加热去除可(kě)熔型芯。这种成型方法用(yòng)于形状复杂中空的产品，如汽車(chē)的输油管或送排气管等复杂形状的空芯塑件。用(yòng)这类模具成型的产品还有(yǒu)：网球拍手柄，汽車(chē)水泵、离心热水泵和航天器油泵等，

注射/压缩成型模具：注射/压缩成型可(kě)生产低应力。光學(xué)性能(néng)好的产品，其工艺过程為(wèi)：模具合模（但动定模不完全闭合，留一个间隙以便以后的压缩)，注入熔體(tǐ)，二次合模（即压缩使熔體(tǐ)在模内被压实）、冷却，开模，脱模。在模具设计上要注意的是由于模具在开始合模时并未完全合拢，故為(wèi)了防止在注射时溢料，在模具中要设计防止溢料的结构，

叠层模：将多(duō)个型腔在合模方重叠布置，而不是在同一平面上布置多(duō)腔，这可(kě)以充分(fēn)发挥注射机的塑化能(néng)力，这种模具一般用(yòng)于热流道模具中，可(kě)极大地提高效率，

层状制品注射模：层状制品注射模成型兼有(yǒu)共挤出成型和注射成型的特点，能(néng)在制品上实现任厚度不同材料的多(duō)层组合，每层厚度可(kě)小(xiǎo)到0.1~10mm层数可(kě)达上千。这种模具实际上是一注射模具与一多(duō)级共挤模具的组合。

模具滑移成型（DSI）：此方法可(kě)成型中空制品，也可(kě)成型多(duō)种材料的复合制品，其过程為(wèi)：闭模（对中空制品而言，此时两半型腔处于不同的位置），分(fēn)别注射，模具移动至两半型腔对合，在中间注入结合两半型腔的树脂，这种方法成型的制品与吹塑制品相比，有(yǒu)表面精度好，尺寸精度高，壁厚均匀，设计自由度大等优点。

铝材模：塑料制造技术中一个突出点就是铝金材料的应用(yòng)，Corus公司开发的铝合金塑料模的使用(yòng)寿命可(kě)达30万以上，PechineyRhenalu公司用(yòng)其MI-600铝材制造塑料，寿命可(kě)达到50万次以上

模具制造

高速铣削：目前，高速切削已进入了精密加工领域,其定位精度已提高到{+25UM}，采用(yòng)液體(tǐ)静压轴承的高速電(diàn)动主轴回转精度在0.2um以下，机床主轴转速可(kě)达100.000r/min，采用(yòng)空气静压轴承的高速電(diàn)动主轴回转达达200。00r/min快速进给速度能(néng)达30~60m/min，如果采用(yòng)大导和滚珠丝杠和高速伺服電(diàn)机，直線(xiàn)電(diàn)机和精密直線(xiàn)导轨,进给速度甚至可(kě)达60~120m/min。换刀(dāo)时间减少到1~2s 其加工的粗糙度Ra<1um。结合新(xīn)型刀(dāo)具（金属陶瓷刀(dāo)具、PCBN刀(dāo)具，特殊硬质和金刀(dāo)具等），还可(kě)加工硬度达60HRC的材料。其加工过程的温度只升高3度左右，热度形很(hěn)小(xiǎo)，特别适合于成型对温度热变形繁感的材料（如镁合金等）。高速切削的速度在5~100m/s，完全可(kě)以达到模具零件的镜面車(chē)削和镜面铣削。另外割于切削力小(xiǎo)，可(kě)以加工薄壁和刚性差的零件

激光焊接:激光焊接设备可(kě)用(yòng)于修复模具或熔覆金属层以增加模具耐磨性，经激光熔覆处下后的模具表面层硬度可(kě)达62HRC。采用(yòng)显微焊接时间仅為(wèi)10-9秒(miǎo)，因而可(kě)避免热量传到焊点邻近區(qū)域。采用(yòng)一般 激光焊接工艺。在工作上距焊点15mm处的温度可(kě)达到150~200C而采用(yòng)显微焊接技术时温度仅為(wèi)36C。困此不会引起材料的金相组织和性能(néng)的改变，也不会引起翘曲变形或开裂等到问题

電(diàn)火花(huā)铣削:也称為(wèi)電(diàn)火花(huā)创成加工技术。它是用(yòng)高速旋转的简单管状電(diàn)极作二维或三维轮廓加工，因而不再需要制造复杂的成型電(diàn)极。

三维微加工（DEM）技术：DEM技术克服了LIGA技术加工周期長(cháng)，价格昂贵的缺点，综合了三个主要的工艺：深层刻蚀，微電(diàn)铸和微复制。可(kě)以生成厚度仅100um的齿轮等微型零件的模具，

三维型腔的精密成形及镜面電(diàn)火加工一體(tǐ)化才技术：采用(yòng)在普通煤油工作液中添加固體(tǐ)微细粉末的方法，来增大精加工的极间距离，减小(xiǎo)電(diàn)空效应，增大放電(diàn)通道的分(fēn)散性，从而可(kě)使排屑好、放電(diàn)稳定，加工效率提高并有(yǒu)效降低加工表面的粗糙度。同时使用(yòng)混粉工作液还可(kě)在模具工件表面形成硬度较高的镀层，提高模具型腔表面的硬度和耐磨性

