出口注塑模具设计标准及流程

 

        我们通常所说的出口模具一般分为三类：一是出口欧洲的模具；二是出口日本、韩国的模具；三是出口北美地区的模具。 这样分类的主要依据就是按照现有的国际模具标准体系来分类。

 

        2. 标准体系

 

        目前在塑胶模具行业，国际上模具标准体系有三大类：日本模具标准体系， 北美模具标准体系，欧洲模具标准体系。

 

        日本模具标准体系即 JIS STANDARD,最常用的标准是 MISUMI 塑胶模具零件标准、 PUNCH 塑胶模具零件标准、 池上金型塑胶模具零件标准、富得巴模胚标准，以及佳利来标准件、东发紫弹簧等等配套的标准件。

 

        北美模具标准体系主要指美国、哥伦比亚和加拿大等北美国家应用的模具标准， 美国塑料工业协会（ Society of the Plastics Industry） 制定的模具分类标准 (SPI AN-102-78)，将塑胶模具分为 5 个等级。

 

        出口美国的塑胶模具属于高端的商品模具，最著名的模具标准件供应商是 DME、 PCS 和 Progressive，这三大标准件体系广泛应用在美国、加拿大和哥伦比亚等北美国家，具体的选用需要按照客户的指定。

 

        欧洲模具标准体系主要指德国、英国、法国、意大利、荷兰和西班牙等欧洲主要工业发达国家的塑胶模具标准体系， 欧洲注塑模具最常用的是德国的 HASCO 标准，德国的 STRACK 标准，德国的 EOC 标准，英国的 DMS标准，美国的 DME 欧洲规格（公制标准件），法国的 ROUBARDIN 标准和奥地利的 MEUSBURGER 标准, 其中最著名的就是德国的 HASCO 标准。

 

        2.1 模具等级

 

        美国塑胶工业学会 (SPI AN-102-78)，将模具分为五大类。这五大类型模具各有其不同的要求标准， 而这种模具分类只适用于配 400 吨或以下的注塑机的模具。这个标准以模具寿命为依据，对模具划分了等级，在出口模具行业得到广泛的应用。这个模具分类的标准正在逐渐成为国际标准。

 

        A 101 型 模具寿命可达 100 万次及以上，属于长期生产精密模具。要求标准如下：

 

        (1) 需要有详尽的模具设计图纸。

 

        (2) 模胚材料硬度最低为 280BN (HRC 30, DME#2 钢/4140 钢) 。

 

        (3) 前后模仁最少要达到 HRC48-50 的硬度范围。所有其它配件如滑块、斜顶、压块等应使用淬硬的工具钢。

 

        (4) 顶出机构应有中托司导向。

 

        (5) 滑块斜面和底面一定要装有耐磨板。

 

        (6) 前模、后模、滑块或模具上其它有需要的地方都要装上温度控制系统。

 

        (7) 在模具寿命上，因冷却运水管道的侵蚀而造成产品质量下降和增加注塑周期，建议有冷却运水的嵌件或模板做电镀防锈蚀处理。

 

        (8) 所有此类型之模具皆要装有零度边锁。

 

        B 102 型 模具寿命可达 50 万次至 100 万次，属于大量生产模具。要求标准如下：

 

        (1) 需要有详尽的模具设计图纸。

 

        (2) 模胚材料硬度最低为 280BN (HRC 30, DME#2 钢/4140 钢)。

 

        (3) 前后模仁最少要达到 HRC48-50 的硬度范围。所有其它功能配件应做热处理。

 

        (4) 前模、后模、滑块或模具上其它有需要的地方都要装上温度控制系统。

 

        (5) 所有此类型之模具皆要装有零度边锁。

 

        (6) 以下项目可能需要或不需要，取决于最后生产数量的考虑。建议报价时确认是否有以下这些项目。

 

        • 顶出导向件

 

        • 滑块耐磨板

 

        • 电镀运水孔

 

        • 电镀模腔C 103 型 模具寿命可达 50 万次。用于中生产量的产品，要求标准如下：

 

        (1) 需要有详尽的模具设计图纸。

 

        (2) 模胚硬度要求最少要有 BHN165 ( HRC17， DME#1 钢/1040 钢)。

 

        (3) 内模钢材为 P20(28~32HRC)或高硬度(36~38HRC)。

 

        (4) 其余要求视乎需要而定。

 

        D 104 型 模具寿命可达 10 万次，用于低生产量的产品。要求标准如下：

 

        (1) 需要模具结构图。

 

        (2) 模胚材料 P20(28~32HRC)可用软钢 (1040 钢) 或铝。

 

        (3) 内模件可用铝,软钢或其它认可金属。

 

        (4) 其余要求视乎需要而定。

 

        E 105 型 模具寿命不超过 500 次。用于生产有限数量之首板或试验模具，价钱非常便宜。要求标准如下：

 

