劉道春

（湖北十堰市化工材料公司）

探討塑料模具制造技術發(fā)展的新視點（一）

劉道春

（湖北十堰市化工材料公司）

隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用、工程塑料在強度和精度等方面的不斷提高，塑料制品的應用范圍也在不斷擴大，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一個設計合理的塑料件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬件，塑料產品的用量也正在上升。針對塑料模具產業(yè)的發(fā)展機遇和前景，分析了我國塑料模具行業(yè)發(fā)展新亮點，介紹了塑料加工模具的分類，研究了新型塑料模具用鋼的開發(fā)應用動向，同時指出了塑料模具制造技術的發(fā)展趨勢。

塑料模具制造技術發(fā)展趨勢

塑料模具是一種生產塑料制品的工具，它由幾組零件部分構成，這個組合內有成型模腔。注塑時，模具裝夾在注塑機上，熔融塑料被注入成型模腔內，并在腔內冷卻定型，然后上下模分開，經由頂出系統(tǒng)將制品從模腔頂出離開模具，最后模具再閉合進行下一次注塑，整個注塑過程是循環(huán)進行的。十三五規(guī)劃將推動更多橡塑相關行業(yè)及領域的發(fā)展，也將為塑料模具制造業(yè)在品牌建設、高端產品制造方面帶來新的發(fā)展值得業(yè)內人士的關注。

1．塑料模具產業(yè)的發(fā)展機遇和前景

模具技術是一項涉及面廣，綜合性強，科技含量高的系統(tǒng)工程技術。用模具加工產品大大提高了生產效率，而且還具有節(jié)約原材料，降低能耗和成本，保持產品高一致性等特點。因此模具被稱為“效益放大器”。在國外，模具被稱為“金鑰匙”、“進入富裕社會的原動力”等。模具技術水平的高低，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力，因此模具工業(yè)已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。隨著經濟的全球化，模具制造業(yè)在過去10年經歷了劇烈的變化，標準化的單一精密零件已取代了手裝式嵌件，標準化的基礎零配件普遍得到推廣和應用，越來越多的顧客在世界范圍內擁有生產網絡。模具制造商能夠合理地生產模具、盡快地裝配并確保零件在世界范圍內都有替換零件供應商。

現代模具行業(yè)是技術、資金密集型的行業(yè)，近年來，我國模具行業(yè)結構調整步伐加快，主要表現為：大型、精密、復雜、長壽命模具和模具標準件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度；尤其塑料模具和壓鑄模具比例增大；面向市場的專業(yè)模具廠家數量及開發(fā)能力增加較快。隨著經濟體制改革的不斷深人，“三資”及民營企業(yè)的發(fā)展很快。

據了解，國內模具制造業(yè)規(guī)模以上企業(yè)1314家，從業(yè)人員24．5萬人，全年完成工業(yè)總產值555．6億元。實現銷售收入和利潤539．6億元和46．75億元，出口10億美元。進口達14．7億美元。目前，我國的塑料消費量已居世界首位，但人均消費量僅為工業(yè)發(fā)達國家的1／7，為工業(yè)中等發(fā)達國家的1／4，這一方面反映出我們存在的差距，另一方面也展現了我國塑料工業(yè)和塑料模具產業(yè)巨大的發(fā)展空間。當前，我國對模具需求旺盛的行業(yè)包括航空航天、國防軍工、軌道機車、工程機械等行業(yè)，尤其是總投資達2200億元的京滬高鐵項目、超過300億元投資規(guī)模的大飛機項目等，都會給塑料模具行業(yè)帶來新的挑戰(zhàn)和機遇。我國塑料模具業(yè)的發(fā)展必須依托國家重點建設工程，大力發(fā)展精密注塑模具、覆蓋件模具和大型注塑模具。同時通過加快企業(yè)兼并重組和產品更新換代，縮小與發(fā)達國家間的距離，使我國的塑料模具業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

