高光无痕注塑模具设计制造规范
一、高光无痕注塑的原理：
模具成型对温度有较高要求，通常在 80°至 130°左右。注塑转入保压后会改用冷却水，让模具降温到 60°至 70°度。在较高模温下保压成型，有利于消除熔接痕、流痕、产品内应力等缺陷。所以模具在工作时需要进行加热处理，为防止热量损失，通常会在定模侧加树脂隔热板。
模腔表面非常光亮德国葛利兹钢材，通常能达到镜面 2 级或更高的级别。高光模具生产出来的产品能够直接用于装机，不需要进行任何表面处理。正因如此，它对模具钢材以及塑胶材料的要求都非常高。
热流道系统有较多的热咀。每个热咀都需要带封针，并且有独立的气道。这些热咀可以通过电磁阀以及时间继电器等进行单独的控制。通过这种单独控制，能够实现分时进胶。这样做的目的是控制甚至消除熔接痕。
模具加热的方式一般有两种，分别是水蒸汽加热和加热棒加热。其中，水蒸汽加热方式是借助特定的模温机，在注塑过程中让蒸汽通过模具，以此使模具迅速升温；而在注塑完成后，会改用常温水（或者冰水）来让模具快速降温。加热棒的加热方式是：在注塑过程中，于内模料内部添加加热棒，以此让模具快速升温；在注塑完成后，借助内模料内部的运水（通常为常温水或冰水），或者叠层模料底部的铝材（铝材内部通运水），使模具温度快速降低。
(图１)
(图2)
二、 模具材料
（一）产品表面普通要求的模具材料可用NK80（日本大同）；
（二）高光要求的产品选用S136H（瑞典）、（日立）；
NK80无需进行淬火处理；S136需在粗加工后淬火至 52 度；本身具有 42 度的材料也无需淬火处理（建议使用此材料，因为不会影响后续加工或改动）
（四）德国葛利兹品牌中也有不错的选择：CPM40\
三、模具水道设计
水道的孔径为 5mm 到 6mm 大小；水嘴在模具侧使用 1/8 或 3/8 的牙，另一侧使用 3/4 英制螺纹；管件的材料是不锈钢管。
水道一侧距离产品面最近的位置不低于 5mm 且不高于 6mm；水道与产品面平行并且均匀分布（按照原则中心距为 15mm 进行分布）；热电偶需设计在两个水道的中间，其深度大约为 50mm；并且每套模具的 PT100 是一一对应的，要保持其精确度，将其埋在模具模仁内，就像热流道的热电偶一样，通过线连接到模具的外侧，连接转接插座，PT100 要有与之对应的插头进行对接。
模具水道接头需设计在模具的上下侧或者后侧；在操作侧不能有水道出口或者水管排布，避免烫伤人员。
模具进出水嘴处采用了分流板设计。水热模温控制系统只有一进一出的管道，这样做是为了减少过多的水管连接，从而减少热能不必要的损耗。同时，也能达到安全与节能的目的。波纹管的外表面用隔热胶带缠绕，起到了保温与安全的作用。
堵头为保证不漏气漏水，需先使用铜堵，接着用锥度喉牙加耐高温胶进行密封；高光模具在冷却水道的排布方面较为讲究，良好的水道排布不但能大幅提高注塑效率，还能在改善产品质量方面发挥重要作用。高光模具的水道需要均匀且充分，如此一来，借助模温机便能轻松达到所需温度；另外，通过采用加长水管直接将模芯运水引出，而不使用密封圈，这样既能避免模具长期在高温下作业导致密封圈老化，又能降低很多模具的维修成本。值得一提的是，高光模具的运水管需使用能耐高温 250 度且高压为 16 公斤/兆帕的油管，以避免在高温高压环境下水管破裂。对于圆型产品，会采用环型运水；对于长条型产品，会采用平行运水；对于高度落差大的产品，会采用水井形式；对于异形产品，会采用与产品外型一致的三维运水。
