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 模具設(shè)計(jì)最大的困難和挑戰(zhàn)是如何減少磨損。畢竟，磨損得越厲害，模具的修理費(fèi)用越高，模具壽命越短。因此對(duì)于模具設(shè)計(jì)者和制造者來(lái)說(shuō)，減少磨損是其重要目標(biāo)之一，但是這又是一個(gè)難以克服的難題，尤其是模具在進(jìn)行成型生產(chǎn)時(shí)會(huì)有各種不利的情況發(fā)生。

    磨損的挑戰(zhàn)模具設(shè)計(jì)者和制造者試圖使用一些典型的方法以減少磨損，如使用不同的金屬材料，使用低磨損的涂層，指定高硬度的金屬材料，合模的設(shè)計(jì)要增大角度以避免合模鎖死，以及更多基于經(jīng)驗(yàn)的方法。然而，不能夠被設(shè)計(jì)者和模具制造者很好理解的一種設(shè)計(jì)原則是：由成型過(guò)程中的一些負(fù)載和應(yīng)力引起的模具零部件磨損，也應(yīng)該被消除。

    1、動(dòng)態(tài)條件

    模具設(shè)計(jì)者和制造者關(guān)注模具制造環(huán)節(jié)特別是模具裝配階段。他們進(jìn)行多次嘗試以使模具零部件能夠通過(guò)手工裝配在一起。在較好的模具制造廠中，錘子、撬杠和夾鉗是嚴(yán)格被禁止使用或者使用受限的。雖然大多數(shù)模具是通過(guò)手工裝配的，模具部件擁有緊密的公差配合。但是這是在沒(méi)有考慮應(yīng)力的前提下的。也就是說(shuō)，模具處于一種靜態(tài)條件下。

    注塑加工商注意到了模具處于動(dòng)態(tài)條件下的狀態(tài)。由于成型條件的不斷改變，模具部件可能移動(dòng)了位置，例如，被鎖模、開(kāi)模與合模、不同的加熱和冷卻引起的熱力學(xué)改變以及注射壓力引起的應(yīng)力變化使部件移位。因此，對(duì)于注塑加工商來(lái)說(shuō)，模具是活動(dòng)的或者說(shuō)是一種動(dòng)態(tài)設(shè)備，它在生產(chǎn)中不是靜止不動(dòng)的。

    經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，注塑加工商和模具制造商已經(jīng)認(rèn)識(shí)到模具是動(dòng)態(tài)設(shè)備，而動(dòng)態(tài)條件能夠引起模具部件偏離原來(lái)的位置。當(dāng)一個(gè)力加在模具部件上時(shí)，這些部件會(huì)移出原來(lái)的位置，與相鄰的部件碰撞，從而使這些部件之間產(chǎn)生了高負(fù)荷和高應(yīng)力。這些應(yīng)力產(chǎn)生的一個(gè)嚴(yán)重的后果就是造成模具的磨損。

    2、準(zhǔn)確合模的途徑

    注塑加工商已認(rèn)識(shí)到過(guò)度的磨損是由不可預(yù)期的應(yīng)力引起的，因此他們開(kāi)始使用多種設(shè)計(jì)來(lái)解決問(wèn)題。其中一個(gè)最常見(jiàn)的辦法就是采用成本日益增加的準(zhǔn)確合模技術(shù)，如采用高成本的直線聯(lián)動(dòng)裝置，其原理是增加了復(fù)雜的合模調(diào)整，這種調(diào)整使模具內(nèi)部件盡管受力也不會(huì)發(fā)生移動(dòng)。基于這種裝置的昂貴性，注塑加工商還試圖采用別的方法阻止模具內(nèi)部件的運(yùn)動(dòng)。

