模具设计制作中的质量管理

（一）健全有效的质量保证体系

在模具制作的周期、成本、质量三项主要指标中，质量是第一位的，是决定其他两项的关键。

质量管理与质量保证标准技术委员会（ISO/TC176）自1987年颁布了世界上第一套管理标准-----ISO9000质量管理和质量标准以来，现已被80多个国家和地区采用，成为国际间应用最广泛的标准之一。我国政府已于1992年宣布等同采用ISO9000系列标准，以保证我国产品在国外市场的竟争能力。

以下六项是模具企业在建立质量保证体系时应遵循的原则：

①建立质量保证体系的宗旨是为了满足客户的要求，提供质量和制造周期与价值相当、服务优良的模具。模具的质量应包含模压品的外观、符合图样的精确度、尤其是关键尺寸的符合程度，以及模具寿命、模压生产效率等模具内在质量。根据客户的需要可能还有一些特殊要求。所有这些均应在模具合同中给予明确，并在今后的设计制作中给予保证。

②要建立一个完整的质量保证体系，该体系应包含模具设计制作的全过程，即从合同评审开始至设计、工艺编制、设备完好、量具刃具准备、零件制造、外购件供应商和外协件加工点的质量保证、模具安装、试模、检测以及今后服务的全过程。以设计为例，要考虑从设计任务书的编制、造型、设计方案的会审、设计文件的审批、图样发放、修改、回收、归档等全过程。可将客户的要求视作输入，而制作好的模具是输出，输入和输出之间即是过程。全过程的质量处于控制状态是设计制造满足客户要求的模具的重要条件之一。

③以程序文件的形式描述质量保证体系的运行过程。对影响产品质量的所有要素的运行过程，均要用程序文件的形式予以描述，程序文件应简明扼要，既要全面又突出重点。在拟订程序文件之前首先要制订质量责任制，明确每个岗位的工作内容、职权、责任，以及上、下、左、右的输入、输出关系。

④质量保证体系的优良运行依赖于全体员工的质量意识、工作责任心和创造力。要求涉及全过程的每一个人都应积极、认真地贯彻标准，尤其是企业及部门的领导者更是能否坚持贯彻标准的关键。

⑤用各种统计方法正确及时地分析出现的问题，总结经验教训。其中所采集数据的真实性是基础。在此基础上才能做出正确的判断和正确的决策。

⑥在模具制造中大量的工作由分承包方完成，因此，分承包方是质量保证体系中及其重要的一环，虽要严格要求，又要互助互利，才能使体系得以正常发展。

（二）合同评审

①合同评审的程序

合同评审参加的部门有：销售、技术、生产、计划、供应、财务等部门的具体负责人员和负责人都应认真参加，最后由总经理签字批准。

合同评审的程序安排是：技术部门确认模具制作的可行性、加工制作的人工工时、用于加工的机床、模具用材料、辅助用材料、对委托方提出的与塑模机床的配合可行性等。再次是生产计划及生产制作部门对模具制作方法及制作计划安排可行性的评审。供应部门的供料可行性和材料价格预测。最后是财务部的成本核算和经济性分析，总经理作裁决。

②合同评审的内容

[] 合同的标的，即模具的名称、数量、价格、交款时间及方式、制作时间、交货期、交货方式、交货地点等。[/]

[] 模塑制品的各项技术参数和要求。例如，制品的材料性能及其试验方法、制品的检测方法等等都要有说明。[/]

[] 对模具的具体要求。例如，一模几件、模具结构、模具寿命、模具材料、模具与注塑机的安装情况等等。[/]

[] 模具的检测方法、地点。例如，试模的地点、机床、用检具检验或三坐标测量仪检测。[/]

针对不同的内容，相关人员要提出相应的执行措施和建议，总经理做出裁决。

③合同评审的时间

要满足销售的要求，不可丧失时机又要有所考虑，这就要求平时有充分的准备，在与委托方商讨过程中有关方面就介入，尽量提前缩短合同评审时间。

（三）设计制作过程的质量控制

①设计过程的质量控制

[] 要求模具设计方案的确定，方案的提出、方案的制定及方案的审定均须有一定能力的人员出席和最后审定。[/]

