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。
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。
模具的定义
在工业生产中,用各种压力机和装在压力机上的专用工具,通过压力把金属或非金属材料制出所需形状的零件或制品,这种专用工具统称为模具。
注塑过程说明
模具是一种生产塑料制品的工具。它由几组零件部分构成,这个组合内有成型模腔。注塑时,模具装夹在注塑机上,熔融塑料被注入成型模腔内,并在腔内冷却定型,然后上下模分开,经由顶出系统将制品从模腔顶出离开模具,最后模具再闭合进行下一次注塑,整个注塑过程是循环进行的。
模具一般可分为塑胶模具和非塑胶模具
(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
◆注射成型是塑料加工中最普遍采用的方法。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料,制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的,作为注射成型加工的主要工具之一的注塑模具,在质量精度、制造周期以及注射成型过程中的生产效率等方面水平高低,直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新,同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。
◆注塑模具是由若干块钢板配合各种零件组成的,基本分为:
A 成型装置(凹模,凸模)
B 定位装置(导柱,导套)
C 固定装置(工字板,码模坑)
D 冷却系统(运水孔)
E 恒温系统(加热管,发热线)
F 流道系统(唧咀孔,流道槽,流道孔)
G 顶出系统(顶针,顶棍)
根据浇注系统型制的不同可将模具分为三类:
(1)大水口模具:流道及浇口在分模线上,与产品在开模时一起脱模,设计最简单,容易加工,成本较低,所以较多人采用大水口系统作业。
(2)细水口模具:流道及浇口不在分模线上,一般直接在产品上,所以要设计多一组水口分模线,设计较为复杂,加工较困难,一般要视产品要求而选用细水口系统。
(3)热流道模具:此类模具结构与细水口大体相同,其最大区别是流道处于一个或多个有恒温的热流道板及热唧嘴里,无冷料脱模,流道及浇口直接在产品上,所以流道不需要脱模,此系统又称为无水口系统,可节省原材料,适用于原材料较贵、制品要求较高的情况,设计及加工困难,模具成本较高。
热流道系统,又称热浇道系统,主要由热浇口套,热浇道板,温控电箱构成。我们常见的热流道系统有单点热浇口和多点热浇口二种形式。单点热浇口是用单一热浇口套直接把熔融塑料射入型腔,它适用单一腔单一浇口的塑料模具;多点热浇口是通过热浇道板把熔融料分枝到各分热浇口套中再进入到型腔,它适用于单腔多点入料或多腔模具.
◆热流道系统的优势
(1)无水口料,不需要后加工,使整个成型过程完全自动化,节省工作时间,提高工作效率。
(2)压力损耗小。热浇道温度与注塑机射嘴温度相等,避免了原料在浇道内的表面冷凝现象,注射压力损耗小。
(3)水口料重复使用会使塑料性能降解,而使用热流道系统没有水口料,可减少原材料的损耗,从而降低产品成本。在型腔中温度及压力均匀,塑件应力小,密度均匀,在较小的注射压力下,较短的成型时间内,注塑出比一般的注塑系统更好的产品。对于透明件、薄件、大型塑件或高要求塑件更能显示其优势,而且能用较小机型生产出较大产品。
(4)热喷嘴采用标准化、系列化设计,配有各种可供选择的喷嘴头,互换性好。独特设计加工的电加热圈,可达到加热温度均匀,使用寿命长。热流道系统配备热流道板、温控器等,设计精巧,种类多样,使用方便,质量稳定可靠。
◆热流道系统应用的不足之处
(1)整体模具闭合高度加大,因加装热浇道板等,模具整体高度有所增加。
(2)热辐射难以控制,热浇道最大的毛病就是浇道的热量损耗,是一个需要解决的重大课题。
(3)存在热膨胀,热胀冷缩是我们设计时要考虑的问题。
(4)模具制造成本增加,热浇道系统标准配件价格较高,影响热浇道模具的普及。
◆提供热流道标准件的公司有: DME、HASCO、HUSKY、EOC、FULLY、MASTER-TIP、INCOE 等公司。
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聚酰胺纤维俗称尼龙（Nylon），英文名称Polyamide（简称PA），密度1.15g/cm3，是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称，包括脂肪族PA，脂肪—芳香族PA和芳香族PA。
其中脂肪族PA品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定。由美国著名化学家卡罗瑟斯和他的科研小组发明。
分类
1、根据二元胺和二元酸的碳原子数，由两种单体合成的尼龙有：46、66、610、612、613、1010、1313。
2、根据单体所含的碳原子数命名有：尼龙4、5、6、7、8、9、11、12、13。
特性
1、尼龙有优良的韧性、自润滑性、耐磨性、耐化学性、气体透过性、及耐油性、无毒和容易着色等优点，所以尼龙在工业上得到广泛应用。
冲击强度高(高过ABS` POM但比PC低) 。热变形温度低, 吸湿性大, 尺寸稳定性差。
2、最常用的PA66 在尼龙材料中结构最强, PA6具有最佳的加工性能。
（二）尼龙的工艺特性
（1）尼龙的流变特性
尼龙大多数为结晶性树脂，当温度超过其熔点后，其熔体粘度较小，熔体流动性极好，应防止溢边的发生。同时由于熔体冷凝速度快，应防止物料阻塞喷嘴、流道、浇口等引起制品不足现象。模具溢边值0.03，而且熔体粘度对温度和剪切力变化都比较敏感，但对温度更加敏感，降低熔体粘度先从料筒温度入手。
（2）尼龙的吸水性与干燥
尼龙的吸水性较大，潮湿的尼龙在成型过程中，表现为粘度急剧下降并混有气泡制品表面出现银丝，所得制品机械强度下降，所以加工前材料必需干燥。建设用三机一体除湿干燥机，并且确保除湿干燥机的露点温度在负38左右，含水率可确保在0.2％以下.
