探討塑料模具制造技術(shù)發(fā)展的新視點(diǎn)（一）

劉道春

（湖北十堰市化工材料公司）

探討塑料模具制造技術(shù)發(fā)展的新視點(diǎn)（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(qiáng)度和精度等方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一個(gè)設(shè)計(jì)合理的塑料件往往能代替多個(gè)傳統(tǒng)金屬件，塑料產(chǎn)品的用量也正在上升。針對(duì)塑料模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機(jī)遇和前景，分析了我國(guó)塑料模具行業(yè)發(fā)展新亮點(diǎn)，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(yīng)用動(dòng)向，同時(shí)指出了塑料模具制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

塑料模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

塑料模具是一種生產(chǎn)塑料制品的工具，它由幾組零件部分構(gòu)成，這個(gè)組合內(nèi)有成型模腔。注塑時(shí)，模具裝夾在注塑機(jī)上，熔融塑料被注入成型模腔內(nèi)，并在腔內(nèi)冷卻定型，然后上下模分開，經(jīng)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(jìn)行下一次注塑，整個(gè)注塑過(guò)程是循環(huán)進(jìn)行的。十三五規(guī)劃將推動(dòng)更多橡塑相關(guān)行業(yè)及領(lǐng)域的發(fā)展，也將為塑料模具制造業(yè)在品牌建設(shè)、高端產(chǎn)品制造方面帶來(lái)新的發(fā)展值得業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。

1．塑料模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機(jī)遇和前景

模具技術(shù)是一項(xiàng)涉及面廣，綜合性強(qiáng)，科技含量高的系統(tǒng)工程技術(shù)。用模具加工產(chǎn)品大大提高了生產(chǎn)效率，而且還具有節(jié)約原材料，降低能耗和成本，保持產(chǎn)品高一致性等特點(diǎn)。因此模具被稱為“效益放大器”。在國(guó)外，模具被稱為“金鑰匙”、“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”等。模具技術(shù)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力，因此模具工業(yè)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。隨著經(jīng)濟(jì)的全球化，模具制造業(yè)在過(guò)去10年經(jīng)歷了劇烈的變化，標(biāo)準(zhǔn)化的單一精密零件已取代了手裝式嵌件，標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)零配件普遍得到推廣和應(yīng)用，越來(lái)越多的顧客在世界范圍內(nèi)擁有生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)。模具制造商能夠合理地生產(chǎn)模具、盡快地裝配并確保零件在世界范圍內(nèi)都有替換零件供應(yīng)商。

現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)，近年來(lái)，我國(guó)模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具和模具標(biāo)準(zhǔn)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(chǎng)的專業(yè)模具廠家數(shù)量及開發(fā)能力增加較快。隨著經(jīng)濟(jì)體制改革的不斷深人，“三資”及民營(yíng)企業(yè)的發(fā)展很快。

據(jù)了解，國(guó)內(nèi)模具制造業(yè)規(guī)模以上企業(yè)1314家，從業(yè)人員24．5萬(wàn)人，全年完成工業(yè)總產(chǎn)值555．6億元。實(shí)現(xiàn)銷售收入和利潤(rùn)539．6億元和46．75億元，出口10億美元。進(jìn)口達(dá)14．7億美元。目前，我國(guó)的塑料消費(fèi)量已居世界首位，但人均消費(fèi)量?jī)H為工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的1／7，為工業(yè)中等發(fā)達(dá)國(guó)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(xiàn)了我國(guó)塑料工業(yè)和塑料模具產(chǎn)業(yè)巨大的發(fā)展空間。當(dāng)前，我國(guó)對(duì)模具需求旺盛的行業(yè)包括航空航天、國(guó)防軍工、軌道機(jī)車、工程機(jī)械等行業(yè)，尤其是總投資達(dá)2200億元的京滬高鐵項(xiàng)目、超過(guò)300億元投資規(guī)模的大飛機(jī)項(xiàng)目等，都會(huì)給塑料模具行業(yè)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。我國(guó)塑料模具業(yè)的發(fā)展必須依托國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)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(shí)通過(guò)加快企業(yè)兼并重組和產(chǎn)品更新?lián)Q代，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家間的距離，使我國(guó)的塑料模具業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

