注 塑 成 型 工 艺——模具行业从业者必备知识手册
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质量管控, 钢材处理, 模具设计, 工艺工程 | 18
注 塑 成 型 工 艺
2008年10月18
目 录
塑料的基本概念
塑料的分类
塑料制品的分类
塑料零件的设计要点
常用热塑性塑料简介
常用热塑性塑料的鉴别
注塑设备的分类及规格表示方法
注塑机的结构
注塑机的工作原理
注塑机的主要参数
注塑机主要参数的调整
常用塑料的注塑工艺参数
注塑模具的分类
注塑模具的结构及设计重点
几种特殊注塑工艺介绍
注塑零件常见缺陷分析与解决方法
塑料的基本概念
定义：塑料通常是指可以按照设计的形状进行加工，且其形状基本保持不变的一类天然或人工合成的高分子化合物。是一种质量轻耐腐蚀、绝缘性好、易于成型为各种外观形状零件的材料，其强度比金属差，但比木材、玻璃、陶瓷等材料强。
塑料的主要性能：
物理性能－密度、吸水性、透气性、成雾性等
机械性能－抗张强度、抗压强度、抗冲击强度、弹性模量、疲劳强度、蠕变、 硬度、伸长率等
电性能－表面电阻、体积电阻、击穿电压、介电常数、介质损耗等
热性能－软化点或熔点、耐热温度（马丁、维卡）、热变形温度、玻璃化温度、热膨胀系数、导热系数等
稳定性－耐化学腐蚀性、耐老化性（高、低温、光照）、耐气候性等
透明塑料－浊度、透光率、表面光泽度等
塑料的分类
按加工性能分：
热塑性塑料－－指在一定温度范围内可以反复加热熔融软化而冷却后又硬化的一类塑料。这种塑料加热后一般只发生物理变化，不发生化学变化，因此可以反复受热加工。比如PE、PP、PS、PVC、ABS、PC、PA、POM等
热固性塑料－－指受热后形成不熔性物质的一类塑料。这类塑料加热后发生化学反应，使其分子链结构发生变化，当其再次加热时就不具有可塑性。比如酚醛、氨基、环氧树脂、聚氨酯、聚二苯醚等
按用途分：
通用塑料－－指产量大、用途广、加工容易、价格低廉、性能不高的一类塑料，一般作为非结构材料使用，如PE、PP、PVC、PS、EP、PF等。此类塑料主要缺点是性能差、使用温度不高、导热性能差、受热膨胀系数大、易变形、易燃、易老化等
工程塑料－－指可以作为结构材料使用，能在较宽的温度范围内承受机械应力和在较苛刻的环境中使用的一类塑料。如PC、PA、POM、ABS、PTFE、PSU(聚砜）、PPO（聚苯醚）、PPS(聚苯硫醚）、PI（聚酰亚胺）等。与通用塑料相比其优点有：密度小、比强度大、耐磨、吸震、自润滑、抗冲击、抗疲劳、电绝缘性好、耐热、抗腐蚀等，广泛应用与机械工业、电子电器、化工机械设备等领域。
功能塑料－－指用于特定用途具有特定功能的一类塑料，如医用塑料、抗菌塑料、磁性塑料、阻燃塑料等。
1、热稳定性
热稳定性较好的树脂——聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等；
热稳定性差的树脂——硬聚氯乙烯（HPVC)、软聚氯乙烯（SPVC)、聚甲醛（POM）和防火塑料等。
2、熔融指数（FMI）
熔融指数较低的树脂——HPVC、SPVC、PC、PMMA等；
熔融指数较高的树脂——聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙等。
了解所用树脂的性能
3、塑料的含水率与干燥温度
塑料制品的设计要点
一、零件的形状应尽量简单、合理、便于成型 ：
在保证使用要求前提下，力求简单、便于脱模，尽量避免或减少抽芯机构，不仅可以大大简化模具结构，便于成型，且能提高生产效率 。
二、零件的壁厚应合理确定：
塑料零件的壁厚取决于塑件的使用要求，太薄会造成制品的强度和刚度不足，受力后容易产生翘曲变形 ，成型时流动阻力大 ，大型复杂的零件就难以充满型腔。反之，壁厚过大，不但浪费材料，而且加长成型周期，降低生产率，还容易产生气泡、缩孔、翘曲等疵病。因此塑料零件设计时确定零件壁厚应注意以下几点：1 在满足使用要求的前提下，尽量减小壁厚；2 零件的各部位壁厚尽量均匀，以减小内应力和变形。不均匀的壁厚会造成严重的翘曲及尺寸控制的问题；3 承受紧固力部位必须保证压缩强度；4 避免过厚部位产生缩孔和凹陷,如果必须增加紧固力部分的壁厚，需要设计防收缩结构；见右图所示:5 成型顶出时能承受冲击力的冲击。
