模具材料的选用.docx

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模具材料的选用

模具材料的选用

在谈模具材料之前，我们要先了解注塑模具的一些基本的东西，首先是模具的分类，一般把模具按使用寿命的长短分五级，一级在百万次以上，二级是50万----100万次，三级在30万-----50万次，四级在10万---30万次，五级在10万次以下，一级与二级模具都要求用可以热处理硬度在HRC50左右的钢材，否则易于磨损，注塑出的产品易超差，故所选的钢材既要有较好的热处理性能，又要在高硬度的状态下有好的切削性能，当然还有其他方面的考虑。

因我很少接触国产塑胶模钢材，故只能介绍在珠三角常用的进口料。

通常选用瑞典的8407，S136,美国的420,H13,欧洲的2316，2344，083，或日本的SKD61，DC53（原为五金模材料，特殊情况下使用。

）一类的钢材。

除此外，注塑的原料及其所增加的填料对选用刚才有很大的影响，尤其是玻璃纤维对模具的磨损大。

有些塑胶料有酸腐蚀性，有些因添加了增强剂或其他改型剂，如玻璃纤维对模具的损伤大，选材时均要综合考虑。

有强腐蚀性的塑胶一般选S136，2316，420一类钢材，弱腐蚀性的除选S136，2316，420外，还有SKD61，NAK80，PAK90，718M。

强酸性的塑胶料有：

PVC，POM，PBT弱酸性的塑胶料有：

PC，PP，PMMA，PA，

产品的外观要求对模具材料的选择亦有很大的影响，透明件和表面要求抛镜面的产品，可选用的材料有S136，2316，718S，NAK80，PAK90，420，透明度特高的模具应选S136，其次是420。

以上是从满足产品要求来说，但作为一个设计师，你只考虑这些的话，你不但不可能成为一个好的设计师，可能你的饭碗都有问题，你涉及的模具所需求的成本是重中之重，你还要考虑价格，就拿S136与2316来比较，每公斤相差55—60元，如果你选择不当，你老板不是接不到单，就是做到破产。

三级模具用预硬料多，牌号有：

S136H，2316H，718H，083H，硬度HB270----340，四五级模具用P20，718，738，618，2311，2711，对于要求特低的模具，还有可能用到S50C，45#钢，即直接在模胚上做型腔。

防弹玻璃胶）

常见塑料的成型收缩率

塑料名称

收缩率（%）

塑料名称

收缩率（%）

HDPE（硬性软胶）

1.5~3.5（2.0）*

POM（赛钢）

1.8~2.6（2.0）*

LDPE（软胶）

1.5~3.0（1.5）*

PA6

0.7~1.5

PP（百折软胶）

1.0~3.0（1.5）*

PA66

1.0~2.5

GPPS

0.4~0.8（0.5）*

SPVC

1.5~2.5（2.0）*

HIPS

0.4~0.6（0.5）*

TPU

1.2~2.0（1.6）*

ABS（超不碎胶）

0.4~0.7（0.5）*

PMMA（亚克力）

0.5~0.7（0.5）*

PC（防弹玻璃胶）

0.5~0.7（0.5）*

PBT

1.3~2.2（1.6）*

注：

带“*”的参数为推荐值。

试模程序要点

一、前言

当我们接到一副新模具需打样试模时，我们总是渴望能早一些试出一个结果且祷求过程顺利以免浪费工时并造成困扰。

但在此我们必须提醒二点：

第一、模具设计师及制造技师有时也会发生错误，在我们试模时若不提高警觉，可能会因小的错误而产生大的损害。

第二、试模的结果是要保证以后生产的顺利。

若在试模过程中没有遵循合理的步骤及做适当的记录，即无法保障量产时的顺利进行。

我们更强调的是「模具运用顺利的话将迅速增加利润的回收，否则所造成的成本损失会更甚于模具本身的造价。

二、试模前的注意事项xX6o+]_U#JZ

1.了解模具的有关资料：

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最好能取得模具的设计图面，详予分析，并约得模具技师参加试模工作。

