浅谈精密模的设计与使用

精密注塑模具不能同普通注塑模具混淆，有的企业把质量要求高一点的模具叫为精密模，这是不妥当的。笔者以为，宁海模具行业有三家企业生产的模具，可归类为精密模范畴。如“德科模具公司”与“和鑫模具公司” 产品是精密注塑模具，如“震裕模具公司”的级进模和电机转子模具等。

本文主要谈三个问题：一是什么叫精密注塑模具，二是关于精密注塑模的设计，三是精密注塑模使用要求。

一、 什么叫精密注塑模具

精密模具的零部件设计精度和技术要求应与制品精度相适应。精密注塑模具结构的零部件精度与技术要求要比普通注塑模的精度度高得多，一般精密注塑模具的尺寸公差，应控制在塑件尺寸公差的1/5～1/3之间。

顾名思义，所谓精密模有以下特征，满足以下三个条件（缺一不可）才是精密模：

1)精密模是指注射成型尺寸精度（制品公称尺寸为50 mm时，将制品重要尺寸公差的精度控制在0.003～0.005mm之内；制品公称尺寸为100 mm时，将制品重要尺寸公差的精度控制0.005～0.01mm之内）、位置精度、形状精度都很高，表面粗糙度很低的制品的模具。

2)模具结构要求高，（动、定模）结构采用镶块。用数控铣、磨削或电加工等方法加工，使零件精度达到设计要求。精密模具的精度等级因制品精度高而超过IT5～IT6级。如果需要根据模具公差确定制品精度，可参考德国标准DIN16749（1980）。

3)用精料（塑料）采用最佳的注塑工艺方法，在具备一定要求的成型环境条件下，用精密成型机，在精度很高的模具中注塑成型。

二、精密注塑模的设计

要使精密注塑的成型制品达到表面粗糙度很低的无缺陷的制品来说，必须满足以下六个条件：具有正确合理的制品与形状结构设计，用精料在精密模具中和精密注塑机、用最佳的成型工艺和环境条件下成型；使塑件内部质量（组织结构形态、塑件的密度和物理力学性能）和表面外部质量（包括收缩、凹痕、熔接痕、粗糙度、平面度、颜色及表面光泽等）、塑件尺寸精度和形位公差，达到一定精度要求，并能保持重复。具体有如下要求：

1)对塑料制品形状结构的设计要求

①首先需要制品形状与结构的最佳的设计数据；②正确确定壁厚尺寸及精密注塑制品的公差（我国使用的标准是模塑件尺寸公差GB/T14486-2008）。③要求正确确定制品的公差和收缩率（从塑料的收缩方面考虑成型制品的公差精度，可以按照表1-1），在对收缩率没有把握情况下，先做样条模对收缩率进行验证）。

2)要求模具结构设计优化和制造精度很高的模具

在模具方面，精密注塑模具对成型零件尺寸精度、分型面精度、动定模定位精度和活动零部件的导向精度均要求很高，模腔表面硬度和模具结构刚度均应足够大。精密注塑模具的平衡的浇注系统、精准温度控制系统、畅通的排气系统、可靠的导向定位系统和脱模系统，比普通注塑模具要求都要高。

①动、定模成型零件，大多数采用镶块结构，保证其加工精度，达到零件化生产要求。

②合理的型腔数和排位，一般不超过四腔。

③合理的浇注系统，分流道必须平衡式布置，制品不会出现不均匀的收缩。浇口的类型、大小、位置和数量都影响塑件尺寸精度。点浇口喷射力大，但收缩效果差。浇口位置影响熔体流向和流程远近，流程愈长收缩愈大。多浇口可以缩短流程，但熔接痕增多。浇口的设计应该根据塑件大小和所选用的材料运用分析软件并借助于实际经验来最终确定。精密注塑模具通常采用热流道浇注系统。

④模具成型零件采用优质钢材，并经热处理。保证模具有足够的刚性和强度，避免制品出现脱模变形。

⑤模具成型零件设计成镶块结构，采用平面磨加工。       

在精密注塑模中，应当尽量减小动、定模之间的错移，想方设法确保动模和定模的对合精度，可以设计锥面定位机构或圆柱导正销定位机构与导柱导向机构联合使用。 对于精密注塑模具要求做到以下几点：

⑥模温满足最佳的工艺需求；温控系统对每个型腔可单独调节，并要求均匀冷却。模具温度控制对精密注射成型的影响极大，它不但影响成型周期，影响模塑件的收缩、形状、结晶、内应力等，因此设计模具冷热回路时要求温度分布合理，既要能快速冷却，也要做到均匀冷却，避免因冷却不均导致塑件收缩不均衡。有必要时，精密注射时应该采用模温机对模具温度进行精准控制。

