塑料模具設(shè)計要素

模具設(shè)計和制造與塑料加工有密切關(guān)系。塑料加工的成敗，很大程度上取決于模具設(shè)計效果和模具制造質(zhì)量，而塑料模具設(shè)計又以正確的塑料制品設(shè)計為基礎(chǔ)。

塑料模具設(shè)計要考慮的結(jié)構(gòu)要素有:

①分型面，即模具閉合時凹模與凸模相互配合的接觸表面。它的位置和形式的選定，受制品形狀及外觀、壁厚、成型方法、后加工工藝、模具類型與結(jié)構(gòu)、脫模方法及成型機(jī)結(jié)構(gòu)等因素的影響。

②結(jié)構(gòu)件，即復(fù)雜模具的滑塊、斜頂、直頂塊等。結(jié)構(gòu)件的設(shè)計非常關(guān)鍵，關(guān)系到模具的壽命、加工周期、成本、產(chǎn)品質(zhì)量等，因此設(shè)計復(fù)雜模具核心結(jié)構(gòu)對設(shè)計者的綜合能力要求較高，盡可能追求更簡便、更耐用、更經(jīng)濟(jì)的設(shè)計方案。

③模具精度，即避卡、精定位、導(dǎo)柱、定位銷等。定位系統(tǒng)關(guān)系到制品外觀質(zhì)量，模具質(zhì)量與壽命，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同，選擇不同的定位方式，定位精度控制主要依靠加工，內(nèi)模定位主要是設(shè)計者充分去考慮，設(shè)計出更加合理易調(diào)整的定位方式。

②澆注系統(tǒng)，即由注塑機(jī)噴嘴至型腔之間的進(jìn)料通道，包括主流道、分流道、澆口和冷料穴。特別是澆口位置的選定應(yīng)有利于熔融塑料在良好流動狀態(tài)下充滿型腔，附在制品上的固態(tài)流道和澆口冷料在開模時易于從模具內(nèi)頂出并予以清除(熱流道模除外)。

③塑料收縮率以及影響制品尺寸精度的各項因素，如模具制造和裝配誤差、模具磨損等。此外，設(shè)計壓塑模和注塑模時，還應(yīng)考慮成型機(jī)的工藝和結(jié)構(gòu)參數(shù)的匹配。在塑料模具設(shè)計中已廣泛應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)。

按照成型方法的不同，可以劃分出對應(yīng)不同工藝要求的塑料加工模具類型，主要有注射成型模具、擠出成型模具、吸塑成型模具、高發(fā)泡聚苯乙烯成型模具等。

1、塑料注射(塑)模具

它主要是熱塑性塑料件產(chǎn)品生產(chǎn)中應(yīng)用最為普遍的一種成型模具，塑料注射模具對應(yīng)的加工設(shè)備是塑料注射成型機(jī)，塑料首先在注射機(jī)底加熱料筒內(nèi)受熱熔融，然后在注射機(jī)的螺桿或柱塞推動下，經(jīng)注射機(jī)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔，塑料冷卻硬化成型，脫模得到制品。其結(jié)構(gòu)通常由成型部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部件、推出機(jī)構(gòu)、調(diào)溫系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、支撐部件等部分組成。制造材料通常采用塑料模具鋼模塊，常用的材質(zhì)主要為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼，高速鋼等。注射成型加工方式通常只適用于熱塑料品的制品生產(chǎn)，用注射成型工藝生產(chǎn)的塑料制品十分廣泛，從生活日用品到各類復(fù)雜的機(jī)械，電器、交通工具零件等都是用注射模具成型的，它是塑料制品生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的一種加工方法。

2、 塑料壓塑模具

包括壓縮成型和壓注成型兩種結(jié)構(gòu)模具類型。它們是主要用來成型熱固性塑料的一類模具，其所對應(yīng)的設(shè)備是壓力成型機(jī)。壓縮成型方法根據(jù)塑料特性，將模具加熱至成型溫度(一般在103°-108°)，然后將計量好的壓塑粉放入模具型腔和加料室，閉合模具，塑料在高熱，高壓作用下呈軟化粘流，經(jīng)一定時間后固化定型，成為所需制品形狀。壓注成型與壓縮成型不同的是有單獨的加料室，成型前模具先閉合，塑料在加料室內(nèi)完成預(yù)熱呈粘流態(tài)，在壓力作用下調(diào)整擠入模具型腔，硬化成型。壓縮模具也用來成型某些特殊的熱塑性塑料如難以熔融的熱塑性塑料(如聚加氟乙烯)毛坯(冷壓成型)，光學(xué)性能很高的樹脂鏡片，輕微發(fā)泡的硝酸纖維素汽車方向盤等。壓塑模具主要由型腔、加料腔、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、推出部件、加熱系統(tǒng)等組成。壓注模具廣泛用于封裝電器元件方面。壓塑模具制造所用材質(zhì)與注射模具基本相同。