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2.先在工作台上检查其机械配合动作：

要注意有否刮伤，缺件及松动等现象，模向滑板动作是否确实，水道及气管接头有无泄漏，模具之开程若有限制的话也应在模上标明。

以上动作若能在挂模前做到的话，就可避免在挂模时发现问题，再去拆卸模具所发生的工时浪费。

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3.当确定模具各部动作得宜后，就要选择适合的试模射出机，在选择时应注意

（a）射出容量（b）导杆的宽度（c）最大的开程（d）配件S_E$i5|是否齐全等。

一切都确认没有问题后则下一步骤就是吊挂模具，吊挂时应注意在锁上所有夹模板及开模之前吊钓不要取下，以免夹模板松动或断裂以致模具掉落。

c7Ws模具装妥后应再仔细检查模具各部份的机械动作，如滑板、顶针、退牙结构及限制开关等之动作是否确实。

并注意射料嘴与进料口是否对准。

下一步则是注意合模动作，此时应将关模压力调低，在手动及低速的合模动作中注意看及听是否有任可不顺畅动作及异声等现象。

4.提高模具温度：

依据成品所用原料之性能及模具之大小选用适当的模温控制机将模具之温度提高至生产时所须的温度。

eD0lD@u_模温提高之后须再次检视各部份的动作，因为钢材因热膨胀之后可能会引起卡模现象，因此须注意各部的滑动，以免有拉伤及颤动的产生。

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5.若工厂内没有推行实验计划法则，我们建议在调整试模条件时一次只能调整一个条件，

6.依原料不同，对所采用的原枓做适度的烘烤。

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7.试模与将来量产尽可能采用同样的原料。

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8.勿完全以次料试模，如有颜色需求，可一并安排试色。

9.内应力等问题经常影响二次加工，应于试模后待成品稳定后即加以二次加工模具在慢速合上之后，要调好关模压力，并动作几次，查看有无合模压力不均等现象，以免成品产生毛边及模具变形。

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CAD/CAM/CAE综合资讯网站以上步骤都检查过后再将关模速度及关模压力调低，且将安全扣杆及顶出行程定好，再调上正常关模及关模速度。

如果涉及最大行程的限制开关时，应把开模行程调整稍短，而在此开模最大行程之前切掉高速开模动作。

此乃因在装模期间整个开模行程之中，高速动作行程比低速者较长之故。

在塑料机上机械式顶出杆也必须调在全速开模动作之后作用，以免顶针板或剥离板受力而变形。

在作第一模射出前请再查对以下各项：

iCAx开思论坛;Csf（a）加料行程有否过长或不足。

（b）压力是否太高或太低。

（vPf（c）充模速度有否太快或太慢。

M/（d）加工周期是否太长或太短。

以防止成品短射、断裂、变形、毛边甚至伤及模具。

www.iCA.o3anj}m_H8`若加工周期太短，顶针将顶穿成品或剥环挤伤成品。

这类情况可能会使你花费两三个小时才能取出成品。

C若加工周期太长，则模蕊的细弱部位可能因胶料缩紧而断掉。

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当然您不可能预料试模过程所可能发生的一切问题，但事先做的充份考虑及时的措施必可帮助您避免严重并昂贵的损失。

三、试模的主要步骤CAD,CAE,CAM,ICAX,idesign,模具,设计,招聘,培训3Xv2j_o1EV^

为了避免量产时无谓的浪费时间及困扰，的确有必要付出耐心来调整及控制各种加工条件，并找出最好的温度及压力条件，且制订标准的试模程序，并可资利用于建立日常工作方法。

l1.查看料筒内的塑料料是否正确无误，及有否依规定烘烤，（试模与生产若用不同的原料很可能得出不同的结果）。

2.料管的清理务求彻底，以防劣解胶料或杂料射入模内，因为劣解胶料及杂料可能会将模具卡死。

测试料管的温度及模具的温度是否适合于加工之原料。

3.调整压力及射出量以求生产出外观令人满意的成品，但是不可跑毛边尤其是还有某些模穴成品尚未完全凝固时，在调整各种控制条件之前应思考一下，因为充模率稍微变动，可能会引起甚大的充模变化。