近年來(lái)，我國(guó)塑料模具工業(yè)發(fā)展迅速，體現(xiàn)在產(chǎn)品技術(shù)含量不斷提高，制造周期不斷縮短。但與國(guó)外塑料模具的先進(jìn)水平相比，依然存在不小的差距。以模具材料和標(biāo)準(zhǔn)件為例，國(guó)外模具鋼的生產(chǎn)80%以上采用真空精煉和電渣重熔生產(chǎn)，鋼材的純度和等向性高，而國(guó)內(nèi)通過(guò)電渣重熔生產(chǎn)的模具鋼所占份額很少，大約1／10。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的模具鋼成材率在85%～90%，而國(guó)內(nèi)成材率僅為70%。我國(guó)列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的塑料模具鋼僅為3Cr2Mo和3Cr2Mn Ni。國(guó)外常用的塑料模具鋼已形成較完整的系列，如美國(guó)塑料模具鋼有7個(gè)鋼號(hào)，形成完整的P系列，日本日立金屬公司有15個(gè)鋼號(hào)。我國(guó)塑料模具用鋼的隨意性較大，80%使用碳鋼和40Cr鋼。對(duì)于復(fù)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(diào)質(zhì)態(tài)加工使用，因此壽命僅為國(guó)外同類模具的1／10～1／2。國(guó)內(nèi)汽車塑料模具企業(yè)大多愿意選用德國(guó)、日本、瑞典三大系列的模具鋼，但是在國(guó)內(nèi)購(gòu)買歐洲模具鋼材，價(jià)格往往高出30%～40%，嚴(yán)重影響了國(guó)內(nèi)模具的競(jìng)爭(zhēng)力。在國(guó)家重大專項(xiàng)的關(guān)鍵功能件項(xiàng)目中，模具專項(xiàng)體現(xiàn)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(diǎn)研究與大飛機(jī)項(xiàng)目、高速鐵路、城市軌道交通項(xiàng)目配套的高強(qiáng)、高韌、高耐磨性塑料制品的成型工藝與模具加工技術(shù)。

目前為汽車服務(wù)的模具約占到我國(guó)全部模具產(chǎn)量的1／3左右，在汽車行業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，為汽車服務(wù)的模具往往占到其全部模具產(chǎn)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(fēng)格化發(fā)展，車身結(jié)構(gòu)將日趨復(fù)雜，要求模具向大型化、復(fù)雜化、高精度方向發(fā)展。轎車能源對(duì)綠色環(huán)保的要求也越來(lái)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(shù)。

隨著全球網(wǎng)絡(luò)化和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，通訊速率提高，手機(jī)、手提電腦小型化／輕量化，對(duì)接插件封裝技術(shù)、超薄成形技術(shù)、導(dǎo)光塑料的成形技術(shù)和模具精度要求越來(lái)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(shù)。

2．我國(guó)塑料模具行業(yè)發(fā)展新亮點(diǎn)

塑料橡膠應(yīng)用于日常生活的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，全球不同行業(yè)對(duì)橡塑機(jī)械及原材料的質(zhì)量需求日漸提升。我國(guó)作為全球第一大塑料機(jī)械及第二大塑料制品生產(chǎn)國(guó)，以及世界第一大塑膠消費(fèi)大國(guó)，再加上世界經(jīng)濟(jì)重心東移，我國(guó)的橡塑行業(yè)發(fā)展方向已成為全球焦點(diǎn)。

近幾年我國(guó)塑料模具行業(yè)發(fā)展出現(xiàn)以下新亮點(diǎn)。

高精度精密模具水平登上新臺(tái)階。貝隆精密模具的測(cè)距儀主體注塑模，塑制品形狀復(fù)雜，在同軸的二端有不等徑的三組裝鏡片調(diào)焦用的精密螺紋，模具有四個(gè)不同方向的抽芯模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因制件要裝光學(xué)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，改變了國(guó)外一模八穴的結(jié)構(gòu)，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(shí)現(xiàn)了一付模具多種用途，模具壽命在100萬(wàn)模以上。

多種材料混合的注塑模異軍突起。天津津榮天和機(jī)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(jié)，得到最后的金屬件，由于收縮率很大達(dá)17．5%，而最后的制件精度要求在0．5%，技術(shù)難度很高。寧波錦隆電器研制的臺(tái)盆注塑模，該模具成型件是混有80%～85%納米級(jí)礦粉未的特殊注塑模，該模具結(jié)構(gòu)特殊，制品最薄處僅3mm，可達(dá)到花崗巖的硬度，且造型復(fù)雜，較之目前市場(chǎng)上的人造大理石臺(tái)面，其用途更廣泛，可替代陶瓷制品，有很高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

大型、精密、高效、長(zhǎng)壽命注塑模。陶氏模具研制的“英國(guó)路虎汽車后保險(xiǎn)杠注塑?！?，不僅制品大。而且高，模具型腔深達(dá)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(gè)表面的大面積六角形小孔的型芯的的加工關(guān)鍵技術(shù)，采取針閥程序控制及網(wǎng)眼部分的模溫調(diào)節(jié)，解決了大面積網(wǎng)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(dá)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?！?，塑制品形狀特殊，其網(wǎng)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?！保撃＞咚苤破泛荛L(zhǎng)，有2．15m但允許變形很小，僅0．35mm，形狀復(fù)雜，抽芯滑塊多，制作品質(zhì)佳。深圳銀寶山的“椅子注塑?！敝萍螤顝?fù)雜，多方向抽芯脫模，制件是透明件，采用氣輔注射，制件品質(zhì)高。