近年來，我國塑料模具工業(yè)發(fā)展迅速，體現在產品技術含量不斷提高，制造周期不斷縮短。但與國外塑料模具的先進水平相比，依然存在不小的差距。以模具材料和標準件為例，國外模具鋼的生產80%以上采用真空精煉和電渣重熔生產，鋼材的純度和等向性高，而國內通過電渣重熔生產的模具鋼所占份額很少，大約1／10。國外發(fā)達國家的模具鋼成材率在85%～90%，而國內成材率僅為70%。我國列入國家標準中的塑料模具鋼僅為3Cr2Mo和3Cr2Mn Ni。國外常用的塑料模具鋼已形成較完整的系列，如美國塑料模具鋼有7個鋼號，形成完整的P系列，日本日立金屬公司有15個鋼號。我國塑料模具用鋼的隨意性較大，80%使用碳鋼和40Cr鋼。對于復雜、精密模具，為避免熱處理變形，一般在退火態(tài)、正火態(tài)或調質態(tài)加工使用，因此壽命僅為國外同類模具的1／10～1／2。國內汽車塑料模具企業(yè)大多愿意選用德國、日本、瑞典三大系列的模具鋼，但是在國內購買歐洲模具鋼材，價格往往高出30%～40%，嚴重影響了國內模具的競爭力。在國家重大專項的關鍵功能件項目中，模具專項體現了模具工業(yè)在制造業(yè)中所占的重要地位。因此，必須重點研究與大飛機項目、高速鐵路、城市軌道交通項目配套的高強、高韌、高耐磨性塑料制品的成型工藝與模具加工技術。

目前為汽車服務的模具約占到我國全部模具產量的1／3左右，在汽車行業(yè)比較發(fā)達的國家，為汽車服務的模具往往占到其全部模具產量的40%以上。隨著人們生活水平的不斷提高，轎車車型不斷更新，汽車向高速、舒適、風格化發(fā)展，車身結構將日趨復雜，要求模具向大型化、復雜化、高精度方向發(fā)展。轎車能源對綠色環(huán)保的要求也越來越高，轎車自重下降10%，可以節(jié)省燃油6%～8%。以塑代鋼是轎車輕量化的必由之路。因此，要大力發(fā)展節(jié)能降耗、以塑代鋼的汽車零部件制造工藝和模具制造技術。

隨著全球網絡化和通信技術的飛速發(fā)展，通訊速率提高，手機、手提電腦小型化／輕量化，對接插件封裝技術、超薄成形技術、導光塑料的成形技術和模具精度要求越來越高。因此，必須研究超薄成形、超精密成形的工藝和高精密模具制造技術。

2．我國塑料模具行業(yè)發(fā)展新亮點

塑料橡膠應用于日常生活的領域不斷擴大，全球不同行業(yè)對橡塑機械及原材料的質量需求日漸提升。我國作為全球第一大塑料機械及第二大塑料制品生產國，以及世界第一大塑膠消費大國，再加上世界經濟重心東移，我國的橡塑行業(yè)發(fā)展方向已成為全球焦點。

近幾年我國塑料模具行業(yè)發(fā)展出現以下新亮點。

高精度精密模具水平登上新臺階。貝隆精密模具的測距儀主體注塑模，塑制品形狀復雜，在同軸的二端有不等徑的三組裝鏡片調焦用的精密螺紋，模具有四個不同方向的抽芯模具結構復雜，因制件要裝光學鏡片，故精度高，飛邊毛刺不得大于0．05mm。深圳市昌紅模具研制的墨盒注塑模結構復雜，改變了國外一模八穴的結構，研制成功一模十六穴的精密注塑模。此模有208塊鑲塊，并可互換，實現了一付模具多種用途，模具壽命在100萬模以上。

多種材料混合的注塑模異軍突起。天津津榮天和機電研制的MIM胃鏡鉗頭模具。該模具注射的制件，用90%的金屬粉未與塑料混合的料，注射成型后，再將塑件燒結，得到最后的金屬件，由于收縮率很大達17．5%，而最后的制件精度要求在0．5%，技術難度很高。寧波錦隆電器研制的臺盆注塑模，該模具成型件是混有80%～85%納米級礦粉未的特殊注塑模，該模具結構特殊，制品最薄處僅3mm，可達到花崗巖的硬度，且造型復雜，較之目前市場上的人造大理石臺面，其用途更廣泛，可替代陶瓷制品，有很高的社會經濟效益。