模具表面处理(lǐ)、强化　　　

為(wèi)了提高模具的寿命，除了常规热处理(lǐ)方法外，下面是一些常用(yòng)的模具表面处理(lǐ)与强化技术，

化學(xué)处理(lǐ)，其发展趋势是由渗入单一元素向多(duō)元素，向多(duō)元素共渗，复合渗发展，由一般的扩，散渗向化學(xué)气相沉积（PVD），物(wù)理(lǐ)化學(xué)气相沉积（PCVD即等到离子气相沉积）。

离子渗入，离子注入等到方向发展

激光表面处理(lǐ)：1利用(yòng)激光束获得极高的加热速度，实现金属材料的表面淬火。在表面获得高碳极细的马氏體(tǐ)晶體(tǐ)，硬度比常规淬火层高15%~20%，而心部组织不会发生变化，2，作用(yòng)激光进行表面重熔或表面合金化获得高性能(néng)的表面硬度化层。例如用(yòng)CrWMn复合粉未合金化后，其體(tǐ)积磨损量為(wèi)淬 火CrWMn的1/10，其使用(yòng)寿命提高14倍。 

3，激光熔凝处理(lǐ)是利用(yòng)高能(néng)量密度的激光束对金属的表面进行熔融的激冷处理(lǐ)组织，使金属表面层形成一层液态金属的激冷组织，由于表面层的加热和冷却非常迅速故得到的组织非常细密，如果通过外部的介质使冷却速度达到足够高，则可(kě)抑制结晶过程，而形成非晶态，故也被称為(wèi)激光熔化一非晶态处理(lǐ)，又(yòu)称激光上釉

稀土元素表面强化：这可(kě)以改善钢的表层结构，物(wù)理(lǐ)，化學(xué)及机械性能(néng)等，它可(kě)以提高渗速25%~30%，使处理(lǐ)时间缩短1/3以上。常见是有(yǒu)稀土碳共渗，稀土碳氮共渗，稀土硼共渗，稀土硼铝共渗等，

{{化學(xué)镀：它是通过化學(xué)试计将溶液中的Ni P B，等还原析出在金属的表面上，从而在金属表面上获得Ni-P、Ni-B等的合金镀层。以提高金属的机械性能(néng)，耐烛性能(néng)和工艺性能(néng)等，又(yòu)被称為(wèi)自催化还原镀，无電(diàn)镀等。

纳米表面处理(lǐ)：是以纳米材料和其它低维非平衡材料為(wèi)期础，通过特定的加工技术，对固體(tǐ)表面材料為(wèi)期础，通过特定的加工技术，对固體(tǐ)表面进行强化或赋予表面新(xīn)功能(néng)的一项技术。（1）纳米复合镀层是在传统的電(diàn)渡液中加入零维或一维纳米质点粉體(tǐ)材料而形成纳米复合镀层。纳米材料还可(kě)用(yòng)于耐磨复合镀层，如将n-ZrO2纳米粉體(tǐ)材料加入NI-W-B非晶态复合镀层，可(kě)提高镀层在550-850C的高温搞氧化性能(néng)，使镀层的耐蚀性提高2~3倍，耐磨民(mín)生和硬度也都明显提高。（2）纳米结构涂层在强度、韧性、抗蚀、耐磨、抗热疲劳等方面涂都有(yǒu)显著改善，且一种涂层可(kě)同时具有(yǒu)上述多(duō)种性能(néng)，

快速原型制造与快速制模

快速原型制造与快速制模是新(xīn)产品开发中的一项重要技术。以前人们一直认為(wèi)快速制模限于小(xiǎo)批量试制，然而进年来快速制模也用(yòng)劲中等批量，乃至大批量，准耐久金属模具的制造

熔射制模法工艺是在原型表面形成金属熔射层，然后对熔射层进行补强，并将被熔射去除得到金属模具，用(yòng)高熔点熔射材料可(kě)使模具表面硬度达63HRC。

直接快速制造金属模具（DRMT）方法主要有(yǒu)：以激光為(wèi)热源的选择性激光烧结法（SLS）和基于激光熔融堆积法（LENS），以等离子電(diàn)弧等為(wèi)热源的熔积法（PDM），喷射成形的三维打印（3DP）法和金属薄板LOM技术等，SLS的制模精度已在為(wèi)改善。收缩率已由原来的1%降至0.2%以下，LENS制造的制件密度及机械性能(néng)虽较SLS方法是很(hěn)大提高，但仍有(yǒu)约5%的孔隙率，它只适用(yòng)于制造简单的几何形状的零件或模具，由于未熔颗粒的粘结，表面质量也不太高

形状沉积制造法（SDM），利用(yòng)焊接原理(lǐ)熔化焊材（丝状），并借助热喷涂原理(lǐ)使超高温熔滴逐层沉积成形，实现层间治金结合，可(kě)避免上述基于层积法原理(lǐ)的RT技术会产生侧面阶梯效应致使精度低、表面质量差，且存在综合力學(xué)性能(néng)不高等问题

快速制模技术是在与传统的机械加工技术的竞争中产生并发展起来的，但铣削速度高达100.000r/min,表面精度优良的高速铣削技术已成為(wèi)DRMT技术最大的竞.