[] 模具设计人员必须充分了解塑料制品的各项技术要求，在模具设计中给予满足。[/]

[] 模具设计之后的工艺设计要满足加工的可能性、合理性及经济性。[/]

[] 要有合理的措施确保设计的差错减小到最小。[/]

[] 尽量采用先进的设计方法，确保设计质量。[/]

[] 设计人员的培训。质量是由设计人员的素质和责任心来保证的，因此，要加强培训，不断提出新的目标，要有适当的考察。[/]

②制造过程的质量控制

[] 设备完好是模具制造过程质量控制的重要内容，要强化日常保养和精度监测。[/]

[] 工、刃、量具的合理选用是确保加工质量的重要因素之一，必须有相关的要求。[/]

[] 合理安排作业计划也是关系到模具的制造质量，也应有相关的要求。[/]

[] 对关系到模具精度和质量的关键机床和关键工艺要设置质量控制点加强控制。[/]

[] 人员培训和考核是质量保证的重要环节，必须列出可靠的措施。[/]

[] 严格控制废、次品的去向，严防再次流入生产。[/]

[] 强化检测，对进料、更换工序、关系塑料制品零件尺寸、关系模具零件的配合尺寸等均要检测。[/]

[] 严格控制材料、标准件的质量。[/]

（四）检验

①质量检测系统

质量检测系统是将检验岗位置于每一个重要的、关键的过程始终，成为一个严密的系统。

[] 质量检测系统的系统性。应将整个设计、生产、销售、服务的整个过程的每一个关键、重要的过程始终设置质量检测岗位，并能前后呼应成为系统。例如，进货检验、设计方案的会审、设计图纸的审定、每一道加工工序的始终检验和试模过程的验证、模具装配及运行状况的检定、模压品的检验等等。[/]

[] 质量检测系统的严密性。整个系统是一个严密的整体，环环紧扣，不可疏漏。例如，模具零件的质量与所用的材料质量有关，就应设置材料的进货检验，而热处理也要影响零件的强度、耐磨性等，因此也必须进行检测。同理模具的质量又与模具的设计水平紧密相关，所以模具设计的会审是必不可少的，主要对模具的结构形式、浇注系统方式、冷却方式、零件材料及其热处理、工艺性、经济性等采用主审和各方面人士会审的方法进行。又例，模具零件的加工质量，除了加工中每道工序的始终均应设置检测岗位，对每个重要尺寸都要有检测外，对于机床的精度、量具的精度、测量的环境等均要进行检测。[/]

[] 检验工艺的拟制。对于检测项目、方法、手段、方式等均应以检验工艺书的形式给予公示，一般应由技术部门事先进行策划和拟制，并以文件的形式下达，作为执行的依据。检验的方式可以是抽检、互检，也可以是专检。检验的项目要重点突出，前后呼应不可疏漏，但应考虑实行的可行性。还有一点必须做到的，即必须将真实的数据记录下来，因此要制定相应的表式，便于记录。记录的事项应全面，以便于今后进行综合分析，征求全体员工的意见和建议，提出改正预防措施和修正意见。[/]

②检测仪器的选用及其精度保证

检测器具选用原则如下：

[] 按需要检测数据的内容，选用合适的检测器具。[/]

在模具制造中需要检测的项目主要有下列几个方面：

⑴长度（包括形式）的测量，一般使用的检测器具有通用型和专用型两类。通用型是市场有售且在不同场合均可使用的器具，例如卡尺、角尺、百（千）分表、千分尺、投影仪、工具显微镜和三坐标测量仪等。在选用时应遵循需要、实用、可靠、经济的原则。专用型，是某些常用尺寸的塞规、检具，在模具生产中很少使用。

投影仪一般在要求精度高、零件又相对较小时使用，比工具显微镜精度高，使用又方便，但仅可作为二维数据的测量。

三坐标测量仪由于精度高、可进行三维数据测试，且已发展到可进行自动测试，甚至在适当软件支持下，又可进行反向工程（即可对需仿制的样件进行测试，然后对测试的数据自动进行修正并造型，获得标准件的仿真造型，供模具设计和制作使用），一机多用，正逐渐被大量使用。

