通常，工程师和产品设计师非常关注选择合适的塑料等级在开发注塑零件设计时。同样重要的是用来制造金属的金属材料，尽管经常是事后才想到注塑模具它本身
有多种常用的工具金属等级，它们通常用于产品开发和验证的不同阶段。这些不同类型的材料生产的模具可提供各种可实现的模具交付周期和成本、不同的塑料零件周期时间和相关单位成本，以及不同级别的尺寸零件精度和外观外观质量。
每种类型的模具材料都有其优缺点，因此在模具设计过程的早期创建一个“游戏计划”并将您的产品推向市场是很有帮助的。在这里，我们将讨论流行的模具材料、它们的优缺点以及每种材料的常见用例。
模具材料的三大类主要是铝、软钢和半硬化钢以及硬化钢。
铝
铝通常被用作较硬材料的替代品钢种在需要更快的工具生产时间和原型/小批量零件生产的情况下。虽然铝是工业中常见的材料，但目前，虚拟公司很少使用铝。
优势
- 铝可以加工速度是钢的两倍多，而且不需要后热处理。与钢模具相比，这两个因素大大缩短了交付周期和成本。
- 铝具有优异的传热性能，使模具的加热和冷却更容易。在某些情况下，由于这些特性，零件周期时间可以比钢工具更快。
缺点
- 铝比钢软，所以模具通常比较硬的钢磨损更快。根据零件设计和材料的塑料等级，铝制模具可提供10000次或更少的喷射。
- 由于铝更软，它也不能处理较大注塑机的高夹紧压力。因此，较大的零件或具有许多副作用特征的零件可能不适合铝加工。
- 许多原型模具工厂忽视冷却线设计（或根本不包括冷却线），这可能会导致尺寸精度和外观零件出现问题。
- 不是全部等级的塑料适用于铝加工。需要高模具温度的塑料材料，如PEI、PEEK或PSU，加工不好，因为在铝中保持高热是一个挑战。具有腐蚀性的塑料等级（如PVC或POM）会很快侵蚀铝，而含有玻璃纤维添加剂的其他等级会导致铝很快磨损。
- 铝的抛光效果不如铝钢而且也更容易被刮伤，这对原本想要光滑或透明的部件造成问题
软钢和半硬化钢
P20
P20是一种常用的通用工具材料。它在成本、可用工具交付周期、零件质量和尺寸零件稳定性之间达成了强有力的平衡。VirtualV通常使用另一种等级的钢718H，它比P20稍硬，但具有相同的一般优点和缺点。
优势
- P20材料比铝更硬，模具寿命高5-10倍-50000-100000次-取决于塑料材料和零件设计。
- 不需要热处理，P20可以比其他较硬等级的钢加工得更快。
- P20易于焊接，为非钢安全工程变更（ECO）和维修提供了更大的灵活性。
缺点
- 可用的模具交付周期可能为1-2周，而铝当量可以在几天内完成。
NAK80
NAK80是半淬硬工具钢，Fictiv最常用于高度抛光的透明或有光泽的塑料部件。当模具寿命需要比P20钢长，或者当一个零件有几个侧边动作时，也可以使用。
它具有与P20类似的优点和缺点，另外：
优势
- NAK80抛光效果好，生产出的零件光学清晰、高光泽。
缺点
- 它的成本高于P20，通常比P20钢制工具的生产时间长20-25%。
硬化钢
淬硬钢最常用于高产量的加工。它们通常是带有热流道系统的多个腔。刀具寿命更长，但制造时间和刀具成本是所有材料中最高的。高生产数量的模具被用来最小化零件单位成本，这抵消了较高的前期NRE(非经常性工程)成本。
H13
这一等级的钢是最常用的高生产数量的模具，并有利于热疲劳，更长的模具寿命。它能更好地抵抗某些塑料材料的磨损，例如那些玻璃填充添加剂，比之前列出的金属材料多。
优势
- 可使用的模具寿命为50万至100万次。
- 尺寸公差可以比铝或较软等级的钢更紧。
缺点
- 通常H13刀具在粗数控加工后进行热处理，所以剩余的制造步骤需要更长时间才能完成。
- 该工具比铝或较软等级的钢更昂贵。
S136
S136是不锈钢的一个等级，用于更特殊的情况下，在高生产工具。
优势
- 模具寿命通常为100万次或更多次。
- 这种等级的不锈钢可以抛光到最高水平，最适合需要最高光学清晰度的应用。
- S136能够抵抗PVC和POM材料的腐蚀性化学品。
缺点
- 模具成本和交付周期是所有模具材料中最高和最长的。
典型的工具游戏计划
通常，VirtualV客户从单腔、P20或NAK80钢制工具开始进行工程验证测试（EVT）和设计验证测试（DVT）。这些工具完成并在10-25天内生产出第一批样品（T1）。
这样的模具使我们的客户能够在新产品的开始阶段节省非再生成本，并帮助将初始产品更快地推向市场。这可以解锁投资，并产生一个桥梁的生产数量的部分，以渡过难关，直到生产工具上线。
在这些验证阶段，超过三分之一的VirtualV客户工具需要通过ECO进行设计更改，这通常需要3-5天来修改工具。ECO的单腔、P20或NAK80工具提供了比铝更大的自由度，以比硬化钢、多腔生产工具更低的成本进行非钢安全变更。
一个建议:我们发现，如果客户在发布工具之前3d打印一个原型集，对ECO的需求将大大减少。
如果产品需求量大，设计最终确定并锁定，客户通常会转向硬化钢，生产多腔模具。NRE加工成本较高，但最小化的单位价格和周期时间，再加上最大化的生产能力，使其成为下一个合理的加工步骤。
尽管上述顺序对于虚拟客户来说是典型的，但有一些因素可能促使工程师和产品设计师采取不同的做法。VirtualTV在美国和海外拥有丰富的注塑知识和专业技能，我们很高兴为您的下一个模具项目提供DFM反馈。