部分尼龙注射水分允许含量
尼龙66干燥温度
（3）结晶性
除透明尼龙外,尼龙大都为结晶高聚物,结晶度高,制品拉伸强度、耐磨性、硬度、润滑性等项性能有所提高，热膨胀系数和吸水性趋于下降，但对透明度以及抗冲击性能有所不利。
模具温度对结晶影响较大,模温高结晶度高,模温底结晶度低。
（4）收缩率
与其他结晶塑料相似，尼龙树脂存在收缩率较大的问题,一般尼龙的收缩同结晶关系最大,当制品结晶度大时制品收缩也会加大 ,在成型过程中降低模具温度\加大注射压力\降低料温都会减小收缩,但制品内应力加大易变形.比如PA66收缩率1.5-2%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）。
（5）成型设备
尼龙成型时，主要注意防止“喷嘴的流涎现象”，因此对尼龙料的加工一般选用自锁式喷嘴。另外最好选择塑化容量适当大些的注塑机。
（6）制品与模具
1、制品的壁厚
尼龙的流长比为150-200之间，尼龙的制品壁厚不底于0.8mm一般在1-3.2mm之间选择，而且制品的收缩与制品的壁厚有关，壁厚越厚收缩越大。
2、排气
尼龙树脂的溢边值为0.03mm左右，所以排气孔槽应控制在0.025以下。
3、模具温度
制品壁薄难成型或要求结晶度高的模具加温控制，要求制品有一定的柔韧性的一般采用冷水控温。
4、流道和浇口浇口孔径不要小于0.5*t（这里t为塑件厚度）。用潜入式浇口，浇口的最小直径应当是0.75mm
（三）尼龙的成型工艺
料筒温度
（1）因尼龙是结晶型聚合物，所以熔点明显，尼龙类树脂在注塑时所选择的料筒温度同树脂本身的性能、设备、制品的形状因素有关。
（2）过高的料温易使胶件出现色变、质脆及银丝，而过低的料温使材料很硬可能损伤模具及螺杆。
（3）一般尼龙6的熔体温度最低为210℃，尼龙66为260℃。由于尼龙的热稳定性较差，所以不宜高温长时间在料筒中停留，以免引起物料变色发黄，同时由于尼龙的流动性较好，温度超过其熔点后就流动迅速。
注射压力
尼龙溶体的粘度低，流动性好，但是冷凝速度较快，在形状复杂和壁厚较薄的制品上易出现不足问题，故还是需要较高的注射压力，尤其是加了玻纤。
通常压力过高，制品会出现溢边问题；压力过低，制品会产生波纹、气泡、明显的熔结痕或制品不足等缺陷，大多数尼龙品种的注射压力不超过120MPA，一般在60-100MPA范围内选取是满足大部分制品的要求，只要制品不出现气泡、凹痕等缺陷，一般不希望采用较高的保压压力，以免造成制品内应力增加。
注射速度
对尼龙而言，注塑速度以快为益，可以防止因冷却速度过慢而造成的波纹，充模不足问题。快的注射速度对制品的性能影响并不突出。
模具温度
（1）模具温度对结晶度及成型收缩率有一定的影响，高模温结晶度高、耐磨性、硬度、弹性模量增加、吸水性下降、制品的成型收缩率增加，适合厚制品；低模温结晶度低、韧性好、伸长率较高、收缩率下降，适合透明性好的薄制品。
（2）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。
（四）尼龙成型工艺参数表
（五）尼龙加工注意事项
1、再生料的使用
最好不超过三次，以免引起制品变色或机械物理性能的急剧下降，应用量应控制在25%以下，过多会引起工艺条件的波动，再生料与新料混合必须进行干燥。
2、安全须知
尼龙类树脂开机时应首先开启喷嘴温度，然后在给料筒加温，当喷嘴阻塞时，切忌面对喷孔，以防料筒内的溶体因压力聚集而突然释放，发生危险。
3、脱模剂的使用
使用少量的脱模剂有时对气泡等缺陷有改善和消除的作用。尼龙制品的脱模剂可选用硬脂酸锌和白油等，也可以混合成糊状使用，使用时必须量少而均匀，以免造成制品表面缺陷。
