模具技術發展的新方向
——旋轉模技術

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模具技術發展的新方向
——旋轉模技術

廣東省機械高級技工學校于懿

本文從運動方式的角度來闡述了模具設計技術發展的另一個方向，即旋轉模具技術。并從三個不同的領域（多色注射、滾塑、疊層）講述了旋轉模技術的應用情況。事實說明，旋轉模技術的應用開辟了模具技術發展的另一個途徑，拓寬了模具技術的應用能力，大大提高了生產效率。

模具；旋轉模；多色注射；滾塑

0　前言

模具工業是國民經濟的基礎工業，從某種意義來說，模具工業的發展決定了工業的發展，特別是制造業。模具工業產生1份的價值可使得整個工業增加100份的價值。所以，“模具就是經濟效益”，“模具工業是進入富裕社會的源動力”。

模具工業是國民經濟的基礎工業，從某種意義來說，模具工業的發展決定了工業的發展，特別是制造業。模具工業產生1份的價值可使得整個工業增加100份的價值。所以，“模具就是經濟效益”，“模具工業是進入富裕社會的源動力”。盡管中國模具工業在以往的發展中有著不錯的成績，但是與其它模具傳統強國作對比在不少領域仍有難以企及的地方。主要是很多先進的模具技術沒有得到進一步的推廣使用，在高效率、高精度、長壽命和復雜化的技術上體現得更明顯。具體來說，多組分注射成型中的先進模具、熱流道模具、疊層式模具和滾塑成型中的旋轉模具等等，都遠遠落后于歐美發達國家。

1　旋轉模技術在多色注射成型中的應用

1.1多色注射成型

多色注射成型是多組分注射中使用多且較復雜的一種。與其他注射成型不同，它能生產出結構非常復雜，并有較高級的接合結構的產品。

多色注射成型的過程是：在每種材料（組分）注射完成后，部分完成的工件還是留在模腔中，與模具一起按照某種方式移動（或轉動）到下一工位，完成后續的注射成型。特別不同的是，部分完成的工件不用離開原來的模具進入另一模具進行后續的注射。因此，多色注射可以減少注射周期，提高效率同時生產出具有更多種組分的產品。

多色注射成型工藝有3種分類方法。根據工件隨模具進入的方式不同可以分為：旋轉模板技術、轉位模板技術和轉移/滑動式。旋轉模具技術主要應用于前面兩種技術當中，后面的轉移/滑動技術也是在旋轉的技術上改進的一種極為簡單的多色注射成型。

1.2旋轉模板技術的應用

旋轉模板技術的原理如圖1所示，它主要的特點是位于左側的旋轉模板，模板上有兩個一樣的模腔，以模板旋轉軸為中心線分布于兩側。在定模板上也是有兩個相聯系的模腔，但是幾何形狀不同。每次完成一個工序后，動模板就通過特殊的動力系統旋轉180°，進入到下一個工序。用了這種旋轉裝置，就不需要用手工或其它機器來移動模具。這種多色注射成型，每一步中核心部分的材料（組分）是同樣的，但模腔是不一樣的。

圖1所示中只顯示了有兩種材料（組分A和組分B）進行注射的旋轉模板設備，但這種工藝可以進行多種材料（組分）產品的注射，只要根據材料的數量改變型腔的數目和形狀，把模板旋轉的角度分別設置為90°、120°或180°。這種情況下就要根據核心部分旋轉的需要提供一定的模壓力，這樣會增加模具的成本。

圖1　旋轉模板的原理圖

1.3轉位模板技術

轉位模板多色注射的過程如圖2中所示。它與旋轉模板方式基本相似，只是在定模板的左側再增加動模板。轉位盤是在定模板和動模板中間，起到定位轉換未完成部件的作用。轉位模板與旋轉模板方式不同，并且更加復雜。由于注射過程中模腔和中心部分完全不同的，因此在制造中需要更多的模塊。使得成本增加和循環周期增長，但它可以生產出更加復雜的產品。

以上兩種旋轉模技術都是靠模板來旋轉從而使模具旋轉，模具的動模底板是固定在可以旋轉的模板之上。圖3所示的就是多色注射成型中最常用的旋轉模板。它由三快薄板組成，最下面的固定在注塑機的二板上也起到支撐作用；上面靠中心的板為旋轉板，動力來源是旁邊的油馬達，同過齒輪嚙合傳動；上面外面的板主要作用是固定和支撐旋轉板的。

圖3　旋轉模板

2　旋轉模技術在疊層式模具中的應用

2.1疊層式模具

疊層式熱流道模具在塑料模具發展過程中處于前言，它與普通注射模不同的，該模具的型腔是分布在上下兩個或更多的面上的，呈重疊式排列，相當于把幾套模具疊放起來，重新組合在一起。

