根據(jù)復(fù)合材料的特點，結(jié)合生過程中的實際經(jīng)驗，對SMC工藝所需模壓模具的設(shè)計要點進(jìn)行匯總整理，從十個方面進(jìn)行了詳細(xì)的闡述， 模具生產(chǎn)廠家對SMC模具的設(shè)計控制要點。

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保證的。因此在SMC模壓工藝的設(shè)計工作中，模具的設(shè)計尤為重要。

在SMC模壓械具設(shè)計過程中，要根據(jù)產(chǎn)品的具體尺寸設(shè)計模具的型腔。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)計模具的剪切邊、頂出系統(tǒng)等。

1  分型面設(shè)計

為產(chǎn)品易于脫模，保證產(chǎn)品精度、強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,簡化頂出機構(gòu),分型面的位置應(yīng)使產(chǎn)品在開模后盡可能留下在下模;②盡量減少飛邊對產(chǎn)品外觀的損害,同時應(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)品的強度,避免產(chǎn)品出現(xiàn)尖角及薄壁。

分型面的設(shè)計非常重要，應(yīng)該在模具設(shè)計初期對產(chǎn)品進(jìn)行分型設(shè)計，畫出分型設(shè)計圖紙，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方面：尺寸公差、形位公差及表面粗糙度。我們通常對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。兩類對于模具外形尺寸要求比較寬松，實際加工尺寸和模具圖紙理論尺寸誤差不超過±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0~0.1mm。我們所說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)實際產(chǎn)品表面要求提出相對應(yīng)的模具表面加工精度。

3 脫模斜度設(shè)計

由于SMC制品冷卻后產(chǎn)生收縮，會使產(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，防止脫模時撞傷或擦傷產(chǎn)品，設(shè)計SMC制品時，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)計時，應(yīng)注意以下兩個方面：①模壓成型較大的SMC制品時，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

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模壓工藝過程中，剪切邊間所夾的是產(chǎn)品的毛邊。毛邊對產(chǎn)品來說是無用部分，從這一點來說模具剪切邊的間隙可以大一些。但剪切邊過大容易造成跑料及卸壓，這可以通過調(diào)整剪切邊的高度來解決，即在設(shè)計剪切時有兩個需設(shè)計及可調(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)品成型時是否存在缺陷，因此應(yīng)對其有嚴(yán)格要求和控制。具體情況見表1。

在我們設(shè)計中如產(chǎn)品可做直剪切邊也可做橫剪切邊時，我們盡可能采用直剪切邊。它的好處有兩點：A 產(chǎn)品修整剪切邊時不會碰到產(chǎn)品的外觀面。B 減少了產(chǎn)品的投影面積，對壓機的壓力要求不會提高。

5 圓角設(shè)計

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)盡可以有圓弧過渡。產(chǎn)品尖角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或沖擊振動時會發(fā)生破裂，甚至在脫模過程中由于壓制內(nèi)應(yīng)力而容易裂開，影響產(chǎn)品強度。一般情況下，采用圓角半徑為0.5mm就能使產(chǎn)品強度大大增加。采用圓角的優(yōu)點主要有兩方面：①避免應(yīng)力集中，提高了產(chǎn)品強度及美觀；②模具在淬火和使用時不致因應(yīng)力集中而開裂。

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)點是設(shè)備簡單、緊湊，投資少，便于安裝、維修、使用，溫度容易調(diào)節(jié)，易于自動控制；蒸氣加熱，加熱快，溫度比較均勻，但不易控制，費用相對電加熱較高；油加熱，溫度均勻穩(wěn)定，加熱快，但對工作環(huán)境有污染。

對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，應(yīng)根據(jù)不同的生產(chǎn)批量、工藝方法和加工對象進(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時常用的模具鋼材：
　 　 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，價格也相對比較低兼?，F(xiàn)在通常45#鋼來加工墊塊、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烈的鈍化能力，能長久保持金屬光澤，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度時其外觀和硬度仍無明顯變化。

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，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模具時進(jìn)行滲氮處理可大大提高耐磨性。

表面處理對模具壽命的影響見下表2

8頂出桿的設(shè)計要求

頂出桿的設(shè)計要求為最小的頂出桿直徑允許達(dá)6mm，桿的長徑比不超過10:1；曲面上的頂出桿必須鎖定，以防止轉(zhuǎn)動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，并且在模具內(nèi)用一類似的數(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個反推桿，對稱分布在模具長度方向兩端。如果是細(xì)長模具的話，可以考慮在模具中間增加2個反推桿，以便反推時受力均勻。

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

12 側(cè)抽機構(gòu)

當(dāng)產(chǎn)品的側(cè)面帶有孔或側(cè)凸凹時，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)抽芯機構(gòu)，若無法避免側(cè)抽芯，應(yīng)使抽芯盡量短。

常用側(cè)向抽芯機構(gòu)分為手動側(cè)抽芯和液壓和氣動側(cè)抽芯。手動抽芯結(jié)構(gòu)簡單，但勞動強度大，生產(chǎn)效率低；液壓或氣動抽芯特點是傳動平衡、抽芯力大、抽芯距長，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，在壓機開啟時使產(chǎn)品與模分離，以便于取出產(chǎn)品。頂出桿位于模具內(nèi)并由某種機械(或液壓)手段所驅(qū)動，這些系統(tǒng)包括液壓系統(tǒng)和機械作用系統(tǒng)等。常用液壓系統(tǒng)有兩種類型，一種是壓機內(nèi)部的液壓系統(tǒng)，另一種是單獨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，會經(jīng)常出現(xiàn)頂出不平衡現(xiàn)象，解決辦法是再連接一個齒輪分油器即可。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，對SMC模具的設(shè)計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)計要點涵蓋了產(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問題等，較為全面地為模具廠家制作SMC模具提供了參考。