⑵温度、硬度、电压、电流绝缘强度等物理量的测试，通常使用的有：测试温度用的点温计（量程0-100℃）、测试模具材料用的各式硬度计、测试电压、电流等电参数用的电流、电压表和绝缘强度表等。

⑶其他方面的测试，例表面粗糙度的测试，模具材料等内部组织结构的测试、探伤等。

[] 按需要测试数据的精度要求选用合适的测试器具。[/]

⑴根据测试数据的要求，确定测试环境和检测器具的存放环境，精度等级高的数据检测应在恒温、恒湿的环境下测试，而且如此精度要求高的检测器具，其存放也必须在要求高的恒温、恒湿之中。

⑵制定和严格执行检测器具的定期计量制，确保检测器具的测量精度。计量应符合国家有关规定，在合适的国家计量点进行。

（五）质量体系的内审

[] 内审项目。内审项目主要根据质量文件编制而成，要求全面、扼要、可检查、成表格式，分部门。内审时可依据所绘制的表格逐项圈点该项目合格与否，并要表示该项目属何类性质。[/]

[] 内审人员。内审人员首先应选其他部门的人员进行，这样可以比较公正地进行评定。内审人员必须经过培训，合格后方可承担。[/]

[] 内审计划。一般一年进行一次，由管理者代表发布计划，并按计划实施。[/]

[] 内审的组织和实施。内审应分部门进行，各部门的检查人员均应指定一名负责人，检查前应制定好检查计划，按步骤逐项检查。[/]

各部门内审后应由总经理负责召开全体部门负责人会议，宣布内审结果，由各部门负责人报告整改计划。而后由总经理作讲评，并宣布公司整改计划。

模具调试

模具调试又叫做试模，它是模具制造中最后的也是关键的工序。它是模具设计，模具制造的总验核。

一般试模步骤如下：

[] 通电、通水等进行功能、安全试验。[/]

[] 在试模用的注塑机上进行成型、模具动作等试验。[/]

[] 对试模制品样件进行测试、分析。[/]

[] 出具试模报告，提出解决问题的措施。[/]

[] 实施修模，准备第二次试模。[/]

（一）试模的准备

①模具的准备

经过研配安装后的模具，必须进行通水（应用专门的带增压装置的试验的设备）、通电（主要是 带有热流道的模具，此时要进行耐高电压的安全试验）等安全试验以及模具活动部分的动作试验，例如，顶出机构，液压及机械抽芯机构等，并进行制品的厚度测量（可用粗细不同的软铅丝置于型腔、型芯之间碰模后测量或注入特制的蜡进行测量）。另外，还要检查吊钩、锁紧机构等装置的安全性。

②试模材料的准备

试模材料应选用与成品相同的塑料进行试模。

③试模机床的选定

对注塑模具，首先根据注塑件的大小、形状确定注塑机的规格，即按注塑件在注塑方向的投影面积S和选定的模内注塑压力P，确定注塑机的锁模力P2。

P2=S. P

P2----制品的锁模力（KPa）

S-----制品的投影面积与流道投影面积（cm2）之总和；

P-----制品的型腔压力(MPa)，一般可取20-40。

注塑机的恒定锁模力应大于制品的锁模力。

其次应复核注射量，制件的重量（包括制品及水口和重量）应选用在注射机最大注射量的20%-80%之间的注射机为宜。

注射机的恒定锁模力和注射量要同时满足上述两个条件，这样的设备才能作制品试模或加工制品所用。

注射机的喷嘴直径应比模具浇口直径小。

还应考虑模具的安装尺寸、模具的闭合高度、开模距离、定位圈尺寸、顶出方式等。

（二）试模工艺条件的选定

[] 注射压力。[/]

在试模时开始不宜选用太高，应在试模中逐步提高，尤其是筯较多的模具，或者型腔较深的制品模具，更要注意，以免产生大量的飞边和胀模，造成脱模困难和模具破坏。压力的设定可参考表8-1。

