根據(jù)復(fù)合材料的特點(diǎn)，結(jié)合生過(guò)程中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)SMC工藝所需模壓模具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行匯總整理，從十個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的闡述， 模具生產(chǎn)廠家對(duì)SMC模具的設(shè)計(jì)控制要點(diǎn)。

SMC模壓工藝是一種先進(jìn)的復(fù)合材料成型方式，而模具是SMC工藝的基礎(chǔ)，良好的產(chǎn)品質(zhì)量是由可靠的模具來(lái)保證的。因此在SMC模壓工藝的設(shè)計(jì)工作中，模具的設(shè)計(jì)尤為重要。

在SMC模壓械具設(shè)計(jì)過(guò)程中，要根據(jù)產(chǎn)品的具體尺寸設(shè)計(jì)模具的型腔。除此之外還要根據(jù)產(chǎn)品的表面質(zhì)量要求和需求量大小選擇合適的材料。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量和工藝可行性，應(yīng)合理設(shè)計(jì)模具的剪切邊、頂出系統(tǒng)等。

1  分型面設(shè)計(jì)

為產(chǎn)品易于脫模，保證產(chǎn)品精度、強(qiáng)度及便于模具加工等因素，分型面的選擇應(yīng)考慮如下原則：①為使產(chǎn)品便于推出,簡(jiǎn)化頂出機(jī)構(gòu),分型面的位置應(yīng)使產(chǎn)品在開(kāi)模后盡可能留下在下模;②盡量減少飛邊對(duì)產(chǎn)品外觀的損害,同時(shí)應(yīng)便于清除殘余的飛邊;③便于模具制造及模具零件加工;④徑向尺寸精度要求高的產(chǎn)品,應(yīng)考慮飛邊厚度對(duì)產(chǎn)品精度的影響,取垂直分型面便于保證產(chǎn)品徑向精度;⑤保證產(chǎn)品的強(qiáng)度,避免產(chǎn)品出現(xiàn)尖角及薄壁。

分型面的設(shè)計(jì)非常重要，應(yīng)該在模具設(shè)計(jì)初期對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分型設(shè)計(jì)，畫(huà)出分型設(shè)計(jì)圖紙，確保產(chǎn)品能順利脫模且便于生產(chǎn)。

2  加工精度要求

新模具加工精度主要有三個(gè)方面：尺寸公差、形位公差及表面粗糙度。我們通常對(duì)模具廠家提的加工精度要求主要是尺寸公差和表面粗糙度。尺寸公差又大致分為：外形尺寸和模腔尺寸。兩類(lèi)對(duì)于模具外形尺寸要求比較寬松，實(shí)際加工尺寸和模具圖紙理論尺寸誤差不超過(guò)±1.5mm都算合格。面模腔尺寸精度要求必須按圖紙嚴(yán)格控制，一般不超過(guò)0~0.1mm。我們所說(shuō)的模具表面精度一般指表面粗糙度，處理后一般要求模具型腔糙度為，其余為 。我們可根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品表面要求提出相對(duì)應(yīng)的模具表面加工精度。

3 脫模斜度設(shè)計(jì)

由于SMC制品冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)使產(chǎn)品緊緊包住模具型芯和型腔中的凸起部分。為了便于順利取出產(chǎn)品，防止脫模時(shí)撞傷或擦傷產(chǎn)品，設(shè)計(jì)SMC制品時(shí)，其內(nèi)外表面沿脫模方向均應(yīng)具有足夠的脫模斜度。

在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下兩個(gè)方面：①模壓成型較大的SMC制品時(shí)，要求內(nèi)表面的脫模斜度大于外表面的脫模斜度；②常用脫模斜度值為1~1.5度，也可小到0.5度。

4 剪切邊設(shè)計(jì)

模具的剪切邊是上下模相互咬合部分，一般要求采用火焰淬火。在SMC模壓工藝過(guò)程中，剪切邊間所夾的是產(chǎn)品的毛邊。毛邊對(duì)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是無(wú)用部分，從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)模具剪切邊的間隙可以大一些。但剪切邊過(guò)大容易造成跑料及卸壓，這可以通過(guò)調(diào)整剪切邊的高度來(lái)解決，即在設(shè)計(jì)剪切時(shí)有兩個(gè)需設(shè)計(jì)及可調(diào)整的因素，剪切邊的間隙和剪切邊的高度。剪切邊是模具設(shè)計(jì)最重要的因素之一，剪切邊的大小是否合適直接影響到產(chǎn)品能否成型以及產(chǎn)品成型時(shí)是否存在缺陷，因此應(yīng)對(duì)其有嚴(yán)格要求和控制。具體情況見(jiàn)表1。

