专利名称:一种塑料成型模具的制造方法
技术领域:
本发明涉及模具制造的技术领域,特指一种塑料成型模具的制造方法,改进了现有塑料模具的结构,提高了模具的使用寿命,便于模具型腔的外加工,适用于各种塑料成型技术的模具制造,有利于塑料成型模具的低成本研制。
背景技术:
随着塑料工业的发展,塑料制品在人们的日常生活中及现代工业生产领域中占有很重要的地位。在机电、仪 表、化工、汽车和航空航天等领域,塑料已成为金属的良好代用材料并得到了广泛的应用,出现了金属材料塑料化的趋势。模具是工业生产的基础工艺装备,被各行业广泛用于生产最终产品,其产生的价值往往是模具自身价值的几十倍、上百倍,被誉为“效益放大器”。塑料成型模具是型腔模具的一种,它使塑料获得一定的形状和所需性能,对达到塑料加工工艺要求、塑料制件使用要求、造型设计要求和降低制件成本起着重要的作用。不同的塑料成型方法对应着不同的塑料成型模具,主要有注射模、压缩模、压注模、挤出模、气动成型模等。塑料模的主要工作零件是成型零件,如凸模、凹模等,它们构成塑料模的型腔,以成型塑料制件的各种表面并直接与塑料接触,经受压力温度、摩擦和腐蚀等作用。由于型腔类零件结构形状复杂,制造精度要求高,加工难度大,对塑件的表面质量产生直接的影响,成为塑料模具制造中的关键与核心内容。目前塑料成型模具的制造一般采用机加工的方法,然后根据需要对型腔进行抛光、热处理等工序。其工艺过程复杂,加工周期长,且生产成本高。而采用低熔点合金制造模具,虽可使加工周期缩短,但其强度硬度不高,耐磨性差,使用寿命较短。随着塑料制品需求量的日益增加,上述方法已难以满足实际生产的要求。近年来国内外在塑料模具制造上也进行了一些研究,研制出了很多新型模具钢和非铁合金材料,但这些材料在性能上的局限性和高昂的成本对塑料模的制造产生了限制,如铜铍合金虽具有良好的综合性能,但材料价格相对很高。另外,一些先进的精密加工技术在塑料模具型腔加工上也得到了应用,提高了模具的制造精度,但同时增加了工艺过程的复杂性和制造成本。电镀法由于制造速度慢,应用并不普遍。目前针对吹塑成型模具的制造方法,主要是针对某一具体模具进行的结构改进,适用范围较窄,应用存在局限性。总的来说,目前塑料成型模具的制造还存在以下问题1.传统制造方法,模腔要经过铣削、镗孔、磨削等等工种进行机械加工,过程复杂,制造周期长;2.对于成形表面具有较多的局部细小的沟槽、窄缝或凸起等结构的模腔,刀具加工不变,需采用电火花、线切割等精密加工技术,设备投入大;3.低熔点合金制造法,由于合金的强度和硬度低,在一些受力较大的部位需要采用强度和硬度高的镶嵌件,如吹塑模具的模口部分和夹坯口部位常采用淬火处理的工具钢作镶嵌件,这就使得模具构造变得复杂;
4.模腔耐磨性和耐腐蚀性差,成型塑件与膜腔内壁直接接触,产生的摩擦和腐蚀使模具寿命变短;5.模腔磨损后整个模具都会报废,要想继续使用需经过各工序重新制模,生产成本闻;6.采用电镀法处理模腔表面,析出速度慢,制模周期长,且难以保证金属层均匀;
发明内容
本发明的目的在于提供一种塑料成型模具的制造方法,能克服上述缺点,而且加工周期短,结构简单,使用寿命长,制造成本低。本发明所采用的技术方案是
