第三章 塑料、模具材料与管理

3.1 塑料

3.1.1 注射成型条件

由于聚合物的大分子结构和分子热运动特点，决定了聚合物存在玻璃态、高弹态和黏流

态等聚集态。聚集态的转变受化学组成，分子结构，所受应力和环境温度的影响，聚合物的

组成一定时，主要与温度有关。

图 3-1 聚合物状态与塑料成型的关系

如图 3-1 所示，当温度在玻璃化温度（ gT ）以下时，聚合物处于玻璃态，是坚硬的固

体。分子热运动能量较小，弹性模量较大，且形变是可逆的。在这一聚集态不宜进行较大变

形的成型。在玻璃化温度（ gT ）以上，塑料要变软，所以玻璃化温度（ gT ）塑料使用的最

高温度。塑料使用的下限温度称为脆化温度，低于脆化温度时，塑料受力容易发生断裂破坏。

当温度在玻璃化温度和黏流温度（ fT ）之间时，聚合物处于高弹态，分子热运动的能

量增加，弹性模量大大降低，对于无定型聚合物，可对某些材料进行加压、弯曲、中空或真

空成型。对结晶聚合物，可在玻璃化温度至熔点（ mf TT ~ ）区间进行薄膜和纤维的拉伸。

当温度升高到黏流温度（或熔点）以上时，聚合物在外力作用下会发生黏性流动，在黏

流温度以上不高的温度范围内，常用来进行压延成型、某些挤出和吹塑成型。在比黏流温度

更高的温度下，在不大的外力下就能引起熔体的流动变形，且此时的形变主要是不可逆的黏

性变形，熔体冷却后即能将变形永久保持下来，因此，这一温度范围常用于进行注射等成型。

但温度过高会使聚合物黏度大大降低给成型带来困难并使产品质量变劣。温度高到分解温度

（ dT ）时，还会引起聚合物的分解变质。

可模塑性是指塑料在温度和压力作用下产生变形并在模具型腔中模制成型的能力。具有

可模塑性的塑料可通过注射、模压和挤出等成型方法制成各种形状的模塑制品。可模塑性主

要取决于材料的流变性、热性能、物理力学性能以及热固性塑料的化学性能等，成型时的工

艺因素（温度、压力和成型周期等）以及模具的结构尺寸。如图 3-2 所示，为可模塑性与温

度、压力之间的关系。温度过高流动性好，但制品的收缩率大，甚至会引起分解；温度过低，

熔体流动性差，成型性差，且制品性能会降低；压力过高会引起溢料，增加制品的内应力；

压力过低则会充模不足造成缺料。图中四条曲线所构成的面积是最佳的模塑区域。

A－成形区域；a－表面不良线；b－溢料线；c－分解线；d－缺料线

图 3-2 模塑压力－温度曲线

3.1.2 塑料的定义及分类

塑料在化学构造的性质上大致分为热固性塑料 (thermosets plastics)和热塑性塑料

(thermoplastics plastics)两种。 1. 热塑性塑料 1) 聚氯乙烯树脂。 2) 聚苯乙烯树脂(PS）。 3) ABS 树脂，AS 树脂。 4) 丙烯酸树脂(PMMA)。 5) 聚乙烯(PE)。 6) 聚丙烯(PP)。 7) 氟塑料。 8) 聚酰胺树脂(PA)。 9) 聚甲醛树脂(POM)。 10)聚碳酸酯树脂(PC)。 11)纤维素塑料。 2. 热固性塑料 1) 酚醛树脂。 2) 脲醛树脂。 3) 三聚氰胺树脂。 4) 不饱和聚醋树脂(FRP)。 5) 环氧树脂。 6) 聚氨酯树脂。

3.1.3 热塑性塑料的特性

1. 聚氯乙烯树脂(PVC) PVC 的单体是由乙炔与盐酸反应而成，将此单体以种种方法，聚合成 PVC。PVC 对热

与光缺乏稳定性，所以需加稳定剂，以防止加工成为制品后变色或分解。稳定剂种类很多，

包括金属皂、有机锡化物，可分透明、不透明及软硬质等。软质 PVC 的加工温度是 70℃-100 ℃，硬质 PVC 加工时间短，不过须升温到 150℃左右，硬质 PVC 熔融时，流动性不好，所

以注射成型不像聚苯乙烯 PS 那么容易。硬质 PVC 即使不用增强剂，其力学强度也相当大，

电气绝缘性佳、耐酸、耐碱性、耐水性等也非常好，且透明可以自由着色，加工性也好。软

质 PVC 因具有可塑性，所以上述性质较低，不过却可自由制得柔软的薄膜或薄板。软化温

度约 80℃，分解温度约 273℃ 。 PVC 的缺点是耐热性差，在 65℃~80℃即软化，在高温时容易分解。 PVC 可用于制作桌巾、包装膜、汽车窗帘、公事包、手提包、化学鞋，胶膜能通过紫

