SMC模具结构设计

SMC模具结构设计

SMC制品模压模具制作流程

一、接受任务书成型SMC制件的任务书通常由制件设计者提出，其内容如下： 1. 经过审签的正规制件图纸，并注明采用产品的牌号、技术参数等。 2. SMC制件说明书或技术要求。 3. 生产产量。 4. SMC制件样品。通常模具设计任务书由SMC 制件工艺员根据成型SMC制件的任务书提出，模具设计人员以成型SMC制件任务书、模具设计任务书为依据来设计模具。二、收集、分析、消化原始资料收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用。 1. 消化SMC制件图，了解制件的用途，分析SMC制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。例如SMC制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么，SMC件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度，有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工。选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析，看看估计成型公差是否低于SMC制件的公差，能否成型出合乎要求的SMC制件来。此外，还要了解SMC产品的固化及成型工艺参数。 2. 消化工艺资料，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。成型材料应当满足SMC 制件的强度要求，具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。根据SMC制件的用途，成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、必要的弹性和塑性、透明性或者相反的反射性能、胶接性或者焊接性等要求。 3. 确定成型方法采用直压法、铸压法还是

注射法。 4、选择成型设备根据成型设备的种类来进行模具，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。例如对于模压机来说，在规格方面应当了解以下内容：模压容量、模压力、速度、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、开模方式、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的模压机上安装和使用。 5. 具体结构方案（一）确定模具类型如压制模（敞开式、半闭合式、闭合式）、铸压模、注射模等。（二）确定模具类型的主要结构选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该SMC制件的工艺技术和生产经济的要求。对SMC制件的工艺技术要求是要保证SMC制件的几何形状，表面光洁度和尺寸精度。生产经济要求是要使SMC制件的成本低，生产效率高，模具能连续地工作，使用寿命长，节省劳动力。三、影响模具结构及模具个别系统的因素很多，很复杂： 1. 型腔布置。根据SMC件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。对于压制模来说，SMC制件精度，温度控制方式，固化时间及动作先后工序等。 2. 确定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，SMC制件的表面质量等。 3. 确定布料方式（SMC、DMC、BMC 的形状、位置、大小）和排气系统（排气的方法、排气槽位置、大小）。

4. 选择顶出方式（顶杆、顶管、推板、组合式顶出），决定侧凹处理

方法、抽芯方式。 5. 决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位。 6. 根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。 7. 确定主要成型零件，结构件的结构形式。

8. 考虑模具各部分的强度，计算成型零件工作尺寸。以上这些问题如果解决了，模具的结构形式自然就解决了。这时，就应该着手绘制模具结构草图，为正式绘图作好准备。四、绘制模具图要求按照国家制图标准绘制，但是也要求结合本厂标准和国家未规定的工厂习惯画法。在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件图和工艺资料的要求。由下道工序保证的尺寸，应在图上标写注明"工艺尺寸"字样。如果成型后除了修理毛刺之外，再不进行其他机械加工，那么工序图就与制件图完全相同。在工序图下面最好标出制件编号、名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。通常就把工序图画在模具总装图上。 1. 绘制总装结构图绘制总装图尽量采用1：1的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视图同时画出。五、模具总装图应包括以下内容： 1. 模具成型部分结构 2. 模压系统、排气系统的结构形式。 3. 分型面及分模取件方式。 4. 外形结构及所有连接件，定位、导向件的位置。 5. 标注型腔高度尺寸（不强求，根据需要）及模具总体尺寸。 6. 辅助工具（取件卸模工具，校正工具等）。 7. 按顺序将全部零件序号编出，并且填写明细表。 8. 标注技术要求和使用说明。六、模具总装图的技术要求内容： 1.