3、塑料擠出模具

用來成型生產(chǎn)連續(xù)形狀的塑料產(chǎn)品的一類模具，又叫擠出成型機(jī)頭，廣泛用于管材、棒材、單絲、板材、薄膜、電線電纜包覆層、異型材等的加工。與其對應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備是塑料擠出機(jī)，其原理是固態(tài)塑料在加熱和擠出機(jī)的螺桿旋轉(zhuǎn)加壓條件下熔融，塑化，通過特定形狀的口模而制成截面與口模形狀相同的連續(xù)塑料制品。其制造材料主要有碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金工具等，有些擠出模具在需要耐磨的部件上還會鑲嵌金剛石等耐磨材料。擠出中工工藝通常只適用熱塑性塑料品制品的生產(chǎn)，其在結(jié)構(gòu)上與注塑模具和壓塑模具有明顯區(qū)別。

4、塑料吹塑模具

是用來成型塑料容器類中空制品(如飲料瓶、日化用品等各種包裝容器)的一種模具，吹塑成型的形式按工藝原理主要有擠出吹塑中空成型、注射吹塑中空成型、注射延伸吹塑中空成型(俗稱"注拉吹")，多層吹塑中空成型，片材吹塑中空成型等。中空制品吹塑成型所對應(yīng)的設(shè)備通常稱為塑料吹塑成型機(jī)，吹塑成型只適用于熱塑料品種制品的生產(chǎn)。吹塑模具結(jié)構(gòu)較為簡單，所用材料多以碳素多則制造。

5、塑料吸塑模具

是以塑料板、片材為原料成型某些較簡單塑料制品的一種模具，其原理是利用抽真空盛開方法或壓縮空氣成型方法使固定在凹?；蛲鼓Ｉ系乃芰习?、片，在加熱軟化的情況下變形而貼在模具的型腔上得到所需成型產(chǎn)品，主要用于一些日用品、食品、玩具類包裝制品生產(chǎn)方面。吸塑模具因成型時壓力較低，所以模具材料多選用鑄鋁或非金屬材料制造，結(jié)構(gòu)較為簡單。

6、高發(fā)泡聚苯乙烯成型模具

是應(yīng)用可發(fā)性聚苯乙烯(由聚苯乙烯和發(fā)泡劑組成的珠狀料)原料來成型各種所需形狀的泡沫塑料包裝材料的一種模具。其原理是可發(fā)聚苯乙烯在模具內(nèi)能入蒸汽成型，包括簡易手工操作模具和液壓機(jī)直通式泡沫塑料模具兩種類型，主要用來生產(chǎn)工業(yè)品方面的包裝產(chǎn)品。制造此種模具的材料有鑄鋁、不銹鋼、青銅等。

一種用于壓塑、擠塑、注塑、吹塑和低發(fā)泡成型的組合式塑料模具，它主要包括由凹模組合基板、凹模組件和凹模組合卡板組成的具有可變型腔的凹模，由凸模組合基板、凸模組件、凸模組合卡板、型腔截斷組件和側(cè)截組合板組成的具有可變型芯的凸模。模具凸、凹模及輔助成型系統(tǒng)的協(xié)調(diào)變化。可加工不同形狀、不同尺寸的系列塑件。塑料加工工業(yè)中和塑料成型機(jī)配套，賦予塑料制品以完整構(gòu)型和精確尺寸的工具。由于塑料品種和加工方法繁多，塑料成型機(jī)和塑料制品的結(jié)構(gòu)又繁簡不一，所以，塑料模具的種類和結(jié)構(gòu)也是多種多樣的。

隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用與工程塑料在強度等方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，塑料產(chǎn)品的用量也正在上升。

塑料模具是一種生產(chǎn)塑料制品的工具.它由幾組零件部分構(gòu)成，這個組合內(nèi)有成型模腔。注塑時，模具裝夾在注塑機(jī)上，熔融塑料被注入成型模腔內(nèi)，并在腔內(nèi)冷卻定型，然后上下模分開，經(jīng)由頂出系統(tǒng)將制品從模腔頂出離開模具，最后模具再閉合進(jìn)行下一次注塑，整個注塑過程是循環(huán)進(jìn)行的。

一般塑料模具由動模和定模兩部分組成，動模安裝在注射成型機(jī)的移動模板上，定模安裝在注射成型機(jī)的固定模板上。在注射成型時動模與定模閉合構(gòu)成澆注系統(tǒng)和型腔，開模時動模和定模分離以便取出塑料制品。

模具的結(jié)構(gòu)雖然由于塑料品種和性能、塑料制品的形狀和結(jié)構(gòu)以及注射機(jī)的類型等不同而可能千變?nèi)f化，但是基本結(jié)構(gòu)是一致的。模具主要由澆注系統(tǒng)、調(diào)溫系統(tǒng)、成型零件和結(jié)構(gòu)零件組成。其中澆注系統(tǒng)和成型零件是與塑料直接接觸部分，并隨塑料和制品而變化，是塑模中最復(fù)雜，變化最大，要求加工光潔度和精度最高的部分。

澆注系統(tǒng)是指塑料從射嘴進(jìn)入型腔前的流道部分，包括主流道、冷料穴、分流道和澆口等。成型零件是指構(gòu)成制品形狀的各種零件，包括動模、定模和型腔、型芯、成型桿以及排氣口等。

