塑料样片试验模具 橡胶样片试验模具 金属样片试验模具

样片试验模具是材料性能检测与产品研发阶段的核心工装，直接决定样条的成型精度与测试数据的可靠性。塑料、橡胶、金属作为三大基础工业材料，其对应的塑料样片试验模具、橡胶样片试验模具、金属样片试验模具在结构设计、工艺适配、技术参数等方面既遵循模具设计的通用原理，又因材料特性差异形成鲜明的专业特点。

一、塑料样片试验模具

塑料样片试验模具主要用于制备拉伸、弯曲、冲击等标准测试样条，适配 PP、ABS、PC、PA 等通用及工程塑料，其核心设计目标是保障样条尺寸一致性与微观结构稳定性。

1. 结构设计核心要点

模腔结构：采用单腔或多腔模块化设计，多腔模具通常为 2-4 腔对称布局，确保熔体流动均匀；模腔表面采用镜面抛光处理，Ra≤0.8μm，避免表面缺陷影响拉伸测试结果。

浇注系统：根据塑料流动性差异选择冷流道或热流道设计，流动性较差的工程塑料优先采用热流道系统，减少熔体滞留；浇口位置设置在样条非测试区域，避免浇口痕迹导致应力集中。

冷却系统：采用均匀分布的水路设计，水路间距 15-25mm，与模腔壁距离≥8mm，确保模温波动控制在 ±2℃内，防止样条因冷却不均产生内应力。

2. 关键技术参数规范

尺寸精度：模腔关键尺寸公差控制在 ±0.02mm，符合 GB/T 1040.2-2006 标准要求；形位公差中平行度≤0.01mm/m，垂直度≤0.015mm/m。

模具材质：模腔核心部件选用 P20 或 S136 钢材，经淬火 + 氮化处理，硬度达到 HRC50-55，确保模具耐磨性与使用寿命。

开合模性能：导柱导套采用间隙配合（配合间隙 0.005-0.01mm），保证开合模动作顺畅，无卡滞现象，单次试模周期控制在 30-90 秒（随塑料类型调整）。

3. 生产应用与技术趋势

应用要点：试模前需根据塑料特性预热模具（温度范围 40-120℃），注塑压力控制在 80-150MPa，避免过压导致样条飞边；试模后需对样条进行 48 小时环境老化处理，再进行性能测试。

技术趋势：集成智能温控模块，实现模温实时监测与自动调节；采用 3D 打印快速制模技术，针对小批量研发需求，可将模具制作周期缩短 30%-50%；模腔表面采用纳米涂层处理，提升脱模性能与耐腐蚀性。

二、橡胶样片试验模具

橡胶样片试验模具适配天然橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶等弹性材料，主要用于制备邵氏硬度、拉伸强度、压缩永久变形等测试样条，其设计核心是适配橡胶硫化成型特性与弹性回复特点。

1. 结构设计核心要点

模腔设计：模腔尺寸严格遵循 HG/T 2176-2011 标准，拉伸样条采用哑铃型结构，模腔侧壁设置 0.1-0.2mm 宽的排气槽，排出硫化过程中产生的气体，避免样条出现气泡缺陷。

锁模机构：采用螺栓紧固或液压锁模结构，锁模力≥5MPa，防止硫化过程中橡胶溢边；模具分型面采用精密贴合设计，间隙≤0.03mm。

加热系统：采用电加热管或热油加热方式，加热区域均匀分布，模温控制精度 ±3℃，适配橡胶硫化温度范围 150-180℃。

2. 关键技术参数规范

模具硬度：模腔材料选用 Cr12MoV 或 SKD11，经热处理后硬度达到 HRC58-62，确保模腔耐磨且不易变形。

硫化适配：模具热容量设计需匹配硫化时间要求，常规橡胶样条硫化时间 5-20 分钟，模具需具备快速升温与保温能力。

脱模设计：模腔内壁采用微弧过渡，避免锐角结构；部分弹性体模具配备顶出机构，顶出压力控制在 0.5-1MPa，防止样条变形。

3. 生产应用与技术趋势

应用要点：硫化前需对橡胶原料进行预成型处理，确保原料填充均匀；模具使用后需及时清理模腔残留胶料，避免积碳影响后续样条成型。

技术趋势：采用硅胶模芯替代传统钢质模芯，降低小批量定制成本；集成硫化曲线监测功能，实时反馈模腔内硫化进度；模具表面采用 PTFE 涂层，提升脱模效率，减少脱模剂使用。

三、金属样片试验模具

金属样片试验模具主要用于制备钢板、铝合金、铜合金等金属材料的拉伸、弯曲、剪切测试样条，适配冲压、压铸、锻造等成型工艺，其核心要求是保障样条尺寸精度与力学性能一致性。

1. 结构设计核心要点

成型工艺适配：冲压类模具采用上下模刃口配合设计，刃口间隙为材料厚度的 5%-8%，避免金属材料撕裂；压铸类模具设置合理的浇道与溢流槽，确保金属液填充充分。

模架结构：采用刚性模架设计，模架变形量≤0.01mm，适配金属成型的高压力需求（冲压压力通常为 50-200MPa）。

导向系统：采用滚动导柱导套，导向精度≤0.005mm，确保上下模对位准确，避免样条尺寸偏差。

2. 关键技术参数规范

模具材质：冲压模具刃口选用 Cr12MoV 或 DC53 钢材，硬度 HRC60-64；压铸模具型腔选用 H13 钢材，经氮化处理后表面硬度≥HV800。

尺寸精度：样条关键尺寸公差控制在 ±0.015mm，符合 GB/T 228.1-2010 标准；样条表面粗糙度 Ra≤1.6μm，无毛刺、划痕等缺陷。

耐磨性能：模具易损部位采用可拆卸式设计，方便更换；表面可采用 TiN 或 DLC 涂层处理，提升耐磨性 3-5 倍。

3. 生产应用与技术趋势

应用要点：金属材料成型前需进行除锈、涂油等预处理，防止模具磨损与样条表面缺陷；冲压模具需定期检查刃口锋利度，当磨损量超过 0.02mm 时及时研磨。

技术趋势：引入数字孪生技术，通过仿真模拟优化模具结构与成型参数；采用 additive manufacturing 技术制造复杂型腔模具，缩短研发周期；集成在线监测模块，实时反馈模具受力与磨损状态，实现预测性维护。