外线，保温性能很好。硬质 PVC 可用于水道配管、化学工厂配管、建材、招牌、电话机、

电气零件、耐药品器具等。 2. 聚苯乙烯树脂(PS)

由苯（取自煤焦油或石油）和乙烯气制成的乙烯混合气，通过加热到 600℃的金属氧化

物催化而脱氢，得到苯乙烯单体，再以无机或有机的过氧化物等催化剂催化聚合而成聚苯乙

烯树脂。市面上的聚苯乙烯树脂，平均分子量约为 7 万~10 万，无色透明，硬而稍脆，耐水

性、电气绝缘性非常优越，不受强酸或强碱侵蚀，但对有机溶剂和油缺乏耐力，耐热性也不

是很好。聚苯乙烯树脂的另一大特征是熔融树脂的热稳定性和流动性很高，成型性非常好， PS 可自由着色，但稍脆。耐冲击性苯乙烯（HIPS）树脂是在苯乙烯树脂中添加丁二烯和苯

乙烯共聚合橡胶而得，但两者又各分好几级，此外也有添加紫外线吸收剂或抗氧化剂以改善

耐光性，也有把玻璃纤维加人基材中，以加大强度的。 PS 迎合现代视觉的美观透明性和色调，使它可广泛用于面包盒、牛油罐等餐桌用品、

商品容器、玩具等，水果盘、牙刷，或毛刷的柄、肥皂盒、调味料容器等。 3. ABS 树脂及 AS 树脂

苯乙烯单体若与丙烯睛单体和丁二烯橡胶聚合，则可得由丙烯睛（A）、丁二烯橡胶（B）、苯乙烯（S）三成分各种比例组合而成的共聚合体（ABS）。其特性由于三成分的巧妙配合，

而显示出耐冲击性极大，拉伸强度和刚性都高的特点，且这些性质在低温中也不会改变。此

外也有相当的耐热性，耐化学药品和油，具有苯乙烯（PS）和耐冲击性苯乙烯（HIPS）所

没有的卓越性质。AS 树脂是 ABS 树脂中无丁二烯的树脂，仍保有苯乙烯树脂的透明性，且

耐热性、耐药品性、耐油性、机械强度等均有较大改善。 ABS 树脂具备冲击强度、机械强度、耐药品性、耐热性、尺寸稳定、加工容易等性质，

也是较廉价的工业材料。主要用途是制造收音机、电视机外壳、冷暖气机、果汁机、吹风机、

刮胡机的外壳、电扇的本体、汽车的仪表外壳、前护格框、车厢冷气机外壳。 AS 树脂可用于需要机械强度、耐药品性、透明性的用途，电池箱、仪表盒、电扇的风

叶、牛油盒等。 4.丙烯酸树脂(PMMA)

PMMA 由丙酮和氰酸制成氰化丙醇加浓硫酸脱水，再以醇类酯化合成甲基丙烯酸酯，

由催化剂聚合制得聚甲基丙烯酸甲酯。 聚甲基丙烯酸甲酯与聚苯乙烯（PS）同是塑料中透明度最佳者，且比聚苯乙烯树脂更

难割伤，可为板状的有机玻璃，可加热弯曲成曲面，相对密度也轻。可着色成华丽的色调，

在建筑材料或家具方面也使用很多。 PMMA 可用于制造汽车零件。因其具有耐光性、透光性，其最适于制作招牌、照明罩、

亮光天花板。PMMA 机械加工性良好，易于粘接，可制造精巧透明模型、光学透镜、假牙、

隐形眼镜及电机零件。 5.聚乙烯(PE)

日常生活中最常看到的塑料就是聚乙烯（PE）。聚乙烯是由乙烯聚合而制成，乙烯工业

上取自石油的分馏。 低密度聚乙烯加少量的氧在 2000 大气压左右的高压下，加热到 200℃可得白蜡般的聚乙

烯，称为高压法聚乙烯。若用特殊的有机金属催化剂，可在常温下将乙烯聚合，而得高密度

聚乙烯，称为低压法聚乙烯。聚乙烯的一般性质是乳白色半透明或不透明，比水轻，燃烧时

像石蜡一滴滴落下，耐水性、电气绝缘性、耐酸性、耐碱性都非常好。可溶于热甲苯，但对

大多数药品都稳定，所以易成型。热熔指数（melt index）表示聚乙烯的熔融黏度大小，此

值愈小则分子量愈大，机械强度也愈好，不过流动性较差。 耐热性低，化学性不活泼，导致印刷和粘接不良。 可用于制造各种瓶子、鱼网、粗绳、电线缆、电话架线、切菜板、垃圾箱等。

