高光无痕注塑模具设计十大要素：解决注塑缺陷的关键

目前家电产品外观件大部分采用注塑成型方式获得，在注塑成型过程中容易出现熔接痕、气痕、变形等缺陷；高光无缝模具可以解决以上缺陷，下面我们就来看看高光无缝注塑模具设计的十大要素。

高光无缝注塑的原理

1.高温

模具成型对温度要求较高（一般在80℃-130℃左右），注塑进入保压阶段后，采用冷却水将模具温度降至60-70℃，有利于消除熔接线、流痕、制品内应力等缺陷，因此模具在运行过程中需要加热，为防止热量散失，通常在定模侧加设隔热板。

2.模具型腔表面极其光亮（通常镜面等级2级以上）

高光模具生产出来的产品不需要经过任何表面处理，就可以直接用于安装（组装），因此对模具钢材和塑料材料的要求非常高。

3.热流道系统热喷嘴较多

每个热嘴均需配备封针及独立气道，并由电磁阀、时间继电器单独控制，实现分时供胶，从而达到控制甚至消除熔接痕的目的，控制方式复杂。

4.加热方式

模具加热方式有蒸汽(热水)加热和电加热棒(管)加热两种，蒸汽(热水)加热方式是在注塑过程中通过特定的控温机向模具内输入蒸汽(热水)，使模具迅速升温；注塑完成后再用冷水冲模，使模具快速降温。电加热方式与水加热温控器原理相同，只是热源不同，电加热是二次能源，水加热是三次能源，从原理上讲电加热能量损耗少，利用率高，节能效益好，使用方便。因此如果是平面(面)制品，用电加热比较经济。

图：蒸汽加热

图：加热棒加热

第二模具材料

1、满足产品表面一般要求的模具材料有：NK80（日本大同）等；

2、高光泽要求材料选择：S136H（瑞典）、CEANA1（日本）等；

3、NK80不需要淬火处理；S136H粗加工后要淬火到52度；CEANA1本身就有42度，不需要淬火处理（建议使用此钢，因为不影响后续加工或改性）；

4. 德国 Gritz 品牌也有不错的选择：CPM40/GEST80

图高光模具

三模水路设计

1.水道孔径尺寸设计

水道采用5-6mm孔径；水嘴采用1/8或3/8螺纹（在模具一侧），另一侧采用3/4英制螺纹（老式连接方式）；管材采用不锈钢管；现在我们改成最好做一个进水口和一个出水口，导流口做在模具内，接口可用DN25口径连接，减少热能损失，操作简单，接口方便。

2. 产品表面设计

水道与产品表面距离一般为5-6mm；过大则影响模具加热时间，过小则影响模具强度。平行于产品表面的水道需要均匀分布（原料中心15mm等距分布）热电偶应设计在两水道中间，深度大于50mm，最大不超过100mm，可根据模具结构灵活控制。每套模具PT100都是一一对应的，为保持其精度，必须插入模具内。将模芯插入模腔内固定，引线接在模具外部再与温控器插座连接。

3.模具水道接头设计

模具水道接头必须设计在模具的上下侧或后侧；操作侧（人站的一侧）不准有水道进出口或水管布置，避免管道破裂，烫伤生产人员，切记！

4.模具进出料口设计

模具进出水嘴采用集管设计，水热式模具温控系统只有一个进水口和一个出水口，减少过多的水管连接和不必要的热量损失，达到节能的目的。用保温胶带包裹，可以保温。

5.模具施工孔

模具的施工孔（不要的孔）要用塞子堵住，保证不漏气、不漏水，方法是先用铜塞，再用锥形喉牙、耐高温胶水封住；高光模具的冷却水道的布置比较合理，高光模具的水道不但要均匀，而且要足够（要有足够的数量）。