表8-1 注射压力与塑料特性关系


注射压力/MPa

塑料特性

白制品特征


≯70

流动性好

形状简单、厚壁


70-100

粘度较低

形状、精度要求一般


100-140

中、高粘度

形状较复杂、精度要求较高


140-180

高粘度

壁隙、厚薄不均、流程长、精度高

[] 注射量[/]

一般以注射料的容积（cm3）表示，因为重量将由于塑料密度的不同而变化，而密度以受注射时压力、温度等影响。试模前应通过标准件测试或计算求得最大值，试模时从小到大逐渐提高，得到完整制品为止。

[] 注射速度和注射速率[/]

注射速度是指螺杆或柱塞在注射时的移动速度（cm/s），注射速率是熔料在单位时间内从喷嘴射出的容量（cm3/s）。一般为了使熔料在模具内不被迅速冷却，在制品上出现熔接痕，要求提高注射速率。但注射速率的提高会由于熔料流在高速产生的剪切热而产生所谓的烧焦而受到限制。一般试模时先取较高值，发现有烧焦时再降低，直至消除为止。

[] 注射料温度[/]

注射塑料温度主要是由该树脂的性能参数确定的，为了容易注射成型，一般取上限，待注塑定型后再降到合适的值，因为料温过高会出现缩痕、烧焦等缺陷，而且会影响注塑的生产效率。

结论是：在试模工艺中开始应选择高料温、低压力、高射速和合适料量（注射量）的工艺条件，依据模具的实际情况调整，通过试模逐步调整，直至合适，并应将整个试模过程作好记录。

（三）试模制品缺陷分析

[] 飞边[/]

常见的飞边在分型面、抽芯滑块成型面、顶出机构表面等处。首选要调整试模工艺，例如，注射料量是否过大、注射压力过大或锁模力不足（用百分表测量是否胀模）。剔除试模工艺因素外，主要是模具零件加工精度或研配精度差、分型面与型腔交界处有小圆弧等原因造成，可采取相应措施解决。例如，分型面飞边，则应研配各碰硬面，减小分型面间隙。又例如分型面与型腔交界处有小圆珠笔弧，如仅在0.03-0.06mm以内，且在壁厚允许公差范围内，可以将分型面磨去一些（这样将会减薄制品厚度）。缺陷严重的将施以补焊，然后修整。如因零件加工中精度差，尺寸小了，就要采取涂复、变形、重做等措施。

[] 顶出白印。甚至穿透制件[/]

首先检查脱模斜度是否过小，甚至是负角。其次检查型芯相关部位的研抛是否达到要求的表面粗糙度。还应检查零件配合是否过松，或该处制件壁厚过薄，或模具设计时考虑强度不足，在注塑中模具变形（可用百分表在试模时进行测试）。在检查模具造成的原因之前，同样先要调整试模工艺，可减小注射压力至足够小，因为过大的注射压力也是产生白印的原因之一。

3.熔接痕

熔接痕是熔融的塑料树脂在充模中被冷却，其前沿与另一料流相遇而形成的。其解决办法，可以提高料温、提高模温等提高料流的流动性或提高注射速率的方法解决。当制品要求某些部位无熔接时，还应改变浇口位置，或改变某些浇口的大小，即改变料流的相遇部位解决。在熔接痕的部位，增加排气孔，也可以减小熔接痕。

4.缩痕

在制品的某些部位可见塑料的冷却收缩痕，尤其在制件与筋相交的表面处更为明显。这是因为此处的料厚，周围较该处先行冷凝，该处冷凝时已无法从周围取得熔料补充而造成。改进的方法，一是在制品设计时，要将筋减薄，一般筋为相交处壁厚1/2以下，或用气体辅助注射的方法，增加气体流道；二是在注塑时，提高注射压力，适当降低料温，提高保压压力等。其中最佳的方法是采用气体辅助。

[] 银丝瘢[/]

在制件表面的银丝状瘢痕通常称为银丝瘢。产生的原因，主要是在熔料中或模具中混有水分，可先行将物料和模具烘干的方法解决。有的瘢痕也可能是料温过高或在料筒中停留的时间过长造成的，则可用降低料温、尽量缩短熔料在料筒中的时间解决。

