模具成型工艺有哪些?一张图分清七大类

模具成型工艺有哪些?一张图分清七大类
模具成型工艺七大类对比图:注塑、冲压、压铸、铸造、锻造、吹塑、挤出全景示意

直接给结果:模具成型工艺主流就七大类——注塑、冲压、压铸、铸造、锻造、吹塑、挤出,区分的钥匙是加工对象和模具受力方式。先看产品是塑料还是金属、是板料还是块料,再对照文中的表格定位工艺,方向就不会错。

模具成型工艺选错方向,后面报价、开模、试模全是白费劲。我就碰到过拿钣金支架来问注塑模的朋友,聊了半天才发现他要的根本不是塑料模。这行没有万能工艺,七大类成型方式各管一段,先把工艺定对,模具钱才花得值。

把话先放这里:绝大多数产品光凭材料和形状,就能把候选工艺缩到一两类。塑料壳体基本是注塑的活,钣金件离不开冲压,电机端盖多半压铸,床身阀体靠铸造,曲轴连杆走锻造。范围缩下来了,再往下抠细节就有抓手了。

七大类模具成型工艺,一张表先看全貌

主流的模具成型工艺是注塑、冲压、压铸、铸造、锻造、吹塑、挤出七类,前四类管塑料件和金属件的大宗量产,锻造专做实心受力件,吹塑和挤出分管空心件与连续型材。记不住原理没关系,先把这张表存下来,碰到产品按行找。

工艺靠什么力成型模具常见材质典型产品
注塑塑料熔体高压注射P20、718H、2738外壳、周转箱、瓶盖
冲压板料室温冲裁折弯拉伸Cr12MoV、SKD11钣金件、端子、铰链
压铸铝锌合金液高压填充H13、8407电机壳、散热器、支架
铸造金属液重力浇注砂型、金属型床身、阀体、井盖
锻造热态金属锻压变形5CrNiMo、H13曲轴、连杆、齿轮坯
吹塑压缩空气吹胀型坯铝合金、铍铜镶块瓶子、油壶、桶
挤出螺杆连续挤出过口模38CrMoAl、H13管材、型材、薄膜

这张表是我自己整理着用的,打印出来贴在车间白板上快两年,新人来问工艺,指一下表能省半小时科普。真要往深处抠,每类工艺的模具结构又是独立一门学问,之前写过一篇七种成型工艺与模具结构的逐项对照,想配套看的翻这篇工艺模具原理与结构对照详解。

注塑、冲压、压铸、铸造:用得最多的四类,模具差别真不小

四类的分水岭是温度和压力:注塑吃塑料熔体,冲压在室温下吃板料,压铸高压打铝液,铸造靠自重浇注,压力差着数量级,模具材质和寿命也完全不在一个档。

先讲注塑。塑料件收缩率是头号变量,PP料收缩1.4%到1.8%,ABS只有0.5%上下,放尺差一点产品就装不进配合件。我拆过一副PP收纳盒模,一模两腔,周期32秒,模温机打到55℃的时候收缩率最稳,试模那几天天天泡在车间调保压,就为把这零点几压住。

冲压是四类里唯一不加热的。间隙是命门,双边间隙一般取料厚的8%左右,0.5毫米的板取0.04毫米,间隙大一点毛刺翻倍,小一点刀口崩得快。冲压模用Cr12MoV和SKD11多,硬度做到58到60度,一副复合模冲端子片一分钟上百个,这效率注塑追不上。想看四大成型工艺更细的对账,翻这篇注塑冲压压铸吹塑成型工艺对比。

压铸和铸造都跟金属液打交道,路数完全两样。压铸是高压快打,铝液660℃左右压进去,模具用H13,模温机烧到180℃,一副模正常打8万到12万模次;铸造靠金属液自重慢慢浇,砂型还要按2%左右放收缩尺,精度糙一截,胜在模具成本低,单件几十吨的机床床身也只有铸造扛得住。铸造模具的门道我单独写过,感兴趣的看砂型铸造和金属型铸造模具对比。