四、模具隔热系统
模具定模镶芯四面需做掏空处理，动模镶芯四面也需做掏空处理。模框与镶芯要有一定间隙，间隙大小根据模具材料的热膨胀系数而定，单面为 1mm，这样能防止模框膨胀，从而减少模芯与模框的接触面，以有效使用热能。模芯与模框的锁定可采用斜契方式或其他类似方式，并且前端采用隔热效果明显的粉尘树脂或其他材料。
模框与镶芯的详细结构在附图 1 和附图 2 中可以看到；模框的冷却水具有重要性，为了避免模仁中的热能传递到模框，需要在靠近导柱的位置，上下布置一圈运水。
导套运动部位最好使用石墨材料，或者将导柱前端进行避空处理。在配合处，只要能保证 25mm 的长度就可以了。
五、模具浇口设计
模具浇口设计需做到以下几点：一是尽可能减少熔接线；二是有利于排气以及减少剪切。对于采用水加热模温机的模具而言，其浇口尺寸要开得较大，并且尽量选用大胶口进胶或者热流道进胶的方式。在不会对产品机能以及成型效率造成影响的情况下，浇口应尽量缩短其长度和深度，同时尽可能增大宽度。若浇口尺寸较小，那么容易引发充填不足（短射）、收缩凹陷、熔接线等在外观方面的缺陷，并且成型收缩会有所增大。若浇口尺寸较大，就会在浇口周围产生过多的残余应力，从而致使产品出现变形或破裂的情况，而且浇口的去除加工会比较困难等。最好是选择一个浇口，除非流动比超过实际的极限。树脂的流动长度曲线图，能够提供在某一特定成型条件下材料的流动长度。多个浇口时常会导致出现缝合线与融合线。对于那些长的、窄的成品而言，采用单浇口能够保证材料、温度、保压分布更加一致，并且能取得更好的配向效果。
要充分考虑对胶口冷料的排除。要扩大主流道的截面积。要扩大分流道的截面积。
4. 对于高光模具，一定要在 T1 之后，按照样板上产生熔接线和鼓气的位置添加排气。
高光模具温度高低落差大，因此碰面配合要求较高。同时要减少碰穿面的面积，分型面四周 10mm 配合就可以，其他部分尽可能做避空处理。
八、加热棒高光模设计
进胶口处上下侧需有电热棒，运水孔通常为∅6；两运水孔的中心距离在 15mm 到 20mm 之间；加热棒壁与产品表面的距离是 5mm，两加热棒之间的中心距离为 20mm；运水壁到加热棒壁的距离为 6mm 到 8mm。内模腔运水可以通过耐高温密封圈来密封，也可以采用硬密封的方式。
加热棒的直径是∅4.92，在模具设计的时候是∅5。在装配加热棒之前，首先要用∅5 的顶针把加热棒孔的毛刺磨掉，并且要磨刃口。
模具进出水嘴处采用了分流板设计，这种设计与水蒸气加热模具的分流板设计相同。因为电热模温控制系统只有一进一出的水路管道。
九、高光对产品的要求
高光模具对产品结构有着严格要求。越光亮的产品，对光的折射效果越敏感。表面只要稍有缺陷，很快就能被发现。所以，如何解决缩水问题，是高光产品的首要问题。一般情况下，产品筋位厚度不超过主体胶位厚度的 0.6 倍时，就不会缩水，或者说缩水较小不易被发现，这种情况下可忽略不计。对于高光产品来说，这样的要求是远远不够的。需要把产品筋位的厚度减小，使其不超过主体胶位厚度的 1 倍。并且对于螺丝柱位，必须要做成火山口式斜顶结构。
产品的脱模斜度需拔到 3 度以上，这是最关键的。因为它是镜面产品，容易产生吸附力，这种吸附力会对出模产生影响。
十、高光模对塑胶材料的选择
