塑料模具常用材料

1 6.4 常用塑料模具零部件材料

塑料注射模具结构比较复杂，一套完整的模具有各种各样的零件，各个零件在模具中所处的位置、作用不同，对材料的性能要求就有所不同。合理选择模具零件的材料，是生产高质量模具、提高效率、降低成本的基础。

6.4.1 塑料注射模具对材料的基本要求

对于塑料注射模具，模具零件材料的基本要求如下。

1. 具有良好的机械加工性能

塑料注射模具零件的生产，大部分由机械加工完成。良好的机械加工性能是实现高速加工的必要条件。良好的机械加工性能能够延长加工刀具的寿命，提高切削性能，减小表面粗糙度值，以获得高精度的模具零件。

2. 具有足够的表面硬度和耐磨性

塑料制品的表面粗糙度和尺寸精度、模具的使用寿命等，都与模具表面的粗糙度、硬度和耐磨性有直接的关系。因此，要求塑料注射模具的成型表面有足够的硬度，其淬火硬度应不低于55 H RC，以便获得较高的耐磨性，延长模具的使用寿命。

3. 具有足够的强度和韧性

由于塑料注射模具在成型过程中反复受到压应力（注射机的锁模力）和拉应力（注射模型腔的注射压力）的作用，特别是大中型和结构形状复杂的注射模具，要求其模具零件材料必须有高的强度和良好的韧性，以满足使用要求。

4. 具有良好的抛光性能

为了获得高光洁表面的塑料制品，要求模具成型零件表面的粗糙度值小，因而要求对成型零件表面进行抛光以减小其表面粗糙度值。为保证抛光效果，模具材料不应有气孔、杂质等缺陷。

5. 具有良好的热处理工艺性

模具材料经常依靠热处理来达到必要的硬度，这就要求材料具有较好的淬硬性和淬透性。塑料注射模具的零件往往形状较复杂，淬火后进行加工较为困难，甚至根本无法加工，因此模具零件应尽量选择热处理变形小的材料，以减少热处理后的加工量。

6. 具有良好的耐腐蚀性

一些塑料及其添加剂在成型时会产生腐蚀性气体，因此选择的模具材料应具有一定的耐腐蚀性，另外还可以采用镀镍、铬等方法提高模具型腔表面的抗蚀能力。

塑料模具的基本知识及技术应用

塑料加工工业中和塑料成型机配套，赋予塑料制品以完整构型和精确尺寸的工具。由于塑料品种和加工方法繁多，塑料成型机和塑料制品的结构又繁简不一，所以，塑料模具的种类和结构也是多种多样的。

塑料模具

模具的一般分类：可分为塑胶模具及非塑胶模具：

（1）非塑胶模具有：铸造模、锻造模、冲压模、压铸模等。

A．铸造模——水龙头、生铁平台

B．锻造模——汽车身

C．冲压模——计算机面板

D．压铸模——超合金，汽缸体

（2）塑胶模具根据生产工艺和生产产品的不同又分为：

A．注射成型模——电视机外壳、键盘按钮（应用最普遍）

B．吹气模——饮料瓶

C．压缩成型模——电木开关、科学瓷碗碟

D．转移成型模——集成电路制品

E．挤压成型模——胶水管、塑胶袋

F．热成型模——透明成型包装外壳

G．旋转成型模——软胶洋娃娃玩具

塑料模具产品的基本知识及技术应用

一种用于压塑、挤塑、注射、吹塑和低发泡成型的组合式塑料模具，它主要包括由凹模组合基板、凹模组件和凹模组合卡板组成的具有可变型腔的凹模，由凸模组合基板、凸模组件、凸模组合卡板、型腔截断组件和侧截组合板组成的具有可变型芯的凸模。模具凸、凹模及辅助成型系统的协调变化。可加工不同形状、不同尺寸的系列塑件。

我们日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品，大到机床的底座、机身外壳，小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳，无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形，模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具。

1、近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大，如：家用电器、仪器仪表，建筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。