6.聚丙烯(PP)

聚丙烯的原料、制造技术和性质与聚乙烯有非常密切的关系。即原料的丙烯和乙烯同时

大量含于石油的分解气体中。并且聚丙烯的工业制造方法与聚乙烯相同，即是用催化剂在低

压下聚合而成。聚丙烯的分子结构规则，排列整齐，为均衡性聚合体，结晶度很高，耐热性

和强度都很优越。其相对密度只有 0.90~0.92，是最轻的塑料，点火后，像聚乙烯一样燃烧，

其烟有特殊臭味，可与聚乙烯区别。聚丙烯的软化点远高于高密度聚乙烯，可达 170℃。透

明性佳，抗拉强度、表面硬度大。 低温时不耐冲击，食品容器在进出冷藏库时若掉下易裂。不耐紫外线。 可用于制造电器外壳、水桶、食器、管类、滤布、鱼网、粗绳等。

7.氟塑料

氟塑料是性能优越的工程塑料，其耐化学药品性及电气绝缘性是塑料中最佳的。且在高

温和低温中都不改变其性质，但价格贵。氟塑料的聚合体种类很多，不过工业上大致有四种：

四氟化树脂、三氟化树脂、二氟化树脂及 FEP 树脂。但大致是由二氯二氟甲烷的单体聚合

而制得。氟塑料优于其他塑料的特点是不受药品的侵蚀，耐高温，耐高频等电气特性良好，

四氟化树脂在-200℃~250℃，三氟化树脂在-200℃~250℃，二氟化树脂在-60℃~150℃范围

内性能稳定。由于不吸水，用作电气绝缘材料或防腐蚀的理想材料，在电子设备、雷达、电

视、微波中继设备等无线通信设备方面，可提高性能，并可小型化。二氟化树脂很耐紫外线，

长年累月其性能不变，可用作建筑物材料。 8. 聚酰胺树脂 (nylon)

尼龙一般都很强韧，耐油性、耐药品性好，从高温到低温都可稳定使用，具备作为工程

塑料的良好条件。摩擦系数小、耐磨性好，对钢的摩擦系数 0.15。聚酰胺对聚酰胺则在 0.1以下，故专用于制造录音机、复印机、计算机等较小的齿轮、凸轮、轴承等机械零件、滑轮。

尼龙一般都易吸湿，尺寸和强度会因吸湿而发生变化。所以精度高时要特别注意，成型时，

务必充分干燥材料。 可用于制造齿轮、电器接头、灯壳、引擎风扇叶、镜子、外壳、电子零件、轴承、计算

机、电视组件、溜冰鞋底、球箱、拉链、钓鱼线、刷子毛、梳子、高压软管、枪托等。 9.聚甲醛树脂(POM)

POM 是耐热性和耐溶剂性良好的强韧材料。聚甲醛的特性类似尼龙和 PC，非常强韧，

而且热变形温度很高，耐磨性优越，长时间负载也不易变形，而且反复弯曲后，其性质几乎

不变，所以也称为塑料弹簧。对钢的摩擦系数之低并不亚于尼龙，吸水所导致的尺寸变化，

也远比尼龙小。 可用于制造汽车零件、齿轮、电子零件、水龙头、凸轮、照相机零件、钟表内部零件、

拉链、电脑零件等。 10.聚碳酸酯树脂(PC)

PC 为无色或淡黄色的材料，抗拉强度、弯曲强度、弹性、耐冲击性都大，这些物理性

质可与金属材料匹敌。且这些性质不会因温度而有太大变化，在 140℃仍可保持强度。 脆化温度低到-100℃~140℃，耐冲击性很大，高居塑料的首位，可制成胶盔、安全帽。