目前常用的高光塑胶材料主要有两种，分别是 ABS+PMMA 和 ABS+PC。ABS+PC 是常用的机壳材料之一，它的成本相对较高，然而，由它成型出的产品在耐冲击性、表面光泽度以及硬度等方面都要优于 HIPS。正因如此，在生产高光产品时，通常会选择高光 ABS 材料。ABS 属于无定形聚合物，没有明显的熔点。因为它的牌号品级数量很多，所以在注塑的时候要根据不同的品级制定合适的工艺参数，通常在 160℃之上且 270℃之下就能成型。在成型的过程当中，ABS 的热稳定性比较好，可供选择的范围比较大，不容易出现降解或者分解的情况。ABS 的熔体粘度处于适中的状态，它的流动性比聚本乙烯（PS）以及聚碳酸酯等要好。同时，熔体的冷却固化速度比较快，通常在 5 到 15 秒内就可以冷固。ABS 的流动性与注射温度有关，也与注射压力有关，并且注射压力对其稍微敏感一些。因此，在成型过程中，可以从注射压力方面入手，以此来降低其熔体粘度，提高充模性能。ABS 的组分不同，导致其吸水及粘附水的性能不一样。它的表面粘附水及吸水率在 0.2%到 0.5%之间，有时能达到 0.3%到 0.8%。为了获得较为理想的制品，在成型之前要进行干燥处理，让含水量降到 0.1%以下。不然的话，制件表面就会出现气泡、银丝等瑕疵。一般来说，塑胶材料需要添加 1%的金属粉来提高高光金属效果。
十一、模具的抛光与保养
在塑料模具加工里的抛光，和其他行业所要求的表面抛光差异很大。严格来讲，模具的抛光应称作镜面加工。它既对抛光本身有高要求，又对表面平整度、光滑度以及几何精确度有高标准。而表面抛光通常只是要求能获得光亮的表面。
镜面加工的标准被分为四级。其中，AO 的标准是 Ra0.008μm，A1 的标准是 Ra0.016μm，A3 的标准是 Ra0.032μm，A4 的标准是 Ra0.063μm。因为电解抛光、流体抛光等方法难以精确控制零件的几何精确度，并且化学抛光、超声波抛光、磁研磨抛光等方法的表面质量无法达到要求，所以在精密模具的镜面加工中，主要还是采用手工抛光的方式。
要想获得高质量的抛光效果，手工抛光的基本程序中最重要的是具备高质量的油石、砂纸和钻石研磨膏等抛光工具及辅助品。同时，抛光的工作环境也很重要，需要是无尘车间。并且德国葛利兹钢材，抛光程序的选择取决于前期加工后的表面状况，像机械加工、电火花加工、磨加工等等。
许多模具制造商为了节约时间，选择从#400开始进行研磨。
因为这样可能会导致预硬钢件表面烧伤。
精抛主要使用钻石研磨膏。若用抛光布轮混合钻石研磨粉或研磨膏进行研磨，通常的研磨顺序为 9μm（#1800）、6μm（#3000）、3μm（#8000）。9μm 的钻石研磨膏和抛光布轮可用于去除#1200 和#1500 号砂纸留下的发状磨痕。先用粘毡进行抛光，接着用 1μm（#14000）的钻石研磨膏进行抛光；然后用 1/2μm（#60000）的钻石研磨膏进行抛光；最后用 1/4μm（#）的钻石研磨膏进行抛光。在模具加工车间中，精度要求在 1μm 以上（包括 1μm）的抛光工艺可在一个清洁的抛光室内进行。若要进行更加精密的抛光，就必需一个绝对洁净的空间。口水沫有可能报废数个小时工作后得到的高精密抛光表面。
3. 较硬的木条如樱桃木，更适合用于平整表面的抛光。修整木条的末端，使其能与钢件表面形状相吻合。这样做可以避免木条（或竹条）的锐角接触钢件表面，从而避免造成较深的划痕。
