模具

1. 概要與分類

模具是現代製造業進行大量生產時不可或缺的零件。不只是以樹脂為原料的射出成型,它在沖壓加工與鑄造等領域也扮演著重要的角色。現在人們已經確立製作微米級高精度模具的技術,可以在多種領域量產形狀與品質相同的零件。
模具的分類包含die與mold。die屬於成型金屬板等物體時使用的模具,代表性的用途為汽車車身的加工。mold則用於使用融化的樹脂並透過射出成型製作塑膠產品的場合,或是融化金屬並使其流入模具的鑄造上。

射出成型用的模具(mold)示意圖
射出成型用的模具(mold)示意圖

2. 模具的加工

模具用的材料包含添加碳與鉻等元素的工具鋼,以及模具鋼、高速鋼、燒結碳化物等等。最近也有使用陶瓷作為材料的案例。模具材料大多屬於難加工材料,有著難以施行切削加工的一面。因此基本上會以加工中心機等NC加工機進行切削,通常也會為了提升精度而再施以研磨等後製程。
此外,為了執行更加細微的加工,有時也會使用各種放電加工。這是一項利用放電現象產生的火花來溶解加工物表面,同時進行加工的技術。它不只能實現高精度的加工,也能因應複雜的三次元形狀加工。

3. 模具製造的現狀

由於加工中心機的普及,人們經常以為只要擁有設備,任何人都能製造模具。然而,模具製造現今仍然被視為一項困難的技術。這是因為從CAD設計到材料與加工法的選擇、自動化難以實現的細微加工,無論是哪一個方面,只要沒有一貫的技術便幾乎無法因應。
此外,近年來商品的生命週期較短,在品種多而量少的產品逐漸增加的情形下,更需要迅速的製造模具。另一方面,3D印表機的出現也很有可能大幅改變未來製造業的存在方式。因此目前的時代勢必要進一步革新模具技術。

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