这样模具的温度就会很快上升；同时用加长水管直接把水输送出模芯，而不是用密封圈。这样可以避免模具长时间高温运行，造成密封圈老化，也可以减少很多模具的维修费用。值得一提的是，高光模具的输水管一定要用耐高温材质（250℃）波纹管。

采用高压1.6Mpa波纹管，防止高温高压下管道爆裂，针对圆形产品，采用环形输水；针对长条形产品，采用平行输水通道，针对高低差大的产品，采用水井式；针对异形产品，采用立体输水方式，产品外观一致。

四模绝缘系统

1.模芯设计

模具定模芯或动模芯的四边应镂空；模框与模芯之间应留有一定的间隙（视模具材料的热膨胀系数而定，每边1mm），防止模框膨胀，减少模芯与模框的接触面，设计时尽量减少热能损失；模芯与模框采用斜楔式或其他类似方法锁紧，前端用防尘树脂或其他具有明显隔热效果的材料（如石棉板）封堵。

2.模架设计

模架与型芯的详细结构。模架的冷却水很重要，为防止模芯内的热能传导至模架，应在导柱附近上下布置一圈运水装置。

3.导套设计

导套活动部分尽量采用石墨材料或使导柱前端远离空气，保证配合部分长度为25mm即可。

五模具浇口设计

模具的浇口设计应尽量减少熔接痕，利于排气，减少剪切。对于采用水加热式温控器的模具，浇口尺寸应较大，尽量采用大浇口。在不影响产品功能和成型效率的前提下，浇口的长度、深度和宽度应尽可能缩短。

1.浇口太小

浇口过小，易造成填充不足（短射）、收缩凹陷、熔接痕等外观缺陷，而且成型收缩率也会增大。

2.浇口太大

如果浇口过大，浇口周围会产生过大的残余应力，造成浇口变形或破裂，浇口拆卸困难。

除非流动比超过实际极限，否则最好使用一个浇口。树脂的流动长度曲线将提供在特定成型条件下材料的流动长度。多个浇口通常会产生熔接线和熔接痕。除了长而窄的产品外，使用单个浇口将确保更一致的材料、温度和压力分布，以获得更好的匹配效果。

六模排气

尽量在产品四周均匀分布排气槽，间隔10mm，深度0.15mm；产品中间表面也需做排气设计。

七、模具分型面的匹配

因为高低光模具温差较大，所以贴面配合要求比较高，同时贴面面积要减小，分型面周围配合10mm即可。

八支加热棒（管）高光模具设计

1、浇口上下两侧应有电加热棒（管），冷却水孔一般为6mm（越大越好）；两水孔中心距为15-20mm；加热棒壁距制品表面距离为5mm，两加热棒中心距为20mm；冷却水与加热棒壁距离为6-8mm。如条件允许，最好与电加热棒交错布置。

2、内模腔内的水运可用耐高温密封圈或硬密封进行密封。

3、加热棒直径为4.92mm，模具设计为5mm，组装加热棒前要用5mm顶杆打磨边缘，去除加热棒上的毛刺。

4、模具进出水嘴采用与蒸汽加热模具（冷却水）相同的集管设计，因为电加热模具控制系统只有一个进水管路和一个出水管路。

高光模具产品的九大要求

高光模具对产品结构的要求非常严格，越亮的产品对光的折射越敏感，任何细微的表面瑕疵都会很快被发现。所以如何解决收缩问题是高光产品的首要问题。如果厚度不超过主胶位0.6mm，就不会有收缩，或者收缩很小不容易发现，可以忽略。但对于高光产品来说，这个要求远远不够，需要减小产品筋位的厚度，要足够小，不能超过主胶位厚度的1倍，而且螺丝柱位必须做成火山口状的斜顶结构。

高光模具的十大塑料材料选择

目前常用的高光塑料材质一般有ABS+PMMA、ABS+PC、PMMA、ASA等。

ABS+PC作为常用的外壳材料，在抗冲击性、表面光泽度、硬度等方面都比HIPS要好，所以在生产高光产品时，一般会选择高光ABS材料，如果选择ASA，从硬度上来说，可以选择PMMA合金材料，下面就来详细说说ABS材料吧。

