压塑工艺及模具设计
——上篇 塑料压制成型第七讲 压制塑料质量控制及缺陷分析

洪慎章

(上海交通大学塑性成形技术与装备研究院，上海 200030)

（接上期）

7.1 生产技术准备的质量控制

塑料压制成型是塑料制件生产中主要的成型工艺之一，它是一门工程技术。

一种新产品（塑料成型制件），从开发、研制到投入生产的流程为： 塑料成型制件（含嵌件）设计→原材料选定→成型工艺编制→模具设 计→模具制造→模具试用→样品试制与测试成型工艺修订与模具修正→试生产→检验→成批生产。

产品质量是用户最为关心的问题之一，是企业在市场竞争日趋激烈的客观形势下，求得生存和发展的前提条件。因此，为了保证产品质量，必须做到：紧紧围绕着产品的研制、生产全过程进行质量控制，使研制、生产活动完全按规定的标准、规范、程序进行，从而使产品质量始终处于受控状态；运用科学方法，随时掌握质量动态，及早发现异常情况，把质量隐患消除在发生之前；一旦发生质量问题，能够及时发现和纠正，并杜绝重复发生；产品质量具有可追踪性，能够随时查到设计和制造的时间、地点、涉及范围、责任者等客观证据。

塑料压制成型的质量控制重点应放在预防上。现实生产中的问题错综复杂，出现问题时要从研制、生产的全过程中找出基本因素，才能采取切实有效的措施。这一问题，对从事模具设计的人员也应密切关注。关于生产技术准备的质量控制有关问题分别介绍如下。

7.1.1 关于产品设计方面

无论是老产品的重大改进，还是开发新产品，都要经过一个设计过程。设计阶段是产品质量形成的源头阶段。产品质量的优劣，能够满足用户要求的程度，首先取决于这个过程。工业发达国家都十分重视开发新产品的设计、研制工作。设计质量不好，草率投产，就会给产品质量留下某些先天性的缺陷，使一切工艺和生产上的努力以及有关的财力和时间都白白浪费。

任何产品都是为了满足用户一定的使用要求（或需要）而生产制造的。产品设计时，要满足用户提出的性能、使用寿命、可靠性、安全性和经济性等方面的要求。要十分注意制件的工艺性。由于用户提出的设计要求中往往有关工艺性方面的考虑较少，这就需要产品设计人员在设计前与用户协商，进行某些必要的修改；设计后还要倾听成型工艺人员和模具设计人员有关产品工艺性方面的意见和建议，并加以改进，使之更趋完善。在塑料制件设计时，产品设计人员要特别注意制件壁厚、圆角、材料的选用及嵌件的设计；对尺寸精度、分型线、熔接痕、推杆印痕等也要引起足够注意，以便于成型工艺的编制和模具的设计，尽量减少模具制造和检验过程中的纠葛。

产品设计时质量控制的重点如下所述：

（1）设计任务书制订。

（2）结构设计和嵌件设计。

（3）塑料制件使用要求制订（温度、负荷、环境等）。

（4）质量特性要求制订（外观、可靠性、寿命、安全性、经济性、精度、强度等）。

（5）塑料原料选用。要以质量性能为中心，考虑塑料的成型工艺性能，并结合市场情况进行综合平衡选定。

（6）成型方法和后处理。

（7）分型线及脱模斜度。

（8）侧凹、侧孔及分型抽芯方式。

（9）推杆位置及推出方式。

（10）模具组合镶件边界线。

（11）壁厚。

（12）圆角。

（13）标准贯彻。

（14）设计图样的审查批准。经有关人员签字，征得用户同意，成型工艺人员、模具设计人员与标准化检查人员进行会签。

7.1.2 关于塑料原材料方面

塑料原材料的选定是保证塑料成型制件质量性能的重要环节。现代化工业生产提倡走专业化、协作化的道路，工业产品是社会化大生产的产物。塑料成型制件所用的原材料和金属嵌件，一般由协作厂（供应厂）进行协作生产。协作供需双方结成“命运共同体”，因此要与协作厂（原材料供应单位、嵌件制造单位）保持密切的合作关系。外协品的质量保证，不仅仅凭一张纸合同或契约，而是要依靠严格的质量检查。为此要设置专门机构和专职人员来对外协品进行入厂检验，还应把质量保证的范围扩大到协作企业的整个生产过程，以建立稳定的供应渠道。