        可用铝、铸铁或环氧树脂或任何材料只要有足够强度可生产最少测试数量便可。

 

        2.2 外观标准

 

        塑胶模具型腔的表面处理，尚无统一的国际标准，我国国内也无相关标准，美国模具蚀纹的选择标准是 MoldTech（模德）标准，该标准广泛应用于北美地区各国家， MoldTech 在中国东莞市设有工厂，专门为中国客户服务， 在模具设计中可以做参考，日本客户对于蚀纹的选择标准是妮红标准， MoldTech 蚀纹的深度及所需脱模斜度对照表见表 1. SPI 抛光标准见表 2， SPI 抛光标准逐渐成为国际通用的抛光标准。

 

        3．模具钢材

 

        3.1 北美模具钢材前后模仁最常用的钢材是 H13 和 S7， H 系列钢材属于高温模具钢，具有良好的硬度、耐磨性以及承受高压和间歇冲击的能力， H13 的热处理硬度为 HRC48-52. S 系列钢材属于抗冲击模具钢，有 7 个钢种，即 S1-S7 , 含碳量 0.4%-0.6% ， 塑胶模最常用的就是 S7，其化学成分为 C0.45-0.55； Mn 0.20-0.90； P≤0.030； S≤0.030；Si0.20-1.00； Cr3.00-3.50； V ≤0.35； Mo-1.30 ，由于属于铬钼合金钢材，模具钢 S7 为需要有高耐冲击和韧性之特殊性质组合之钢材，并且具有容易加工和热处理的特性，广泛应用于前后模仁（ HRC50-54），同时特别适合制作比较小的滑块镶件或前后模仁镶件（ HRC54-56）。 O1 钢材是美国标准不变形油钢,最佳油淬硬化工具钢,热处理硬度可达 HRC58-62, 该钢有较好的加工性能、耐磨性佳、热处理性能稳定和尺寸变形小,但韧性及耐腐蚀能力较弱，广泛应用于滑块压条、耐磨板等辅助零件中。

 

        3.2 欧洲模具钢材

 

        前后模仁常用的钢材是 DIN 1.2343 和 DIN 1.2344 ,两者都属于欧洲常用的标准热作工具钢。 DIN 1.2343 的热处理硬度是 HRC50-54，适用于有腐蚀性要求的模仁和滑块，有高的抛光要求时用 DIN 1.2343 ESU。 DIN 1.2344的热处理硬度是 HRC48-52，适用于有高的耐磨性要求的模仁和滑块，特别是玻纤含量比较高的塑料，其韧性比DIN 1.2343 略低。 DIN 1.1730,相当于我国的 45 号或 50 号碳素钢，适用于制造不受力或者不重要的零件。DIN1.2312，此钢材属于预硬化钢材，一般不适宜热处理，但是可以氮化。常用来制作模胚的 A/B 板，支撑柱（撑头）和顶棍等。 DIN 1.2767，适于制作小镶件或者滑块和斜顶等其它移动部件。 DIN 1.2842，用于制作滑块压条和耐磨板等零件，热处理 HRC48-52，并氮化，氮化层厚度 0.2-0.4mm,

 

        3.3 日本模具钢材

 

        日本模具通常以软模为主，最常用的钢材就是 NAK80，属于预硬化钢材， HRC38-41.

 

        4.浇注系统设计

 

        欧洲模具和北美模具对浇注系统的要求是模内自动切断水口，全自动注塑生产，不得使用脱模剂，制品和水口料能够自由坠落或者是机械手抓取，遇到需要在产品顶部进胶时则采用热流道。迫于欧洲昂贵的人工，一般不允许设计需要人工修剪水口的模具结构。潜伏式入水（ sub-gate）和牛角入水（ Cowhorn gate）可以做到顶出时自动切断水口，应用非常广泛。在全自动注塑生产中，尽可能不用 Z 型拉料针，如果是机械手生产，使用锥形拉料针，有利于水口料的定位。三板模的点浇口（ pin gate）进胶在欧洲和北美很少使用，设计时需要征得客人同意。

 

        5. 结束语

 

        近 10 年以来， 国际上模具领域的技术创新步伐明显加快，模具标准件的研发领域日益广阔。 国际著名的模具标准件厂家如 HASCO、 DME、 DMS、 MEUSBURGER 和乐嘉文标准均不断推出了新的标准元件。在热流道领域，MOLDMASTER与 DME联手合作，DME收购欧洲 EOC后，推出具有欧洲风格的标准件。EWIKON、SYNVENTIVE、INCOE 等热流道厂家也不断推出新的标准件。在亚洲， MISUMI 的标准件细化到每一支镶针都有很多不同的标准。反观国内，我们的模具标准体系尚未完善， 没有一家国际知名的标准件厂商。我们国内模具的标准落后于实际使用几十年， 这一切，都需要模具行业认真反思。