BMC、SMC工艺模压模具设计要点

根据复合材料的特点，结合生过程中的实际经验，对SMC工艺所需模压模具的设计要点进行汇总整理，从十个方面进行了详细的阐述， 模具生产厂家对SMC模具的设计控制要点。

SMC模压工艺是一种先进的复合材料成型方式，而模具是SMC工艺的基础，良好的产品质量是由可靠的模具来保证的。因此在SMC模压工艺的设计工作中，模具的设计尤为重要。

在SMC模压械具设计过程中，要根据产品的具体尺寸设计模具的型腔。除此之外还要根据产品的表面质量要求和需求量大小选择合适的材料。为了保证产品的质量和工艺可行性，应合理设计模具的剪切边、顶出系统等。

1  分型面设计

为产品易于脱模，保证产品精度、强度及便于模具加工等因素，分型面的选择应考虑如下原则：①为使产品便于推出,简化顶出机构,分型面的位置应使产品在开模后尽可能留下在下模;②尽量减少飞边对产品外观的损害,同时应便于清除残余的飞边;③便于模具制造及模具零件加工;④径向尺寸精度要求高的产品,应考虑飞边厚度对产品精度的影响,取垂直分型面便于保证产品径向精度;⑤保证产品的强度,避免产品出现尖角及薄壁。

分型面的设计非常重要，应该在模具设计初期对产品进行分型设计，画出分型设计图纸，确保产品能顺利脱模且便于生产。

2  加工精度要求

新模具加工精度主要有三个方面：尺寸公差、形位公差及表面粗糙度。我们通常对模具厂家提的加工精度要求主要是尺寸公差和表面粗糙度。尺寸公差又大致分为：外形尺寸和模腔尺寸。两类对于模具外形尺寸要求比较宽松，实际加工尺寸和模具图纸理论尺寸误差不超过±1.5mm都算合格。面模腔尺寸精度要求必须按图纸严格控制，一般不超过0~0.1mm。我们所说的模具表面精度一般指表面粗糙度，处理后一般要求模具型腔糙度为，其余为 。我们可根据实际产品表面要求提出相对应的模具表面加工精度。

3 脱模斜度设计

由于SMC制品冷却后产生收缩，会使产品紧紧包住模具型芯和型腔中的凸起部分。为了便于顺利取出产品，防止脱模时撞伤或擦伤产品，设计SMC制品时，其内外表面沿脱模方向均应具有足够的脱模斜度。

在设计时，应注意以下两个方面：①模压成型较大的SMC制品时，要求内表面的脱模斜度大于外表面的脱模斜度；②常用脱模斜度值为1~1.5度，也可小到0.5度。

4 剪切边设计

模具的剪切边是上下模相互咬合部分，一般要求采用火焰淬火。在SMC模压工艺过程中，剪切边间所夹的是产品的毛边。毛边对产品来说是无用部分，从这一点来说模具剪切边的间隙可以大一些。但剪切边过大容易造成跑料及卸压，这可以通过调整剪切边的高度来解决，即在设计剪切时有两个需设计及可调整的因素，剪切边的间隙和剪切边的高度。剪切边是模具设计最重要的因素之一，剪切边的大小是否合适直接影响到产品能否成型以及产品成型时是否存在缺陷，因此应对其有严格要求和控制。具体情况见表1。

在我们设计中如产品可做直剪切边也可做横剪切边时，我们尽可能采用直剪切边。它的好处有两点：A 产品修整剪切边时不会碰到产品的外观面。B 减少了产品的投影面积，对压机的压力要求不会提高。

5 圆角设计

模塑料制品除了使用上述要求采用尖角处之外，其余所有转角处均应尽可以有圆弧过渡。产品尖角处易产生应力集中，在受力或冲击振动时会发生破裂，甚至在脱模过程中由于压制内应力而容易裂开，影响产品强度。一般情况下，采用圆角半径为0.5mm就能使产品强度大大增加。采用圆角的优点主要有两方面：①避免应力集中，提高了产品强度及美观；②模具在淬火和使用时不致因应力集中而开裂。

6 加热方式的确定

模具的温度直接影响到制品的成型质量和生产效率，所以模具上需要添加加热系统以达到理想的温度要求。

加热系统分为电加热、蒸气加热及油加热。电加热为最常用的加热方式，其优点是设备简单、紧凑，投资少，便于安装、维修、使用，温度容易调节，易于自动控制；蒸气加热，加热快，温度比较均匀，但不易控制，费用相对电加热较高；油加热，温度均匀稳定，加热快，但对工作环境有污染。