对于模具某些系统的性能要求。例如对顶出系统、滑块抽芯结构的装配要求。 2. 对模具装配工艺的要求。例如模具装配后分型面的贴合面的贴合间隙应不大于模具上、下面的平行度要求，并指出由装配决定的尺寸和对该尺寸的要求。 3. 模具使用，装拆方法。

4. 防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。

5. 有关试模及检验方面的要求。七、绘制全部零件图由模具总装图拆画零件图的顺序应为：先内后外，先复杂后简单，先成型零件，后结构零件。 1. 图形要求：一定要按比例画，允许放大或缩小。视图选择合理，投影正确，布置得当。为了使加工专利号易看懂、便于装配，图形尽可能与总装图一致，图形要清晰。 2. 标注尺寸要求统一、集中、有序、完整。标注尺寸的顺序为：先标主要零件尺寸和出模斜度，再标注配合尺寸，然后标注全部尺寸。在非主要零件图上先标注配合尺寸，后标注全部尺寸。 3. 表面粗糙度。把应用最多的一种粗糙度标于图纸右上角，如标注"其余。"其它粗糙度符号在零件各表面分别标出。 4. 其它内容，例如零件名称、模具图号、材料牌号、热处理和硬度要求，表面处理、图形比例、自由尺寸的加工精度、技术说明等都要正确填写。八、校对、审图、描图、送晒 A.自我校对的内容是： 1. 模具及其零件与SMC件图纸的关系模具及模具零件的材质、硬度、尺寸精度，结构等是否符合SMC件图纸的要求。 2. SMC制件方面 SMC、DMC 、BMC 料的流动、缩孔、熔接痕、裂口，脱模斜度等是否影响SMC制件的使用性能、尺寸精度、表面质量等方面的要求。

图案设计有无不足，加工是否简单，成型材料的收缩率选用是否正确。

3. 成型设备方面模压量、压力、预压力、保压力、脱模力够不够，模具的安装、SMC制件的南芯、脱模有无问题，导套、顶杆、抽芯是否正确地接触。

4. 模具结构方面 1）.分型面位置及精加工精度是否满足需要，会不会发生溢料，开模后是否能保证SMC 制件留在有顶出装置的模具一边。 2）.脱模方式是否正确，推广杆、推管的大小、位置、数量是否合适，推板会不会被型芯卡住，会不会造成擦伤成型零件。 3）.模具温度调节方面。加热器的功率、数量；冷却介质的流动线路位置、大小、数量是否合适。 4）.处理SMC制件制侧凹的方法，脱侧凹的机构是否恰当，例如斜导柱抽芯机构中的滑块与推杆是否相互干扰。 5）.排气系统的位置，大小是否恰当。

5. 设计图纸 1). 装配图上各模具零件安置部位是否恰当，表示得是否清楚，有无遗漏 2). 零件图上的零件编号、名称，制作数量、零件内制还是外购的，是标准件还是非标准件，零件配合处理精度、成型SMC制件高精度尺寸处的修正加工及余量，模具零件的材料、热处理、表面处理、表面精加工程度是否标记、叙述清楚。 3). 零件主要零件、成型零件工作尺寸及配合尺寸。尺寸数字应正确无误，不要使生产者换算。 4). 检查全部零件图及总装图的视图位置，投影是否正确，画法是否符合制图国标，有无遗漏尺寸。

6. 校核加工性能（所有零件的几何结构、视图画法、尺寸标分钟等是否有利于加工）

7. 复算辅助工具的主要工作尺寸 B.专业校对原则上按设计者自我校对

项目进行；但是要侧重于结构原理、工艺性能及操作安全方面。描图时要先消化图形，按国标要求描绘，填写全部尺寸及技术要求。描后自校并且签字。 C.把描好的底图交设计者校对签字，习惯做法是由工具制造单位有关技术人员审查，会签、检查制造工艺性，然后才可送晒。 D..编写制造工艺卡片由工具制造单位技术人员编写制造工艺卡片，并且为加工制造做好准备。在模具零件的制造过程中要加强检验，把检验的重点放在尺寸精度上。模具组装完成后，由检验员根据模具检验表进行检验，主要的是检验模具零件的性能情况是否良好，只有这样才能俚语模具的制造质量。

