l 概述

　　模壓成型工藝是塑性材料最常見、歷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種工藝方法。它具有成型裝置簡單、設備投資小、模具結構簡單等特點，在機械化、自動化生產高度發達的今天，仍是一種最為普及的生產手段之一。然而，進行壓縮模塑成型的模具設計能參考的文獻除了教科書、幾位前輩所著的專著、模具設計圖例以外，少有人總結模具設計中的關鍵技巧。

　　模具的加熱、保溫與冷卻及裝夾結構是復合材料模具設計不可或缺的一部分。結構設計直接影響到產品的外觀及內在質量均勻性，同時還影響產品的成型效率。

　　2 加熱、保溫與冷卻設計

　　2．1 加熱管的設計要求

　　鋼制加熱是幾乎所有塑料成型模具設計必須采用的加熱手段，可設計為單向接線、雙向接線等多種形式，材質上可采用有縫管、無縫管、不銹鋼管等，特點是熱損失小、熱效率高、排線簡單，可根據需要設

　　計為220V或380V，接線為式靈活多樣。但由于其材料和加工工藝的限制，模具設計中要注意它向身特點。

　?。╨）加熱管在兩端通常有較長的冷端，并不能起到加熱的作用。

　　（2）加熱段的功率設計盡量不超過10瓦特／厘米的限制。如30厘米長的加熱管，功率盡可能不要

　　超過300瓦。如果設計功率超過這個限制，加熱管表面負荷較高，鋼管易氧化腐蝕，造成短路。

　?。?）對于溫度高于250℃的模具設計，采用加熱管有一定難度。

　　我曾經利用加熱管升溫達到420℃，但是這種成型溫度對加熱管質量要求較高，需要經常檢查電路的通暢與短路與否。因為這種條件下加熱管、接線端子、連接用的銅線、鋼片等介質非常易于氧化，從而導致斷路。因此對電傳輸介質需要進行特殊處理，盡量避免使傳導電線暴露在空氣中，延長導線的使用壽命。

　　烙鐵芯通常也被作為模具加熱管的一種，特點是單位長度功率高（通常直徑10mm，長200px規格的烙鐵芯可以達到150瓦的輸出功率），耐用，安全性好，不易形成擊穿短路，可以通過鉆盲孔來埋設，缺點是難以定制設計，拆換時易碎、斷。

　　電路設計中不可缺少保險、空氣開關等保險措施，操作地由要保持干凈整潔，絕緣良好，操作中勤于檢查電氣故障，防止不必要的危險。

　　2．2 加熱管的安裝鉆孔

　　從傳熱角度上理解，加熱管的安裝要與模具表面盡可能貼合，以利于加熱管的熱量盡快傳遞到模具上。而實際上加熱管與模具并沒有多大接觸面積，傳熱的本質是輻射，傳導是次要的。因此大部分用于模具安裝的加熱管表面都涂有增強紅外輻射的涂層，同時也采用限制設計功率（10瓦特／厘米）的辦法以增長加熱管的使用壽命。

　　因此在加工加熱管孔時，尤其是長加熱管孔的加工沒必要設計太小的配合間隙，有效的設計方法是在孔的兩端盡可能能與加熱管嚴密配合，可以采用填塞、封堵或設計擋片等辦法。這種做法可以有效減小加熱管的散熱面積以及輻射熱量的損失。

　　2．3 加熱管的埋放

　　埋放的加熱管，最好采用與管內介質相同的氧化鎂粉進行充填，以降低加熱管表面的熱負荷，這種方法可以減少管的表面氧化，有效延長管的使用壽命。有條件的話，加熱管的安裝孔也最好灌入的氧化鎂粉。

　　2．4 模具保溫方法

　　加強模具的保溫措施可以減少模具的熱損失，可使模具在較短的時間內達到預定的生產溫度，減少能源浪費。每個工程技術人員對這個問題都有一套獨特的解決辦法，我只談談我的經驗。

　　2．4．l 加熱板的保溫措施

　　加熱板保溫通常采用石棉板或石棉布保溫，但石棉布不易擺放平整，對壓板的平行度保證也有定的影響。石棉板的種類很多，最常見的是橡膠石棉板，但這種石棉板卻不對以用于密封隔熱用的材料，具有一定的可壓級勝，同時在高溫時會釋放出一種十分難聞的氣味，影響操作環境及操作人的身體健康。

　　加熱板的保溫宜采用石棉紙板，常見的規格是1000x1000，3－5mm厚，板體較為規整，平行度較好，可壓縮性比較平均，高溫下無異味產生。

　　2．4．2 模具的保溫措施

　　模具的保溫措施很多，可用石棉布或玻璃布包裹氫氧化鋁保溫棉進行保溫?，F在市場上還有一種保溫涂料是目前用作模具保溫的理想材料，它由中長纖維、漿料及一種保溫泡沫材料混合而成，粘性適中，易于涂抹。這種材料常用作化工、采暖管道的保溫層材料，略含堿性（易腐蝕模具）。經在150℃條件下使用沒發現有燒焦、熔化、氣味等負面影響。同時材料很輕，可塑性較強，容易形成較為美觀的模具表面。

　　2，5 模具的冷卻方法

　　水冷卻是大多數模具采用的冷卻方式，但也有其缺點；要求管道密封性要好，上下水管路必須通暢，對水資源的浪費較大。當冷卻溫度超過100℃時，易產生蒸汽爆炸。優點是熱容較大，可實現快速降溫。

　　風冷卻是一種比較理想的冷卻方法，和水冷正相反，它不需要嚴密的管道密封，不存在資源浪費，可以冷卻溫度高于100℃的模具，可以通過氣體的流量來確定冷卻的速度，并且來源簡潔方便，有一定規模的生產車間都能取得比較方便的氣源。