一种塑料成型模具制造方法,包含以下步骤(I)先划分好分型面,依照分型面将塑件进行划分,计算被分型面划分好的塑件外表面积SI,其中被分型面划分好的塑件外表面积SI中不包括分型面的面积;(2)选择具有高熔点高强度耐磨性好的金属薄板,金属薄板的厚度为2 15mm,厚度大小根据塑件的投影面积选择,投影面积大则选择厚板,投影面积小,则选择薄板;金属薄板面积S能够包容住整个塑件,而且金属薄板面积S是塑件外表面积SI的1. 15 1. 2倍,即 S = (1. 15 1. 2) SI ;(3)利用激光毛化或者其他表面处理方法,对金属薄板的下表面进行毛化处理,提闻附着力;(4)依据被分型面划分好的塑件外轮廓,采用UG软件进行成形工具头运动轨迹的编程,将金属薄板放置好并用夹具夹紧后,对金属薄板采用单点渐进成形方法进行加工,获得具有塑件外轮廓形状的金属薄板内衬;对于塑件局部细节特征尺寸L很小的情况,5mm ^ L ^ IOmm时采用小型成形工具头对相应位置的金属薄板进行加工,L < 5mm时,可以采用焊接的方式将局部细节部分结合到金属薄板内衬上;(5)在金属薄板内衬的周边用模具框架支撑住,根据需要在模具框架内放置无缝钢管或紫铜管作为冷却管道,以低熔点金属作为金属填充物,将低熔点金属加热熔融,并将低熔点金属溶液浇注到由金属薄板内衬与模具框架形成的空间,冷却后金属薄板内衬和凝固的低熔点金属结合在一起,形成塑料模具;(6)根据模具框架的外围尺寸,利用线切割的方法将由金属薄板内衬和金属填充物组成的塑料模具进行边界加工,并打磨,得到最终的塑料模具。本发明的进一步改进在于金属填充物的浇注加热温度T和T2及Tl存在以下关 Tl+ Tl
系,r=~^ + 5°C,Tl为金属薄板的熔点,T2为金属填充物熔点。本发明具有以下技术优势1.采用单点渐进成形的金属薄板作为内衬,可以简化模腔的各种机械加工工种类型,减少加工设备的投入。2.由于该方法单点渐进成形,实现了模腔内壁的外加工,对于成形表面具有难以实现机加工的结构的模腔,可以直接成形。3.由于单点渐进成型技术已经实现数字化,只需编好程序,即可在CNC机床上实现内衬轮廓的自动加工,工序简单,缩短了制造周期。4.制造内衬的金属薄板硬度和强度高,可以承受较大的成型压力,内衬可以作为一个整体由外面的金属包覆,省去某些模具的镶嵌件部分,简化模具结构。5.模具的模腔磨损严重后,可以将整个模具放入高温环境,使模具熔融,取出失效的内衬。再制模时,原来的冷却系统、模具框架和外面的低熔点金属可以循环利用,节约制造成本。6.所述方法比电镀法成形均匀,速度快。7.所述制造方法对现有的塑料成型模具都适用,利于普及推广。
图1是本发明提出的塑料成型模具制造方法的概略图;图2是单点渐进成形原理图;图3是本发明在注塑模上应用的结构示意图;图4是本发明在在吹塑模上应用的结构示意图。1.金属薄板内衬1-1.凸模内衬1-2.凹模内衬1-3.左半模内衬1_4.右半模内衬2.金属填充物2-1.凸模填充物2-2.凹模填充物2-3.左半模填充物2-4.右半模填充物3.模具框架3-1.凸模框3-2.凹模框3-3.左半模框3-4.右半模框4.塑件5.冷却管道6.浇口套7.进气吹孔8.校正芯棒9.金属薄板内衬的下表面10.成形工具头
11.金属薄板12.夹具
具体实施例方式为了加深对本发明的理解,下面结合具体实施例和附图对本发明提出的一种塑料成型模具制造方法作进一步详述,所举实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。实施例一结合图1,本发明所提出的一种塑料成型模具的制造方法,制造出的模具主要由金属薄板内衬1、金属填充物2和模具框架3组成。金属薄板内衬I作为成型面直接与塑件4
Tl+ Tl
接触,金属填充物2加热温度T达到一+ 5 °C时,Tl为金属薄板的熔点,T2为金属填充