1.如何控制ABS的熔体粘度？

ABS 是一种无定形聚合物，没有明显的熔点。由于其牌号繁多，在注塑过程中应根据牌号制定适当的工艺参数。一般可在 160°C 以上、270°C 以下的温度下成型。ABS 热稳定性好，选择范围广，不易发生降解或分解。ABS 熔体粘度适中，流动性比聚苯乙烯 (PS)、聚碳酸酯 (PC) 等更好。熔体冷却固化很快，通常在 5 至 15 秒内完成。

2.如何控制ABS的吸水率？

ABS的流动性与注射温度和注射压力均有关，其中注射压力稍敏感一些，因此在成型过程中，可利用注射压力来降低其熔体粘度，提高充模性能。其表面吸水率及附着性能各不相同，表面附着力及吸水率在0.2%~0.5%之间，有时可达0.3%~0.8%，为得到较为理想的制品，在成型前需进行干燥处理，使含水量降低到0.1%以下。否则制品表面会出现气泡、银丝等缺陷。通常需在塑料材料中添加1%的金属粉，以改善高光金属效果。

11、模具的抛光与保养

塑料模具加工中提到的抛光与其他行业所要求的表面抛光有很大的区别，严格意义上来说模具的抛光应该叫镜面加工，它不但对抛光本身有很高的要求，而且对表面的平整度、光洁度、几何精度也有很高的标准，表面抛光一般只要求表面光亮即可，镜面加工标准分为四个级别：AO=Ra0.008um、A1=Ra0.016um、A3=Ra0.032um、A4=Ra0.063um，由于电解抛光、流体抛光等方法难以精确控制零件的几何精度，而化学抛光、超声波抛光、磁力研磨抛光等方法的表面质量达不到要求，所以精密模具的镜面加工目前还是以机械抛光为主。

1、机械抛光的基本工序。要获得优质的抛光效果，最重要的是要有优质的抛光工具和辅助用品，如油石、砂纸、研磨膏等。最重要的是抛光工作环境，要求无尘车间。抛光工序的选择取决于前道加工的表面状况，如机械加工、电火花加工、磨削等。

2、机械抛光的一般工艺流程如下：

1、粗抛、精铣、电火花、磨削等工序后的表面可用转速为35000-40000rpm的旋转式表面抛光机或超声波研磨机进行抛光。常用的方法是使用直径3mm，WA#400的砂轮去除白色火花层。然后用油石手工打磨，剥离油石用煤油作为润滑剂或冷却液。一般使用顺序为#180-#240-#400-#600-#1000。很多模具厂家为节省时间，反而选择从#400开始。

3.半精加工主要用砂纸和煤油，砂纸号数有：#400-#600-#800-#1000-#1200-#1500，其实#1500砂纸只适合淬硬模具钢（52HRC以上），不适用于预硬钢，因为这样可能会造成预硬钢件表面烧伤。

4、精抛光主要使用钻石研磨膏，若通常的研磨顺序为9um(#1800)-6um(#3000)-um(8000)，则可用9um钻石研磨膏及抛光布轮，去除#1200、#1500砂纸留下的发丝状划痕，再用黏毛毡及钻石研磨膏以1um(#14000)-1/2um(60000)-1/4um(#100000)的顺序抛光，精度要求在1um以上(含1um的抛光工序)的模具抛光工序，要求绝对洁净的空间，灰尘、烟雾、皮屑、唾液等，都可能毁掉几个小时工作后所获得的高精度抛光面。