[] 烧焦[/]

一般表现为在制品某些部位有烧焦，主要是模具排气不畅、料流速度过高等原因造成，可采取相应对策解决。

[] 注射不足[/]

试件的某些部位有缺损。主要由注射量不足、排气不畅、注射压力低、料温低、注射速率低等原因产生，可先在试模中逐项调整工艺参数解决。如仍难以解决则应修模。模具中应考虑流道是否畅通、排气是否通畅、制品该处壁厚是否过薄、冷料穴是否太小等，然后采取相应对策修模解决。

[] 制件表面不光亮（未作表面腐融前）[/]

试模时可相应的调整注射速率、料温、模温等工艺参数解决。对于模具可进一步抛光，增加排气等修整。

[] 制件翘曲[/]

这是由于制件冷却不均和成型应变造成的。可以在试模时提高注射压力、提高模具温度及料温解决。如仍无法解决，则应修模。可以从改变浇口位置、浇口形式（扇形浇口较直浇口好）、冷却流道部位、冷却温度均匀性等着手解决。也有用夹具将刚出模的制品进行固定整形，解决翘曲。

运用计算机辅助分析（CAE），可以方便地进行缺陷分析，拟定合适的试模工艺和修模方案。



塑料模具用材料的选用

模具是生活及工业产品的主要成型工具。塑料制品的主要生产手段几乎100%是模具成型，因此，如何选择塑料模具用材料，对于提高模具质量、降低模具的制造成本、缩短模具的制造周期和确保产品对模具所要求的使用寿命，有着十分重要的作用。模具材料的正确选用不仅要考虑材料对模具各项性能的适用性而且要重视其经济性，即材料的性价比。

通用模具材料的基本要求：精炼工艺、锻压比大于5、预硬态交货、超声波检测、良好的机械加工性能、优良的抛光和蚀刻性能、可以补焊和表面处理等等。

塑料模具按其成型方式通常可分为注塑模、热压模、吹塑模、挤出模等，各种模具的综合性能又不尽相同。若从塑料模具需要的材料分，又可分为整体硬模、表面硬模、一般要求模和特殊要求模等四类。

①一般要求模用材料的使用要求：

[] 注塑模具使用时，在模具的型腔内将会受到200-250℃的高温。40-150MPa压力的塑料熔体流反复的冲击+和不断反复的达20-40MPa的腔内压力，因此，模具材料必须在其相应工作温度时，具有相当高的强度和韧性，并且其强度和韧性应尽可能是各项同性，以此来保证模具在注塑过程中不变形，可以达到产品对模具的要求寿命。对于挤出模、热压模等在制品成型过程中需承受一定的压力，则更要求模具材料具有相当高的强度和韧性，即高的强韧比。[/]

[] 有些塑料在熔融状态时会释放出一些具有腐蚀性的气体，因此在选择此类模具材料的同时，还应考虑材料本体必须具有耐腐蚀的性能。例如，注塑或挤出PVC塑料的注塑模或挤出模，由于成型时会释放出二氧化硫、氯气等有腐蚀性的气体，因此要求材料必须耐稀硫酸、稀盐酸等其他腐蚀性气体或液体的腐蚀。[/]

3.有些制品是混有填料的塑料，例如，混有玻璃纤维的尼龙或混有石粉的酚醛等无机材料的混合体，则要求模具在具备一定的耐腐蚀性性能的同时，又具有相当高的硬度及耐磨性，此类情况在压制胶木的热压模和相同类型的挤压模中较为常见。

4.为了提高模具的寿命和精度，例如，注塑模、挤压模、热压模或者要求切除余料的吹塑模，都要求模具具有相当的硬度，例如，对硬度要求较高的注塑，型腔、型芯部分的材料硬度基本都要达到50-55HRC(寿命五十万模次以上，精度是0.01mm以上)，一般模具的型腔、型芯的硬度也需要达到25-30HRC（寿命10模次以上）。而在吹塑中为了切除余料部位，同样要求模具具备一定的硬度（50-55HRC）。