7i4.要耐心的等到机器及模具的条件稳定下来，即是中型机器可能也要等30分钟以上。

可利用这段时间来查看成品可能发生的问题。

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][5.螺杆前进的时间不可短于闸口塑料凝固的时间，否则成品重量会降低而损及成品之性能。

且当模具被加热时螺杆前进时间亦需酌予加长以便压实成品。

6.合理调整减低总加工周期。

7.把新调出的条件至少运转30分钟以至稳定，然后至少连续生产一打全模样品，在其盛具上标明日期、数量，并按模穴分别放置，以便测试其确实运转之稳定性及导出合理的控制公差。

（对多穴模具尤有价值）。

8.将连续的样品测量并记录其重要尺寸（应等样品冷却至室温时再量）。

W"M9.把每模样品量得的尺寸作个比较，应注意：

（a）尺寸是否稳定。

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（b）是否有某些尺寸有增加或降低的趋势而显示机器加工条件仍在变化，如不良的温度控制或油压控制。

（c）尺寸之变动是否在公差范围之内。

10.如果成品尺寸不甚变动而加工之条件亦正常，则需观察是否每一模穴之成品其质量都可被接受，其尺寸都能在容许公差之内。

把量出连续或大或小于平均值的模穴号记下，以便检查模具之尺寸是否正确。

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Y9P&Q,记录且分析数据以做为修改模具及生产条件之需要，且为未来量产时之参考依据。

1.使加工运转时间长些，以稳定熔胶温度及液压油温度。

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2.按所有成品尺寸的过大或过小以调整机器条件，若缩水率太大及成品显得射料不足，也可资参考以增加闸口尺寸。

3.各模穴尺寸的过大或过小予以修正之，若模穴与门口尺寸尚属正确，那么就应试改机器条件，如充模速率，模具温度及各部压力等，并检视某些模穴是否充模较慢。

www.iCA4.依各模穴成品之配合情形或模蕊移位，予以各别修正，也许可再试调充模率及模具温度，以便改善其均匀度_j_~6I~L

5.检查及修改射出机之故障，如油泵、油阀、温度控制器等等的不良都会引起加工条件之变动，即使再完善的模具也不能在维护不良的机器发挥良好工作效率。

坛8wi在检讨所有的记录数值之后，保留一套样品以便校对比较已修正之后的样品是否改善。

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._W四、重要事项,X-uq+NHHjBd

妥善保存所有在试模过程中样品检验的记录，包括加工周期各种压力、熔胶及模具温度、料管温度、射出动作时间、螺杆加料时期等，简言之，应保存所有将来有助于能藉以顺利建立相同加工条件之数据，以便获得合乎质量标准的产品。

目前工厂试模时往往忽略模具温度，而在短时试模及将来量产时模具温度最不易掌握，而不正确的模温足以影响样品之尺寸、光度、缩水、流纹及欠料等现象，若不用模温控制器予以当握将来量产时就可能出现困难。

注塑成型各种缺陷的现象及解决方法

一龟裂CAD/CAM/CAE综合资讯网站论坛0|

G_]p_K龟裂是塑料制品较常见的一种缺陷，产生的主要原因是由于应力变形所致。

主要有残余应力、外部应力和外部环境所产生的应力变形。

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iCAx开思论坛8B"d_J4n    ~（－）残余应力引起的龟裂CAD/CAM/CAE综合资讯网站论坛6q+I/H）m;b_H

残余应力主要由于以下三种情况，即充填过剩、脱模推出和金属镶嵌件造成的。

作为在充填过剩的情况下产生的龟裂，其解决方法主要可在以下几方面入手：

（1）由于直浇口压力损失最小，所以，如果龟裂最主要产生在直浇口附近，则可考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形浇口方式。