锻造、吹塑、挤出:看着冷门,缺了它们很多产品做不出来

锻造靠热态塑性变形打出致密组织做受力件,吹塑用压缩空气吹型坯做空心件,挤出连续过口模做管材型材,三种工艺对应三种产品形态,互相替不了。

锻造模的苦,干过的人都知道。坯料加热到1100℃往上往模膛里砸,飞边槽打出来的废边能占坯料两成重,5CrNiMo和H13是主流模材,一副锤锻模打几千到上万件就得翻修。累是真累,但锻件的纤维组织顺着零件形状走,同尺寸下强度就是比铸件硬气,曲轴连杆这种保命的件照样得锻造。踩过的坑记录在锻造模具选材与失效避坑实录里,这里不展开。

吹塑和吸塑老被搞混,其实差远了。吹塑是先挤出一截型坯,合模后吹气让它贴住模腔,瓶子油壶走这一套;吸塑吃的是薄片材,靠真空负压把片材拉贴到模上,鸡蛋托、吸塑包装那个路数,两边的模具和设备都没法互换。吹塑模多用铝材,导热快又轻,一副瓶模一模两腔,周期30秒上下。

挤出的特点就一个字:连续。PVC给水管、门窗型材条、塑料薄膜,机器不停料就不停,模具的核心是口模加定径套,口模定型材外轮廓,真空定径套管住外径。挤出口模不像注塑模那么贵,可对流道光洁度较真,拉出来有拉痕就是口模抛光没到位,返工没商量。

拿到一件产品,怎么反推该用哪类成型工艺?

先按材料分塑料还是金属,再按形状分壳体、板料、空心件、实心受力件、连续型材,七大类一下缩到一两个候选,拿不准就带样品让模具厂报方案。

展开讲讲。材料是塑料,壳体类走注塑,空心瓶走吹塑,管材条材走挤出;材料是金属板料,剪、折、冲全归冲压管;金属块料要致密受力走锻造,形状复杂精度要求不高的走铸造,薄壁件量大走压铸。这一套分下来,九成产品能对上号,剩下的一成是复合件,比如带金属嵌件的塑料把手,注塑时把螺母镶进去一起成型。

产量也影响选择。年量几千件,可以先上软模或者3D打印快速模打样试市场;年量几十万件起,再考虑开硬模。工艺选型拿不准的时候,多问两家模具厂没坏处,报价单上工艺方案写得含糊的直接淘汰,连自己用什么工艺都说不清的厂,模具也别指望。

回到开头那位拿钣金支架问注塑模的朋友,后来他照着表找到冲压厂,落料加折弯两套模一万出头搞定,比他原本打听来的注塑方案省了一大截。模具成型工艺这事,说难不难,难的是开工前肯花十分钟把方向对一遍。表就在上面,下次接单前先扫一眼,能省下的试错钱比你看十篇攻略都实在。

常见问题

除了这七大类,还有别的小众成型工艺吗?

还有几类,量相对小或者专攻特殊材料:模压成型做BMC井盖和摩擦片,发泡成型做EVA鞋底和包装衬垫,滚塑做大容积中空水箱,拉挤做玻璃钢型材。原理上都能算七类的近亲,遇到具体产品再说。

塑料瓶到底算注塑还是吹塑?

两步法PET瓶是注塑和吹塑的组合:先注塑出带螺纹的瓶坯,再加热吹胀成型。敞口的厚壁盒、罐子就直接注塑,不用吹。判断口诀是带螺纹瓶口的走瓶坯加吹,敞口的走注塑。

一副成型模具大概要花多少钱?

只能给区间:简单冲裁模几千到两万,单腔注塑模三五万起步,腔数翻倍价格不止翻倍,压铸模八万往上,锻造模看吨位。行业普遍报价含试模,砍价前先问清含不含修模次数,这比总价更要紧。

七类工艺能混着用在一个产品上吗?

太常见了。带金属嵌件的塑料件是注塑里镶冲压件,汽车车身是几百副冲压模加一批压铸件凑出来的,齿轮是锻造毛坯再机加工。产品越复杂,越得按部位拆开各归各的工艺,别指望一副模包打天下。

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