浅谈塑料注射成型模具透明教具的制作

摘要如何提高学生对模具课程的学习兴趣，加深学生对复杂模具结构的理解，是模具类课程教学的一大难题。本文基于这种情况，详细介绍了透明的塑料注射成型模具教学模型的制作过程。有了这样的透明教具，学生可以清晰的看到模具整体和内部结构，并且在模具开合模时，能够直观的观察其内部各部件的运动状况，对于初涉塑料成型模具的学生而言，不仅可以提高其对该课程的学习兴趣，还能够加深其对塑料成型模具结构的认识。
论文关键词：注射成型模具,透明教具,制作

　　塑料成型模具是一门比较抽象的专业课程，该课程以模具的设计过程，以及各种各样的模具结构的讲解为主，内容比较抽象、理解比较困难。尤其是对于刚刚接触专业课程的学生而言，仅凭课堂模具结构图的讲解，很难想象各种模具结构的空间结构，更无法理解各种机构在开合模时的运动过程，而在进行模具拆装实验时，又陷于具体模具结构的分析而将众多的模具结构理论知识忘记得一干二净，使得塑料成型模具的教学枯燥乏味，学生学习兴趣不浓，教学效果不理想。

　　笔者正是基于塑料成型模具教学的这种现状，组织学生开展透明模具教具的制作，以提高课堂教学的趣味性，同时加深学生对塑料模具的认识，使课堂教学达到事半功倍的效果。本文详细介绍了自动卸螺纹模具模型的制作过程。

　　2. 制作材料及工具

　　2.1 制作耗材

　　制作过程中用到的材料有：有机玻璃板、旧圆珠笔筒和笔芯、带螺纹的塑料瓶盖、螺钉、聚酰胺、环氧树脂、苯乙烯、邻苯二甲酸二丁酯、丙酮。

　　2.2 制作工具

　　制作过程用到的工具有：钢条及钢锭、烧杯、玻璃棒、手工电钻、钢锯、数控车床。

　　3. 制作过程

　　3.1 绘制图纸

　　模型的成功制作，依赖于图纸的设计规划。因此，第一步就是绘制出模具模型的整体效果图，并以此为依据绘制出各个组件的加工图纸。图1为该模型的效果图，该模型表达的是自动卸螺纹模具的结构，即：用以成型带有螺纹结构塑件的模具，开模时，齿条1在开模力的作用下沿开模方向与动模作相对运动，从而带动齿轮2发生垂直开模方向的旋转运动，齿轮2又通过轴承带动斜齿轮3旋转，斜齿轮3带动斜齿轮4沿平行于开模方向作旋转运动，斜齿轮4则通过轴承带动齿轮5旋转，而齿轮5则通过螺纹型芯齿轮6带动螺纹型芯作平行于开模方向的旋转运动，从而使螺纹型芯与塑件之间产生沿开模方向的相对运动，进而将螺纹型芯从塑件中脱出。

　　

　　

　　a.齿条传动齿轮的结构 b.45°斜向齿轮传动的结构

　　图1 自动卸螺纹模具模型效果图

　　1-齿条 2,3,4,5-传动齿轮 6-螺纹型芯齿轮

　　3.2 有机玻璃板切割加工及相应小零部件的准备

　　为了能够清楚的看到模型的内部结构，模型的主体结构采用有机玻璃板制作。因此，首先应该进行有机玻璃板的切割，有机玻璃为热塑性树脂，可以使用手工钢锯或找专业的有机玻璃产品店进行有机玻璃板的切割，如果采用手工钢锯进行切割，需要留一定的切割余量，切割完后在砂轮上将切割面磨平。有机玻璃板切割完毕后，再按照图纸进行相应结构的加工，比如：凸凹模、顶出孔、复位孔、导向孔、螺钉孔等，各种孔的加工可以用手工电钻钻出，由于有机玻璃板比较脆硬，凸模的加工可以先磨出模芯然后粘结在有机玻璃板上（本模型的凸模为螺纹型芯），凹模则是将一块板打通孔后粘结在另外一块板上，如图2所示：

　　

　　a.钻了孔的有机玻璃板 b.经过两块板粘结而得的凹模

　　图2 自动卸螺纹模具模型效果图

　　打孔的同时，准备一些与孔大小相配合的废旧圆珠笔筒和笔芯作为导柱、复位杆以及顶出杆，也用钢锯切割为所需要的长度备用。

　　3.3 齿轮齿条加工

　　齿轮齿条采用钢材制作。齿轮齿条的加工主要是要控制好各个齿轮齿条之间的传动速比，总的要求是齿条和螺纹型芯的线速度要保持相等。本模型涉及到的齿条、齿轮和轴承，均可以在数控机床上加工实现。

　　3.4 粘结剂配制

　　如3.2提到的，出于加工的考虑，以及模型的组装，都需要使用粘结剂，笔者按照以下方法进行了粘结剂的配置：在烧杯中加入环氧树脂70%+聚酰胺30%，然后加入适量的苯乙烯进行稀释，用玻璃棒搅拌均匀，使用之前，加入一定量的引发剂邻苯二甲酸二丁酯（或多元胺类化合物）搅拌均匀即可。

　　3.5 组装调试

　　有机玻璃板、齿轮齿条、粘结剂以及小零部件都准备齐全后，即可进行模型的组装了。模型的组装分动模和定模分别进行，并且遵循“先内后外”的组装原则。对于该模型而言，按照以下几个步骤进行组装：

　　1. 将定模部分需要粘接的两块板、定位圈均匀涂抹上粘接剂，如图3a所示；用力压紧所粘接的部分，持续几分钟，如图3b所示；然后在20-50度的环境中晾干；

　　

　　a.有机玻璃板上涂粘接剂 b.用力按紧所粘接的位置

　　图3 有机玻璃板的粘接

　　2. 粘接完毕后，用玻璃棒沾丙酮溶液滴在粘接缝隙处，以溶解掉粘接毛边；

　　3. 反复1-2的操作将动模板、模脚、支撑块粘接起来；

　　4．将各个轴承、齿轮用螺钉螺母安装在相应的位置；

　　5．组装完毕后，反复开合模具，看各个部分是否存在遗留问题，并加以解决，如图4所示为组装好后的模具模型。

　　

　　图3 组装好的自动卸螺纹模具模型

　　4. 结束语

　　该模具模型在结构和外形上和真实的模具完全相同，但由于采用了透明的有机玻璃材料来制作，使得模具的结构和运动过程一目了然，加上该模型质量轻便于携带，很适合于课堂教学演示。课堂上，教师借助模型边讲解边演示，并且可以将模型交给学生传递观看，这样，理论加实物，可以使一个比较抽象的对象具体化，使原本枯燥的课堂教学生动化、趣味化，加深学生对塑料模具结构的理解。如果条件允许，还可以组织学生利用业余时间进行其它结构的模具模型的制作，这样也同时培养了学生学习塑料模具的自主性。