我國塑料模具在高技術(shù)驅(qū)動和支柱產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求的推動下，形成了一個巨大的產(chǎn)業(yè)鏈條，從上游的原輔材料工業(yè)和加工、檢測設(shè)備到下游的機(jī)械、汽車、摩托車、家電、電子通信、建筑建材等幾大應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，塑料模具發(fā)展一片生機(jī)。

隨著中國汽車、家電、電子通訊、各種建材迅速發(fā)展。

沖針、沖頭、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、精定位、頂桿、頂針、司筒、滑塊裝置、斜頂裝置、鋼珠套、日期章、塑膠模具彈簧、密封圈、冷卻接頭，水柱塞、定位圈、澆口套、拉料針、拉桿、限位釘、垃圾釘、支撐柱、開閉器、開模順序控制器(鎖?？劢M件)等。

1、組成

吹塑模、鑄塑模和熱成型模的結(jié)構(gòu)較為簡單。

壓塑模、注塑模和傳塑模結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，構(gòu)成這類模具的零件也較多。

基本零件有:

①成型零件，包括凹模、凸模、各種成型芯，都是成型制品內(nèi)、外表面或上、下端面、側(cè)孔、側(cè)凹和螺紋的零件。

②支承固定零件，包括模座板、固定板、支承板、墊塊等，用以固定模具或支承壓力。

③導(dǎo)向零件，包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套，用以確定模具或推出機(jī)構(gòu)運動的相對位置。

④抽芯零件，包括斜銷、滑塊等，在模具開啟時用以抽出活動型芯，使制品脫模。

⑤推出零件，包括推桿、推管、推塊、推件板、推件環(huán)、推桿固定板、推板等，用以使制品脫模。注塑模多推廣采用標(biāo)準(zhǔn)模架，這種模架是由結(jié)構(gòu)、形式和尺寸都已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的基本零件成套組合而成，其模腔可根據(jù)制品形狀自行加工。采用標(biāo)準(zhǔn)模架有利于縮短制模周期。

2、常用模座零件作用

定模座板(面板):將前模固定在注塑機(jī)上.

流道板(水口板):開模時去除廢料柄，使其自動脫落(三板模).

定模固定板(A板):成型產(chǎn)品前模部分.

動模固定板(B板):成型產(chǎn)品后模部分.

墊塊:模腳，它的作用是讓頂板有足夠的活動空間.

推板:開模時通過頂桿、頂塊、斜頂?shù)韧瞥隽慵a(chǎn)品從模具中推出.

動模座板(底板):將后模固定在注塑機(jī)上.

導(dǎo)柱和導(dǎo)套:起導(dǎo)向定位作用，輔助前后模開模、和模與基本定位.

支撐柱(撐頭):提高B板的強度，有效避免長期生產(chǎn)導(dǎo)致B板變形.

頂板導(dǎo)柱(中托司):導(dǎo)向定位推板，保證頂出順暢.

塑料模具的工作條件與冷沖模不同，一般須在150°C-200°C下進(jìn)行工作，除了受到一定壓力作用外，還要承受溫度影響?，F(xiàn)根據(jù)塑料成型模具使用條件、加工方法的不同將塑料模具用鋼的基本性能要求大致歸納如下:

1、足夠的表面硬度和耐磨性

塑料模的硬度通常在50-60HRC以下，經(jīng)過熱處理的模具應(yīng)有足夠的表面硬度，以保證模具有足夠的剛度。模具在工作中由于塑料的填充和流動要承受較大的壓應(yīng)力和摩擦力，要求模具保持形狀的精度和尺寸精度的穩(wěn)定性，保證模具有足夠的使用壽命。模具的耐磨性取決于鋼材的化學(xué)成分和熱處理硬度，因此提高模具的硬度有利于提高其耐磨性。

2、優(yōu)良的切削加工性

大多數(shù)塑料成型模具，除EMD加工外還需進(jìn)行一定的切削加工和鉗工修配。為延長切削刀具的使用壽命，提高切削性能，減少表面粗糙度，塑料模具用鋼的硬度必須適當(dāng)。

3、良好的拋光性能

高品質(zhì)的塑料制品，要求型腔表面的粗糙度值小。例如，注塑模型腔表面粗糙度值要求小于Ra0.1~0.25的水平，光學(xué)面則要求Ra<0.01nm，型腔須進(jìn)行拋光，減小表面粗糙度值。為此選用的鋼材要求材料雜質(zhì)少、組織微細(xì)均一、無纖維方向性、拋光時不應(yīng)出現(xiàn)麻點或桔皮狀缺陷。

4、良好的熱穩(wěn)定性

塑料注射模的零件形狀往往比較復(fù)雜，淬火后難以加工，因此應(yīng)盡量選用具有良好的熱穩(wěn)定性的，當(dāng)模具成型加工經(jīng)熱處理后因線膨脹系數(shù)小，熱處理變形小，溫度差異引起的尺寸變化率小，金相組織和模具尺寸穩(wěn)定，可減少或不再進(jìn)行加工，即可保證模具尺寸精度和表面粗糙度要求。

45、50牌號的碳素鋼具有一定的強度與耐磨性，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后多用于模架材料。高碳工具鋼、低合金工具鋼經(jīng)過熱處理后具有較高的強度和耐磨性，多用于成型零件。但高碳工具鋼因其熱處理變形大，僅適用于制造尺寸小、形狀簡單的成型零件。

隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，塑料制品的復(fù)雜性、精度等要求愈來愈高，對模具材料也提出更高要求。對于制造復(fù)雜、精密和耐腐蝕性的塑料模，可采用預(yù)硬鋼(如PMS)、耐蝕鋼(如PCR)和低碳馬氏體時效鋼(如18Ni-250)，均具有較好的切削加工、熱處理和拋光性能及較高強度。

此外，在選擇材料時還須考慮防止擦傷與膠合，如兩表面存在相對運動的情況，則盡量避免選擇組織結(jié)構(gòu)相同的材料，特殊狀況下可將一面施鍍或氮化，使兩面具有不同的表面結(jié)構(gòu)。

1、塑料模的工作條件

由于塑料及塑料成型工業(yè)的發(fā)展，對塑料的模具的質(zhì)量要求也越來越高，因而塑料模具的失效問題及其影響因素已成為重要的研究課題。塑料模的主要工作零件是成型零件，如凸模、凹模等，它們構(gòu)成塑料模的型腔，以成型塑料制件的各種表面并直接與塑料接觸，經(jīng)受壓力、溫度、摩擦和腐蝕等作用。

2 、塑料模材料失效原因分析

一般模具制造中包括模具設(shè)計、選用材料、熱處理、機(jī)械加工、調(diào)試與安裝等過程。根據(jù)調(diào)查表明:模具失效的因素中，模具所使用的材料與熱處理是影響使用壽命的主要因素。從全面質(zhì)量管理的角度出發(fā)，不能把影響模具使用壽命的諸因素作為多項式之和來衡量，而應(yīng)該是多因素的乘積，這樣，模具材料與熱處理的優(yōu)劣在整個模具制造過程中就顯得特別重要。

從模具失效的普遍現(xiàn)象分析，塑料模具在服役過程中，可產(chǎn)生磨損失效、局部性變形失效和斷裂失效。塑料模具的重要失效形式可分為磨損失效、局部塑性變形失效和斷裂失效。

3、 塑料模具鋼性能要求 隨著制造業(yè)快速發(fā)展，塑料模具是塑料成型加工中不可缺少的工具，在總的模具產(chǎn)量中所占的比例逐年增加，隨著高性能塑料的發(fā)展和不斷生產(chǎn)，塑料制品的種類日益增多，用途不斷擴(kuò)大，制品向精密化、大型化、復(fù)雜化發(fā)展。成型生產(chǎn)向高速化發(fā)展，模具的工作條件也越趨復(fù)雜。

1)型腔表面的磨損和腐蝕

塑料熔體以一定的壓力在模腔內(nèi)流動，凝固的塑件從模具中脫出，都對模具成型表面造成摩擦，引起磨損。造成塑料模具磨損失效的根本原因就是模具與物料間的摩擦。但磨損的具體形式和磨損過程則與許多因素有關(guān)，如模具在工作過程中的壓力、溫度、物料變形速度和潤滑狀況等。當(dāng)塑料模具使用的材料與熱處理不合理時，塑料模具的型腔表面硬度低，耐磨性差，其表現(xiàn)為:型腔面因磨損及變形引起的尺寸超差;粗糙度值因拉毛而變高，表面質(zhì)量惡化。尤其是當(dāng)使用固態(tài)物料進(jìn)入塑模型腔時，它會加劇型腔面的磨損。加之塑料加工時含有氯、氟等成分受熱分解出腐蝕性氣體HC1、HF，使塑料模具型腔面產(chǎn)生腐蝕磨損，導(dǎo)致失效。如果在磨損的同時又有磨損損傷，使型腔表面的鍍層或其他防護(hù)層遭到破壞，則將促進(jìn)腐蝕過程。兩種損傷交叉作用，加速了腐蝕一磨損失效。

2)塑性變形失效

塑料模型腔表面受壓、受熱可引起塑性變形失效，尤其是當(dāng)小模具在大噸位設(shè)備上工作時，更容易產(chǎn)生超負(fù)荷塑性變形。塑料模具所采用的材料強度與韌性不足，變形抗力低;塑性變形失效另一原因，主要是模具型腔表面的硬化層過薄，變形抗力不足或工作溫度高于回火溫度而發(fā)生相變軟化，而使模具早期失效。

3)斷裂

斷裂的主要原因是由于結(jié)構(gòu)、溫差而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、熱應(yīng)力或因回火不足，在使用溫度下，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，引起局部體積膨脹，在模具內(nèi)部產(chǎn)生的組織應(yīng)力所致。

塑料模具的工作條件與冷沖模不同， 一般須在150℃-200℃下進(jìn)行工作，除了受到一定壓力作用外，還要承受溫度影響。同一種模具會有多種失效形式，即使在同一個模具上也可能出現(xiàn)多種損傷。從塑料模的失效形式可知，合理的選用塑料模具材料和熱處理是十分重要的，因為它們直接關(guān)系到模具的使用壽命。所以，塑料模具用鋼應(yīng)滿足以下要求:

1)耐熱性能

隨著高速成型機(jī)械的出現(xiàn)，塑料制品運行速度加快。由于成型溫度在200--350℃之間，如果塑料流動性不好，成形速度又快，會使模具部分成型表面溫度在極短時間內(nèi)超過400℃。為保證模具在使用時的精度及變形微小，模具鋼應(yīng)有較高的耐熱性能。

2) 足夠耐磨性

隨著塑料制品用途的擴(kuò)大，在塑料中往往需添加玻璃纖維之類的無機(jī)材料以增強塑性，由于添加物的加入，使塑料的流動性大大降低，導(dǎo)致模具的磨損，故要求其具有良好的耐磨性。

3) 優(yōu)良的切削加工性

大多數(shù)塑料成型模具，除電火花加工還需進(jìn)行一定的切削加工和鉗工修配。為延長切削刀具的使用壽命，在切削過程中加工硬化小。為避免模具變形而影響精度，希望加工殘余應(yīng)力能控制在最小限度。

4) 良好的熱穩(wěn)定性

塑料注射模的零件形狀往往比較復(fù)雜，淬火后難以加工，因此應(yīng)盡量選用具有良好的熱穩(wěn)定性的材料。

5)鏡面加工性能

型腔表面光滑，成型面要求拋光成鏡面，表面粗糙度低于Ra0.4μm，以保證塑料壓制件的外觀并便于脫模。

6)熱處理性能

在模具失效事故中，因熱處理造成的事故一般是52.3%，以致熱處理在整個模具制造過程中占有重要的地位，熱處理工藝的好壞對模具質(zhì)量有較大的影響。一般要求熱處理變形小，淬火溫度范圍寬，過熱敏感性小，特別是要有較大的淬硬性和淬透性等等。

7) 耐腐蝕性

在成形過程中可能放出腐蝕氣受熱分解出具有腐蝕性的氣體，如HC1、HF等腐蝕模具，有時在空氣流道口處使模具銹蝕而損壞，故要求模具鋼有良好的耐蝕性。

4 、新型塑料模具鋼

一般塑料模具常采用正火態(tài)的45鋼或40Cr鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)制造。硬度要求較高的塑料模具采用CrWMn或Crl2MoV等鋼制造。對工作溫度較高的塑料模具，可以選擇用韌性高的熱作模具鋼。為了滿足塑料型腔對尺寸精度和表面質(zhì)量的更高要求，新近又研制一系列新型模具鋼。

1)滲碳型塑料模具鋼

滲碳型塑料模具鋼主要用于冷擠壓成型型腔復(fù)雜的塑料模具，這類鋼的含碳量較 低，常加元素Cr，同時加入適量Ni、Mo和v，作用是提高淬透性和滲碳能力，為了便于冷擠壓成形，這類鋼在退火狀態(tài)須有高的塑性和低的變形抗力，退火硬度≤1 00HBS。在冷擠壓成形后進(jìn)行滲碳和淬火回火處理，表面硬度可達(dá)58---62HRC。此類鋼國外有專用鋼種，如瑞典的8416、美國的P2和P4等。國內(nèi)常采用12CrNi3A和12Cr2Ni4A鋼、20Cr2Ni4A，耐磨性好，無塌陷及表面剝落現(xiàn)象，模具壽命提高。鋼中元素cr，Ni、Mo、V增加滲碳層的硬度和耐磨性及心部的強韌性。

2)預(yù)硬型塑料模具鋼

這類鋼的含碳量為0.3% -O.55%，常用合金元素有Cr、Ni、Mn、v等。為了改善其切削性，加入s、ca等元素.通過研制、引進(jìn)又發(fā)展了幾種典型塑料模具鋼Y55CrNiMn-MoVS(SMI)是中國研制的含S系易切削塑料模具鋼，其特點是預(yù)硬態(tài)交貨硬度為35_40 HRC，有較好的切削加工性，加工后不再熱處理，可直接使用。加人Ni固溶強化并增加韌性，加入Mn與S形成易切削相MnS;加入Cr、Mo、V，增加鋼的淬透性 8Cr2S鋼就足屬于易切削精密模具用鋼。

3)時效硬化型塑料模具鋼

開發(fā)了低鈷、無鈷、低鎳的馬氏體時效鋼，MASI是一種典型的馬氏時效鋼。經(jīng)8150C固溶處理后，硬度為28-32HRC，叮進(jìn)行機(jī)械加工，再經(jīng)4800C時效，時效時折出Ni3Mo、Ni3Ti等金屬間化合物，使硬度達(dá)到48-52 HRC。鋼的強韌性高、時效時尺寸變化小、焊補性能好，但鋼的價格昂貴、在國內(nèi)不太受歡迎。

4)耐蝕塑料模具鋼

以聚氯乙烯(Pvc)及ABS加抗燃樹脂為原料的塑料制品，在成形過程中分解產(chǎn) 生腐蝕性氣體，會腐蝕模具。因此，要求塑料模具鋼具有很好的耐蝕性能。國外常用耐蝕塑模鋼有馬氏體不銹鋼和析出硬化型不銹鋼兩類。國外的有如瑞典ASSAB公司的STVAX(4Crl3)和A SSAB一8407等。