大型、精密、高效、長壽命注塑模。陶氏模具研制的“英國路虎汽車后保險杠注塑?！?，不僅制品大。而且高，模具型腔深達850mm，模具型腔及其零件加工均采取了很多新的措施，取得很好的效果。寧海注塑模具的“W23汽車格柵注塑模具”，有效解決了分布于整個表面的大面積六角形小孔的型芯的的加工關鍵技術，采取針閥程序控制及網眼部分的模溫調節(jié)，解決了大面積網孔的脫模，及其熔接痕的難題。海爾的重卡底版疊層模具，模具尺寸達3300×1720×1600mm，開創(chuàng)了特大型疊層高效模具的先例。淅江黃巖美多模具研制的“高音喇叭注塑?！保苤破沸螤钐厥?，其網孔脫模方向與水平面成45°角。脫模方向是橢圓形，而正面是是圓形，故需解決石墨電極加工，及成型加工中的緒多問題。黃巖星泰塑精模具有限公司研制的“前除霜隔柵注塑模”，該模具塑制品很長，有2．15m但允許變形很小，僅0．35mm，形狀復雜，抽芯滑塊多，制作品質佳。深圳銀寶山的“椅子注塑?！敝萍螤顝碗s，多方向抽芯脫模，制件是透明件，采用氣輔注射，制件品質高。

新工藝新技術層出不窮。安徽鯤鵬裝備模具研制的雙料復合真空成型模，該模具用于成型拖拉機的雙層頂蓬，模具采用了新型復合成型工藝，中空氣缸保證模腔內氣體平衡技術和新型真空成型模具材料及熱處理工藝的應用，解決了雙料一次成型、壓合。廈門市馳杰模具研制的飛機座椅真空復材吸塑模，該模具成型的是復有碳纖維的飛機座椅，由于制件形狀復雜，而且要貼復上一層碳纖維，故而在成型中采用了創(chuàng)新的特殊的工藝，制成了合格的制件。寧波方正汽車模具研制的“高擋汽車蝶形模具”，該模具系大型、復雜吹塑模具。模塑制品用于高擋轎車，其蝶形結構的油箱口應確保其密封性，多層吹塑技術在油箱模具上的成功應用，滿足了油箱的技術要求。模具結構復雜，且脫模滑塊的距離及擠壓盤的行程均設計成可調，達到順利脫模。

模具信息化向成形過程智能控制方向發(fā)展。天津國豐模具研制的轎車翼子板注塑模，該模成型高擋轎車翼子板，外觀要求相當高，且有相當高的強度要求，不允許有熔接痕，該模具采用三點進料，其中一點為針閥式熱流道，另二點進料用頂針替代，應用計算機進行程序控制料流，消除了塑制件的熔接痕，節(jié)約了制造成本和塑制件生產時的耗能費用。

雙色（料）注塑模各領風騷。青島海信模具研制的大型“雙色高光無熔痕注塑模具”，其塑制品是42寸電視機前框。大型雙色無痕注塑模在國內尚屬首例。有效解決了在第一次注塑后以可靠的機構頂住由于收縮等原因脫離第一型腔及第二注塑過中的排氣不暢、排氣困難等問題。四川長虹模塑科技的“平板底座雙色注塑模具”，型腔采用蒸汽模水路實現產品高光外觀，采用特有的型芯旋轉機構的一付模具，替換了常用的二付模具的雙色模，一次開模取一個成品的高生產率。型芯從旋轉軸中間進水，解決了水路密封的難題。

近幾年我國塑料模具行業(yè)發(fā)展迅速，塑料模具產品有較大的進步，技術、質量、創(chuàng)新達到了一個新的高度，模具企業(yè)注重創(chuàng)新、注重質量、注重新技術的應用已經蔚然成風。