当更换不同型号的砂纸时，抛光方向需变换 45°到 90°。这样就能分辨出前一种型号砂纸抛光后留下的条纹阴影。在更换不同型号砂纸之前，必须用 100％纯棉花蘸取酒精之类的清洁液对抛光表面进行仔细擦拭。因为哪怕一颗很小的沙砾留在表面，都可能毁坏接下来的整个抛光工作。当从砂纸抛光转换为钻石研磨膏抛光时，这个清洁过程是重要的。在抛光继续之前，必须将所有颗粒以及煤油完全清洁干净。
为避免擦伤和烧伤工件表面，在用#1200 砂纸抛光时要特别小心，在用#1500 砂纸抛光时也要特别小心。所以有必要加载轻载荷，并且采用两步抛光法对表面进行抛光。用每一种型号的砂纸抛光时，都应沿两个不同方向进行两次抛光，两个方向之间每次转动 45°到 90°。
（三）钻石研磨抛光应注意以下几点：
这种抛光需尽量在较轻压力下进行，尤其在抛光预硬钢件以及用细研磨膏抛光时。当用#8000 研磨膏抛光时，常用载荷为 100 至 200g/cm²，但要精准保持此载荷较为困难。为便于做到这一点，可在木条上制作一个薄且窄的手柄，例如加上一片铜；也可在竹条上切除一部分使其更柔软。这样可以帮助控制抛光压力，以确保模具表面压力不会过高。
当进行钻石研磨抛光操作时，工作表面需要保持洁净，并且工作者的双手也必须被仔细清洁。
每次抛光的时间不宜过长。时间越短，效果就越好。倘若抛光过程持续时间过长，就会导致出现“橘皮”和“点蚀”的情况。
为了获得高质量的抛光效果，应当避免使用容易发热的抛光方法和工具。例如，抛光轮抛光这种方式，因为抛光轮会产生热量，而这些热量很容易导致“橘皮”现象的出现。
当抛光过程停止后，确保工件表面洁净是很重要的，同时要仔细去除所有的研磨剂和润滑剂，之后还应在表面喷淋一层模具防锈涂层。
（四）影响模具抛光质量的因素
手工抛光主要靠人工完成，因此目前抛光技术是影响抛光质量的主要原因。同时，它还与模具材料、抛光前的表面状况、热处理工艺等有关。优质钢材是获得良好抛光质量的前提，若钢材表面硬度不均或特性有差异，通常会导致抛光困难。钢材中的各种夹杂物和气孔对抛光不利。
（五）不同硬度对抛光工艺的影响
硬度增高会导致研磨的困难加大，然而抛光后的粗糙度却会减小。因为硬度增高了，所以要达到较低的粗糙度，所需的抛光时间就会相应地变长。与此同时，硬度增高了，抛光过度的可能性也就相应地减少了。
（六）工件表面状况对抛光工艺的影响
钢材在切削机械加工进行破碎时，其表层会因热量、内应力或其他因素而遭到损坏。若切削参数不当，会对抛光效果产生影响。所以需要用高速 CNC 进行精加工，且加工切削量要控制在 0.05mm 至 0.07mm 之间。电火花加工后的表面，相较于普通机械加工或热处理后的表面，更难以研磨。因此，在电火花加工结束前，应采用精规准电火花修整，不然表面会形成硬化薄层。如果电火花精修规准选择得不合适，那么热影响层的深度最多能达到 0.4mm。硬化薄层的硬度比基体硬度要高，这种情况下必须将其去除。所以最好再加上一道粗磨加工工序，把损坏的表面层完全清除掉，形成一片平均粗糙的金属面，这样就能为抛光加工提供一个良好的基础。
十二、高光模具的保养
模具工件表面平时需有高等级防锈剂，或者用保鲜膜封贴。这样做是为了防止其与空气直接接触，避免生锈。
二、禁止任何杂物或手直接与型腔面接触；
清洗镜面工件时，要用高密度的纸巾喷上清洗剂，然后由上至下轻轻擦洗，并且不能来回擦洗。不能使用医用药棉和布条。也不能用气枪直接在工件上吹，因为气管内的杂物和水气会致使工作表面受损。
每次模具生产后，需要用气枪把模具水道内的冷却水吹干净。每次试模后，也需要这样做。这样做是为了防止模仁内积水而导致生锈，避免影响模具的寿命。