塑料材料的某一品类，如酚醛塑料、环氧树脂等，又分为若干品种（牌号），可以从不同的供应厂购用。塑料是发展中的化工产品，不断有新的品种问世。因此，要作好市场调查；了解有关厂家的产品说明书和产品目录；派员参加有关物料的供货、展销会等活动，广泛收集有关物料信息；并及时将使用中的有关质量信息向协作厂传递，取得原材料协作厂的合作与支持。

塑料原材料厂要作好原始记录并保留样品。原材料厂的产品合格证书及试验单据经审查确认后，将材料人库保管；必要时还应进行成型试验。塑料原材料选定时质量控制的重点如下所述：

（1）供应厂家的有关质量文件（产品目录、产品合格证书及试验报告等）。

（2）塑料原材料的性能与产品质量特性要求的符合程度。它包括：力学性能（强度、硬度等），热性能，电性能（电阻、耐电弧性等），化学性能（耐化学性、耐溶剂性、耐油性、耐药品性等），光学性能（透明度、折射率等），耐劣化性（耐候性、耐燃性、光稳定性、耐久性、内应力等），成型工艺性能（成型收缩率、流动性、水分和挥发物、细度和均匀度、硬化速率、尺寸稳定性等）。

（3）塑料原材料运输及保管。

7.1.3 关于成型工艺编制方面

根据塑料制件设计的要求及塑料成型的工艺特性，正确选择成型方法，确定成型工艺过程及成型工艺条件，选定成型设备，选择塑料压制模具的类型及基本结构形式，以指导和保证成型工艺的顺利进行。制造出质量合格的塑料制件，是成型工艺编制的基本目标。

压制成型工艺编制时质量控制的重点如下所述：

（1）塑料制件分析（产品结构、尺寸精度、技术标准的分析，成型材料的特性分析等）。

（2）塑料制件成型方法及工艺流程的确定（包括准备工序、成型工序和后处理工序）。

（3）成型工艺条件的确定（温度、压力和时间要有明确的规定）。

（4）设备和模具的选择（名称、型号、代号、模具类型、型腔数、推出形式等）。

（5）工序质量标准、检验项目和检验方法的确定。

（6）成型工艺文件的制订，必须保证“文文相符，文实相符”。

7.1.4 关于模具设计方面

在现代化塑料制件生产中，合理的成型工艺、高效能的成型设备和优良的成型模具是保证塑料制件生产的三大重要因素。尤其是模具，它在塑料制件成型的全过程中是一个主要因素。对模具的要求是很高的，例如，尽管模具在不断变换的高、低压力和高、低温度下要启闭成千上万次（模具寿命在一般情况下为20万次左右，有时高达50～60万次），但必须保持其应有的精确度。塑料模具使用条件严酷（受热、受压、受磨损、受腐蚀等），结构形状复杂，尺寸精度要求严格。它对成型工艺的实现，塑料制件的形状、尺寸、精度等起着极为重要的作用。高效率全自动的成型设备，只有配备了与之相适应的模具（多型腔、自动化等）才能发挥其效能。产品的更新改型也是以模具的更新改型为前提的。因此， 模具设计必须经过一系列的严格检查，以保证其在使用中安全可靠，操作方便，发生偶然误差的机率减到最低程度，从而确保制造出质量合乎要求的塑件。模具设计时质量控制的重点如下所述：

（1）塑料制件产品图样、成型工艺和技术任务书的技术分析。

（2）模具结构规格（刚性、成本、标准或通用模架的利用）。

（3）模具材料及热处理。

（4）模具成型零件工作尺寸计算。

（5）模具成型零件表面粗糙度和表面处理。

（6）分型面的位置、形状和脱模斜度。

（7）侧凹成型和抽芯方式。

（8）嵌件的安放与固定。

（9）推出方式和推杆位置。

（10）型腔数目。

（11）模具组合镶件结构和排气槽。

（12）温度调节系统设计（加热器孔与冷却水孔的布置）。

（13）模具的导向与定位，与成型设备的安装方式及配合尺寸。

（14）总图设计、编号，零部件图绘制、审校、批准。

（15）成型工艺人员和模具制造工艺人员进行工艺会签，标准化人员检查。要确保图样文件的完整、准确、协调、统一、清晰。

7.1.5 关于模具制造方面

随着国民经济的迅速发展，塑料制件应用的扩大和模具结构形式的多样化，对模具的制造精度、使用寿命和生产周期等方面都有新的要求和变化。模具制造应着眼于加快模具制造速度和不断提高模具质量。