⑦排气良好。排气系统的作用是排出模具型腔内的空气和物料中逸出的气体，确保塑件的质量。由于精密注射成型采用高速注射，所以如何将腔内的气体及时排出，尤为困难。要解决精密注塑模具排气问题，成型零件应尽量采用镶拼的组合结构，在分型面上或困气处开设有效的排气槽。但最有效的方法是在模具上设计抽气系统，即在熔体进入型腔之前，把模具型腔内的空气抽走，使型腔达到一定的真空度，以减小熔体的流动阻力。

⑧顶出和抽芯机构动作协调可靠。

模具零件的制造精度和模具的装配精度要达到设计要求。模具加工精度在0.02以下，模具的零件、装配精度达到零件化生产要求。一般不超过IT5～IT6级模腔大部分采用表1-2所示的加工方法制造,可以达到最高精度和实用的经济精度。         

三、精密注塑模具的使用要求

1)最佳的注塑成型工艺

精密注塑机能对物料温度、注射量、注塑压力、注射速率、保压压力、背压和螺杆转速等工艺参数进行精准控制。需要严格控制成型工艺和工艺条件、成型周期。

①精密注塑机料筒和喷嘴处的温控精度可达到±5 ℃ ，而普通注塑机此处的温度偏差往往高达20～30°。而且精密注塑机注射压力高、注射速度快、复位精度和施压均衡度高，普通注塑压力一般为40～200Mpa，而精密注射压力一般为220 ～250MPa。超高压精密注塑压力已超过400 MPa， 超高压注塑制品的收缩率几乎为零，可以不进行保压补料，从而消除了补料带来的不良影响。

②稳定且合理的注射压力、注射温度和成型周期适当降低料温(防止料过热变质)，同时提高螺杆的旋转速度，利用剪切及摩擦产生的热量，也有助于熔体填充，改善塑件的成型质量。在精密注射成型中，为了克服塑件变形及收缩凹陷现象，通常都会采用增加冷却和保压时间（即延长成型周期)的方法。另外，在塑件壁厚不均时，为了使厚度大的部分达到充分的冷却效果，也常常会延长成型周期。适度的降低料温，比平常用的温度再降５～１０％，不足的部分，改由提高螺杆的旋转速度（进而提高注射速度）的方式来补足。

2)使用高性能的精密注塑机成型塑件

①精密注塑机一般都具有较大的注射功率，注射速度快。精密注塑机控制系统一般都有很高的控制精度，能保证各种注射工艺参数具有良好的重复精度，以避免塑件精度因工艺参数波动而发生变化。

②精密注塑机锁模系统具有足够的刚度，还要求注塑机具有足够高的锁模精度，能精准控制合模力大小。

③精密注塑机还必须能够对液压回路中的工作温度进行精准控制，以防工作油因温度变化而引起粘度和流量变化，进一步导致注射工艺参数波动而使塑件失去应有的精度。

④精密注塑机的成型塑件循环时间要有一致性。精密注射成型中应尽量采用全自动的模式，保证模具温度和塑料在料筒中的停留时间恒定且在合理范围之内。

3)良好的成型环境条件，需要关注影响制品质量的各种因素

车间的风、室温、春夏秋冬的不同时间的气候(晴雨天、温度、湿度的影响)，风的大小、方向，暖房、冷气、尘埃、冷却水量的变动，水温的变化，水垢的影响，都会对制品精度产生影响。因此尘埃的去除，料筒的加盖（及静电除尘），地面的清扫，循环水流压力大小，电压的稳定性等，都是不可疏忽的因素。

关注影响制品的精度的各种因素见图1-1。

4)精密注塑对成型塑料的要求

①优良的塑料；常用于精密注射成型的塑料有以下五种：

POM及POM加碳纤维增强( CF) 或玻璃纤维（GF）增强塑料。这种材料的特点是耐蠕变性能好，耐疲劳、耐候性、介电性能好，难燃，加入润滑剂易脱模。  

PA及加玻纤增强的PA66塑料。这种材料特点是抗冲击能力及耐磨性能强，流动性能好，可成型0.4mm壁厚的塑件。PA66加玻纤增强后具有耐热性（熔点250℃），但其缺点是具有吸湿性，一般成型后都要通过调湿处理。

②塑料如何做到除湿干燥，乃为精密成形技术不可缺少的一环。  

抛砖引玉，如有不当，请专业生产精密模具的企业专家指正，谢谢！