4、在停机时要清空螺杆，防止下次生产时，扭断了
（六）尼龙制品后处理
尼龙制品的后处理，是为了防止和消除制品中的残留应力或因吸湿作用所引起的尺寸变化。后处理方法有热处理法和调湿法两种。
1 .热处理
常用方法在矿物油、甘油、液体石蜡等高沸点液体中，热处理温度应高于使用温度10-20℃，处理时间视制品壁厚而异，厚度在3mm以下为10-15分钟，厚度为3-6mm时间为15-30分钟，经热处理的制品应注意缓慢冷却至室温，以防止骤冷引起制品中应力重新生成。
2.调湿处理
有经验的注塑师傅，在尼龙制品成型后，会放置在温水（90~100℃）里浸泡一段时间（2~3h），从而提高制品的冲击性能。尼龙“水煮”因为和金属的回火处理有着异曲同工之妙，亦称为“回火”。
尼龙滑动角（图片来自百度图库） 那么，尼龙在“水煮”过程中，为何会提高制品的冲击性能？为何会有白色的粉末析出？又为何需要在水里添加一定量的白醋？到底“水”对尼龙做了什么？ 想必读到这，您可能会觉得，煮了一辈子的尼龙，还真没有想过“水”对尼龙做了什么。稍安勿躁，小编接下来就分三章十二回，给大家详细的说道说道。 一、尼龙制品为何需要进行“水煮”？ 尼龙（PA6、PA66等）属于热塑性的结晶聚合物，在注射成型过程中，由于模具温度和机头温度相差较大，聚合物熔体在注射到模腔内会迅速冷却至玻璃化温度（Tg，即不受外力下聚合物分子链能够运动的最低温度）以下，分子链被冻结，导致大分子链没有足够的时间进行排序和堆砌，形成自然结晶的材料。此时，材料内部的大分子链并没有完全处于热力学稳定状态，仍然会有趋向于自然取向和结晶的运动状态。
尼龙座椅扶手（图片源自百度文库） 所以，制品的内应力增大，制品冲击性能降低，性脆。这就好比一根橡皮筋，拉直后，固定两端，这样橡皮筋就处于回缩的运动趋势，你敢去乱碰吗？
尼龙66合成化学反应式 所以，在尼龙制品成型后，会放在90~100℃的温水中“煮”2~3h，可以消除产品的内应力，提高制品的冲击性能？那么，为何“水”可以消除尼龙制品的内应力？也就是让拉直的橡皮经回到原来的状态。 温馨提示：点击此处申请加入艾邦材料交流群 二、为何“水”可以消除尼龙制品的内应力？ 尼龙行业的人都知道，在尼龙注塑成型前，需要对尼龙进行干燥处理（烘料）。因为尼龙分子结构中含有极性亲水集团——酰胺基团，具有强的吸湿严性。如不进行烘料，水汽的存在会是制品的性能大幅降低。那么既然这样，为何还对尼龙进行“水煮”？
图片源自百度图库 回答这个问题，小编可以用形容韩信的一句话来解释——“成也萧何败萧何”。正是因为尼龙有很强的吸湿性，所以讲尼龙制品进行“水煮”，尼龙分子链在吸收水汽之后，有助于分子链的取向运动（热力学运动），促进材料的自然结晶过程，降低内应内，提高制品的冲击性能。
图片源自百度图库 所以，这就好比哲学上的绝对与相对，没有绝对的行与不行。但是，这时又有一个问题，为什么在“水煮”时，会有白色粉末的析出？这就不是哲学可以解答得了，还得需要科学。 三、尼龙“水煮”时为何会出现白色粉末？ 聚合物是一类由许多小分子单体通过化学反应形成的高分子化合物。以PA6为例，由己内酰胺通过缩聚，形成的高分子化合物。由于在聚合反应过程中，存在着化学反应平衡，所以最终合成的产物中已然存在少量的己内酰胺单体，处于游离状态。
尼龙6化学结构式 这些游离的小分子单体，由于热运动会向制品的表面迁移，特别是在“水煮”过程中，会加快这些小分子单体的迁移速率并析出，就相当于萃取的过程。所以，在“水煮”过程中，就会有白色粉末的析出。在尼龙6切片厂家生产过程中，会有专门的设备将这些单体进行回收，从而提高原料的利用率。但是由于设备成本较高，所以一般的注塑厂家并不能做到。