    將磨損最小化的解決方案

    其實(shí)，解決由運(yùn)動(dòng)引起的應(yīng)力的最好方法非常簡(jiǎn)單。如果部件A處于部件B的壓迫之下使兩個(gè)部件都處于壓力之下，那么去除壓力也就解決了問(wèn)題。去除應(yīng)力可通過(guò)一種革命性的方法來(lái)完成，也就是通過(guò)組合的設(shè)計(jì)使部件在模具內(nèi)可以移動(dòng)。

    可以肯定的是，如果部件A由于壓力而移動(dòng)，那就允許部件B隨著A同時(shí)移動(dòng)。因?yàn)閮蓚€(gè)部件同時(shí)移動(dòng)，其應(yīng)力可被減少或者消除，進(jìn)而使磨損迅速降低。這種設(shè)計(jì)依賴于特殊的設(shè)計(jì)概念，即懸浮的概念。

    允許部件移動(dòng)或者懸浮的概念與模具制造商的傳統(tǒng)理念是完全背離的。這是一種與經(jīng)驗(yàn)和傳統(tǒng)理念無(wú)關(guān)的概念。業(yè)界逐漸認(rèn)識(shí)到一種可旋開(kāi)的模具類(lèi)型對(duì)于降低磨損最有效（例如，為帶有內(nèi)螺紋的制品設(shè)計(jì)的模具）。今天，那些已經(jīng)采納了這個(gè)概念并將其運(yùn)用到模具設(shè)計(jì)中的注塑加工商，正在打造異常成功的模具，以大大節(jié)約模具維修的費(fèi)用。

    注塑加工商使用含有銅合金的模具用以提高冷卻效果，可是發(fā)現(xiàn)銅合金容易損壞。于是又想方設(shè)法提高銅合金的耐磨性，然而這又會(huì)顯著降低熱傳導(dǎo)性能。因此注塑加工商只能被迫選擇快速成型來(lái)提高模具冷卻性能或者更好地對(duì)抗磨損。成功使用銅合金模具的注塑加工商已經(jīng)意識(shí)到，懸浮的模具部件可能是將模具的磨損減至最小的設(shè)計(jì)概念。懸浮模具部件可使注塑加工商獲得最小的磨損和高速的成型周期。

    成功的關(guān)鍵及舉例

    懸浮模具部件成功的關(guān)鍵是確定哪個(gè)部件將被懸浮起來(lái)，以及怎樣設(shè)計(jì)使它們懸浮起來(lái)。注塑加工商在成功確定這兩個(gè)方案后，就能夠獲得快速的成型周期和較低的模具修理費(fèi)用。

    以下圖為例，如果部件向注塑模具內(nèi)部移動(dòng)，那么移動(dòng)部件發(fā)生磨損的概率將會(huì)非常高。在本案例中，最可能受到磨損的部件是A部件（噴管芯）、B部件（頂出套筒）及C部件（B側(cè)芯）。其中，噴管芯A的磨損發(fā)生在外徑處，因?yàn)轫敵鎏淄睟與噴管芯A很緊；頂出套筒B內(nèi)徑會(huì)磨損，因?yàn)槠渑c噴管芯A配合太緊密。頂出套筒B的外徑會(huì)因?yàn)椴考﨏，即B側(cè)芯內(nèi)部的摩擦而引起磨損；B側(cè)芯的內(nèi)徑會(huì)因?yàn)轫敵鎏淄餐鈧?cè)的摩擦而引起磨損。

    基于以上的分析，我們可以給出以下建議：每一個(gè)部件都采用“懸浮”或者更加特殊的設(shè)計(jì)，從而使它們都能夠輕微移動(dòng)，進(jìn)而消除部件之間的應(yīng)力；與其他兩個(gè)部件運(yùn)動(dòng)方向相反的是頂出套筒，在設(shè)計(jì)這個(gè)部件時(shí)，應(yīng)該盡量減小它在移動(dòng)時(shí)的應(yīng)力，從而顯著減少磨損；在設(shè)計(jì)部件C時(shí)，也應(yīng)該使其能夠輕微懸浮（使用帶子和吊桿固定）,以此減少摩損的可能性。