对于新模具选用何种加热方式，可根据各公司现有条件及模具大小、模腔复杂程度等因素确定。

选用模具材料时，应根据不同的生产批量、工艺方法和加工对象进行选择。SMC模具应选择易切削、组织致密、抛光性能好的材料。以下几种是公司制作模个时常用的模具钢材：
　 　 P20(3Cr2Mo):常用于注塑模具，质量较好的钢材；
　 　 738：注塑模具钢，超级预加硬塑胶模钢，适合高要求持久塑胶模具，抛光良好，硬度均匀；
　 　 718(3Cr2NiMo):预加硬钢，长期生产的注塑模用，抛光性、蚀花加工性更佳，质量比P20略好；
　 　 40Cr：合合调质用钢，适用于制作模具上下模板，硬度及抛光性能略胜于50C钢材；
　 　 50C：模具普通使用的钢材，适用于制作注塑模架、五金模架及零件；
　 　 45#钢：最常用的模具钢材，硬度较低，不耐磨，塑性、韧性较好，因此加工性能较好，价格也相对比较低兼。现在通常45#钢来加工垫块、压板等辅助备件。

7表面处理的选择

为了提高模具表面的耐磨性和耐蚀性，常对其进行适当的表面处理。
    　 模具镀铬是一种应用最多的表面处理方法。镀铬层在大气中具有强烈的钝化能力，能长久保持金属光泽，在多种酸性介质中均不发生化学反应。镀层硬度达1000HV相当于HRC65，因而具有优良的耐磨性。镀铬层还具有较高的耐热性，在空气中加热到500度时其外观和硬度仍无明显变化。

渗氮具有处理温度(一般为550~570度)、模具变形甚微和渗层硬度高(可达1000~1200HV，相当于HRC65~72)等优点，因而也非常适合模塑料制品模具的表面处理。含有铬、钼、铝、钒和钛等合金元素的钢种比碳钢有更好的渗氮性能，用作SMC模具时进行渗氮处理可大大提高耐磨性。

表面处理对模具寿命的影响见下表2

8顶出杆的设计要求

顶出杆的设计要求为最小的顶出杆直径允许达6mm，杆的长径比不超过10:1；曲面上的顶出杆必须锁定，以防止转动并提供单方向组装控制；顶出杆要配有顶出杆套，其配合区最好大于15mm；顶出杆配合间隙为0.05~0.07mm；顶出杆套必须是坚固的，不允许用焊接结构；所有顶出杆和顶出杆套都应加以编号，并且在模具内用一类似的数字标明它们相互的位置；顶出杆和顶出杆套的端部必须有60度的导角。

9 顶出板厚度

顶出板厚度应根据模具大小、形状及重量来确定，其厚度一般不低于30mm，否则容易发生顶出板变形等问题。

10 模具加热孔分布

模具加热孔分布要求为加热孔距型腔不能太近，也不能太远，最好能保持40~80mm；加热孔的分布应中间稀，两端密集；如果采用电加热，加热孔即电热管数量最好是3的倍数，以便于接电，同时两端的电热管要超出型腔边缘一定距离；d)加热孔分布应和模具随形分布。

11反推杆

根据模具的形状和大小，一副模具一般需要3个反推杆，对称分布在模具长度方向两端。如果是细长模具的话，可以考虑在模具中间增加2个反推杆，以便反推时受力均匀。

根据模具大小，反推杆的直径不能太细，而且要有较高的强度，否则反推时容易发生断裂。

12 侧抽机构

当产品的侧面带有孔或侧凸凹时，必须采用侧向成型的型芯才能满足产品上的要求。侧面型芯必须在产品脱模前将其抽出。应尽量避免侧抽芯机构，若无法避免侧抽芯，应使抽芯尽量短。

常用侧向抽芯机构分为手动侧抽芯和液压和气动侧抽芯。手动抽芯结构简单，但劳动强度大，生产效率低；液压或气动抽芯特点是传动平衡、抽芯力大、抽芯距长，适合大型模具。

13 模具顶出方式 

顶出系统的推选用主要为当产品成型后，在压机开启时使产品与模分离，以便于取出产品。顶出杆位于模具内并由某种机械(或液压)手段所驱动，这些系统包括液压系统和机械作用系统等。常用液压系统有两种类型，一种是压机内部的液压系统，另一种是单独连接在模上顶出板的液压系统。其中模具顶出板上安装油缸顶出时，会经常出现顶出不平衡现象，解决办法是再连接一个齿轮分油器即可。上述两种系统都很适合，并且效果良好，各生产单位可根据自己的实际情况选用合适的顶出方式。

14  结  论

本文从复合材料制品生产厂家的角度，结合自身经验，对SMC模具的设计制作提出一些要求和建议，以便能较好地控制模具质量和寿命。设计要点涵盖了产品分型、加工精度、脱模、剪切边、圆角、加热方式、模具材质、表面处理以及其他常见问题等，较为全面地为模具厂家制作SMC模具提供了参考。