九、试模及修模虽然是在选定成型材料、成型设备时，在预想的工艺条件下进行模具设计，但是人们的认识往往是不完善的，因此必须在模具加工完成以后，进行试模试验，看成型的制件质量如何。发现总是以后，进行排除错误性的修模。 SMC件出现不良现象的种类居多，原因也很复杂，有模具方面的原因，也有工艺条件方面的原因，二者往往交只在一起。在修模前，应当根据塑件出现的不良现象的实际情况，进行细致地分析研究，找出造成SMC件缺陷的原因后提出补救方法。因为成型条件容易改变，所以一般的做法是先变更成型条件，当变更成型条件不能解决问题时，才考虑修理模具。修理模具更应慎重，没有十分把握不可轻举妄动。其原因是一旦变更了模具条件，就不能再作大的改造和恢复原状。十、整理资料进行归档模具经试验后，若暂不使用，则应该完全擦除脱模渣滓、灰尘、油污等，涂上黄油或其他防锈油或防锈剂，关到保管

场所保管。把设计模具开始到模具加工成功，检验合格为止，在此期间所产生的技术资料，例如任务书、制件图、技术说明书、模具总装图、模具零件图、底图、模具设计说明书、检验记录表、试模修模记录等，按规定加以系统整理、装订、编号进行归档。这样做似乎很麻烦，但是对以后修理模具，设计新的模具都是很有用处的。

l 概述

模压成型工艺是玻璃钢制品最常见、历史最悠久的成型方法之一，并且是研究材料性能最常采用的一种工艺方法。它具有成型装置简单、设备投资小、模具结构简单等特点，在机械化、自动化生产高度发达的今天，仍是一种最为普及的生产手段之一。然而，进行压缩玻璃钢制品的模具设计能参考的文献除了教科书、几位前辈所著的专著、模具设计图例以外，少有人总结模具设计中的关键技巧。

模具的加热、保温与冷却及装夹结构是复合材料模具设计不可或缺的一部分。结构设计直接影响到产品的外观及内在质量均匀性，同时还影响产品的成型效率。

2 加热、保温与冷却设计

2．1 加热管的设计要求

钢制加热是几乎所有塑料成型模具设计必须采用的加热手段，可设计为单向接线、双向接线等多种形式，材质上可采用有缝管、无缝管、不锈钢管等，特点是热损失小、热效率高、排线简单，可根据需要设计为220V或380V，接线为式灵活多样。但由于其材料和加工工艺的限制，模具设计中要注意它向身特点。

（l）加热管在两端通常有较长的冷端，并不能起到加热的作用。（2）加热段的功率设计尽量不超过10瓦特／厘米的限制。如30厘米长的加热管，功率尽可能不要超过300瓦。如果设计功率超过这个限制，加热管表面负荷较高，钢管易氧化腐蚀，造成短路。

（3）对于温度高于250℃的模具设计，采用加热管有一定难度。我曾经利用加热管升温达到420℃，但是这种成型温度对加热管质量要求较高，需要经常检查电路的通畅与短路与否。因为这种条件下加热管、接线端子、连接用的铜线、钢片等介质非常易于氧化，从而导致断路。因此对电传输介质需要进行特殊处理，尽量避免使传导电线暴露在空气中，延长导线的使用寿命。

烙铁芯通常也被作为模具加热管的一种，特点是单位长度功率高（通常直径10mm，长8cm规格的烙铁芯可以达到150瓦的输出功率），耐用，安全性好，不易形成击穿短路，可以通过钻盲孔来埋设，缺点是难以定制设计，拆换时易碎、断。电路设计中不可缺少保险、空气开关等保险措施，操作地由要保持干净整洁，绝缘良好，操作中勤于检查电气故障，防止不必要的危险。

2．2 加热管的安装钻孔

从传热角度上理解，加热管的安装要与模具表面尽可能贴合，以利于加热管的热量尽快传递到模具上。而实际上加热管与模具并没有多大接触面积，传热的本质是辐射，传导是次要的。因此大部分用于模具安装的加热管表面都涂有增强红外辐射的涂层，同时也采用限制设计功率（10瓦特／厘米）的办法以增长加热管的使用寿命。因此在加工加热管孔时，尤其是长加热管孔的加工没必要设计太小的配合间隙，有效的设计方法是在孔的两端尽可能能与加热管严密配合，可以采用填塞、封堵或设计挡片等办法。这种做法可以有效减小加热管的散热面积以及辐射热量的损失。