在我們?cè)O(shè)計(jì)中如產(chǎn)品可做直剪切邊也可做橫剪切邊時(shí)，我們盡可能采用直剪切邊。它的好處有兩點(diǎn)：A 產(chǎn)品修整剪切邊時(shí)不會(huì)碰到產(chǎn)品的外觀面。B 減少了產(chǎn)品的投影面積，對(duì)壓機(jī)的壓力要求不會(huì)提高。

5 圓角設(shè)計(jì)

模塑料制品除了使用上述要求采用尖角處之外，其余所有轉(zhuǎn)角處均應(yīng)盡可以有圓弧過(guò)渡。產(chǎn)品尖角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或沖擊振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生破裂，甚至在脫模過(guò)程中由于壓制內(nèi)應(yīng)力而容易裂開(kāi)，影響產(chǎn)品強(qiáng)度。一般情況下，采用圓角半徑為0.5mm就能使產(chǎn)品強(qiáng)度大大增加。采用圓角的優(yōu)點(diǎn)主要有兩方面：①避免應(yīng)力集中，提高了產(chǎn)品強(qiáng)度及美觀；②模具在淬火和使用時(shí)不致因應(yīng)力集中而開(kāi)裂。

6 加熱方式的確定

模具的溫度直接影響到制品的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率，所以模具上需要添加加熱系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。

加熱系統(tǒng)分為電加熱、蒸氣加熱及油加熱。電加熱為最常用的加熱方式，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、緊湊，投資少，便于安裝、維修、使用，溫度容易調(diào)節(jié)，易于自動(dòng)控制；蒸氣加熱，加熱快，溫度比較均勻，但不易控制，費(fèi)用相對(duì)電加熱較高；油加熱，溫度均勻穩(wěn)定，加熱快，但對(duì)工作環(huán)境有污染。

對(duì)于新模具選用何種加熱方式，可根據(jù)各公司現(xiàn)有條件及模具大小、模腔復(fù)雜程度等因素確定。

選用模具材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的生產(chǎn)批量、工藝方法和加工對(duì)象進(jìn)行選擇。SMC模具應(yīng)選擇易切削、組織致密、拋光性能好的材料。以下幾種是公司制作模個(gè)時(shí)常用的模具鋼材：
　 　 P20(3Cr2Mo):常用于注塑模具，質(zhì)量較好的鋼材；
　 　 738：注塑模具鋼，超級(jí)預(yù)加硬塑膠模鋼，適合高要求持久塑膠模具，拋光良好，硬度均勻；
　 　 718(3Cr2NiMo):預(yù)加硬鋼，長(zhǎng)期生產(chǎn)的注塑模用，拋光性、蝕花加工性更佳，質(zhì)量比P20略好；
　 　 40Cr：合合調(diào)質(zhì)用鋼，適用于制作模具上下模板，硬度及拋光性能略勝于50C鋼材；
　 　 50C：模具普通使用的鋼材，適用于制作注塑模架、五金模架及零件；
　 　 45#鋼：最常用的模具鋼材，硬度較低，不耐磨，塑性、韌性較好，因此加工性能較好，價(jià)格也相對(duì)比較低兼?，F(xiàn)在通常45#鋼來(lái)加工墊塊、壓板等輔助備件。

7表面處理的選擇

為了提高模具表面的耐磨性和耐蝕性，常對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚怼?br />     　 模具鍍鉻是一種應(yīng)用最多的表面處理方法。鍍鉻層在大氣中具有強(qiáng)烈的鈍化能力，能長(zhǎng)久保持金屬光澤，在多種酸性介質(zhì)中均不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。鍍層硬度達(dá)1000HV相當(dāng)于HRC65，因而具有優(yōu)良的耐磨性。鍍鉻層還具有較高的耐熱性，在空氣中加熱到500度時(shí)其外觀和硬度仍無(wú)明顯變化。

滲氮具有處理溫度(一般為550~570度)、模具變形甚微和滲層硬度高(可達(dá)1000~1200HV，相當(dāng)于HRC65~72)等優(yōu)點(diǎn)，因而也非常適合模塑料制品模具的表面處理。含有鉻、鉬、鋁、釩和鈦等合金元素的鋼種比碳鋼有更好的滲氮性能，用作SMC模具時(shí)進(jìn)行滲氮處理可大大提高耐磨性。