3．塑料加工模具的分類

塑料模具是塑料加工工業(yè)中和塑料成型機配套，賦予塑料制品以完整構型和精確尺寸的工具。由于塑料品種和加工方法繁多，塑料成型機和塑料制品的結構又繁簡不一，所以，塑料模具的種類和結構也是多種多樣的。按照成型方法的不同，可以劃分出對應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。

塑料擠出模具用來成型生產連續(xù)形狀的塑料產品的一類模具又叫擠出成型機頭，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。與其對應的生產設備是塑料擠出機，其原理是固態(tài)塑料在加熱和擠出機的螺桿旋轉加壓條件下熔融、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構鋼、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，其在結構上與注塑模具和壓塑模具有明顯區(qū)別。

塑料壓塑模具包括壓縮成型和壓注成型兩種結構模具類型。它們是主要用來成型熱固性塑料的一類模具，其所對應的設備是壓力成型機。壓縮成型方法根據塑料特性，將模具加熱至成型溫度，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沒有單獨的加料室，成型前模具先閉合，塑料在加料室內完成預熱呈粘流態(tài)，在壓力作用下調整擠入模具型腔，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、導向機構、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與注射模具基本相同。

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，吹塑這里主要指中空吹塑（又稱吹塑模塑）是借助于氣體壓力使閉合在模具中的熱熔型坯吹脹形成中空制品的方法，是第三種最常用的塑料加工方法，同時也是發(fā)展較快的一種塑料成型方法。吹塑用的模具只有陰模（凹模），與注塑成型相比，設備造價較低，適應性較強，可成型性能好、可成型具有復雜起伏曲線（形狀）的制品。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，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的設備通常稱為塑料吹塑成型機，吹塑成型只適用于熱塑料品種制品的生產。吹塑模具結構較為簡單，所用材料多以碳素鋼制造。

吸塑模具指吸塑生產時所用的模具，成本最低的是石膏模，其次是電鍍銅模，最貴的是鋁模。模具鉆有小孔，用于真空吸附熱化的硬片，形成吸塑產品。吸塑模具是塑料加工工業(yè)中和塑料成型機配套，賦予塑料制品以完整構型和精確尺寸的工具。吸塑原理是利用抽真空成型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品，主要用于一些日用品、食品、玩具類包裝制品生產。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構較為簡單。

塑料注射成型模具對應的加工設備是塑料注射成型機，塑料首先在注射機底加熱料筒內受熱熔融，然后在注射機的螺桿或柱塞推動下，經注射機噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔，塑料冷卻硬化成型，脫模得到制品。一般對熱塑性塑料件產品生產中應用最為普遍的一種成型模具，其結構通常由成型部件、澆注系統(tǒng)、導向部件、推出機構、調溫系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、支撐部件等組成。制造材料通常采用塑料模具鋼模塊，常用的材質主要為碳素結構鋼、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，用注射成型工藝生產的塑料制品十分廣泛，從生活日用品到各類復雜的機械，電器、交通工具零件等都是用注射模具成型的，它是塑料制品生產中應用最廣的一種加工方法。

高發(fā)泡聚苯乙烯成型模具是應用可發(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)聚苯乙烯在模具內能入蒸汽成型，包括簡易手工操作模具和液壓機直通式泡沫塑料模具兩種類型，主要用來生產工業(yè)品方面的包裝產品。制造此種模具的材料有鑄鋁、不銹鋼、青銅等。

（未完待續(xù)：見本刊2016年第1期）

Explore the new viewpoint of plastic mold manufacturing technology development

Liu dao chun
（Hubei shiyan chemical materials company）

with the rapid development of plastic industry and general engineering plastics in the aspects of improving strength and precision，the application range of the plastic products are also constantly expanding，proportion of plastics is rapidly increasing．A reasonable design of plastic parts often can replace more traditional metal pieces，plastic products consumption is also rising．For opportunities and prospects for the development of plastic mold and die industry，analyzes the plastic mold industry development new luminescent spot，this paper introduces the classification of plastic moulds，studies the development and application tendency of the new plastic mold steel，and points out the development trend of plastic mold manufacturing technology．

plastic mold manufacturing technology development trend