第19章 精密模具的设计及特点

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精密注射成型是随着塑料工业的迅速发展而出现的，由于塑料工业的发展，塑件在精密 仪器和电子仪表等工业中的应用越来越广泛，并且不断地替代许多传统的金属零部件。因 此，对于制品的精度要求也越来越高，当制品公称尺寸为50mm时，将制品重要尺寸公差 的精度控制在0.003〜0.005mm之内；当制品公称尺寸为100mm时，将制品重要尺寸公差 的精度控制在0.005〜0.01mm之内。而这样的精度又往往是普通注射成型难以达到的，所 以精密注射成型应运而生，并且迅速发展和完善。但是光有精密模注射成型也不行，如果模 具的精度低就保证不了制品的精度。这就需要模具的精度比制品精度更高，一般模具的尺寸 公差控制在制品尺寸公差的1/3以下。精密注射成型是成型尺寸和形状精度很高、表面粗植 度值很小的塑件时采用的注射工艺方法。

提高注射成型技术，生产出高精度的塑料制品，创造附加值高的产品，是所有模具公司 努力奋斗想要达到的目标。

精密注射成型和精密注塑模具的含义

精密注塑模具不能同普通注塑模具混淆，有的企业把质量要求高点的模具叫作精密模， 这是不妥当的。零部件的设计精度和技术要求应与制品精度相适应。精密注塑模具结构的公 差数值要比普通注射模的公差数值小一半以上。

顾名思义，精密注射成型就是成型尺寸和形状精度很高、表面粗糙度很低的塑料制品， 采用最佳的注射工艺方法、成型条件，在精密成型机上，用精料在精度很高的模具中注塑 成型。

精密注塑模具设计要考虑的问题

在精密注射成型中，究竟如何规定塑件的精度，是一个非常重要而且比较复杂的问题， 需要考虑较多的问题。

19. 2. 1模具精度

欲保证精密注塑制品的精度，首先必须保证模具的精度，如果模具型腔尺寸精度低或型 腔定位不准，或分型面精度不够，都将影响制品的精度。对于小型注塑制品的精度限定值 是：名义尺寸在50mm时尺寸公差在0.003〜0.005mm,名义尺寸在100mm时尺寸公差在 0.005〜0.01mm,模板的平行度为0. 005mm, —般模具的尺寸公差控制在制品公差的1/3 以下。

19.2.2可加工性与刚性

由于注塑件必须在模腔内成型，因此在设计模具结构时必须考虑型腔零件进行磨削研磨 和抛光的可能性。因此，它们的精度无论如何也不会超过模腔的精度。就目前模具制造技术 而言，模腔大部分采用铣削、磨削或电加工方法制造，这些加工方法可以达到的最高精度和 实用的经济精度列于表19-1。从该表数值可知，欲使塑件能够达到较高的精度，必须对模 腔进行磨削。然而，由于塑件形状的原因，模腔形状一般都很复杂，若要对其整体磨削，往 往是一项十分困难或难以做到的工作。为了解决这一问题，经常把模腔设计成镶拼结构，以 便对各个镶件进行磨削。但也正是由于这一措施，导致模具精度受到限制，即对模腔进行镶 拼时，各镶件必须采用配合尺寸，由于目前能够使用的配合公差等级最髙为IT5,所以，确 定精密注射塑件的精度时，一般都不要使模具的公差等级因塑件精度过高而超过IT5〜IT6 级。如果需要根据模具公差确定塑件精度，则可以参考德国标准DIN16749 (1980)。

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表9-1各种加工方法所能达到的精度（公差值）

  E2 F4 h5 L3 E9 @0 z6 e% {

加工方法	最高梢度	经济褚度	加工方法	最益褚度	经济褚度
仿形铣	0.02	0.1	坐标磨削	0.002	0.01
铣削	0.01	0.02〜0.03	电加工	0.005	0.03
坐标镗削	0.002	0.01	电解加工	0.05	0.1 〜0.5
成型磨、仿形磨	0.005	0.01	电解成型磨	0.005	0.01

在设计镶件结构的同时还须考虑模温冷却、测温、压力传感器等的定装位置，不可先分 成块后再勉强地处理这些问题。

19.2.3制品脱模性

精密注塑模具必须考虑冷却后的制品容易顶出脱模，因为制品的形状都比较复杂，注塑 压力髙，收缩率小，制品与凝料和型腔表面有很强的黏附力和静摩擦力，所以除型腔表面及 流道都有拔模斜度外，还必须有更髙的光洁度，使之容易脱模。

19.2.4从塑料品种方面考虑

如果综合模具结构和塑料品种两方面的因素确定精密注射塑件的公差，则可以参考德国 标准DIN7710 Biatt2 (1966)或表19-2，其中，后者是由日本塑料工业技术研究会提出的。 在表19-2中，最小极限是指采用单腔模具结构时，注射塑件所能达到的最小公差数值，很 显然，这些数值不适于多腔模大批量生产。表中的实用极限是指采用四腔以下的模具结构 时，注射塑件所能达到的最小公差数值。

19.2.5从塑料的收缩率方面考虑

如果需要根据收缩率确定精密注塑塑件精度，则可以参考德国DIN16901中的第1和第2两级公差组。但应注意，这两级公差组所规定的公差数值，对于精密注塑要求来讲，显得 偏低一些。有关精密注塑塑件的精度要求，还有其他一些国际标准和专业标准，特别是曰本 在这方面做了较多工作，可以查阅有关文献资料，日本通信技术标准为CESM-77012。就国 内目前情况来讲，精密注塑塑件的公差等级可以按照我国已颁布的《塑料模塑件尺寸公差》 (GB/T 14486—2008)中的MT2级（高精度级）选用。从精密注射成型的概念可知，判断 塑件是否需要精密注塑的依据是其公差数值，但是，精密注塑的公差数值并不是所有的塑料 品种都能达到的。由于采用的聚合物和填料的种类及其配比不同，在注射成型时流动性和成 型性能将会具有很大差异，即使对于组分和配比完全相同的塑料，由于生产厂家、出厂时间 和环境条件等因素影响，用它们注射出来的塑件之间也还会存在一个形状及尺寸是否稳定的 问题。因此，欲要将某种塑料进行精密注塑，除了要求它们必须具有良好的流动性能和成型 性能之外，还要求用它们成型出的塑件具有稳定性，否则，制件精度就很难保证。因此，必 须对塑料品种及其成型物料的状态和品级进行严格选择。就目前情况而言，适合精密注塑的 塑料品种主要有聚碳酸酯（包括玻璃纤维增强型）、聚酰胺及其增强型、聚甲醛（包括碳纤 维或玻璃纤维增强型）以及ABS和PBT等。