用于生产聚氨酯自结皮的模具是决定制品表面质量（结皮层光滑度、致密性）、尺寸精度、结构完整性及生产效率的核心装备。其需适配聚氨酯发泡的 “放热 - 膨胀 - 固化” 特性，同时满足批量生产的稳定性要求，具体需具备以下六大核心特性：
聚氨酯自结皮的核心是 “表层快速固化、内部发泡”，而这一过程依赖模具对热量的传导与控制 —— 模具需快速带走物料表层热量，抑制表层发泡剂汽化，同时维持型腔温度均匀，避免局部结皮厚度 / 硬度差异。
- 关键要求：导热系数需≥100 W/(m?K)（确保热量快速传递），且模具各部位（型腔、边角、壁厚）导热均匀，温差不超过 ±2℃。
- 典型材质：优先选用铝合金（如 6061、7075） ，其导热系数约 150-230 W/(m?K)，兼顾导热性与加工性；少数高精度制品可选用铜合金（导热系数更高，约 380 W/(m?K)），但成本较高；不建议使用钢材（导热系数仅 45-55 W/(m?K)），易导致结皮不均、表面发暗。
- 设计辅助：大型模具需内置温控流道（如均匀分布的水冷 / 油冷孔），通过循环介质精准控制型腔温度（通常 30-50℃），避免边角因散热过慢导致结皮过薄。
自结皮制品（如汽车扶手、医疗护具）对外观和尺寸精度要求高，模具型腔需直接决定制品的 “最终形态”，具体要求如下：
- 尺寸精度：型腔尺寸需预留发泡收缩量（聚氨酯发泡固化后收缩率约 1%-3%），公差控制在 ±0.1mm（针对小型制品，如把手）或 ±0.2mm（针对大型制品，如座椅头枕），避免制品尺寸偏差超出设计范围。
- 表面光洁度：型腔表面粗糙度需达到Ra 0.02-0.05 μm（镜面抛光级别），确保制品结皮层光滑无瑕疵（如划痕、麻点）—— 若模具表面粗糙，物料会填充粗糙纹理，导致制品表面发雾、手感差，需额外打磨（违背 “自结皮免后处理” 的核心优势）。
- 边角设计：型腔边角需做圆角处理（半径 R≥0.5mm），避免物料在直角处因散热过快导致 “缺料” 或 “结皮开裂”，同时提升制品使用安全性（无尖锐边角）。
聚氨酯发泡过程中会产生大量气体（如物理发泡剂汽化、化学发泡剂生成的 CO?），若模具排气不畅，气体易被困在物料表层与型腔之间，形成气泡、针孔或凹陷，破坏结皮层完整性。
- 排气方式：
- 小型模具：在型腔高点、边角、深腔部位开设排气槽，槽宽 0.1-0.3mm、槽深 0.02-0.05mm（过深会导致物料溢出形成飞边，过浅则排气不足）；
- 大型 / 复杂模具：除排气槽外，可在合模面设置排气孔（直径 0.5-1mm），或采用 “透气钢镶件”（在深腔、死角部位嵌入多孔透气钢，允许气体排出但阻止物料渗漏）。
- 排气效率：需确保发泡过程中气体排出速度≥物料膨胀速度，避免气体滞留 —— 例如生产汽车方向盘模具，需在方向盘 “握柄根部”“中心孔周边” 等易积气部位重点设置排气结构。
自结皮制品结皮层与模具型腔贴合紧密，若模具脱模性能差，易导致制品脱模时 “结皮层撕裂、边角破损”，甚至无法脱模（需强行剥离，破坏制品结构），影响生产效率。
- 材质与表面处理：
- 模具型腔需做脱模优化处理，如喷涂 “氮化钛（TiN）涂层”（降低表面附着力，提升耐磨性）或 “聚四氟乙烯（PTFE）涂层”（不粘特性，减少脱模剂用量）；
- 避免使用易生锈材质（如未处理的钢材），生锈会增加物料与模具的附着力，导致脱模困难。
- 脱模斜度：型腔需设计合理的脱模斜度（通常 1°-3°，根据制品高度调整）—— 垂直面无斜度时，制品与模具贴合过紧，脱模阻力大；斜度过大则会导致制品尺寸偏差（如 “喇叭口” 形态）。
- 脱模剂兼容性：模具材质需与常用脱模剂（如硅酮类、氟碳类）兼容，不发生化学反应（如腐蚀模具表面、导致脱模剂失效），确保脱模剂能均匀附着并发挥作用。
聚氨酯发泡过程中，物料会产生膨胀压力（通常 0.1-0.5MPa，大型制品可达 1MPa），同时合模 / 开模过程中模具需承受机械冲击力，若模具强度 / 刚度不足，易出现以下问题：
- 型腔变形（如鼓包、凹陷），导致制品尺寸超差；
- 模具拼接处（如分模面）渗漏物料，形成厚飞边；
- 长期使用后模具磨损（如型腔表面划伤、边角变形），影响制品一致性。
- 设计要求：
- 模具整体壁厚需根据型腔尺寸设计，小型模具壁厚≥15mm，大型模具壁厚≥25mm，且关键部位（如合模面、支撑柱）需加厚或增加加强筋；
- 模具材质需具备一定的硬度，如铝合金模具需做 “T6 热处理”（硬度≥HB 95），避免型腔因物料摩擦导致表面磨损；
- 合模面需设置定位销 / 导柱（精度 H7/f6 配合），确保合模时上下模精准对齐，避免错位导致制品飞边不均。
模具需结合自结皮主流生产工艺（如低压发泡成型），兼顾 “快速生产” 与 “多规格适配”，具体设计要点如下：
- 分型面合理性：分型面需避开制品外观面（如汽车扶手的握持面），避免分型线在可见部位影响美观；同时分型面需便于清理（减少飞边残留），降低后处理工作量。
- 模块化设计：针对多规格制品（如不同尺寸的医疗护具），可采用 “型腔镶件” 设计 —— 模具主体固定，通过更换不同尺寸的型腔镶件实现多品种生产，无需重新制作整套模具，降低成本。
- 便于清洁与维护：模具型腔需避免 “深腔、窄缝” 等难以清洁的结构（易残留脱模剂或物料残渣，导致后续制品表面瑕疵）；同时预留检修孔、吊装孔，方便模具日常清洁、维护与搬运。
- 适配自动化设备：批量生产时，模具需设计定位接口（如与发泡机注料口对齐的定位块、与机械手匹配的抓取槽），确保注料、合模、脱模等步骤可自动化完成，提升生产效率（如汽车配件生产线的模具需适配机械手臂脱模，减少人工干预）。
模具的上述特性并非孤立，而是相互协同影响制品最终质量 —— 例如：
- 导热性差→结皮不均；
- 排气不畅→表面气泡；
- 强度不足→尺寸超差；
- 表面光洁度低→外观瑕疵。
因此，模具设计需综合权衡 “工艺适配性、成本、生产效率”，根据制品类型（如小型把手 vs 大型座椅头枕）选择合适的材质、结构与加工工艺，才能稳定生产出高质量的聚氨酯自结皮制品。