塑胶模具常用钢材

（一）C45W中炭钢

美国标准编号：AISI1050~1055；日本标准编号：S50C~S55C德国标准编号：1.1730。中炭钢或45#钢香港称为王牌钢,此钢材的硬度为：HB170~HB220,价格便宜,加工容易,在模具上用作模架,顶柱，及一些不重要的零件上,市场上一般标准模架是采用此种钢材;

（二）40CrMnMo7预硬塑胶模具钢

美国、日本、新加坡、香港、中国标准编号：AISIP20，德国及有些欧洲国家编号：DIN：1.2311、1.2378、1.2312。此种钢是预硬钢，一般不适宜热处理，但是可以氮化处理，此钢种的硬度差距也很大，由280HRC~400视乎那间钢厂的标准，由于已作预硬处理，机械切削也不太困难，所以很合适做一些中下价模具的镶件，有些生产大批量的模具模架也采用此钢材（有些客户指定要用此钢作模架），好处是硬度比中炭钢高，变形也比中炭钢稳定，P20此种钢由于在塑胶模具被广泛采用，所以品牌也很多，其中在华南地区较为普遍的品牌有：ASSAB一胜百牌，瑞典产的有两种不同硬度，718SHB290~HB330（330~340HRC）、718HHB330~HB370（340~380HRC）。大同钢厂，日本产：NAK80（硬度400HRC+20）及NAK55（硬度400HRC+20）两种，一般情况下，NAK80做定模镶件，NAK55做动模镶件，要留意NAK55不能直接做EDM皮纹，据钢材代理解释是含硫的关系，所以EDM后留有条纹的；德胜钢厂THYSSEN，德国产，有好几种编号：GS-711（硬度340~360HRC）、

GS738（硬度320~350HRC）、GS808VAR（硬度380~420HRC）、GS318（硬度

290~330HRC）、GS312（硬度290~330HRC），GS312含硫不能做EDM纹，在

欧洲做模架较为普遍，GS312的Code为40CrMNMoS8，百禄（BOHLER）奥国产，编号有：M261（380~420HRC）、M238（360~420HRC）、