我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活中所使用到的各種工具和產(chǎn)品，大到機(jī)床的底座、機(jī)身外殼，小到一個胚頭螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無不與模具有著密切的關(guān)系。模具的形狀決定著這些產(chǎn)品的外形，模具的加工質(zhì)量與精度也就決定著這些產(chǎn)品的質(zhì)量。因為各種產(chǎn)品的材質(zhì)、外觀、規(guī)格及用途的不同，模具分為了鑄造模、鍛造模、壓鑄模、沖壓模等非塑膠模具，以及塑膠模具。

1、如:家用電器、儀器儀表，建筑器材，汽車工業(yè)、日用五金等眾多領(lǐng)域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一個設(shè)計合理的塑料件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬件。工業(yè)產(chǎn)品和日用產(chǎn)品塑料化的趨勢不斷上升。

2、模具的一般定義:在工業(yè)生產(chǎn)中，用各種壓力機(jī)和裝在壓力機(jī)上的專用工具，通過壓力把金屬或非金屬材料制出所需形狀的零件或制品，這種專用工具統(tǒng)稱為模具。

3、注塑過程說明:模具是一種生產(chǎn)塑料制品的工具。

4、模具的一般分類:可分為塑膠模具及非塑膠模具:

⑴非塑膠模具有:鑄造模、鍛造模、沖壓模、壓鑄模等。

A.鑄造模--水龍頭、生鐵平臺

B.鍛造模--汽車身

C.沖壓模--計算機(jī)面板

D.壓鑄模--超合金，汽缸體

⑵塑膠模具根據(jù)生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)產(chǎn)品的不同又分為:

A.注射成型模--電視機(jī)外殼、鍵盤按鈕(應(yīng)用最普遍)

B.吹氣模--飲料瓶

C.壓縮成型模--電木開關(guān)、科學(xué)瓷碗碟

D.轉(zhuǎn)移成型模--集成電路制品

E.擠壓成型模--膠水管、塑膠袋

F.熱成型模--透明成型包裝外殼

G.旋轉(zhuǎn)成型模--軟膠洋娃娃玩具

◆ 注射成型是塑料加工中最普遍采用的方法。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其它成型方法望塵莫及的，作為注射成型加工的主要工具之一的注塑模具，在質(zhì)量精度、制造周期以及注射成型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反應(yīng)能力和速度。

◆注塑模具是由若干塊鋼板配合各種零件組成的，基本分為:

A 成型裝置(凹模，凸模)

B 定位裝置(導(dǎo)柱，導(dǎo)套)

C 固定裝置(工字板，碼?？?

D 冷卻系統(tǒng)(運水孔)

E 恒溫系統(tǒng)(加熱管，發(fā)熱線)

F 流道系統(tǒng)(唧咀孔，流道槽，流道孔)

G 頂出系統(tǒng)(頂針，頂棍)

5、根據(jù)澆注系統(tǒng)型制的不同可將模具分為三類:

⑴ 大水口模具:流道及澆口在分模線上，與產(chǎn)品在開模時一起脫模，設(shè)計最簡單，容易加工，成本較低，所以較多人采用大水口系統(tǒng)作業(yè)。

⑵ 細(xì)水口模具:流道及澆口不在分模線上，一般直接在產(chǎn)品上，所以要設(shè)計多一組水口分模線，設(shè)計較為復(fù)雜，加工較困難，一般要視產(chǎn)品要求而選用細(xì)水口系統(tǒng)。

⑶熱流道模具:此類模具結(jié)構(gòu)與細(xì)水口大體相同，其最大區(qū)別是流道處于一個或多個有恒溫的熱流道板及熱唧嘴里，無冷料脫模，流道及澆口直接在產(chǎn)品上，所以流道不需要脫模，此系統(tǒng)又稱為無水口系統(tǒng)，可節(jié)省原材料，適用于原材料較貴、制品要求較高的情況，設(shè)計及加工困難，模具成本較高。

熱流道系統(tǒng)，又稱熱澆道系統(tǒng)，主要由熱澆口套，熱澆道板，溫控電箱構(gòu)成。我們常見的熱流道系統(tǒng)有單點熱澆口和多點熱澆口二種形式。單點熱澆口是用單一熱澆口套直接把熔融塑料射入型腔，它適用單一腔單一澆口的塑料模具;多點熱澆口是通過熱澆道板把熔融料分枝到各分熱澆口套中再進(jìn)入到型腔，它適用于單腔多點入料或多腔模具.

流道系統(tǒng)的優(yōu)勢

⑴無水口料，不需要后加工，使整個成型過程完全自動化，節(jié)省工作時間，提高工作效率。

⑵壓力損耗小。熱澆道溫度與注塑機(jī)射嘴溫度相等， 避免了原料在澆道內(nèi)的表面冷凝現(xiàn)象，注射壓力損耗小。

⑶水口料重復(fù)使用會使塑料性能降解，而使用熱流道系統(tǒng)沒有水口料，可減少原材料的損耗，從而降低產(chǎn)品成本。在型腔中溫度及壓力均勻，塑件應(yīng)力小，密度均勻，在較小的注射壓力下，較短的成型時間內(nèi)，注塑出比一般的注塑系統(tǒng)更好的產(chǎn)品。對于透明件、薄件、大型塑件或高要求塑件更能顯示其優(yōu)勢，而且能用較小機(jī)型生產(chǎn)出較大產(chǎn)品。