5.塑料模具对其型表面往往有较高的要求，例如，为了使其表面十分光亮，模具要求表面粗糙度需达到0.03μm，因此，一则要求模具材料的组织十分致密、无夹杂质等相当高的组织状态；二则为了保持要求低的表面粗糙度，往往模具表面又要有足够的硬度。通常的做法是采取表面渗氮、渗铬、渗硼、渗镍等处理方法，使表面硬度达到900HV以上。

6.有些塑料模具要求表面有花纹。花纹的制作通常用化学蚀刻的方法，为此要求模具材料能被化学蚀刻，并能得到细密的花纹，这就要求模具材料在冶炼时采用特殊的方法和手段，以确保把材料中的夹杂物和气体降低到最低。

7.塑料模具为达到相当强度，在加工中往往要进行调质处理，同时在模具加工过程中也会产生形变。为了使模具在加工和热处理后的变形不致产生对产品的形状和尺寸的影响，要求材料具有小的热处理和加工变形，一般要求被用做模具的材料的综合变形小于0.03%。

8.其他特殊要求的模具，例如，需要模具材料具有良好的透气性和自润性等。

②模具材料的加工性：模具的加工形式主要是机械切削、电蚀、冷挤压、化学腐蚀等冷加工及锻压热加工等两类。

[] 良好的机械加工切削性。几乎所有的模具材料在切削加工过程中经常会遇到材料中存在白点，特别是含镍为2%-4%的合金钢，这与钢的化学成分，钢中的含氧量、含氢量和大型模具锻坯的锻压比及锻后的冷却速率以及扩散退火工艺的正确与否等有关。[/]

[] 良好的电蚀加工性，因为电蚀加工是模具加工中常用的方法，而且是目前用得最为广泛的也是最为简化的制模工艺之一。例如，Cr12、T8、T10、Cr12MoV等含碳量较高的钢料，由于材料和锻造的原因，电蚀加工中有成片状剥离的现象，从而导致加工失败。[/]

[] 部分模具需通过冷挤压加工成型，如一些注塑模的型腔，需要在冷态或热态进行挤压加工成型，此时要求选用的模具材料能在相对较小的压力下被挤压成型，而又不致破裂。[/]

[] 为了能得到相当硬度的模具，又简化加工工艺和缩短制模周期，目前较常用的是易切削预硬钢，其硬度通常在32-40HRC左右，且不需要采用特殊的或附加加工手段，就能较为容易地被加工。[/]

[] 模具毛坯一般要求进行热锻成型，以提高其强度和力学性能等各项同性，因而要求模具材料有良好的热锻成型性能。[/]

[] 可焊性。[/]

[] 其他方面的加工性能，例如，化学蚀刻性、研抛性等，对不同的模具应有不同的要求。[/]

（二）塑料模具常用材料

①钢系模具材料：钢系模具材料分为碳素钢、合金钢两大类。

⑴碳素钢按碳元素的多少可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢三大类。低碳钢碳含量的质量分数为0.1%-0.3%，如10、20、30钢等，由于其具有良好的冷挤压性能，常用于冷挤压成型的模具，也可用做导柱、导套等，但必须通过特殊的热处理提高其表面硬度和耐磨性。中碳钢的碳含量的质量分数一般在0.4%-0.55%左右，如45、50、55钢等，经过适当的调质处理，可提高其强度和硬度，被大量的用于模具的浇口板、推板等。如果冶炼时通过特殊的方法进行熔炼，得到超纯净的钢，并在钢中加入硫、钙、鏻稀土等元素后使其具有易切削性能，同样可作优良的型腔材料使用，例如，S55C、SM3等 。高碳钢的碳含量质量分数为0.75%以上，比如T8、T10、T12等。这类钢在热处理后能得到相当高的硬度，通常被用于滑板、滑块、浇口套等场合。

⑵合金钢：由于其优越的机械、物理、化学等性能而被大量采用。一般有下列五类：

[] 渗碳低合金钢：通常退火态极易冷挤压等工艺，成型后进行真空渗碳淬火。例如国产的20Cr、15Cr、12CrNi2、12CrNi8等，美国ASTM标准牌号P2、P4、P5、P6等。[/]