（2）在保证树脂不分解、不劣化的前提下，适当提高树脂温度可以降低熔融粘度，提高流动性，同时也可以降低注射压力，以减小应力。

综合资讯网站论坛（3）一般情况下，模温较低时容易产生应力，应适当提高温度。

但当注射速度较高时，即使模温低一些，也可减低应力的产生。

（4）注射和保压时间过长也会产生应力，将其适当缩短或进行Th次保压切换效果较好。

（5）非结晶性树脂，如AS树脂、ABS树脂、PMMA树脂等较结晶性树脂如聚乙烯、聚甲醛等容易产生残余应力，应予以注意。

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s*S*r_N_d_@_w-nc脱模推出时，由于脱模斜度小、模具型胶及凸模粗糙，使推出力过大，产生应力，有时甚至在推出杆周围产生白化或破裂现象。

只要仔细观察龟裂产生的位置，即可确定原因。

在注射成型的同时嵌入金属件时，最容易产生应力，而且容易在经过一段时间后才产生龟裂，危害极大。

这主要是由于金属和树脂的热膨胀系数相差悬殊产生应力，而且随着时间的推移，应力超过逐渐劣化的树脂材料的强度而产生裂纹。

为预防由此产生的龟裂，作为经验，壁厚与嵌入金属件的外径

_v_通用型聚苯乙烯基本上不适于宜加镶嵌件，而镶嵌件对尼龙的影响最小。

由于玻璃纤维增强树脂材料的热膨胀系数较小，比较适合嵌入件。

另外，成型前对金属嵌件进行预热，也具有较好的效果。

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（二）外部应力引起的龟裂www.iCA&q9_!

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这里的外部应力，主要是因设计不合理而造成应力集中，特别是在尖角处更需注意。

由图2－2可知，可取R／7”一0．5～0．7。

（三）外部环境引起的龟裂

化学药品、吸潮引起的水降解，以及再生料的过多使用都会使物性劣化，产生龟裂。

二、充填不足_cAy_j,S

J充填不足的主要原因有以下几个方面：

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树脂容量不足。

树脂流动性不足。

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排气效果不好。

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作为改善措施，主要可以从以下几个方面入手：

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1）加长注射时间，防止由于成型周期过短，造成浇口固化前树脂逆流而难于充满型腔。

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2}提高注射速度。

i3）提高模具温度。

x4）提高树脂温度。

5）提高注射压力。

6）扩大浇口尺寸。

一般浇口的高度应等于制品壁厚的1／2～l／3。

k/7）浇口设置在制品壁厚最大处。

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i8）设置排气槽（平均深度0．03mm、宽度3～smm）或排气杆。

对于较小工件更为重要。

9）在螺杆与注射喷嘴之间留有一定的（约smm）缓冲距离。

10）选用低粘度等级的材料。

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[_11]加入润滑剂。

产生这种缺陷的原因在本质上与充填不足相同，只是程度不同。

因此，解决方法也与上述方法基本相同。

特别是对流动性较差的树脂（如聚甲醛、PMMA树脂、聚碳酸酯及PP树脂等）更需要注意适当增大浇口和适当的注射时间。

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四、缩坑

缩坑的原因也与充填不足相同，原则上可通过过剩充填加以解决，但却会有产生应力的危险，应在设计上注意壁厚均匀，应尽可能地减少加强肋、凸柱等地方的壁厚。

五、溢边

#@对于溢边的处理重点应主要放在模具的改善方面。

而在成型条件上，则可在降低流动性方面着手。

具体地可采用以下几种方法：

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1）降低注射压力。

3|_h_y_ct_2）降低树脂温度。

G9S&o_I8k4）选用高粘度等级的材料。

_l5）降低模具温度。

6）研磨溢边发生的模具面。

7]采用较硬的模具钢材。

8）提高锁模力。

9）调整准确模具的结合面等部位。

_a_n_q_U&C_S3u7n_U10）增加模具支撑柱，以增加刚性。

11）根据不同材料确定不同排气槽的尺寸。

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六、熔接痕CAD/CAM/CAE综合资讯网站论坛.Kt_\-A"m#H7_