⑷熱噴嘴采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計，配有各種可供選擇的噴嘴頭，互換性好。獨特設(shè)計加工的電加熱圈，可達(dá)到加熱溫度均勻，使用壽命長。熱流道系統(tǒng)配備熱流道板、溫控器等，設(shè)計精巧，種類多樣，使用方便，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

熱流道系統(tǒng)應(yīng)用的不足之處

⑴整體模具閉合高度加大，因加裝熱澆道板等，模具整體高度有所增加。

⑵熱輻射難以控制，熱澆道最大的毛病就是澆道的熱量損耗，是一個需要解決的重大課題。

⑶存在熱膨脹，熱脹冷縮是我們設(shè)計時要考慮的問題。

⑷模具制造成本增加，熱澆道系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配件價格較高，影響熱澆道模具的普及。

PTC的EMX，Siemens的NX Mold Wizard，CimatronE，Topsoi ld，Delcam Moldmaker，Missler 的Topsolid Mold，Think3的Mold Design，Manusoft的IMOLD，R&B的MoldWorks,Solidworks,Pro-e,UG(后三種主要是產(chǎn)品設(shè)計，但是可以做到模具設(shè)計集成)等。

塑料模具拋光基本程序 要想獲得高質(zhì)量的拋光效果，最重要的是要具備有 高質(zhì)量的油石、砂紙和鉆石研磨膏等拋光工具和輔助品。

塑料模具拋光的一般過程如下:

1、精拋

精拋主要使用鉆石研磨膏。若用拋光布輪混合鉆石研磨粉或研磨膏進(jìn)行研磨的話，則通常的研磨順序是9μm(#1800)~ 6μm(#3000)~3μm(#8000)。9μm的鉆石研磨膏和拋光布輪可用來去除#1200和#1500號砂紙留下的發(fā)狀磨痕。接著用粘氈和鉆石研磨膏進(jìn)行拋光，順序為1μm(#14000)~ 1/2μm(#60000)~1/4μm(#100000)。精度要求在1μm以上(包括1μm)的拋光工藝在模具加工車間中一個清潔的拋光室內(nèi)即可進(jìn)行。若進(jìn)行更加精密的拋光則必需一個絕對潔凈的空間?；覊m、煙霧，頭皮屑和口水沫都有可能報廢數(shù)個小時工作后得到的高精密拋光表面。

2、粗拋

經(jīng)銑、電火花、磨等工藝后的表面可以選擇轉(zhuǎn)速在35 000-40 000 rpm的旋轉(zhuǎn)表面拋光機(jī)或超聲波研磨機(jī)進(jìn)行拋光。常用的方法有利用直徑Φ3mm、WA # 400的輪子去除白色電火花層。然后是手工油石研磨，條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。一般的使用順序為#180 ~ #240 ~ #320 ~ #400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000。許多模具制造商為了節(jié)約時間而選擇從#400開始。

3、半精拋

半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號數(shù)依次為:#400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000 ~ #1200 ~ #1500。實際上#1500砂紙只用適于淬硬的模具鋼(52HRC以上)，而不適用于預(yù)硬鋼，因為這樣可能會導(dǎo)致預(yù)硬鋼件表面燒傷。

⒋精拋

用研磨膏進(jìn)行精拋，8000，10000就達(dá)到鏡面了。

機(jī)械拋光是靠切削、材料表面塑性變形去掉被拋光后的凸部而得到平滑面的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，特殊零件如回轉(zhuǎn)體表面，可使用轉(zhuǎn)臺等輔助工具，表面質(zhì)量要求高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采用特制的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表面上，作高速旋轉(zhuǎn)運動。利用該技術(shù)可以達(dá)到Ra0.008μm的表面粗糙度，是各種拋光方法中最高的。光學(xué)鏡片模具常采用這種方法。

化學(xué)拋光是讓材料在化學(xué)介質(zhì)中表面微觀凸出的部分較凹部分優(yōu)先溶解，從而得到平滑面。這種方法的主要優(yōu)點是不需復(fù)雜設(shè)備，可以拋光形狀復(fù)雜的工件，可以同時拋光很多工件，效率高?；瘜W(xué)拋光的核心問題是拋光液的配制?；瘜W(xué)拋光得到的表面粗糙度一般為數(shù)10μm。

電解拋光基本原理與化學(xué)拋光相同，即靠選擇性的溶解材料表面微小凸出部分，使表面光滑。與化學(xué)拋光相比，可以消除陰極反應(yīng)的影響，效果較好。電化學(xué)拋光過程分為兩步:⑴宏觀整平 溶解產(chǎn)物向電解液中擴(kuò)散，材料表面幾何粗糙下降，Ra>1μm。⑵微光平整 陽極極化，表面光亮度提高，Ra<1μm。

將工件放入磨料懸浮液中并一起置于超聲波場中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表面磨削拋光。超聲波加工宏觀力小，不會引起工件變形，但工裝制作和安裝較困難。超聲波加工可以與化學(xué)或電化學(xué)方法結(jié)合。在溶液腐蝕、電解的基礎(chǔ)上，再施加超聲波振動攪拌溶液，使工件表面溶解產(chǎn)物脫離，表面附近的腐蝕或電解質(zhì)均勻;超聲波在液體中的空化作用還能夠抑制腐蝕過程，利于表面光亮化。