[] 预硬钢（调质钢）：为避免热处理的变形及大型模具的热处理后因淬透深度不足造成的型腔面硬度差异较大等问题，在模坯阶段淬火加高温回火，使硬度达到26-32HRC，然后实施加工，这样不仅避免了模具在加工后热处理的过程中造成变形，而且在很大程度上缩短了模具的制造周期，此类钢种国产的有3Cr2Mo、35Cr2NiMo、B30(宝钢、非调质钢)等、美国的P20，瑞典的718、618、8407，德国的DIN-1.2311、DIN-1.2738，奥地利百乐公司的M201、M283，日本的SGM440系列（PDS1、2、5）、SKD61系列以及大同钢厂的PX4、PX5。随着对模具硬度要求的提高（35-42HRC）。各钢厂和研究所开发出易切削调质预硬钢，如SM1、SM3、Y718、5NiSCa、DIN-1.2312等。[/]

[] 时效硬钢：在中低碳钢中加入Ni、Al、Cu、Mo等元素，模坯先进行固溶处理，然后在低硬度下加工，模具加工成型后，实施低温时效处理，通过钢中的金属间化合物析出，提高模具的硬度，通过时效处理的模具硬度能达到40-50HRC。由于是低温热处理，模具的热变形量很小。这类钢种国产的有SM2、PMS等，美国的P21、日本的NAK55、NAK80、E-STAE等，其中SM2是易切削钢，通常采用先硬化后加工，不必加工后再时效处理，保证模具的精度。[/]

[] 整体淬硬钢：对于要求模具寿命长（30万模以上）、精度较高或高耐磨（利用玻璃纤维作填料）的模具，其型腔、型芯材料通常要求整体硬度达50-55HRC。一般先加工成型，留一定余量，然后热处理到要求硬度，再电蚀加工或高速铣削达到要求的尺寸。目前通常采用的有：H13(4Cr5MoVl)，日本的PD613、DC53、DHA1、S-STAR，美国的D2等，这类钢种要求材料中的碳化物微细球化，均匀性好，热处理的变形小（变形量为0.03%）。[/]

[] 耐腐蚀钢：由于某些塑料注射成型时会产生一些腐蚀性气体，因而要求模具材料耐腐蚀，这一般采用马氏体型或时效类型的不锈钢，如国产的17-4PH(0Cr17Ni4Cu3Nb)，瑞典ASSAB公司的STAVAX(4Cr13)，奥地利（百乐公司）的M300，日本的NAK10、PD755、大同公司的MAS1C等均有优异的耐蚀性和切削性。[/]

[] 无磁塑料模具钢：主要用于注射具有磁性材料的塑料模具，通常采用高锰的奥氏体钢通过时效硬化或大变形达到模具要求的硬度和性能，此类钢号有日本大同特殊钢公司的NAK30和日本金属公司的HPM75钢以及国产的7Mn18Cr4V、7Mn15Cr2A13WMo等。[/]

[] 镜面钢：为了达到型腔、型芯表面的镜面要求，如要求透明度很高的塑料光学透镜、透光挡风塑料片等，因而对模具钢的要求是高纯净度（无非金属夹杂物和极低的气体含量）、微观组织均匀化、碳化物微细化和相当均匀的硬度。目前较理想的钢号有国产的PMS、SM2等，日本的S55C改良（PDS1）、SCM440(PDS3)、NAK55、NAK80，奥地利（百实录公司）的M300、BSR、M310、PSR、M310H、ESR，瑞典ASSAB公司的718、德国德威公司的M2083等。[/]

另外，通常合金钢在补焊前后均应加热到300℃左右，进行预热和保温，防止开列和组织的不均匀以及影响以后的抛光，而日本的PX5除了有良好的力学性能外，它不需预热，即可焊接。

（四）其他模具材料

[] 铜及铜合金：由于铜及铜合金具有良好的导热性和加工性，特别是某些铜合金，例如铍铜合金不但具有优良的导热性，而且还具有良好的强度、硬度和韧性等力学性能，因此，目前在塑料模具中得到广泛的应用。但铜合金的电蚀加工困难，所以一般用在模次要求不高而型腔较复杂的模具上。[/]