对紫外线的抵抗性很强，曝露屋外十年间的耐候性试验，力学性能仍毫无变化。电气性质也

优良。耐药品性是耐酸而不耐碱。 PC 到 220℃~230℃才开始软化熔融，黏度也大，故成型

加工时，需用大于聚苯乙烯或丙烯树脂的高温、高压。 可制成安全帽及各种机械零件，外壳及需电气绝缘性、强度、耐热性、透明性、尺寸稳

定性、耐振动的电气机械器具的零件。 11.纤维素塑料

透明性、可挠性、加工性良好、流动性、成型性良好、表面光亮、有良好的尺寸精度。 可制成难燃的眼镜框、工具、电气零件、透明包装盒。

3.1.4 热固性塑料的特性

1.酚醛树脂 酚醛树脂是酚（phenol）和甲醛制成的，大都含有木粉、石棉、牛皮纸、布等填充料。

加木粉后，成型较容易；加入石棉可提高耐热性；加入云母可增加电气绝缘性；加人长纤维

可增大机械强度；加入合成纤维布，可增加电气绝缘性与强度。机械强度高、电气绝缘性良

好、耐热性相当好、耐硫酸等强酸、不易燃、成型容易、精度也高。机械加工也容易、廉价

耐用。 易受碱性溶剂侵蚀。原色为黄褐色，易变色。 可制成电气绝缘材料、电机制品、通信零件、配线器具、连接器、开闭装置、插座、水

壶、熨斗的握柄、搅拌器。 2.脲醛树脂

用酸或盐基为催化剂，使尿素（氨）和福尔马林反应，可制得脲醛树脂。其成型是用硬

质铬镀模型，用压缩成型法，温度控制在 130℃~150℃左右。耐热性比酚醛树脂差，但在 100℃以下可连续使用，对有机溶剂、油类的抵抗力强。树脂本身可自由着色、光泽性好、外观

好。电气性质中的耐电弧性优于酚醛树脂。性质优良，但成型收缩率比酚醛树脂大，且耐水

性、耐老化性、耐煮沸稍差些，故不适于室外或工业用途。 可用于化妆品用、医药品用、各种容器用的帽盖，筷、盆、碗、茶盘、水果盘等不需耐

热性、耐水性的食品器皿，钮扣、烟灰缸、玩具、文具等杂货日用品，汽车零件、电机零件，

照明器具、收音机外壳、开关钮、电表外壳等电气零件。 3.三聚氰胺树脂

无色透明、可自由着色、非常硬，耐药性、耐水性、耐溶剂性、耐热性、耐火焰性佳。

机械强度、电气绝缘性、耐电弧性也佳。不易老化，总体性能优于脲醛树脂，但价格较高。 可制成烟斗、热水壶、装饰板、电气绝缘性好的零件。

4.不饱和聚酯树脂(UP)

是不饱和二元酸的醇酸树脂和乙烯系单体的混合物。此树脂为低黏度液体，固化时，不

会产生气体，故成型压力极低。以玻璃纤维为增强体则更有极优良的机械强度。 可制造飞机零件、舟艇零件、钢盔衬垫、浴槽、跑车、冷却塔、水槽、药品箱。

5.环氧树脂(EP)

环氧树脂主要原料为丙烯和苯反应而来，能与其他物质，特别是金属粘着，故可作为胶

黏剂。另一大特点是固化时，不产生挥发物质，所以收缩小，可制得尺寸精度良好的成型品，

尺寸稳定性好。可用做胶黏剂、涂料。 6.聚氨酯树脂

聚氨酯树脂可有泡沫塑料、橡胶、热塑性及热固性塑料的性质，可用为弹性体、胶黏剂、

涂料等。也可用作收缩性大的合成纤维。富弹性和强韧性、拉伸强度大、不易受油或溶剂侵

蚀，不易老化和磨损。 遇水易分解，不耐酸、碱、沸水、水蒸气。 用途： 1) 泡沫塑料。作为软质泡沫塑料是利用其橡皮弹性、拉伸强度、耐疲劳性的特点。 2) 橡胶弹性体。弹性、抗拉强度、断裂强度、耐磨性、耐老化性等都很好，可作为卡

车用轮胎，各种滚筒或搬运带，无声齿轮。 3) 涂料及胶黏剂。聚氨酯树脂涂料及胶黏剂有与被粘接面粘接良好的特点，适用于粘

接木材、橡皮、塑料、玻璃、金属等材料，但受紫外线作用易变黄色。

3.2 模具材料

塑料模具的品种规格多、形状复杂、表面粗糙度值低、制造难度大，因此综合分析其工

作条件、性能，以提高模具寿命、保证加工质量、降低生产成本，就显得非常重要。 塑料模具按成型固化不同可分为热固性和热塑性塑料模具。热固性塑料模具工作时，塑

料为固态粉末料或预制坯料，加入型腔并在一定温度下经热压成型，受力大，并受一定的冲

击，摩擦较大，热机械负载及磨损较大；热塑性塑料模具使塑料在黏流状态下通过注射、挤

压等方法进入模具型腔，塑料变形抗力相对较小，模具受热、受压、受磨损情况通常不十分

严重，但当加人固体填充料时，磨损会大大增加。 塑料模具钢的基本性能要求如下： ① 较高的硬度、好的耐磨性，型腔表面硬度要求 30~60HRC，淬硬性大于 55HRC，并

