塑料模具在塑料加工中占有了非常重要的地位，模具設(shè)計(jì)水平和制造能力也反應(yīng)了一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水準(zhǔn)，近年來塑料成型模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分訊速，高效率，自動(dòng)化、大型、精密、長(zhǎng)壽命的模具所占的比例越來越大下面從模具設(shè)計(jì)，加工方法，加工設(shè)備，表面處理等幾個(gè)方面來總結(jié)一下模具的發(fā)展現(xiàn)狀。
塑料成型方法及模具設(shè)計(jì)
氣體輔助成型，氣輔成型不是一種新的技術(shù),但近年來發(fā)展很快并出現(xiàn)了一些新的方法。液化氣體輔助注射是將一種預(yù)熱的特殊可氣化的液體從噴注入塑料熔體中，液體受熱在模腔中被氣化而膨脹，使制作成為空心，并將熔體推向模腔表面，這種方法可用于任何熱塑性塑料。振動(dòng)氣體輔助注射是通過振蕩制品壓縮氣體向塑料熔體施加振動(dòng)能量，從而達(dá)到控制品的微觀結(jié)構(gòu)，改善制品性能的目的，有些廠家把氣輔成型中所用的氣體轉(zhuǎn)換成型出更薄的制品，也可以生產(chǎn)大型中空制品，其質(zhì)量更高，成本更低，但關(guān)鍵點(diǎn)是水的泄露問題，
推拉成型模具，在模具型腔的周圍開設(shè)兩個(gè)或多個(gè)通道，并與兩個(gè)或多個(gè)注射裝置或能往復(fù)移動(dòng)的活塞相連,在注射完成后熔體固化前，注射裝置的螺桿或活塞來回移動(dòng)往復(fù)推拉型腔中的熔體，這種技術(shù)叫動(dòng)態(tài)保壓技術(shù)，其目的是為了避免用傳統(tǒng)成型方法成型厚制品會(huì)有很大收縮的問題，
高壓成型薄殼制品，薄殼制品一般是長(zhǎng)流程比的制品，多采用多點(diǎn)澆口的模具，但多點(diǎn)進(jìn)澆會(huì)造成熔結(jié)縫，對(duì)一些透明制品則會(huì)影響其視覺效果，單點(diǎn)進(jìn)澆又不易充滿模腔，故可以用高壓成型技術(shù)來成型，比如美國(guó)空軍，F(xiàn)16戰(zhàn)機(jī)的座艙就是用這種技術(shù)生產(chǎn)的，目前已采用此技術(shù)來生產(chǎn)PC汽車擋風(fēng)玻璃，高壓成型的注射壓力一般超過200MPA，故模具材料也要選擇高楊氏模量的高強(qiáng)剛，高壓成型的關(guān)鍵是模溫的控制，另外要注意模腔的排氣一定要順利。否則高速注射導(dǎo)致排氣不暢會(huì)燒焦塑料。
熱流道模具:在多腔模中越來越多地利用熱流道技術(shù)，其動(dòng)態(tài)進(jìn)科技術(shù)是模具技術(shù)中的一個(gè)亮點(diǎn)。即通過一個(gè)針閥調(diào)節(jié)塑料的流動(dòng)，可為每個(gè)澆口分別設(shè)定注射時(shí)間，注射壓力等參數(shù)，可以獲得平衡和注射和最佳的質(zhì)量保證，針閥可通過液壓驅(qū)動(dòng)活塞動(dòng)態(tài)地，無級(jí)地移動(dòng)，針閥的位置決定了注射的流量和壓力。在流道內(nèi)有壓力傳感器，可連續(xù)記錄通道內(nèi)的壓力大小，進(jìn)而可以控制針閥位置和調(diào)整熔體壓力。
熔芯注射成型用模具：這種方法是把低熔點(diǎn)合金制成的可熔型芯放入模具中作為鑲嵌件進(jìn)行注射成型。然后對(duì)含有可熔型芯的制品加熱去除可熔型芯。這種成型方法用于形狀復(fù)雜中空的產(chǎn)品，如汽車的輸油管或送排氣管等復(fù)雜形狀的空芯塑件。用這類模具成型的產(chǎn)品還有：網(wǎng)球拍手柄，汽車水泵、離心熱水泵和航天器油泵等，
注射/壓縮成型模具：注射/壓縮成型可生產(chǎn)低應(yīng)力。光學(xué)性能好的產(chǎn)品，其工藝過程為：模具合模（但動(dòng)定模不完全閉合，留一個(gè)間隙以便以后的壓縮)，注入熔體，二次合模（即壓縮使熔體在模內(nèi)被壓實(shí)）、冷卻，開模，脫模。在模具設(shè)計(jì)上要注意的是由于模具在開始合模時(shí)并未完全合攏，故為了防止在注射時(shí)溢料，在模具中要設(shè)計(jì)防止溢料的結(jié)構(gòu)，