塑料制品的设计要点
三、必须设置必要的脱模斜度
为确保制件成型时能顺利脱模，设计时必须在脱模方向设置脱模斜度，其大小与塑料性能、零件的收缩率和几何形状有关，对于工程塑料的结构件来说，一般应在保证顺利脱模的前提下，尽量减小脱模斜度。
下表为根据不同材料而推荐的脱模斜度：
塑料制品的设计要点
在具体选择脱模斜度时，还应注意以下几个问题：
1 凡零件精度要求高时，应采用较小的脱模斜度；2 凡零件有较高、较大的尺寸形状，应选用较小的脱模斜度；3 零件形状复杂的、不易脱模的应选用较大的脱模斜度；4 材料的收缩率大的应选用较大的脱模斜度值；5 零件壁厚较厚时，会使成形收缩增大，脱模斜度应采用较大的数值；6 如果要求脱模后零件保持在型芯的一边，零件内表面的脱模斜度可比外表面 小；反之，要求脱模后零件留在型腔内，则塑件外表面的脱模斜度应小于内表面；但当内外表面要求不一致时，往往不能保证壁厚的均匀；7 增强塑塑料零件脱模斜度应相对偏大，含自润滑剂等易脱模塑料零件脱模斜度可相对偏小；8 脱模斜度的方向，一般内孔以小端为准，符合图样，斜度由扩大方向取得。外形以大端为准，符合图样，斜度由缩小方向取得，一般情况下，脱模斜度α不包括在零件公差范围内。
四、零件的刚度和强度不足时考虑设计加强筋
为满足零件的使用所需的强度和刚度单用增加壁厚的办法，往往是不合理的，不仅大幅增加了零件的重量，而且易产生缩孔、凹痕等疵病，在零件设计时应考虑设置加强筋，这样能很好地解决这些问题，它能提高零件的强度、
防止和避免塑料的变形和翘曲。设置加强筋的方向应与料流方向尽量保持一致，以防止充模时料流受到搅乱，降低零件的韧性或影响制件外观质量。
加强筋在塑料部件上是不可或缺的功能部份，对一些经常受到压力、扭力、弯曲的塑料产品尤其适用。此外，加强筋更可充当内部流道，有助模腔充填，对帮助塑料流入部件的支节部份很大的作用。
加强筋一般被放在塑料产品的非接触面，其伸展方向应跟随产品最大应力和最大偏移量的方向，选择加强筋的位置也受制于一些生产上的考虑，如模腔充填、缩水及脱模等。加强筋的长度可与产品的长度一致，两端相接产品的内壁，或只占据产品部份的长度，用以局部增加产品某部份的刚性。要是加强筋没有接上产品外壁的话，未端部份不应突然终止，应该渐次地将高度减低，直至结束，从而减少出现困气、填充不满及烧焦痕等问题，这些问题经常发生在排气不足或封闭的位置上。
因为缩水的问题，筋骨的厚度不能大过平均壁厚的厚度。加强筋高度通常是塑料零件壁厚的3～5倍左右，并有2～5 度的脱模斜度，与零件侧壁的连接处应用圆弧连接，防止应力集中。加强筋的厚度应为零件平均壁厚的50%～70%，如果太大，容易产生瘪凹。如果要设置多个加强筋，则分布应错开，防止破裂。
塑料制品的设计要点
五、零件的所有的转角尽可能设计成圆角或者用圆弧过渡圆角具有以下特点：1 圆角可避免应力集中，提高零件强度 在零件的转角处易产生应力集中，在受力或受冲击、振动时会发生破裂，如果成型条件不当或零件结构不合理，则会产生很大的内应力，特别容易产生应力开裂。有实验数据证明，当圆角半径小于零件壁厚0.3 倍时应力集中急剧增大，当大于壁厚0.8 倍时，应力集中明显变小。因此产品设计倒圆角通常大于壁厚的0.8倍，不得小于壁厚的0.3倍。2 圆角可有利于充模和脱模 对于一些流动性差的塑料或加入填冲料的塑料，零件设计圆角尤为重要，不仅可改善充模性能，而且可提高零件使用性能。3 圆角有利于模具制造，提高模具强度 零件上设计了圆角，模具的对应部位也呈圆角，这就增加了模具的坚固性，模具在淬火或使用时不致因应力集中而开裂，因而也增加了模具的强度。
六、塑料零件的公差确定
影响塑料零件尺寸精度的因素很多而且十分复杂，归纳起来主要有以下几方面：
塑料制品的设计要点
1 塑料原料本身的特性，一般结晶型和半结晶型的塑料其收缩率比无定型的大，范围也宽，因此零件尺寸精度也就有差异。2 成型工艺条件如料温、模温、注射压力、保压压力、塑化背压、注射速度、成型周期等都会影响成型收缩率的大小和波动范围。3 模具的结构如分型面选择、浇注系统的设计、排气、模具的冷却和加热等以及模具的刚度等都会影响零件尺寸精度。4 模具在使用过程中的磨损 和模具导向部件的磨损也会直接影响
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