物熔点。将熔融的金属填充物浇注在模具框架3和金属薄板内衬I之间形成的空间。结合图2,本发明中所述的金属内衬I由单点渐进成形加工得到,根据所需塑件的形状设计要求,选用具有高的强度硬度和良好耐磨性的高熔点金属板材,依据被分型面划分好的塑件外轮廓,采用UG软件进行成形工具头10运动轨迹的编程,将金属薄板11放置好并用夹具12夹紧后,对金属薄板11采用单点渐进成形方法进行加工,获得具有塑件外轮廓形状的金属薄板内衬I ;对于塑件局部细节特征尺寸L很小的情况IOmm时采用小型成形工具头10对相应位置的金属薄板11进行加工,L < 5mm时,可以采用焊接的方式将局部细节部分结合到金属薄板内衬I上。图3是本发明所述的模具制造方法在注塑模上的应用,其步骤如下(I)先划分好分型面,依照分型面将塑件进行划分,计算被分型面划分好的塑件外表面积SI,其中被分型面划分好的塑件外表面积SI中不包括分型面的面积;(2)选择具有高熔点高强度耐磨性好的金属薄板11,金属薄板11的厚度为2 15mm,厚度大小根据塑件的投影面积选择,投影面积大则选择厚板,投影面积小,则选择薄板;金属薄板面积S能够包容住整个塑件,而且金属薄板面积S是塑件外表面积SI的1.15 1. 2 倍,即 S = (1. 15 1. 2) SI ;(3)利用激光毛化或者其他表面处理方法,对金属薄板内衬的下表面9进行毛化处理,提闻附着力;(4)依据被分型面划分好的塑件外轮廓,采用UG软件进行成形工具头10运动轨迹的编程,将金属薄板11放置好并用夹具12夹紧后,对金属薄板11采用单点渐进成形方法进行加工,获得具有塑件4外轮廓形状的凸模内衬1-1和凹模内衬1-2 ;(5)在凸模内衬1-1的周边用凸模框架3-1支撑住,以低熔点金属作为凸模填充物
2-1,将低熔点金属加热熔融,并将低熔点金属溶液浇注到由凸模框架3-1和凸模内衬1-1形成的空间,冷却后作为凸模填充物2-1与凸模框架3-1、凸模内衬1-1共同构成注塑模的凸模部分;同样,凹模内衬1-2的周边用凹模框架3-2支撑住,以低熔点金属作为凹模填充物2-2,将低熔点金属加热熔融,并将低熔点金属溶液浇注到由由凹模内衬1-2和凹模框架
3-2形成的空间,冷却后凹模内衬1-2、凹模填充物2-2、凹模框架3-2、浇口套6构成注塑模的凹模部分,在凹模内衬1-2内放置无缝钢管或紫铜管作为冷却管道5,将浇口套6镶嵌在合适的位置,待填充物冷却后注塑模即制成;(6)根据凸模框架3-1的外围尺寸,利用线切割的方法,将凸模内衬1-1进行边界加工,并打磨边界,得到最终的塑料凸模;根据凹模框架3-2的外围尺寸,利用线切割的方法,将凹模内衬1-2进行边界加工,并打磨边界,得到最终的塑料凹模。利用以上的方法省去了大量的机加工过程,模腔可以实现外加工,降低了制造难度和生产成本,充分展示了本发明的积极效果。实施例二结合图1、图2和图4,一种塑料成型模具的制造方法如下(I)中空吹塑模具只有凹模部分,由左右对开式半模组成,根据塑件4的形状要求,根据对称性以中心线为基准划分好分型面,依照分型面将塑件进行划分,计算被分型面划分好的塑件外表面积Si,其中被分型面划分好的塑件外表面积SI中不包括分型面的面积;(2)选择具有高熔点高强度耐磨性好的金属薄板11,金属薄板11的厚度为2 15mm,厚度大小根据塑件的投影面积选择,投影面积大则选择厚板,投影面积小,则选择薄板;金属薄板面积S能够包容住整个塑件,而且金属薄板面积S是塑件外表面积SI的1.15 1. 2 倍,即 S = (1. 15 1. 