與普通的模具相比，疊層式熱流道模具鎖模力只需提高6%～10%，但產量可以提高80%～90%，普通注射模每次開模之前只能生產一個產品，而層疊式熱流道模有設置多少層就能出多少個產品。因此極大的提高了設備的生產效率，降低了生產成本。此外，在模具制造上與常規模具基本相同，在一套模具中能夠放置多副型腔，使模具制造的周期也大大的縮短。

疊層式熱流道模具適于以下三種類型的生產：大型扁平制件、小型多腔壁薄制件和需大批量生產的制件。另外，隨著技術的發展，由于熱流道技術不斷完善，它具有節約成本、易于自動化、縮短生產周期等許多優點，因此疊層式熱流道模具技術在生產中日益得到了廣泛的運用。如圖4為疊層式熱流道模具的結構示意圖。

2.2旋轉疊層熱流道模具

將旋轉的概念引進到疊層熱流道模具，因此就有了新型的疊層模具——旋轉疊層熱流道模具。該磨具把通常的多組份模具的典型成型方式改為首先在模具的一層注射第一種材料進入模具，然后經冷卻后進行旋轉到另一層再注射第2種材料進入模具（最后依此類推完成所有注射）。旋轉疊層式模具分別由垂直軸上旋轉的中心模板、動模板和定模板組成。在中心模板上可以有2個或4個面，當模具進行工作時注射一面旋轉180°或90°。

圖5所示的，為中心板有2個面的旋轉疊層式熱流道模具。

圖4　疊層式熱流道模具結構示意圖

圖5　旋轉疊層式模具

此種新型的疊層式模具的開發開拓了疊層模具的應用能力；在生產同樣多的層數制品時，可以減少模具的層數，簡化模具結構；層數的減少同樣也縮短了生產周期，大大提高了生產效率。

例如，Engel公司新開發的旋轉模板設計，在它的中心模板上共有兩個面，當一個面完成后旋轉180度進行另一個面的注塑。而由Ferromatik Milacron歐洲公司與德國模具制造商Foboha公司共同研究和開發的旋轉疊層模在它的中心模板上總共有4個面的，當一個面完成后旋轉90度進行另一個面的注塑，依此類推完成其他面的注塑。這種技術主要應用于多色手機機殼、模塑不同類型阻透包裝盒以及由多種材料合成的醫用零部件等。

圖6　滾塑成型原理

圖7　三臂式旋轉

圖8　四臂式旋轉

3　旋轉模在滾塑成型（旋轉模塑成型）中的應用

3.1滾塑成型

滾塑成型又稱為旋塑、旋轉成型、旋轉鑄塑、回轉成型等，英文表達為Rotational Moulding。滾塑成型的工藝是先將塑料原料（粉末或者熔融塑料）注入模具中，然后模具沿兩垂直軸不斷旋轉并加熱。模具內的塑料原料在重力和熱能的作用下，逐漸均勻地涂布、熔融粘附于模腔的整個表面上，形成我們所需要的形狀，再經過慢慢冷卻定型形成制品。如圖6所示，滾塑成型的原理圖。

3.2滾塑成型中旋轉技術的應用

滾塑成型設備按模具旋轉方式的不同，可分為單軸旋轉滾塑機、多軸旋轉滾塑機和搖擺旋轉滾塑機（即搖擺滾塑機）三種。圖7、圖8為三臂、四臂旋轉成型機原理圖。

3.3旋轉成型的優點

滾塑成型主要用于生產大型的、中空的塑料制品，比如：容器類、球類、建筑用的蓄水曹和大型管件。一般塑料制件需要通過擠出后再吹塑成型，或者直接注射成型，這兩種方法塑料和模具同時會受到比較大的壓力，因此采用此種工藝生產比較大型的塑料品時，不但需要能夠找到承受非常大壓力的模具（使模具變得異常笨重），而且相應的制作設備也需要比較好的剛性，從而使模具的加工難度增大，制造成本增加。相反，滾塑成型工藝只要求機架的強度能夠支承物料、模具的重量。它在加工大型及特大型制品時，使用的設備簡單，模具制造十分方便，制造周期短，成本低，為生產節約了大量成本。

雖然旋轉成型技術在我國起步較晚，水平技術也不高，但是，旋轉成型的眾多優點已經日益引起了業界人士的廣泛關注和重視。也有著很大的市場和發展前景。

4　結束語

綜合以上因素，國內模具工業技術應用還沒有發展出最佳水平，在國民經濟中發揮的作用尚不明顯。為此業內眾多專家提出了許多建議。主要在技術創新方面，提出了狠抓新技術、新工藝方面的研究，比如多色注射成型中的旋轉模具、旋轉疊層式熱流道模具；逐步形成有分工、有協作、多領域、全方位的科研開發格局，比如將旋轉模技術引入到多組分注射、疊層式模具中；推出具有自主知識產權的模具產品和模具技術，比如在滾塑成型中研發出有自己特色的模具和旋轉成型機。

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