要求有足够的硬化深度，芯部有足够强韧性，以免发生脆断、塑性变形。

② 一定的抗热性和耐蚀性。 由于塑料模一般结构较复杂，型腔表面粗糙度值要求低，精度要求高，要保证有优良工

艺性能，具体要求如下： ① 热处理变形小并有较好的淬透性。 ② 切削加工性能好，要有优良的抛光、耐磨性能。 ③ 对使用冷挤成形工艺加工的塑料模具，要求材料有较好的冷挤压成形性，退火后硬

度要低、塑性要好、变形抗力要小，便于成形加工，淬火后变形抗力高。 ④ 其他工艺性能要良好，如锻造工艺性能和焊接性能等。 塑料模具零件可分工作零件和结构零件。工作零件是指对塑料制品的几何形状、尺寸及

其精度起决定性作用的零件，所以也叫成形零件或零件的成形部分，如型腔、型芯、镶块、

成形杆、成形环等。它们的工作条件相当复杂，技术要求很高，尤其是成型零件工作面的表

面质量，是影响塑料制品外观和质量以及模具寿命的主要因素。常用的塑料模具钢包括以下

几类： 1. 表面硬化型塑料模具钢 表面硬化钢可获得坚韧的芯部以及耐磨表面，表面硬度高有利于抛光处理。表面硬化钢

的含碳量小于 0.25%。在热处理过程中，碳元素可以加强钢芯部强度。为了得到比较高的表

面硬度必须增加表面碳含量，这可以通过在热处理过程中加入碳触媒剂来实现。通常理想的

碳化温度深度为 0.6~1mm 之间，在淬火和回火后，表面硬度可达到 HRC58~62 之间。由于

碳化温度较高，必将引起尺寸变化，这需要额外的后续加工。 2. 淬透型塑料模具钢 同表面硬化钢相比，淬透钢的突出优点为热处理简单，可以在后续的模腔修模过程中不

必重新进行额外的热处理，其缺点是容易产生裂纹，特别是对于大型模具尤其如此。 耐腐蚀钢的耐腐蚀性能受热处理的影响较大，特别是受回火温度、回火方式、次数和析

出碳化物的分布等影响较大，当回火温度小于 400℃时，将会有少量的碳化物析出，这会降

低马氏体的残余应力，而对耐腐蚀性能没有影响。如果回火温度在第二类回火脆性温度范围，

则耐腐蚀性能将会有明显的下降。最大腐蚀发生在温度高于第二类回火脆性温度 50℃左右，

这时析出碳化物开始增加，碳化物周围的铬含量降低，于是这些区域就会发生腐蚀。回火温

度越高，通过迁移，碳化物周围的铬含量就越高，从而使耐腐蚀性能提高。 一般来说，耐腐蚀钢都具有足够的耐磨性，可以通过表面处理来提高耐磨性，例如渗氮，

但是这种表面处理会降低耐腐蚀性能。 只有通过多相材料，才有获得较高的耐磨性，例如，那些含有较硬表面分散相（例如碳

化物）的材料，碳含量、碳化物颗粒大小与形状、碳化物分布以及基体的硬度都是影响耐磨

性的关键因素。 通常耐磨性和耐腐蚀性两者相互影响。对于耐腐蚀钢，只有当基体中的铬含量大于 13%

时，其才能达到足够的耐腐蚀性。 由于碳元素和铬元素的亲和力较大，基体中的铬含量通常会因为碳化铬的形成而降低。

因此，增加耐磨性一般会降低耐腐蚀性能。 当成型磨损作用特别大的塑料时，即使用高碳、高铬，磨损仍可能非常严重。这时，可

以用粉末冶金法得到的硬质合金作为模具材料，这种合金钢含有 33%左右钛的碳化物，由

于这种碳化物的硬度非常高，因此这种合金钢的耐磨性非常好。 同其他工具钢一样，硬质合金在退火状态下的硬度较低，适于进行机加工。在热处理后，

硬质合金的硬度可以达到 HRC70 左右，如果条件允许，可在真空炉中进行热处理。由于碳

化物含量高，热处理后的尺寸变化仅为冶炼钢的 50%。 3. 预硬化型塑料模具钢 有些塑料模具钢在加工成形后进行热处理时变形较大，无法保证模具的精度，因此模具

钢可以以预硬化钢的形式供应市场，这样易于制造高精密的塑料模具且降低生产成本。预硬

型塑料模具钢预先进行调质处理，以获得所要求的使用性能，再进行模具加工，之后不需要

进行最终热处理就可以直接使用，从而可以避免由于热处理而引起的模具变形和裂纹问题。

预硬化钢最适宜制作形状复杂的大、中型精密塑料模具。 预硬化钢的使用硬度一般在 HRC30~42 范围内，但在高硬度（≥HRC36）情况下，可

切削性能较差。预硬化钢大多数以中碳钢为基础，适当加入 Cr、Mn、Mo、Ni、V 等合金元

素制成。为了解决在较高硬度下机械切削加工的困难，在冶炼时适当地向钢中加入 S、Ca、Pb 等元素，以便改善钢的切削加工性能。有些预硬化钢可以在模具成形后进行渗氮热处理，