2．3 加热管的埋放

埋放的加热管，最好采用与管内介质相同的氧化镁粉进行充填，以降低加热管表面的热负荷，这种方法可以减少管的表面氧化，有效延长管的使用寿命。有条件的话，加热管的安装孔也最好灌入的氧化镁粉。

2．4 模具保温方法

加强模具的保温措施可以减少模具的热损失，可使模具在较短的时间内达到预定的生产温度，减少能源浪费。每个工程技术人员对这个问题都有一套独特的解决办法，我只谈谈我的经验。

2．4．l 加热板的保温措施

加热板保温通常采用石棉板或石棉布保温，但石棉布不易摆放平整，对压板的平行度保证也有定的影响。石棉板的种类很多，最常见的是橡胶石棉板，但这种石棉板却不对以用于密封隔热用的材

料，具有一定的可压级胜，同时在高温时会释放出一种十分难闻的气味，影响操作环境及操作人的身体健康。加热板的保温宜采用石棉纸板，常见的规格是1000x1000，3－5mm厚，板体较为规整，平行度较好，可压缩性比较平均，高温下无异味产生。

2．4．2 模具的保温措施

模具的保温措施很多，可用石棉布或玻璃布包裹氢氧化铝保温棉进行保温。现在市场上还有一种保温涂料是目前用作模具保温的理想材料，它由中长纤维、浆料及一种保温泡沫材料混合而成，粘性适中，易于涂抹。这种材料常用作化工、采暖管道的保温层材料，略含碱性（易腐蚀模具）。经在150℃条件下使用没发现有烧焦、熔化、气味等负面影响。同时材料很轻，可塑性较强，容易形成较为美观的模具表面。

2，5 模具的冷却方法

水冷却是大多数模具采用的冷却方式，但也有其缺点；要求管道密封性要好，上下水管路必须通畅，对水资源的浪费较大。当冷却温度超过100℃时，易产生蒸汽爆炸。优点是热容较大，可实现快速降温。

风冷却是一种比较理想的冷却方法，和水冷正相反，它不需要严密的管道密封，不存在资源浪费，可以冷却温度高于100℃的模具，可以通过气体的流量来确定冷却的速度，并且来源简洁方便，有一定规模的生产车间都能取得比较方便的气源。

3 模具的装夹

模具的装夹结构与模具的加热、保温与冷却系统密切相关，同时为模具的更换、装卸提供一定的方便特性。多数设计者为图方便，只简单地将模具上打几个安装孔用以固定。例是多数的压模都不单独设计加热装置，而是在压机上下压板上安装加热板以简化中小型模具的加工。模具结构中就只剩下构成型腔主体结构的模块。这时模具可以采用玻璃钢制品的固定办法——用压板将模具固定在上下模板上。在加热板模具上设计好固定压板的空间即可。这种设计不仅可以用于移动式压模，也可用于带有简单项出机构的压模。仅需要在加热板的设计中才考虑到顶杆的位置与加热管不相冲突即可。也可以利用一种模具的模架对多个模具进行通用性改造，以简化模具制造成本。

如果供具较高，单纯的加热板加热已经不能满足均匀加热的需要，这时需要在模具上安装辅助加热系统，可以山加热片、加热管及烙铁芯构成。

对于结构简单、尺寸较小的模具，采用加热板加热会造成大过的热量损失，在模具尸设计简单的加热系统就能够满足要求。需要注意的是在模具和压机固定板之间要添加隔热物（通常来采用石棉纸板）来保温，同时需要注意电源线的排布整齐和电偶孔的位置。这种设）；由于热容较小，特别适用于需要反复加热冷却或快速加热冷却的小型模具。

4 结语

本文是恒力液压实际应用中的总结，经实践文中涉及的多种技巧和办法可行。