疊層模：將多個(gè)型腔在合模方重疊布置，而不是在同一平面上布置多腔，這可以充分發(fā)揮注射機(jī)的塑化能力，這種模具一般用于熱流道模具中，可極大地提高效率，
層狀制品注射模：層狀制品注射模成型兼有共擠出成型和注射成型的特點(diǎn)，能在制品上實(shí)現(xiàn)任厚度不同材料的多層組合，每層厚度可小到0.1~10mm層數(shù)可達(dá)上千。這種模具實(shí)際上是一注射模具與一多級(jí)共擠模具的組合。
模具滑移成型（DSI）：此方法可成型中空制品，也可成型多種材料的復(fù)合制品，其過程為：閉模（對(duì)中空制品而言，此時(shí)兩半型腔處于不同的位置），分別注射，模具移動(dòng)至兩半型腔對(duì)合，在中間注入結(jié)合兩半型腔的樹脂，這種方法成型的制品與吹塑制品相比，有表面精度好，尺寸精度高，壁厚均勻，設(shè)計(jì)自由度大等優(yōu)點(diǎn)。
鋁材模：塑料制造技術(shù)中一個(gè)突出點(diǎn)就是鋁金材料的應(yīng)用，Corus公司開發(fā)的鋁合金塑料模的使用壽命可達(dá)30萬以上，PechineyRhenalu公司用其MI-600鋁材制造塑料，壽命可達(dá)到50萬次以上
模具制造
高速銑削：目前，高速切削已進(jìn)入了精密加工領(lǐng)域,其定位精度已提高到{+25UM}，采用液體靜壓軸承的高速電動(dòng)主軸回轉(zhuǎn)精度在0.2um以下，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)100.000r/min，采用空氣靜壓軸承的高速電動(dòng)主軸回轉(zhuǎn)達(dá)達(dá)200。00r/min快速進(jìn)給速度能達(dá)30~60m/min，如果采用大導(dǎo)和滾珠絲杠和高速伺服電機(jī)，直線電機(jī)和精密直線導(dǎo)軌,進(jìn)給速度甚至可達(dá)60~120m/min。換刀時(shí)間減少到1~2s
其加工的粗糙度Ra<1um。結(jié)合新型刀具（金屬陶瓷刀具、PCBN刀具，特殊硬質(zhì)和金刀具等），還可加工硬度達(dá)60HRC的材料。其加工過程的溫度只升高3度左右，熱度形很小，特別適合于成型對(duì)溫度熱變形繁感的材料（如鎂合金等）。高速切削的速度在5~100m/s，完全可以達(dá)到模具零件的鏡面車削和鏡面銑削。另外割于切削力小，可以加工薄壁和剛性差的零件
激光焊接:激光焊接設(shè)備可用于修復(fù)模具或熔覆金屬層以增加模具耐磨性，經(jīng)激光熔覆處下后的模具表面層硬度可達(dá)62HRC。采用顯微焊接時(shí)間僅為10-9秒，因而可避免熱量傳到焊點(diǎn)鄰近區(qū)域。采用一般
激光焊接工藝。在工作上距焊點(diǎn)15mm處的溫度可達(dá)到150~200C而采用顯微焊接技術(shù)時(shí)溫度僅為36C。困此不會(huì)引起材料的金相組織和性能的改變，也不會(huì)引起翹曲變形或開裂等到問題
電火花銑削:也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)。它是用高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單管狀電極作二維或三維輪廓加工，因而不再需要制造復(fù)雜的成型電極。
三維微加工（DEM）技術(shù)：DEM技術(shù)克服了LIGA技術(shù)加工周期長(zhǎng)，價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)，綜合了三個(gè)主要的工藝：深層刻蝕，微電鑄和微復(fù)制�？梢陨珊穸葍H100um的齒輪等微型零件的模具，
三維型腔的精密成形及鏡面電火加工一體化才技術(shù)：采用在普通煤油工作液中添加固體微細(xì)粉末的方法，來增大精加工的極間距離，減小電空效應(yīng)，增大放電通道的分散性，從而可使排屑好、放電穩(wěn)定，加工效率提高并有效降低加工表面的粗糙度。同時(shí)使用混粉工作液還可在模具工件表面形成硬度較高的鍍層，提高模具型腔表面的硬度和耐磨性
模具表面處理、強(qiáng)化
為了提高模具的壽命，除了常規(guī)熱處理方法外，下面是一些常用的模具表面處理與強(qiáng)化技術(shù)，
