聚合材料注塑零件往往需要為了最終的成品用途而進行表面處理,客戶有多種表面處理工藝選擇,不同的工藝對零件的質地、外觀、觸感和其他表面特徵有不同的影響。無論是對客戶而言,還是對設計師和工程師而言,零件的表面工藝都是一個至關重要的考慮因素,其對注塑模具的設計產生極大影響。
為什麼要做表面處理
注塑工藝用到的模具大部分由鋁和/或鋼製造,只要模具表面有瑕疵,哪怕瑕疵再小都能體現在最終成型的零件上。如果不通過噴砂或者拋光去除這些痕跡,機械刀具的加工痕跡就會殘留在成品上。大部分情況下,如果是肉眼無法觀察的零件內部,有工具痕跡是沒有問題的,這對零件的外觀和功能也不會有任何影響。
然而那些外露的表面,則往往需要額外的加工處理。幾乎所有的模具都會進行不同程度的拋光,但當然,拋光得越精細,模具的成本就越高,模具的製造工時也會越長。

決定表面處理的關鍵因素
注塑成型工藝與機械加工或者 3D 列印工藝生產的零件有不同的表面處理工藝。後兩者的表面精加工是在零件製成後進行的,是一個加工後步驟;而對於注塑成型工藝來說,模具本身就要進行這樣的處理(或者加入紋理),注塑出來的零件就是成品件。舉個例子,如果成品零件想要一個啞光的表面,則模具的內部就要先進行紋理處理,才能讓注塑出來的零件呈現出啞光效果。決定表面處理的關鍵是下列兩個因素:
改善零件外觀
零件的設計師可能會出於不同的審美考慮而選擇成品的紋理。零件表面光滑或者啞光的紋理不僅可以改善外觀,給人品質過關的感覺,還可以遮蓋注塑過程中造成的如流線、織線、凹痕或者陰影痕跡等小缺陷。從商業角度來看,表面光潔度更好的零件對顧客的吸引力也更高。
改善零件功能
零件表面的紋理處理可以提高油漆或者黏貼物的附著力。舉個例子,啞光質地的零件更容易上色漆,色漆的持久性也更好,啞光質地也更適合黏貼標籤。紋理化處理還可以讓零件變得更容易握取。通過對模具進行表面處理,我們還可以避免塑膠件的過注或欠注缺陷。一個設計合理、帶有紋理處理的零件還可以幫助排出模具內的空氣避免困氣。
表面處理工藝分類
市面上最常見的兩種表面處理分類是 SPI 和 VDI,我們將分別展開闡述。
SPI
塑膠工業協會(SPI)制定了一套精加工工藝標準以表示成品零件的表面光潔度。模具可以透過機械或手工進行拋光或紋理處理,具體的標準請見下表:

SPI 抛光级别 | 說明 | 應用 | 表面粗糙度 (Ra µm) | 適用材料 |
A-1 | 3# ,6000 粒度鑽石膏 | 類鏡面拋光要求 | 0.012- 0.025 | Acrylic |
A-2 | 6# ,3000 粒度鑽石膏 | 類鏡面拋光要求 | 0.025-0.05 | Acrylic, PC |
A-3 | 12# ,1200 粒度鑽石膏 | 高抛光要求 | 0.05-0.10 | ABS, Acrylic. PS, Nylon, PC |
B-1 | 600 # 砂紙 | 中抛光要求 | 0.05-0.10 | ABS, Acrylic, PP. PS, HDPE, Nylon, PC |
B-2 | 400 # 砂紙 | 中抛光要求 | 0.10- 0.15 | ABS, Acrylic, PP. PS, HDPE, Nylon, PC |
B-3 | 320 # 砂紙 | 中低抛光要求 | 0.28-0.32 | ABS, Acrylic, PP. PS, HDPE, Nylon |
C-1 | 600 油石 | 低抛光要求 | 0.35-0.40 | ABS, Acrylic, PP. PS, HDPE, Nylon, TPU |
C-2 | 400 油石 | 低抛光要求 | 0.45-0.55 | ABS, Acrylic, PP. PS, HDPE, Nylon, TPU |
C-3 | 320 油石 | 低抛光要求 | 0.63-0.70 | ABS, Acrylic, PP. PS, HDPE, Nylon, TPU |
D-1 | 噴砂處理 (粗玻璃珠) | 啞光表面 | 0.80-1.00 | ABS, PP. PS, HDPE, Nylon, PC, TPU |
D-2 | #240 氧化物 噴砂處理 | 消光表面 | 1.00-2.80 | ABS, PP. PS, HDPE, Nylon, TPU |
D-3 | #24 氧化物 噴砂處理 | 消光表面 | 3.20-18 | ABS, PP. PS, HDPE, Nylon, TPU |
VDI (STD)
VDI 3400 表面處理粗糙度標準(往往被直接稱為 VDI 標準)是另一套由德國工程協會(VDI)設定的模具紋理標準。VDI 3400 表面處理標準主要適用於採用放電加工(EDM)工藝的零部件,某些傳統的表面處理工藝(與 SPI 一樣)同樣適用於 VDI 標準。儘管這套標準是由德國工程協會制定的,全球多個地區如北美、歐洲和亞洲的製造商們也廣泛採用 VDI 標準。

VDI 標準使用不同的參數代表零部件的表面光潔度。從上面的動圖裡,你可以看到不同的 VDI 參數對應的表面處理效果。
VDI 参数 | 說明 | 應用 | 表面粗糙度 (Ra µm) |
12 | 600 油石 | 低抛光要求 | 0.40 |
15 | 400 油石 | 低抛光要求 | 0.56 |
18 | 噴砂處理 (粗玻璃珠) | 啞光表面 | 0.80 |
21 | #24 氧化物 噴砂處理 | 消光表面 | 1.12 |
24 | #24 氧化物 噴砂處理 | 消光表面 | 1.60 |
27 | #24 氧化物 噴砂處理 | Dull finish | 2.24 |
30 | #24 氧化物 噴砂處理 | Dull finish | 3.15 |
33 | #24 氧化物 噴砂處理 | Dull finish | 4.50 |
36 | #24 氧化物 噴砂處理 | Dull finish | 6.30 |
39 | #24 氧化物 噴砂處理 | Dull finish | 9.00 |
42 | #24 氧化物 噴砂處理 | Dull finish | 12.50 |
45 | #24 氧化物 喷砂处理 | Dull finish | 18.00 |
總結
這兩套注塑成型的表面處理工藝標準中,SPI A 級和 B 級是表面最光滑的,表面粗糙度最低,價格也比較高。如果以表面粗糙度來看,VDI 的最高參數 12,大概等於 SPI C 級。
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