1 常用的塑料: POM 聚甲醛 化学和物理特性 POM是一种坚韧有弹性的材料，即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击 特性。POM既有均聚物材料也有共聚物材料。均聚物材料具有很好的延展强度、抗疲劳强度，但不易于加工。共聚物材料有很好的热稳定性、化学稳定性并且易于加工。无论均聚物材料还是共聚物材料，都是结晶性材料并且不易吸收水分。 POM的高结晶程度导致它有相当高的收缩率，可高达到2%~3.5%。对于各种不同的增强型材料有不同的收缩率。 POM具有很低的摩擦系数和很好的几何稳定性，特别适合于制作齿轮和轴承。由于它还具有 耐高温特性，因此还用于管道器件（管道阀门、泵壳体），草坪设备等。 PC 聚碳酸酯 化学和物理特性 PC是一种非晶体工程材料，具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性。PC的缺口伊估德冲击强度（otched Izod impact stregth）非常高，并且收缩率很低，一般为0.1%~0.2%。 PC有很好的机械特性，但流动特性较差，因此这种材料的注塑过程较困难。在选用何种品质的 PC材料时，要以产品的最终期望为基准。如果塑件要求有较高的抗冲击性，那么就使用低流动率的PC材料；反之，可以使用高流动率的PC材料，这样可以优化注塑过程。 典型用途 电气和商业设备（计算机元件、连接器等），器具（食品加工机、电冰箱抽屉等），交通运输行业（车辆的前后灯、仪表板等）。 ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 化学和物理特性 ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性： 丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性； 苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。 三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相， 另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相 中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场 上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等 到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。 ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高 的抗冲击强度。 典型用途 汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等），电冰箱， 大强度工具（头发烘干机，搅拌器，食品加工机，割草机等），电话机壳体， 打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。 PVC （聚氯乙烯） 化学和物理特性 2 刚性PVC是使用最广泛的塑料材料之一。PVC材料是一种非结晶性材料。 PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。 PVC材料具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。 PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。 PVC在加工时熔化温度是一个非常重要的工艺参数，如果此参数不当将导致材料分解的问题。 PVC的流动特性相当差，其工艺范围很窄。特别是大分子量的PVC材料更难于加工（这种材料通常要加入润滑剂改善流动特性），因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。 PVC的收缩率相当低，一般为0.2~0.6%。 PVC在成型过程中易释放出有毒气体 典型用途 供水管道，家用管道，房屋墙板，商用机器壳体，电子产品包装，医疗器械，食品包装等 聚四氟乙烯（即俗称的塑料王）可以满足要求。 这种材料可以在-195-250℃温度范围内长期工作，而且它具有极低的摩擦系数，很高的自润滑性和不粘性。他既耐强腐蚀又耐高低温，并有较高的强度。可长期用于任何种类、任何浓度的酸、碱盐溶液，强氧化剂、有机溶剂及其他强腐蚀性的介质。 在电气绝缘方面也没问题，塑料王也具有良好的电绝缘性能。 各种工程塑料的性能差别较大，在选用时应注意扬长避短，针对不同的具体要求，选择综合性能最佳、成本较低的材料和产品质量最好的加工方法，这样才能充分发挥工程塑料的优越潜力。 这里是搜集到的一些各类常用场合的塑料选用方法，供各位参考： 1、作齿轮、轴承、泵叶、汽车零部件、仪器仪表元件等，宜选用聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚和聚砜； 2、作汽车传动万向节轴承乙聚甲醛最能胜任； 3、作高度防腐蚀部件、容器或衬里选聚四氟乙烯或氯化聚醚为宜； 4、作电子、电器等复杂形状的部件，要用ＡＢＳ或ＤＡＰ； 5、要求耐高温的电绝缘材料，可从聚酰亚胺、聚芳砜、聚芳酯或和聚四氟乙烯中选用； 6、要求耐磨并有一定自润滑性的，首推聚酰胺、聚甲醛和聚四氟乙烯； 7、要求耐高温或低温且冲击性好，能作成透明片材使用的，非聚碳酸酯莫属； 8、作冷藏设备部件或电冰箱内胆，以ABS较好。 ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 典型应用范围: 汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等），电冰箱， 大强度工具（头发烘干机，搅拌器，食品加工机，割草机等），电话机壳体， 打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。 注塑模工艺条件: 干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件 为80~90C下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。 熔化温度：210~280C；建议温度：245C。 