化學(xué)處理，其發(fā)展趨勢(shì)是由滲入單一元素向多元素，向多元素共滲，復(fù)合滲發(fā)展，由一般的擴(kuò)，散滲向化學(xué)氣相沉積（PVD），物理化學(xué)氣相沉積（PCVD即等到離子氣相沉積）。
離子滲入，離子注入等到方向發(fā)展
激光表面處理：1利用激光束獲得極高的加熱速度，實(shí)現(xiàn)金屬材料的表面淬火。在表面獲得高碳極細(xì)的馬氏體晶體，硬度比常規(guī)淬火層高15%~20%，而心部組織不會(huì)發(fā)生變化，2，作用激光進(jìn)行表面重熔或表面合金化獲得高性能的表面硬度化層。例如用CrWMn復(fù)合粉未合金化后，其體積磨損量為淬
火CrWMn的1/10，其使用壽命提高14倍。
3，激光熔凝處理是利用高能量密度的激光束對(duì)金屬的表面進(jìn)行熔融的激冷處理組織，使金屬表面層形成一層液態(tài)金屬的激冷組織，由于表面層的加熱和冷卻非常迅速故得到的組織非常細(xì)密，如果通過外部的介質(zhì)使冷卻速度達(dá)到足夠高，則可抑制結(jié)晶過程，而形成非晶態(tài)，故也被稱為激光熔化一非晶態(tài)處理，又稱激光上釉
稀土元素表面強(qiáng)化：這可以改善鋼的表層結(jié)構(gòu)，物理，化學(xué)及機(jī)械性能等，它可以提高滲速25%~30%，使處理時(shí)間縮短1/3以上。常見是有稀土碳共滲，稀土碳氮共滲，稀土硼共滲，稀土硼鋁共滲等，
{{化學(xué)鍍：它是通過化學(xué)試計(jì)將溶液中的Ni P B，等還原析出在金屬的表面上，從而在金屬表面上獲得Ni-P、Ni-B等的合金鍍層。以提高金屬的機(jī)械性能，耐燭性能和工藝性能等，又被稱為自催化還原鍍，無電鍍等。
納米表面處理：是以納米材料和其它低維非平衡材料為期礎(chǔ)，通過特定的加工技術(shù)，對(duì)固體表面材料為期礎(chǔ)，通過特定的加工技術(shù)，對(duì)固體表面進(jìn)行強(qiáng)化或賦予表面新功能的一項(xiàng)技術(shù)。（1）納米復(fù)合鍍層是在傳統(tǒng)的電渡液中加入零維或一維納米質(zhì)點(diǎn)粉體材料而形成納米復(fù)合鍍層。納米材料還可用于耐磨復(fù)合鍍層，如將n-ZrO2納米粉體材料加入NI-W-B非晶態(tài)復(fù)合鍍層，可提高鍍層在550-850C的高溫搞氧化性能，使鍍層的耐蝕性提高2~3倍，耐磨民生和硬度也都明顯提高。（2）納米結(jié)構(gòu)涂層在強(qiáng)度、韌性、抗蝕、耐磨、抗熱疲勞等方面涂都有顯著改善，且一種涂層可同時(shí)具有上述多種性能，
快速原型制造與快速制模
快速原型制造與快速制模是新產(chǎn)品開發(fā)中的一項(xiàng)重要技術(shù)。以前人們一直認(rèn)為快速制模限于小批量試制，然而進(jìn)年來快速制模也用勁中等批量，乃至大批量，準(zhǔn)耐久金屬模具的制造
熔射制模法工藝是在原型表面形成金屬熔射層，然后對(duì)熔射層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，并將被熔射去除得到金屬模具，用高熔點(diǎn)熔射材料可使模具表面硬度達(dá)63HRC。
直接快速制造金屬模具（DRMT）方法主要有：以激光為熱源的選擇性激光燒結(jié)法（SLS）和基于激光熔融堆積法（LENS），以等離子電弧等為熱源的熔積法（PDM），噴射成形的三維打�。�3DP）法和金屬薄板LOM技術(shù)等，SLS的制模精度已在為改善。收縮率已由原來的1%降至0.2%以下，LENS制造的制件密度及機(jī)械性能雖較SLS方法是很大提高，但仍有約5%的孔隙率，它只適用于制造簡(jiǎn)單的幾何形狀的零件或模具，由于未熔顆粒的粘結(jié)，表面質(zhì)量也不太高
形狀沉積制造法（SDM），利用焊接原理熔化焊材（絲狀），并借助熱噴涂原理使超高溫熔滴逐層沉積成形，實(shí)現(xiàn)層間治金結(jié)合，可避免上述基于層積法原理的RT技術(shù)會(huì)產(chǎn)生側(cè)面階梯效應(yīng)致使精度低、表面質(zhì)量差，且存在綜合力學(xué)性能不高等問題
快速制模技術(shù)是在與傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)中產(chǎn)生并發(fā)展起來的，但銑削速度高達(dá)100.000r/min,表面精度優(yōu)良的高速銑削技術(shù)已成為DRMT技術(shù)最大的競(jìng). |