流體拋光是依靠高速流動的液體及其攜帶的磨粒沖刷工件表面達(dá)到拋光的目的。常用方法有:磨料噴射加工、液體噴射加工、流體動力研磨等。流體動力研磨是由液壓驅(qū)動，使攜帶磨粒的液體介質(zhì)高速往復(fù)流過工件表面。介質(zhì)主要采用在較低壓力下流過性好的特殊化合物(聚合物狀物質(zhì))并摻上磨料制成，磨料可采用碳化硅粉末。

磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場作用下形成磨料刷，對工件磨削加工。這種方法加工效率高，質(zhì)量好，加工條件容易控制，工作條件好。采用合適的磨料，表面粗糙度可以達(dá)到Ra0.1μm。2 機(jī)械拋光基該方法 在塑料模具加工中所說的拋光與其他行業(yè)中所要求的表面拋光有很大的不同，嚴(yán)格來說，模具的拋光應(yīng)該稱為鏡面加工。它不僅對拋光本身有很高的要求并且對表面平整度、光滑度以及幾何精確度也有很高的標(biāo)準(zhǔn)。表面拋光一般只要求獲得光亮的表面即可。鏡面加工的標(biāo)準(zhǔn)分為四級:AO=Ra0.008μm，A1=Ra0.016μm，A3=Ra0.032μm，A4=Ra0.063μm，由于電解拋光、流體拋光等方法很難精確控制零件的幾何精確度，而化學(xué)拋光、超聲波拋光、磁研磨拋光等方法的表面質(zhì)量又達(dá)不到要求，所以精密模具的鏡面加工還是以機(jī)械拋光為主。

要想獲得高質(zhì)量的拋光效果，最重要的是要具備有高質(zhì)量的油石、砂紙和鉆石研磨膏等拋光工具和輔助品。而拋光程序的選擇取決于前期加工后的表面狀況，如機(jī)械加工、電火花加工，磨加工等等。

中國全年塑料模具產(chǎn)值達(dá)534億元人民幣左右?你相信嗎?由于中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對塑料模具工業(yè)的要求是越來越嚴(yán)格，因此為塑料模具工業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。據(jù)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)統(tǒng)計，中國全年塑料模具產(chǎn)值達(dá)534億元人民幣，這是一個已經(jīng)存在的事實。

隨著汽車制造業(yè)和IT制造業(yè)的飛速發(fā)展，國內(nèi)模具工業(yè)取得了飛速發(fā)展，據(jù)了解，我國模具行業(yè)中塑料模具的占比可達(dá)30%，預(yù)計在未來模具市場中，塑料模具占模具總量的比例仍將逐步提高，且發(fā)展速度將快于其他模具。

據(jù)悉，模具工業(yè)2000年以來以每年20%的速度飛速增長，拉動了模具檔次的提高，精良的模具制造裝備為模具技術(shù)水平的提升提供了保障。

分析認(rèn)為，由于進(jìn)口模具中，精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進(jìn)口、提高國產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材接頭模具成為模具市場新的經(jīng)濟(jì)增長點，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡(luò)模的發(fā)展也將高于總平均水平;以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大;家用電器行業(yè)在"十二五"期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大

同時，塑料模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐在不斷加快，面向市場的專業(yè)塑料模具廠家得數(shù)量及能力也在較快增長。根據(jù)對塑料模具制造行業(yè)的生產(chǎn)、銷售、市場情況、行業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品以及進(jìn)出口等情況分析，參考塑料模具相關(guān)行業(yè)發(fā)展趨勢，預(yù)測未來我國塑料模具制造行業(yè)的發(fā)展方向究竟在哪里，到底我國塑料模具制造行業(yè)有多大的發(fā)展?jié)摿?，這些都是需要去驗證的。

序

前言

第1章 概述

1.1 我國塑料模具的現(xiàn)狀

1.2 我國塑料模具的差距

1.3 塑料模具發(fā)展的新技術(shù)

1.4 塑料模具的發(fā)展趨勢

第2章 塑料模具材料及熱處理

2.1 塑料模具材料的分類

2.1.1 塑料模具用鋼

2.1.2 塑料模具用銅合金

2.1.3 塑料模具用鋁合金

2.1.4 塑料模具用鋅合金

2.2 塑料模具材料的選用

2.2.1 塑料模具的工作條件

隨著塑料和塑料成型工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料模具也在這時候應(yīng)運而生，現(xiàn)在對于塑料模具的質(zhì)量要求也越來越高，這對塑料模具工業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。

塑料模具行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整在不斷的加快，面向市場的專業(yè)塑料模具廠家的數(shù)量和能力也增長得非?？?。根據(jù)對塑料模具制造行業(yè)的生產(chǎn)、銷售、市場情況、行業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品以及進(jìn)出口等情況分析，參考塑料模具相關(guān)行業(yè)發(fā)展趨勢，未來我國塑料模具制造行業(yè)的發(fā)展空間是非常廣闊的。