在不降低基体强度的前提下使模具的表面硬度和耐磨性提高。 对于没有特殊要求的模具零件，可采用价格便宜、来源方便、加工性能好、含碳量为

0.45％至 0.6％的碳素结构钢（如日本的 S45C、S50C、S55C）或碳素工具钢（如日本的 SK系列）进行制造。为了保证塑料模具具有较低的表面粗糙度值，对碳素钢的冶金质量提出了

一些特殊要求，如钢材的有害杂质含量、低倍组织等。 对于较高要求的模具零件，则需要使用更好的模具材料，如表 3-1 所示，为某模具制造

厂常用模具钢列表。 表 3-1 常用模具钢列表

国际编号 AISI

钢材牌号 DIN

出厂硬度 抗拉强度 热处理方法 种类及用途

1045

1040

1050

ASSAB 760

K-100

DAIDO P1

13～18HRC 600N/mm² 水淬 一般用于模座底板、顶

针板、限位钉等。

P20 ASSAB718

DAIDO P88X,P-5

LKM738,舞阳718

A FINKL P20

28～32HRC 915N/mm²～1100 N/mm

一般不需要热

处理 一般用于模内镶嵌零

件。

P20H ASSAB 718 HI

德胜 711

A FINKL P20H

35～38HRC

1000N/mm ² ～ 1200

N/mm 不需要加硬 一般用于模内镶嵌零

件。

P21 NAK80 370～400HB 一般不需要热

处理 电蚀及抛光性能模具

H13 ASSAB 8407

A FINKL H13

190HB (12HRC)

650 N/mm² (见硬后 1400N/mm²)

一般用于模内镶嵌零

件、浇口套、滑块、顶

针，可加硬至48～

52HRC。

01，02 ASSAB DF-2 180～220HB(10～18HRC)

油淬 一般用于低温作业滑

块、垫片、镶件，可加

硬度至54～56HRC。

S-7 ASSAB S-7 LKM2379

200HB (15HRC)

油淬，最少三次

回火。 一般用于碰击模件、压

板、垫片。可加硬至

54～56HRC。

420 STAVAX S-136

A FINKL 420 LKM420,LKM2083

180～200HB(10～15HRC)

高温回火 915～1200 N/mm

油淬或风淬，二

次回火 属于马氏体不锈钢，可

加硬至48～54HRC；对

于需要镜面抛光的模

具零件，加硬至51～

54HRC。 420H S-136H

LKM420H 32～34HRC 915～1200 N/mm 不需要热处理 适用于注塑PVC，具有

良好抗腐蚀性。

P4 ASSAB 8416 95～100HB 表面渗碳淬火 含碳量低，冷塑性好，

成型后表面渗碳淬火

提高表面硬度，热处理

变形小。

D2 ASSAB XW41 210～240HB(15～22HRC)

油淬 属于莱氏体钢。

BeCu MOLDMAX MM40 40～42HRC 1240 N/mm 时效硬化 C/3hr.330°

铍铜优点是传热快，用

于水路不能到达的地

方。

AI-Bronze 比青铜硬，适合做滑块

机构中的耐磨件。

3.3 模具物料流程

一般认为，当模具企业的员工数达到 100 人以上后，就需要使用模具网络协同制造系统，

而其中模具物料的管理属于最基本的部分之一。 虽然模具基本属于单件生产，模具之间的 BOM 结构不同，但大体上是相似的。设计部

门在完成模具设计后，还要将其相关信息保存到系统的 BOM 表中，如图 3-3 所示，主要包

括模具制品编号、物料编号、订料日期、需求日期、工件名称、材料、规格尺寸、计划状态

和物料状态等。“需求日期”非常重要，是由设计人员根据加工的先后顺序来决定物料购置

的时间优先级，直接决定采购的优先级。 BOM 表是以模具制品为单位的，即同一个 BOM 表上的记录中模具制品编号相同，以

物料编号相互区别，换言之，在模具企业中制品编号+物料编号可以唯一确定一个模具零件。

此外，还需要记录物料或其毛坯的规格尺寸和材料，模具生产用到的材料相对比较固定，涉

及到不同国家标准的大约有三十几种，如 S136、舞阳 718、NAK-80 等，设计人员输入物料

信息时需要决定当前物料的来源，称为计划状态，计划状态包括以下几种： 1) 待定。暂时不能确定。 2) 需订料。表示需要到供应商处采购。 3) 外包。一般来说是由于公司受产能的限制，将整套模具或部分零部件，例如 EDM 电

