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塑料模具設(shè)計(jì)
塑料模具,是塑料加工工業(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(jiǎn)不一,所以,塑料模具的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)也是多種多樣的。
按照成型方法的不同,可以劃分出對(duì)應(yīng)不同工藝要求的塑料加工模具類(lèi)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。
材料要求
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。現(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:
塑料模具
塑料模具
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(guò)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(dòng)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(zhǎng)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(wú)纖維方向性、拋光時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)麻點(diǎn)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(xiàn)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(hào)的碳素鋼具有一定的強(qiáng)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(guò)熱處理后具有較高的強(qiáng)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(jiǎn)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(lái)愈高,對(duì)模具材料也提出更高要求。對(duì)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(shí)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(qiáng)度。
此外,在選擇材料時(shí)還須考慮防止擦傷與膠合,如兩表面存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)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)。