表面處理對(duì)模具壽命的影響見(jiàn)下表2

8頂出桿的設(shè)計(jì)要求

頂出桿的設(shè)計(jì)要求為最小的頂出桿直徑允許達(dá)6mm，桿的長(zhǎng)徑比不超過(guò)10:1；曲面上的頂出桿必須鎖定，以防止轉(zhuǎn)動(dòng)并提供單方向組裝控制；頂出桿要配有頂出桿套，其配合區(qū)最好大于15mm；頂出桿配合間隙為0.05~0.07mm；頂出桿套必須是堅(jiān)固的，不允許用焊接結(jié)構(gòu)；所有頂出桿和頂出桿套都應(yīng)加以編號(hào)，并且在模具內(nèi)用一類(lèi)似的數(shù)字標(biāo)明它們相互的位置；頂出桿和頂出桿套的端部必須有60度的導(dǎo)角。

9 頂出板厚度

頂出板厚度應(yīng)根據(jù)模具大小、形狀及重量來(lái)確定，其厚度一般不低于30mm，否則容易發(fā)生頂出板變形等問(wèn)題。

10 模具加熱孔分布

模具加熱孔分布要求為加熱孔距型腔不能太近，也不能太遠(yuǎn)，最好能保持40~80mm；加熱孔的分布應(yīng)中間稀，兩端密集；如果采用電加熱，加熱孔即電熱管數(shù)量最好是3的倍數(shù)，以便于接電，同時(shí)兩端的電熱管要超出型腔邊緣一定距離；d)加熱孔分布應(yīng)和模具隨形分布。

11反推桿

根據(jù)模具的形狀和大小，一副模具一般需要3個(gè)反推桿，對(duì)稱(chēng)分布在模具長(zhǎng)度方向兩端。如果是細(xì)長(zhǎng)模具的話，可以考慮在模具中間增加2個(gè)反推桿，以便反推時(shí)受力均勻。

根據(jù)模具大小，反推桿的直徑不能太細(xì)，而且要有較高的強(qiáng)度，否則反推時(shí)容易發(fā)生斷裂。

12 側(cè)抽機(jī)構(gòu)

當(dāng)產(chǎn)品的側(cè)面帶有孔或側(cè)凸凹時(shí)，必須采用側(cè)向成型的型芯才能滿足產(chǎn)品上的要求。側(cè)面型芯必須在產(chǎn)品脫模前將其抽出。應(yīng)盡量避免側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，若無(wú)法避免側(cè)抽芯，應(yīng)使抽芯盡量短。

常用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)分為手動(dòng)側(cè)抽芯和液壓和氣動(dòng)側(cè)抽芯。手動(dòng)抽芯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低；液壓或氣動(dòng)抽芯特點(diǎn)是傳動(dòng)平衡、抽芯力大、抽芯距長(zhǎng)，適合大型模具。

13 模具頂出方式 

頂出系統(tǒng)的推選用主要為當(dāng)產(chǎn)品成型后，在壓機(jī)開(kāi)啟時(shí)使產(chǎn)品與模分離，以便于取出產(chǎn)品。頂出桿位于模具內(nèi)并由某種機(jī)械(或液壓)手段所驅(qū)動(dòng)，這些系統(tǒng)包括液壓系統(tǒng)和機(jī)械作用系統(tǒng)等。常用液壓系統(tǒng)有兩種類(lèi)型，一種是壓機(jī)內(nèi)部的液壓系統(tǒng)，另一種是單獨(dú)連接在模上頂出板的液壓系統(tǒng)。其中模具頂出板上安裝油缸頂出時(shí)，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)頂出不平衡現(xiàn)象，解決辦法是再連接一個(gè)齒輪分油器即可。上述兩種系統(tǒng)都很適合，并且效果良好，各生產(chǎn)單位可根據(jù)自己的實(shí)際情況選用合適的頂出方式。

14  結(jié)  論

本文從復(fù)合材料制品生產(chǎn)廠家的角度，結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，對(duì)SMC模具的設(shè)計(jì)制作提出一些要求和建議，以便能較好地控制模具質(zhì)量和壽命。設(shè)計(jì)要點(diǎn)涵蓋了產(chǎn)品分型、加工精度、脫模、剪切邊、圓角、加熱方式、模具材質(zhì)、表面處理以及其他常見(jiàn)問(wèn)題等，較為全面地為模具廠家制作SMC模具提供了參考。