新工藝新技術(shù)層出不窮。安徽鯤鵬裝備模具研制的雙料復(fù)合真空成型模，該模具用于成型拖拉機(jī)的雙層頂蓬，模具采用了新型復(fù)合成型工藝，中空氣缸保證模腔內(nèi)氣體平衡技術(shù)和新型真空成型模具材料及熱處理工藝的應(yīng)用，解決了雙料一次成型、壓合。廈門市馳杰模具研制的飛機(jī)座椅真空復(fù)材吸塑模，該模具成型的是復(fù)有碳纖維的飛機(jī)座椅，由于制件形狀復(fù)雜，而且要貼復(fù)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(fù)雜吹塑模具。模塑制品用于高擋轎車，其蝶形結(jié)構(gòu)的油箱口應(yīng)確保其密封性，多層吹塑技術(shù)在油箱模具上的成功應(yīng)用，滿足了油箱的技術(shù)要求。模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且脫?；瑝K的距離及擠壓盤的行程均設(shè)計(jì)成可調(diào)，達(dá)到順利脫模。

模具信息化向成形過(guò)程智能控制方向發(fā)展。天津國(guó)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(dāng)高，且有相當(dāng)高的強(qiáng)度要求，不允許有熔接痕，該模具采用三點(diǎn)進(jìn)料，其中一點(diǎn)為針閥式熱流道，另二點(diǎn)進(jìn)料用頂針替代，應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)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(chǎn)時(shí)的耗能費(fèi)用。

雙色（料）注塑模各領(lǐng)風(fēng)騷。青島海信模具研制的大型“雙色高光無(wú)熔痕注塑模具”，其塑制品是42寸電視機(jī)前框。大型雙色無(wú)痕注塑模在國(guó)內(nèi)尚屬首例。有效解決了在第一次注塑后以可靠的機(jī)構(gòu)頂住由于收縮等原因脫離第一型腔及第二注塑過(guò)中的排氣不暢、排氣困難等問題。四川長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高光外觀，采用特有的型芯旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)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(gè)成品的高生產(chǎn)率。型芯從旋轉(zhuǎn)軸中間進(jìn)水，解決了水路密封的難題。

近幾年我國(guó)塑料模具行業(yè)發(fā)展迅速，塑料模具產(chǎn)品有較大的進(jìn)步，技術(shù)、質(zhì)量、創(chuàng)新達(dá)到了一個(gè)新的高度，模具企業(yè)注重創(chuàng)新、注重質(zhì)量、注重新技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)蔚然成風(fēng)。

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(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(lái)成型生產(chǎn)連續(xù)形狀的塑料產(chǎn)品的一類模具又叫擠出成型機(jī)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(duì)應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備是塑料擠出機(jī)，其原理是固態(tài)塑料在加熱和擠出機(jī)的螺桿旋轉(zhuǎn)加壓條件下熔融、塑化，通過(guò)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(jié)構(gòu)鋼、合金工具等，有些擠出模具在需要耐磨的部件上還會(huì)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(chǎn)，其在結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)模具類型。它們是主要用來(lái)成型熱固性塑料的一類模具，其所對(duì)應(yīng)的設(shè)備是壓力成型機(jī)。壓縮成型方法根據(jù)塑料特性，將模具加熱至成型溫度，然后將計(jì)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(jīng)一定時(shí)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(dú)的加料室，成型前模具先閉合，塑料在加料室內(nèi)完成預(yù)熱呈粘流態(tài)，在壓力作用下調(diào)整擠入模具型腔，硬化成型。壓縮模具也用來(lái)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(xué)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(dǎo)向機(jī)構(gòu)、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(zhì)與注射模具基本相同。

塑料吹塑模具是用來(lái)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(shí)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(shè)備造價(jià)較低，適應(yīng)性較強(qiáng)，可成型性能好、可成型具有復(fù)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(duì)應(yīng)的設(shè)備通常稱為塑料吹塑成型機(jī)，吹塑成型只適用于熱塑料品種制品的生產(chǎn)。吹塑模具結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，所用材料多以碳素鋼制造。

吸塑模具指吸塑生產(chǎn)時(shí)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(chǎn)品。吸塑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。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系乃芰习濉⑵?，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(chǎn)品，主要用于一些日用品、食品、玩具類包裝制品生產(chǎn)。吸塑模具因成型時(shí)壓力較低，所以模具材料多選用鑄鋁或非金屬材料制造結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。

塑料注射成型模具對(duì)應(yīng)的加工設(shè)備是塑料注射成型機(jī)，塑料首先在注射機(jī)底加熱料筒內(nèi)受熱熔融，然后在注射機(jī)的螺桿或柱塞推動(dòng)下，經(jīng)注射機(jī)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔，塑料冷卻硬化成型，脫模得到制品。一般對(duì)熱塑性塑料件產(chǎn)品生產(chǎn)中應(yīng)用最為普遍的一種成型模具，其結(jié)構(gòu)通常由成型部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部件、推出機(jī)構(gòu)、調(diào)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(zhì)主要為碳素結(jié)構(gòu)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(chǎn)，用注射成型工藝生產(chǎn)的塑料制品十分廣泛，從生活日用品到各類復(fù)雜的機(jī)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(chǎn)中應(yīng)用最廣的一種加工方法。

高發(fā)泡聚苯乙烯成型模具是應(yīng)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(lái)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(nèi)能入蒸汽成型，包括簡(jiǎn)易手工操作模具和液壓機(jī)直通式泡沫塑料模具兩種類型，主要用來(lái)生產(chǎn)工業(yè)品方面的包裝產(chǎn)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