模具制造是模具设计和模具使用之间的纽带。它对模具设计的目的和模具使 用的效果能否兑现，具有决定性的影响。 模具设计人员应准确及时地处理处模具制造中发现的涉及设计的问题，并认 真参加模具的试用验证，为模具修正取得第一手资料。模具制造时质量控制的重点如下所述：

（1）保证模具与图样文件规定相一致。

（2）严格控制修改权限，更改要进行充分论证，并严格履行审批手续。

（3）制成的模具应按其图样文件进行严格检验。

（4）检验合格的模具需经试用验证，将发现的问题排除。直到成型的塑料制件合格后，方可开出质量合格证书，人库保管，或投入生产使用。

7.1.6 关于模具试模方面 模具试用时质量控制的重点如下所述

7.1.6.1 试模前对模具进行质量检查

（1）模具闭合高度，与成型设备的配合部位和尺寸，顶出机构结合部位与尺寸，开模距。

（2）检查模具吊装结构是否齐全、可靠。

（3）模具外露尖角棱边的倒圆或倒角，模具代号印记、合模标记。

（4）附件、备件是否齐全。

（5）成型零件的尺寸、表面粗糙度和表面处理情况。

（6）模具定位件、导向件和紧固件的配合情况。

7.1.6.2 试模前装机空运转试验

（1）闭模后各承压面（或分型面）之间不得有间隙。

（2）活动型芯、推出机构和导向件的运动应平稳、灵活、动作协调、可靠，定位导向正确。

（3）锁紧件作用可靠，紧固件无松动。

（4）冷却水路通畅，不漏水，控制可靠。

（5）电加热装置无漏电现象，能达到模温要求，控制系统可靠。

（6）气动、液压和机械机构动作正确可靠。

（7）压机上附件的使用方面。

（8）空运转后，检查模具有无损坏现象。

7.1.6.3 试模后验收

（1）模具成型的塑料制件形状、尺寸、表面光泽等符合产品图及有关文件要求。

（2）模具工作系统可靠，工作平稳，动作灵活协调，能满足塑件成型质量要求和相应的生产率。

（3）溢料飞边不超过规定，材料消耗符合定额要求，推件印痕深度不超过0.5 mm；脱模良好，塑件留落方向符合设计要求。

（4）成型操作方便，易于掌握，安全可靠。

（5）各主要受力零件的刚性和强度足够，未发现变形。

（6）附件、备件齐全，能满足使用要求。

（7）开出模具质量合格证书，将模具涂油入库保管。

7.1.7 关于样品试制检测方面

在样品试制阶段成型工厂和用户双方的质量控制人员，应对塑料制件需要实行技师检测的项目、部位及方法进行协调统一，作到意见一致并用文件固定下来，以免以后产生分歧。必要时共同选定检验样件作为分析判断的依据，为成型制品的正式生产奠定一个可靠的质量验收标准。

样品试制检测时质量控制的重点如下所述：

（1）外观检验：熔接痕、缩痕、流纹、鼓凸、银纹、裂纹、异物、光泽、表面灰暗、损伤、飞边、模具镶件痕迹、推件痕迹及深度、字符等。

（2）尺寸和位置检验：测量方法，翘曲变形程度、尺寸精度及形位误差，自攻螺纹底孔直径，与其配套的组、部件组装配合试验等。

（3）成型制件的强度试验（根据需要确定测试项目）：落球试验、跌落试验、自攻螺纹强度试验、弯曲试验、蠕变试验、疲劳试验、冷热循环试验等。

（4）成型制件的老化试验（根据需要确定测试项目）：耐候性试验、应力开裂试验、耐溶剂性试验、耐药品性试验等。