火花所用到的铜电极或石墨电极发包给分包商制造。 4) 库存。表示该物料已有存货，可以直接从仓库中获取，但是由于模具制造属于订单

式设计，基本属于直接物料，相关库存物料极少。 5) 不需订料。某些模具用部件，例如模架属于整个部件集成采购，但又需要给出详细

的零件清单，即它所属的零件都需要单独记录，包括物料编号，一方面这是由于供应商需要

详细的资料，另一方面，也是由于其中的一些零件也可能需要加工。由于模架部件已标识为

“需订料”状态，价格也落实在部件记录上，所以其所属零件应标识为“不需订料”。因此，

也有许多“不需订料”的零件实际上是属于要采购的零件。 模具行业以效率为重，有时候模具生产厂商与客户方的业务议价尚未完成，基于信用关

系，这时候可能模具设计甚至制造就已经开始了，模具物料基本上是即买即用，物料采购回

来，在仓库中只作短暂的停留，就拿去加工或装配，物料管理与加工是紧密联系在一起的，

它是模具设计到车间加工的中间环节。作为系统，对直接物料的管理应该做到方便，快速响

应。图 3-4 是物料流程图。

图 3-3 BOM

供应商 分包商

验收

工艺生成

采购

出库

库存

BOM 库存

采购单

入库单

领料单

需订料 外包

已入库

已领料

已采购 已采购

图 3-4 模具物料流程

图 3-4 的整体思路是将模具物料流程分为采购、入库、库存和出库四个部分，并以 BOM表为入口，由计划状态和物料状态来进行分割。图 3-4 中标记为下划线的状态，为前述的计

划状态。而图中未标记为下划线的状态为物料状态，它分为以下几种： 1.新建。表示设计人员已输入了物料的信息，但采购部门还没有发采购单。 2.已采购。表示采购单已发出，但供应商的货尚未到达。 3.已入库。表示物料已经到达并且通过检查后已进入仓库。 4.已发料。表示物料已经由车间工作人员领料后出库。

由于模具物料基本属于直接物料，物料到达后仅在仓库中停留很短的时间，很快就转到

车间进行加工。因此，物料到达仓库的那一刻是生成相关零件加工工艺的最佳时机，当车间

管理人员或操作工在系统中看到零件加工工艺时，即可判断对应的物料已经到达仓库，可以

马上安排人员将它们领取出来进行生产操作。

3.4 采购

采购部门的主要责任是寻找合适的供给来源，并通过谈判取得优惠价格。在寻找和评估

供给来源的过程中，采购部门需要其它部门提供信息以帮助他们进行价格谈判。采购周期范

围内包括以下几项主要工作： 1.接收和分析采购请求。 模具物料 P/R 请购单由设计部门发出，它至少包括以下信息： 1) 请购人身份、签字认可。 2) 物料具体要求。 3) 数量及衡量单位。 4) 要求的交货日期。 5) 其它需要的补充信息。 2.选择供应商。 发现和选择供应商是采购部门的重要责任。对常用物品或者曾经购买过的物品，应该保

留已确认供应商的名单。如果物品以前没有采购过，或者在档案中没有合格的供应商，寻找

供应商的工作必须展开。 3.决定合适的价格。 这与供应商的选择紧密相关。采购部门负责价格的谈判，尽量从供应商处得到最优惠的

价格。 4.签发采购订单。 采购单是一份具有法律约束力的购买文件。采购单一旦被供应商接受，它就变成根据购

买协议书中规定的条款交货的法律合约。采购单是根据采购请求及其它所需要的附加条件来

准备，送给供应商，同时复件也送到诸如财务、设计部门和收货部门等。 5.跟踪确保按期交货。 供应商负责按期交付所采购的物品；采购部门负责确保供应商按期交货。如果对按期交

