淺談塑料注射成型模具透明教具的制作
摘要如何提高學生對模具課程的學習興趣，加深學生對復雜模具結構的理解，是模具類課程教學的一大難題。本文基于這種情況，詳細介紹了透明的塑料注射成型模具教學模型的制作過程。有了這樣的透明教具，學生可以清晰的看到模具整體和內(nèi)部結構，并且在模具開合模時，能夠直觀的觀察其內(nèi)部各部件的運動狀況，對于初涉塑料成型模具的學生而言，不僅可以提高其對該課程的學習興趣，還能夠加深其對塑料成型模具結構的認識。
論文關鍵詞：注射成型模具,透明教具,制作
塑料成型模具是一門比較抽象的專業(yè)課程，該課程以模具的設計過程，以及各種各樣的模具結構的講解為主，內(nèi)容比較抽象、理解比較困難。尤其是對于剛剛接觸專業(yè)課程的學生而言，僅憑課堂模具結構圖的講解，很難想象各種模具結構的空間結構，更無法理解各種機構在開合模時的運動過程，而在進行模具拆裝實驗時，又陷于具體模具結構的分析而將眾多的模具結構理論知識忘記得一干二凈，使得塑料成型模具的教學枯燥乏味，學生學習興趣不濃，教學效果不理想。
筆者正是基于塑料成型模具教學的這種現(xiàn)狀，組織學生開展透明模具教具的制作，以提高課堂教學的趣味性，同時加深學生對塑料模具的認識，使課堂教學達到事半功倍的效果。本文詳細介紹了自動卸螺紋模具模型的制作過程。
2. 制作材料及工具
2.1 制作耗材
制作過程中用到的材料有：有機玻璃板、舊圓珠筆筒和筆芯、帶螺紋的塑料瓶蓋、螺釘、聚酰胺、環(huán)氧樹脂、苯乙烯、鄰苯二甲酸二丁酯、丙酮。
2.2 制作工具
制作過程用到的工具有：鋼條及鋼錠、燒杯、玻璃棒、手工電鉆、鋼鋸、數(shù)控車床。
3. 制作過程
3.1 繪制圖紙
模型的成功制作，依賴于圖紙的設計規(guī)劃。因此，第一步就是繪制出模具模型的整體效果圖，并以此為依據(jù)繪制出各個組件的加工圖紙。圖1為該模型的效果圖，該模型表達的是自動卸螺紋模具的結構，即：用以成型帶有螺紋結構塑件的模具，開模時，齒條1在開模力的作用下沿開模方向與動模作相對運動，從而帶動齒輪2發(fā)生垂直開模方向的旋轉運動，齒輪2又通過軸承帶動斜齒輪3旋轉，斜齒輪3帶動斜齒輪4沿平行于開模方向作旋轉運動，斜齒輪4則通過軸承帶動齒輪5旋轉，而齒輪5則通過螺紋型芯齒輪6帶動螺紋型芯作平行于開模方向的旋轉運動，從而使螺紋型芯與塑件之間產(chǎn)生沿開模方向的相對運動，進而將螺紋型芯從塑件中脫出。
a.齒條傳動齒輪的結構 b.45°斜向齒輪傳動的結構
圖1 自動卸螺紋模具模型效果圖
1-齒條 2,3,4,5-傳動齒輪 6-螺紋型芯齒輪
3.2 有機玻璃板切割加工及相應小零部件的準備
為了能夠清楚的看到模型的內(nèi)部結構，模型的主體結構采用有機玻璃板制作。因此，首先應該進行有機玻璃板的切割，有機玻璃為熱塑性樹脂，可以使用手工鋼鋸或找專業(yè)的有機玻璃產(chǎn)品店進行有機玻璃板的切割，如果采用手工鋼鋸進行切割，需要留一定的切割余量，切割完后在砂輪上將切割面磨平。有機玻璃板切割完畢后，再按照圖紙進行相應結構的加工，比如：凸凹模、頂出孔、復位孔、導向孔、螺釘孔等，各種孔的加工可以用手工電鉆鉆出，由于有機玻璃板比較脆硬，凸模的加工可以先磨出模芯然后粘結在有機玻璃板上（本模型的凸模為螺紋型芯），凹模則是將一塊板打通孔后粘結在另外一塊板上，如圖2所示：
a.鉆了孔的有機玻璃板 b.經(jīng)過兩塊板粘結而得的凹模
圖2 自動卸螺紋模具模型效果圖
打孔的同時，準備一些與孔大小相配合的廢舊圓珠筆筒和筆芯作為導柱、復位桿以及頂出桿，也用鋼鋸切割為所需要的長度備用。
3.3 齒輪齒條加工
齒輪齒條采用鋼材制作。齒輪齒條的加工主要是要控制好各個齒輪齒條之間的傳動速比，總的要求是齒條和螺紋型芯的線速度要保持相等。本模型涉及到的齒條、齒輪和軸承，均可以在數(shù)控機床上加工實現(xiàn)。
3.4 粘結劑配制
如3.2提到的，出于加工的考慮，以及模型的組裝，都需要使用粘結劑，筆者按照以下方法進行了粘結劑的配置：在燒杯中加入環(huán)氧樹脂70%+聚酰胺30%，然后加入適量的苯乙烯進行稀釋，用玻璃棒攪拌均勻，使用之前，加入一定量的引發(fā)劑鄰苯二甲酸二丁酯（或多元胺類化合物）攪拌均勻即可。
3.5 組裝調試
有機玻璃板、齒輪齒條、粘結劑以及小零部件都準備齊全后，即可進行模型的組裝了。模型的組裝分動模和定模分別進行，并且遵循“先內(nèi)后外”的組裝原則。對于該模型而言，按照以下幾個步驟進行組裝：
1. 將定模部分需要粘接的兩塊板、定位圈均勻涂抹上粘接劑，如圖3a所示；用力壓緊所粘接的部分，持續(xù)幾分鐘，如圖3b所示；然后在20-50度的環(huán)境中晾干；
a.有機玻璃板上涂粘接劑 b.用力按緊所粘接的位置
圖3 有機玻璃板的粘接
2. 粘接完畢后，用玻璃棒沾丙酮溶液滴在粘接縫隙處，以溶解掉粘接毛邊；
3. 反復1-2的操作將動模板、模腳、支撐塊粘接起來；
4．將各個軸承、齒輪用螺釘螺母安裝在相應的位置；
5．組裝完畢后，反復開合模具，看各個部分是否存在遺留問題，并加以解決，如圖4所示為組裝好后的模具模型。
圖3 組裝好的自動卸螺紋模具模型
4. 結束語
該模具模型在結構和外形上和真實的模具完全相同，但由于采用了透明的有機玻璃材料來制作，使得模具的結構和運動過程一目了然，加上該模型質量輕便于攜帶，很適合于課堂教學演示。課堂上，教師借助模型邊講解邊演示，并且可以將模型交給學生傳遞觀看，這樣，理論加實物，可以使一個比較抽象的對象具體化，使原本枯燥的課堂教學生動化、趣味化，加深學生對塑料模具結構的理解。如果條件允許，還可以組織學生利用業(yè)余時間進行其它結構的模具模型的制作，這樣也同時培養(yǎng)了學生學習塑料模具的自主性。
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