2.1.机械抛光应注意的问题。用砂纸抛光时应注意以下几点；

1、使用砂纸抛光时，需要使用软木条或竹棒。抛光圆形或球形表面时，使用软木条可以更好地贴合圆形或球形表面的曲度。较硬的木棒，如樱桃木，更适合抛光平面。修剪木条末端，使其与钢表面形状相匹配，以免木条的锐角接触钢表面并造成较深的划痕。

2、使用不同型号的砂纸时，抛光方向应换45°-90°，可分析前一种砂纸留下的条纹阴影，在换用不同型号的砂纸前，必须用100%纯棉沾酒精等清洁溶液仔细擦拭抛光表面，因为即使表面残留一小块砂子也会毁掉后续的整个抛光工作。该过程同样重要，必须彻底清除所有颗粒和煤油，抛光才能进行。

3、为避免划伤、烧伤工件表面，用#1200、#1500砂纸抛光时要特别小心，必须轻负荷，采用两步抛光法抛光表面，用砂纸抛光时，两面应以两个不同方向抛光三次，每次两面、三个方向应旋转45°-90°。

3.钻石研磨抛光时应注意以下几点；

1. 此类抛光必须在尽可能轻的压力下进行，尤其是在抛光预硬钢件和细研磨膏时。使用#8000研磨膏时，常用负载为100-200g/cm2，但必须保持此负载。为了使此操作更容易，您可以在木条上制作一个薄而窄的手柄，例如添加铜片；或者您可以去除竹条的一部分以使其更柔软。这将有助于控制抛光压力，以确保模具表面压力不会过高。

2、使用金刚石研磨抛光时，不但工作表面必须清洁，而且工人的手也必须仔细清洁。

3、每次抛光时间不宜过长，时间越短效果越好，抛光时间过长容易产生麻点。

4、要获得高质量的抛光效果，应避免使用容易产生热量的抛光方法和工具。例如，用抛光轮抛光，抛光轮产生的热量很容易造成橘皮现象。

5、抛光过程结束时，务必确保工件表面清洁，并仔细清除所有磨料和润滑剂。然后在表面喷涂一层模具防锈涂层。

4、影响模具抛光质量的因素

由于机械抛光主要以手工方式进行，因此抛光技术仍是影响抛光质量的主要因素，此外还与模具材料、抛光前表面状况、热处理工艺等有关。优质的钢材是获得良好抛光质量的关键，前提是如果钢材表面硬度不均匀或特性存在差异，抛光往往会很困难。钢材中的杂质和孔隙类型不利于抛光。

1、不同硬度对抛光工艺的影响

2、硬度的增加使研磨变得更加困难，但抛光后的粗糙度却随之下降，随着硬度的增加，达到较低粗糙度所需的抛光时间也相应增加，同时，过度抛光的可能性也随之降低。

3、工件表面状况对抛光工艺的影响

钢材切割机械在破碎过程中，表面会因受热、内应力或其他因素而受到损伤，切削参数不当会影响抛光效果，因此需采用高速数控精加工，切削量控制在0.05-0.07mm内。JN电火花加工后的表面比普通机械加工或热处理后的表面更难磨削，因此在电火花加工完成前应采用精密电火花修整表面，否则表面会形成硬化薄层。如果热影响层处理不当，热影响层最大深度可达0.4mm，硬化层硬度高于基本硬度，必须去除，因此最好增加一道粗磨工序，彻底清除受损表面层，形成均匀粗糙的金属表面，为抛光加工提供良好的基础。

12.高光模具的保养

1、模具工件表面必须涂上高级防锈剂或者用保鲜膜密封，防止与空气直接接触而导致生锈；

2、防止任何杂物或手直接接触型腔表面；

3、清洁镜子时，应使用喷洒有清洁剂的高密度纸巾从上至下轻轻擦洗，切勿来回擦洗；不可用医用棉绒、布条；不可用**直接对着工件吹，因为气道中的杂物和湿气会对工作面造成损害。

4、每次模具生产或者试模后必须将模具水道吹干净，防止模芯生锈。