2) SI ;(3)利用激光毛化或者其他表面处理方法,对金属薄板内衬的下表面9进行毛化处理,提闻附着力;(4)依据被分型面划分好的塑件外轮廓,采用UG软件进行成形工具头10运动轨迹的编程,将金属薄板11放置好并用夹具12夹紧后,对金属薄板11采用单点渐进成形方法进行加工,获得具有塑件4外轮廓形状模具左半模内衬1-3和右半模内衬1-4 ;(5)在金属薄板内衬I的周边用模具框架3支撑住,以铝合金作为左半模填充物2-3,将铝合金加热熔融,并将铝合金溶液浇注到左半模内衬1-3与左半模框架3-3的空间;以铝合金作为右半模填充物2-4,将铝合金加热熔融,并将铝合金溶液浇注到右半模内衬1-4和右半模框架3-4的空间中,在左半模框架3-3和右半模框架3-4内放置无缝钢管或紫铜管作为冷却管道5,待冷却后即获得吹塑模具;(6)根据左半模框架3-3的外围尺寸,利用线切割的方法,将左半模内衬1-3进行边界加工,并打磨边界,得到最终的左半模;根据凹模框架3-2的外围尺寸,利用线切割的方法,将右半模内衬1-4进行边界加工,并打磨边界,得到最终的右半模。吹塑成型时,型坯由校正芯棒8的肩部和内衬几何成形的的模底夹口截断;从进气吹孔7通入压缩空气,使型坯吹涨并贴于金属薄板内衬I的内壁,从而达到成形的效果。本发明的一种塑料成型模具的制造方法,通过采用单点渐进成形的金属薄板作为内衬,低熔点金属熔融后与金属薄板内衬一起组成塑料模具,简化了模具结构,提高了模具的使用寿命,便于模具型腔的外加工,适用于各种塑料成型技术的模具制造,有利于塑料成型模具的低成本研制。
权利要求
1.一种塑料成型模具的制造方法,其特征在于,包含以下步骤 (1)先划分好分型面,依照分型面将塑件进行划分,计算被分型面划分好的塑件外表面积Si,其中被分型面划分好的塑件外表面积SI中不包括分型面的面积; (2)选择具有高熔点高强度耐磨性好的金属薄板,金属薄板的厚度为2 15mm,厚度大小根据塑件的投影面积选择,投影面积大则选择厚板,投影面积小,则选择薄板;金属薄板面积S能够包容住整个塑件,而且金属薄板面积S是塑件外表面积SI的1. 15 1. 2倍,即S = (1. 15 1. 2) SI ; (3)利用激光毛化或者其他表面处理方法,对金属薄板的下表面进行毛化处理,提高附着力; (4)依据被分型面划分好的塑件外轮廓,采用UG软件进行成形工具头运动轨迹的编程,将金属薄板放置好并用夹具夹紧后,对金属薄板采用单点渐进成形方法进行加工,获得具有塑件外轮廓形状的金属薄板内衬;对于塑件局部细节特征尺寸L很小的情况,5mm ^ L ^ IOmm时采用小型成形工具头对相应位置的金属薄板进行加工,L < 5mm时,可以采用焊接的方式将局部细节部分结合到金属薄板内衬上; (5)在金属薄板内衬的周边用模具框架支撑住,根据需要在模具框架内放置无缝钢管或紫铜管作为冷却管道,以低熔点金属作为金属填充物,将低熔点金属加热熔融,并将低熔点金属溶液浇注到由金属薄板内衬与模具框架形成的空间,冷却后金属薄板内衬和凝固的金属填充物结合在一起,形成塑料模具; (6)根据模具框架的外围尺寸,利用线切割的方法将由金属薄板内衬和金属填充物组成的塑料模具进行边界加工,并打磨,得到最终的塑料模具。
2.根据权利要求1所述的一种塑料成型模具的制造方法,其特征在于,金属填充物的 TI + T2浇注加热温度T和T2及Tl存在以下关系,T= 一^~ +5 O,Tl为金属薄板的熔点,T2为金属填充物熔点。
全文摘要
本发明涉及模具加工领域,特指一种塑料成型模具的制造方法,通过采用单点渐进成形方法加工所得的金属薄板作为内衬,对金属薄板的下表面进行毛化处理,将低熔点金属熔融后与金属薄板内衬一起组成塑料模具。本发明简化了模具结构,提高了模具的使用寿命,便于模具型腔的外加工,适用于各种塑料成型技术的模具制造,有利于塑料成型模具的低成本研制。
文档编号B23P15/24GK103009023SQ20121057964
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者王匀, 许桢英, 刘炯, 甘斐, 王雪鹏, 范苏湘, 王诚强, 蒋素琴 申请人:江苏大学