CAD/CAM/CAE综合资讯网站论坛4i2T-c0[（熔接痕是由于来自不同方向的熔融树脂前端部分被冷却、在结合处未能完全融合而产生

的。

一般情况下，主要影响外观，对涂装、电镀产生影响。

严重时，对制品强度产生影响

（特别是在纤维增强树脂时，尤为严重）。

可参考以下几项予以改善：

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1）调整成型条件，提高流动性。

如，提高树脂温度、提高模具温度、提高注射压力及速

度等。

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2）增设排气槽，在熔接痕的产生处设置推出杆也有利于排气。

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3）尽量减少脱模剂的使用。

4）设置工艺溢料并作为熔接痕的产生处，成型后再予以切断去除。

m5）若仅影响外观，则可改变烧四位置，以改变熔接痕的位置。

或者将熔接痕产生的部位处理为暗光泽面等，予以修饰。

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七、烧伤

根据由机械、模具或成型条件等不同的原因引起的烧伤，采取的解决办法也不同。

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1）机械原因，例如，由于异常条件造成料筒过热，使树脂高温分解、烧伤后注射到制品iCAx开思论坛5{V/`

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'^中，或者由于料简内的喷嘴和螺杆的螺纹、止回阀等部位造成树脂的滞流，分解变色后带入制品，在制品中带有黑褐色的烧伤痕。

这时，应清理喷嘴、螺杆及料筒。

2）模具的原因，主要是因为排气不良所致。

这种烧伤一般发生在固定的地方，容易与第

一种情况区别。

这时应注意采取加排气槽反排气杆等措施。

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i开思论坛b（\_C@_X_C3）在成型条件方面，背压在300MPa以上时，会使料筒部分过热，造成烧伤。

螺杆转速CAD,CAE,CAM,ICAX,idesign,模具,设计,招过高时，也会产生过热，一般在40～90r／min范围内为好。

在没设排气槽或排气槽较小时，注射速度过高会引起过热气体烧伤。

八、银线www.iCA.s9i7B&}8T;`

银线主要是由于材料的吸湿性引起的。

因此，一般应在比树脂热变形温度低10～15C的

条件下烘干。

对要求较高的PMMA树腊系列，需要在75t）左右的条件下烘干4～6h。

特别是在使用自动烘干料斗时，需要根据成型周期（成型量）及干燥时间选用合理的容量，还应在注射开始前数小时先行开机烘料。

另外，料简内材料滞流时间过长也会产生银线。

不同种类的材料混合时，例如聚苯乙烯

和ABS树脂、AS树脂，聚丙烯和聚苯乙烯等都不宜混合。

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i_九、喷流纹'~

喷流纹是从浇口沿着流动方向，弯曲如蛇行一样的痕迹。

它是由于树脂由浇口开始的注射速度过高所导致。

因此，扩大烧四横截面或调低注射速度都是可选择的措施。

另外，提高模具温度，也能减缓与型腔表面接触的树脂的冷却速率，这对防止在充填初期形成表面硬化皮，也具有良好的效果。

＋、翘曲、变形

注射制品的翘曲、变形是很棘手的问题。

主要应从模具设计方面着手解决，而成型条件的调整效果则是很有限的。

翘曲、变形的原因及解决方法可参照以下各项：

1）由成型条件引起残余应力造成变形时，可通过降低注射压力、提高模具并使模具温度均匀及提高树脂温度或采用退火方法予以消除应力。

2）脱模不良引起应力变形时，可通过增加推杆数量或面积、设置脱模斜度等方法加以解决。

3）由于冷却方法不合适，使冷却不均匀或冷却时间不足时，可调整冷却方法及延长冷却时间等。

例如，可尽可能地在贴近变形的地方设置冷却回路。

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4）对于成型收缩所引起的变形，就必须修正模具的设计了。

其中，最重要的是应注意使制品壁厚一致。

有时，在不得已的情况下，只好通过测量制品的变形，按相反的方向修整模具，加以校正。

收缩率较大的树脂，～般是结晶性树脂（如聚甲醛、尼龙、聚丙烯、聚乙烯及PET树脂等）比非结晶性树脂（如PMMA树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS树脂及AS树脂等）的变形大。