模具温度：25„70C。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。 注射压力：500~1000bar。 注射速度：中高速度。 3 化学和物理特性: ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性： 丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性； 苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。 三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相， 另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相 中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场 上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等 到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。 ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高 的抗冲击强度。 PA12 聚酰胺12或尼龙12 典型应用范围: 水量表和其他商业设备，电缆套，机械凸轮，滑动机构以及轴承等。 注塑模工艺条件: 干燥处理：加工之前应保证湿度在0.1%以下。如果材料是暴露在空气中储存，建议要在 85C热空气中干燥4~5小时。如果材料是在密闭容器中储存，那么经过3小时温度平衡即可 直接使用。 熔化温度：240~300C；对于普通特性材料不要超过310C，对于有阻燃特性材料不要超过270C。 模具温度：对于未增强型材料为30~40C，对于薄壁或大面积元件为80~90C，对于增强型材料为 90~100C。增加温度将增加材料的结晶度。精确地控制模具温度对PA12来说是很重要的。 注射压力：最大可到1000bar（建议使用低保压压力和高熔化温度）。 注射速度：高速（对于有玻璃添加剂的材料更好些）。 流道和浇口: 对于未加添加剂的材料，由于材料粘性较低，流道直径应在30mm左右。对于增强型材料要求 5~8mm的大流道直径。流道形状应当全部为圆形。注入口应尽可能的短。可以使用多种形式 的浇口。大型塑件不要使用小浇口，这是为了避免对塑件过高的压力或过大的收缩率。浇口 厚度最好和塑件厚度相等。如果使用潜入式浇口，建议最小的直径为0.8mm。 热流道模具很有效，但是要求温度控制很精确以防止材料在喷嘴处渗漏或凝固。如果 使用热流道，浇口尺寸应当比冷流道要小一些。 化学和物理特性: PA12是从丁二烯线性，半结晶-结晶热塑性材料。它的特性和PA11相似，但晶体结构不同。 PA12是很好的电气绝缘体并且和其它聚酰胺一样不会因潮湿影响绝缘性能。它有很好的 抗冲击性机化学稳定性。PA12有许多在塑化特性和增强特性方面的改良品种。 和PA6及PA66相比，这些材料有较低的熔点和密度，具有非常高的回潮率。PA12对强氧化性 酸无抵抗能力。 PA12的粘性主要取决于湿度、温度和储藏时间。它的流动性很好。收缩率在0.5%到2%之间， 这主要取决于材料品种、壁厚及其它工艺条件。 PA6 聚酰胺6或尼龙6 4 典型应用范围: 由于有很好的机械强度和刚度被广泛用于结构部件。由于有很好的耐磨损特性，还用于制造轴承。 注塑模工艺条件: 干燥处理：由于PA6很容易吸收水分，因此加工前的干燥特别要注意。如果材料是用防水材料包装 供应的，则容器应保持密闭。如果湿度大于0.2%，建议在80C以上的热空气中干燥16小时。如果 材料已经在空气中暴露超过8小时，建议进行105C，8小时以上的真空烘干。 熔化温度：230~280C，对于增强品种为250~280C。 模具温度：80~90C。模具温度很显著地影响结晶度，而结晶度又影响着塑件的机械特性。 对于结构部件来说结晶度很重要，因此建议模具温度为80~90C。对于薄壁的，流程较长的塑件 也建议施用较高的模具温度。增大模具温度可以提高塑件的强度和刚度，但却降低了韧性。 如果壁厚大于3mm，建议使用20~40C的低温模具。对于玻璃增强材料模具温度应大于80C。 注射压力：一般在750~1250bar之间（取决于材料和产品设计）。 注射速度：高速（对增强型材料要稍微降低）。 流道和浇口: 由于PA6的凝固时间很短，因此浇口的位置非常重要。浇口孔径不要小于0.5*t （这里t为塑件厚度）。如果使用热流道，浇口尺寸应比使用常规流道小一些， 因为热流道能够帮助阻止材料过早凝固。如果用潜入式浇口，浇口的最小直径应当是0.75mm。 化学和物理特性: PA6的化学物理特性和PA66很相似，然而，它的熔点较低，而且工艺温度范围很宽。 它的抗冲击性和抗溶解性比PA66要好,但吸湿性也更强。因为塑件的许多品质特性 都要受到吸湿性的影响，因此使用PA6设计产品时要充分考虑到这一点。为了提高 PA6的机械特性，经常加入各种各样的改性剂。玻璃就是最常见的添加剂，有时为了 提高抗冲击性还加入合成橡胶，如EPDM和SBR等。 对于没有添加剂的产品，PA6的收缩率在1%到1.5%之间。加入玻璃纤维添加剂可以使 收缩率降低到0.3%（但和流程相垂直的方向还要稍高一些）。成型组装的收缩率主要 受材料结晶度和吸湿性影响。实际的收缩率还和塑件设计、壁厚及其它工艺参数成函数关系。 PA66 聚酰胺66或尼龙66 典型应用范围: 同PA6相比，PA66更广泛应用于汽车工业、仪器壳体以及其它需要有抗冲击性和高强度要求的产品。 注塑模工艺条件: 干燥处理：如果加工前材料是密封的，那么就没有必要干燥。然而，如果储存容器被打开，那么建议在85C的热空气中干燥处理。如果湿度大于0.2%，还需要进行105C，12小时的真空干燥。 熔化温度：260~290C。对玻璃添加剂的产品为275~280C。熔化温度应避免高于300C。 模具温度：建议80C。模具温度将影响结晶度，而结晶度将影响产品的物理特性。对于 薄壁塑件，如果使用低于40C的模具温度，则塑件的结晶度将随着时间而变化，为了保持 塑件的几何稳定性，需要进行退火处理。 注射压力：通常在750~1250bar，取决于材料和产品设计。 注射速度：高速（对于增强型材料应稍低一些）。 流道和浇口: 由于PA66的凝固时间很短，因此浇口的位置非常重要。浇口孔径不要小于0.5*t （这里t为塑件厚度）。如果使用热流道，浇口尺寸应比使用常规流道小一些，