[] 铝合金：铝合金有良好的可加工性（制模速度是钢的7-8倍）、导热性（其导热性是钢的3倍）、重量较轻等优点，同时某些铝合金的抗拉强度也已达到了相当的程度，用其制成的模具可达到十万模次的寿命，其中使用较多的为7075。当然其经济性不如钢系材料。[/]

（五）塑料模具钢的成型工艺

[] 冶金是保证模具钢性能的基础，由于塑料模具型腔及型芯需要抛光或蚀纹，要求材质纯净，晶粒细小，组织均匀等，所以，通常采用炉外精炼、炉外真空处理、炉外喷射（粉）、电渣重溶等冶金方法，以减少非金属杂质和获得细晶粒钢，从而清除砂眼 ，提高抛光性。为了提高了模具对无定向、高喷射压力（40-150MPa）熔融态塑料的冲击或脱模的承受能力，因而对有镜面要求的模具钢，都要求采用电渣重熔冶炼。[/]

[] 要获得细微、均匀的组织，除了必须重视冶金的方法外，还必须重视后续的锻造工艺。原则上通过锻造可以焊合钢材内部的疏松、裂痕、气孔持缺陷，改善碳化物和非金属杂质的形状、分布和均匀性，提高材料的组织致密性和等向性，同时可通过锻造来达到模坯所要求的尺寸，减小模具加工的工作量。在模块锻造中应注意如下事项：[/]

⑴对不同大小的钢锭应有不同的锻造工艺。

⑵采用“走扁方”可进一步提高锻件的组织致密性，再者能使模块的探伤合格率明显提高。所谓“走扁方”即是先将钢锭顺长方向镦粗，然后镦扁，再将尺寸 镦小，将小尺寸镦粗，最好的锻造工艺是要求材料能被三镦三拔，以此来加大材料的锻压比，提高模具的锻造质量。一般锻造时对钢锭尺寸的选择要恰当，太小则达不到需要的锻压比减低了锻压的效果，太大则不经济。

⑶对有些塑料模具用钢，在锻后必须立即进行退火处理，以及时消除因热加工引起的应力而产生材料组织内部的微裂纹，特别是高合金钢材料尤其重要。

③正确的热处理更获得钢材优良品质的手段，因为热处理能改善钢材的内部组织，达到所要求的强度、韧性和机耐磨性等各种力学性能，以确保模具所要求的寿命。而合理的热处理又是提高模具质量和加工效率，减小变形，降低成本的重要手段，模具钢热处理应注意以下事项：

⑴各种钢材有其特定的热处理工艺，应视其不同的使用要求来确定其热处理工艺。

⑵热处理工艺的正确性，尤其是加热温度、保温时间等差异，将在很大程度上影响模具质量，因此，合理的热处理工艺和严格的操作规程是获得模具最佳性能的关键所在。

④模具材料的检验：塑料模具钢的基本检测内容为钢厂的低倍试验和模坯供应厂点的超声波检测试验，通常钢厂的低倍试验结果必须符合GB/T1299-2000中对工、模具钢的规定要求。而模坯供应点的白皮超声波探伤试验应符合JB4730-1994标准中的规定（模具材料目前尚没有自己的超声波探伤国家标准），即一般要求的塑料模具用材料的超声波探伤结果，其材料内的孔隙缺陷之等价直径小于、等于0.3mm，而精密塑料模具用材料的孔隙缺陷之等价直径应小于、等于0.2mm。

⑤塑料模具的时效：塑料模具因材料问题引起的时效通常有三大类。

⑴模具在使用过程中未达到要求的寿命就产生开裂或模具表层有脱落现象，这一般都是被选用的模具材料材质有问题，可通过更换模具材料来解决。

⑵模具在使用过程中，型腔被熔融态的塑料流冲蚀，这往往是由于选择模具材料不当所致。

⑶模具的分型面被压塌或崩角，这是由于模具热处理时硬度过低或过高乃至不均匀所致。