尼龙无障碍扶手（图片源自百度图库） 所以为了解决这个问题，通常会在水中添加一定量的白醋。来抑制游离单体的析出，减少白色粉末的出现。
调湿处理主要是对使用环境湿度较大的制品而进行的，其办法有两种：一沸水调湿法；二醋酸钾水溶液调湿法（醋酸钾与水的比例为1.25:1,沸点121℃）。
沸水调湿法简便，只要将制品放置在湿度为65%的环境下，使其达到平衡吸湿量即可,但时间较长,而醋酸钾水溶液调湿法的处理温度为80-100醋酸钾水溶液调湿法,处理时间主要取决制品壁厚，当壁厚为1.5mm时约2小时,3mm为8小时，6mm为16-18小时。
（七）尼龙制品常见缺陷与处理
欠注-注塑压力不稳定
一般这种情况与注塑机的射咀孔过小有关，因为射咀是同模具长期接触的，模具温度很低20-90 ℃，射咀温度240-280 ℃。他们之间存在温差难免会发生热交换，当射咀的温度降到尼龙的熔点以下时，射咀孔被冻结，在下次注射时得大的压力冲开，造成压力损失产生欠注，但这时加大注塑压力后，生产几模后又会涨模。
从现象看是注塑机注塑不稳定，其实是射咀孔过小，加大射咀孔这个现象就会消失。
例如：PA POM ABS 这几种材料都会产生这种问题。
波浪形流痕
产生机理是胶料在模腔内流速过慢，冻结后的胶料没有办法贴紧模具。
解决方法：
1、提高注射速度；
2、提高模具温度；
3、提高料筒温度；
4、适当增加射咀孔径或浇口。
银丝
产生机理是塑化好的料中有气体，在注射时气体在模具表面被强行压出，在制品表面出现白色的丝纹。
解决方法：
1、检查是否原料潮湿或混入其他原料；
2、检查原料是否在料筒中分解（料筒温度过高，螺杆转速过快）；
3、检查射咀孔是否过小；
4、检查是否模温过低；
5、模具排气不良；
6、浇口尺寸是否过小；
7、背压过低，再生料应用过多。
熔接痕
产生机理是在流动末端胶料温度很低结合性较差压力传递弱，这样使两股料流结合不紧密。
解决方法：
1、提高注射压力、速度；
2、提高模温；
3、提高料温；
4、改善模具排气。
缩孔
产生机理是制品欠注或缩水。
如果是欠注用欠注方法解决；如果是缩水用缩水的方法解决。
焦斑
产生机理是注射时胶料高速占领模腔当模腔内的气体来不及排除时，这部分气体被压缩，气体压缩后升温把制品烧焦。
解决方法：
1、降低注塑速度或压力；
2、降低熔体温度；
3、改善模具排气；
4、减小合模力；
5、增大射咀孔径。
脱模不良
1、模温控制不当，使各部收缩不均造成包模力不均。
2、制品内注射残余应力大，使其产生大的包模力致使脱模困难。
解决方法：
1、降低注射、保压压力；
2、降低注射、保压时间；
3、提高或降低料温；
4、提高或降低模温；
5、检查模具拔模斜度。
翘曲变形
产生机理是制品内应力过大、制品收缩不均。
制品内应力过大：
1、降低注射压力，降低注射时间，降低保压压力，降低保压时间
2、提高料温，提高模具温度。
制品收缩不均：
1、降低料温，降低模具温度，提高冷却时间。
2、提高注射压力，提高注射时间，提高保压压力，提高保压时间。
其他原因：
1、浇口位置设定不合理；
2、制品壁厚设置不合理；
3、模具结构设置不合理。
喷嘴流涎
这是在生产尼龙经常遇到的问题。
解决方法：
1、加大后抽胶；
2、降低料温、降低喷嘴温度；
3、原料干燥不充分；
4、加弹弓射咀。
塑化不良
1、背压过低；
2、料筒温度过低；
3、螺杆转速过快；
4、成型周期太短
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