另外，由于玻璃纤维增强树脂具有纤维配向性，变形也大。

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十一、气泡

根据气泡的产生原因，解决的对策有以下几个方面：

1]在制品壁厚较大时，其外表面冷却速度比中心部的快，因此，随着冷却的进行，中心部的树脂边收缩边向表面扩张，使中心部产生充填不足。

这种情况被称为真空气泡。

解决方法主要有：

a]根据壁厚，确定合理的浇口，浇道尺寸。

一般浇口高度应为制品壁厚的50％～60％。

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b]至浇口封合为止，留有一定的补充注射料。

C]注射时间应较浇口封合时间略长。

d]降低注射速度，提高注射压力，CAD,CAE,CAM,ICAX,idesign,模具,设计,招聘,培训_D_F]aF_?

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_`e]采用熔融粘度等级高的材料。

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y_Y*X2）由于挥发性气体的产生而造成的气泡，解决的方法主要有：

a）充分进行预干燥。

b）降低树脂温度，避免产生分解气体。

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3）流动性差造成的气泡，可通过提高树脂及模具的温度、提高注射速度予以解决。

十二、白化www.iCA*|白化现象最主要发生在ABS树脂制品的推出部分。

脱模效果不佳是其主要原因。

可采用降低注射压力，加大脱模斜度，增加推杆的数量或面积，减小模具表面粗糙度值等方法改善，当然，喷脱模剂也是一种方法，但应注意不要对后续工序，如烫印、涂装等产生不良影响。

模具制作术语

出模：

啤件在顶出机构的作用下离开模具的过程

啤把：

出模角度或者出模斜度

倒扣：

因为侧面角度或凹位而无法垂直出模的位置

排模：

模具的排期

正哥：

型腔在上模，型芯在下模的一种模具结构

反哥：

型心在上模，型腔在下模的一种模具结构

分型：

把产品分为上下模的过程

种针：

基准针，配针时以此针为基准

放样：

胶样的比例放大

复样：

胶样的复制

调面：

在雕刻时，调整胶样表面与要加工表面平行的过程

摆斜雕刻：

在雕刻时，因有些面不易加工，把胶样摆成一定角度的加工方法

顶针出柱：

用顶针的顶面来封住成型柱的底面，而使柱成型

顶针包针：

顶针过长或配针不当，而使顶针包在产品内

锅柱：

柱的前端有一锥型孔，上大下小，起到铆钉的作用。

多用于压铸模

镶针出柱：

用镶针的顶面来封住成型柱的底面，而使柱成型

镶针出孔：

用镶针成型孔

原身出：

用内模加工出要成型的形状来成型的方法

入水水塘：

啤件为透明件或要求变形较小的薄壁件入水时，采用在浇口与流道间所加的一段起到缓冲作用的位置方法，这个缓冲位置就是入水水塘

磨角尺：

用磨床磨直角

锣正：

用铣床铣平面或直角

Fit平面：

用打磨机把平面精加工到要求的配合公差范围

Fit枕位：

用打磨机把枕位精加工到要求的配合公差范围

Fit行位：

用打磨机把行位精加工到要求的配合公差范围

Fit插穿：

用打磨机把插穿位精加工到要求的配合公差范围

面镶：

镶件从内模的上表面镶入一定的深度，不可到底面，下面用螺丝固定

通镶：

镶件从内模的下面镶入，直达上表面，通过整个内模

兜底镶：

镶件从内模的下面镶入，直达上表面，通过整个内模，在镶件下面以台阶形式固定

侧镶：

镶件从侧面镶入，一般多用在行位上

奔子孔：

胶样上的一个基准孔，所有的位置都要从这个孔取数

镗蚀：

铜公水平运动加工

照数：

用中心镜对要加工部位进行坐标值确定

打盲孔：

用电火花加工盲孔

损公：

损耗的铜公

积碳：

EDM加工时产生的碳堆积在零件或铜公上，使被加工的零件的平面凹凸不平

粗公：