货有任何怀疑，采购部门必须及时跟踪，并采取改正措施，这可能涉及到加速运送，采用其

它备选供应商供应货物，与供应商进行协调解决问题等。 采购部门也负责同供应商协调任何交货要求的改变。对物品的需求随着时间的变化而可

能改变，或许需要加快或者推迟某些物品的交货，采购人员必须让供应商了解真正的需求，

以便供应商能够在需要的时候，提供所需要的物品。 6.签收及接受物品。 当物品收到时，接收部门对物品进行检查以确保供应商送来的物品正确，数量正确，并

且在运输途中没有损坏。使用采购单复印件及运输单位提供的落地单，接收部门最终接受物

品，然后填写接收报告，并注明其中的差别。 如果需要进一步的检查，物品则送到质量控制部门做入库质检(IQC)，或保留在原地待

查。如果所收到的物品受到损坏，接收部门将通知采购部门，并且保留物品待进一步采取措

施。假如物品状况良好，不需要进一步的检查，物品将运送到仓库。 接下来，接收报告的复件送到采购部门，注明任何差别或与采购单的出入。如果订单认

为是完整的，接收部门则对采购订单结账，并且通知采购部门；如果订单不完整，采购单则

保留开放以待完成。如果物品已经被质量控制部门检查完毕，质量控制部门也需要通知采购

部门物品接受与否。 7.审批供应商发票以支付采购款。 当供应商的发票收到之后，有 3 份文件，即采购单、接收报告和发票的信息应该保持一

致。物品及数量在所有文件上都应该一致。价格在采购单和发票上应该相同。所有折扣和原

采购单条款都必须与发票进行查对。采购部门有责任查对所有票据，并解决其中的差异。一

旦核准完毕，发票就送到财务部门准备支付。 如上所述，采购部门的主要职责就是确定从哪个供应商进货，与供应商商谈价格，然后

向供应商发采购单(P/O)。如图 3-5 所示，为当前模具下尚待采购的物料请购清单，对于采

购部门来说，P/O 单是非常重要的，它从某套模具 BOM 基本信息出发，把从同一个供应商

购买的材料汇总在一起，发出一张或一张以上的 P/O 单，所以一套模具的物料可能由多个

供应商供货，而一个 P/O 单下只能是同一个供应商的货。但是，同一套模具下根据订料时

间的不同，一个供应商的货也可能要发出多张 P/O 单。供应商收到 P/O 单后，发出相应的

物料，同时给出送货单号、发票号和具体物料单价，发票号是财务报账的依据，而送货号是

入库的重要依据。 采购人员查看信息，可能对物料隶属于的客户和模具并不感兴趣，而只想看到某一特定

P/O 单下的物料信息，常常希望能通过直接搜索 P/O 单号查出相关纪录；采购人员也可能只

想查看在某供应商处购买物料的信息。根据需要，模具物料管理系统应可以设置两种方便采

购人员查询记录的方式，一是根据 P/O 单号查询；二是根据供应商查询。 采购部门完成物料的采购任务后，相关物料记录的物料状态就变为“已采购”，这些记

录即进入系统流程下一环节——检验。

图 3-5 采购

3.5 检验

仓库人员负责接收供应商送来的物料，通过规定的检验后放入仓库中。

如图 3-6 所示，当前模具已发出采购单，但此物料尚未到货，该物料在系统中被记为“已

采购”。待到此物料到达，经检验合格后，系统可自动将“已采购”的物料记录转到入库部

分。 入库人员根据这些信息核对供应商提供的物料是否有出入，并照单收料。每次接收某供

应商的物料，需要将 PO 号对应的送货单号、发票号和具体物料单价、到达日期、物料重量

(钢料通常都要记录重量)输入系统。 需要指出的是，由模具这一特殊行业所决定，虽然采购部门与供应商可能事先已就物料

的价格达到默契，但很多物料的最终价格往往要等其到达仓库时才能最终知道，甚至，有些

情况下，价格更晚才能确定。 输入完毕后，相关物料记录中的物料状态变为“已入库”，记录自动转入下一环节——

库存。

图 3-6 检验

如图 3-7 所示，为当前模具下已到达仓库，但尚未被车间工作人员领取的物料清单。发

料时，需要记录领料日期、领料部门和领料人。完成发料后，将当前记录的物料状态变为“已

领料”。这些记录即进入物料流程的最后环节——出库。 进入出库部分，物料从采购到生产，各个流程环节记录的信息都已经保存到系统，该部

分主要提供已出库记录查寻功能。系统可以提供两种方便记录查询的方式，一是根据 P/O单号和领料日期查询；二是根据起始时间、截止时间查询，即从起始时间到截止时间内检索

所有出库物料信息，这样，作为生产部门可以随时了解到哪些物料已经用于生产。

图 3-7 库存

供应商或分包商可以是跨国性的，在模具物料管理过程中，当出现供应商的付款币种不

同于系统内部核算用的本位币时，就需要在系统中使用汇率进行转换。