基于塑料注塑成型及其模具的應(yīng)用

丁浩銘

摘 要：塑料是一種成本低、可塑性強的材料，在現(xiàn)代工業(yè)制品中應(yīng)用極為普遍。其中，塑料注塑是較為常見的造型設(shè)計方法，塑料注塑成型往往需要兩個條件：合適的溫度和壓強，最終產(chǎn)品的成型效果與所使用的模具有著密切關(guān)系。本文簡要介紹塑料注塑成型的方法、特點以及模具的相關(guān)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：塑料注塑；成型；模具；應(yīng)用

1 塑料注塑成型的工藝性能

塑料注塑成型工藝性是指塑料在注塑成型過程中所體現(xiàn)出的特有性能。具體有以下幾點：

1.1 流動性

塑料熔體在一定溫度與壓力作用下充填模腔的能力稱為流動性。熱塑性塑料的流動性常用熔體流動速率指數(shù)，簡稱熔融指數(shù)來表示。熔融指數(shù)越大，塑料熔體的流動性越好。可以通過改變工藝參數(shù)來改變塑料的流動性，如提高成型溫度和壓力，合理設(shè)計澆口的位置與尺寸，降低模腔表面粗糙度值等都能大大提高流動性。

1.2 收縮性

塑料在成型及冷卻過程中發(fā)生的體積收縮性質(zhì)稱為收縮性，塑料在熔融狀態(tài)下的體積總比其固態(tài)下的體積大。影響塑料收縮性的因素有：塑料的組成及結(jié)構(gòu)、成型工藝方法、工藝條件、塑件幾何形狀及金屬鑲件的數(shù)量、模具結(jié)構(gòu)及澆口形狀與尺寸等。收縮性的大小以單位長度塑件收縮量的百分率來表示。

1.3 熱穩(wěn)定性

熱穩(wěn)定性是指塑料在受熱時性能發(fā)生變化的程度。熱穩(wěn)定性差的塑料：硬PVC 、POM等。

1.4 吸濕性

吸濕性是指塑料對水分的親疏的程度。一種是具有吸濕或粘附水分的傾向的塑料PA、PC、 ABS 、PPO 、PSU；另一種是吸濕或粘附水分傾向極小的塑料PE、PP、POM。

1.5 相容性

相容性是指兩種或兩種以上不同品種的塑料，在熔融狀態(tài)不產(chǎn)生相互分離的能力。

1.6 水分及揮發(fā)物含量

塑料材料中的水分及揮發(fā)物含量一是來自生產(chǎn)、運輸和儲存，二是來自化學(xué)反應(yīng)。應(yīng)采取成型前預(yù)熱干燥、在模具開設(shè)排氣槽、模具表面鍍鉻等措施。

1.7 硬化速度

硬化速度又稱固化速度，是指熱固性塑料在壓制標準試樣時，于模內(nèi)變成為堅硬而不熔、不溶狀態(tài)的速度。除上述指標外，影響塑料注塑成型的工藝性能的還有顆粒度、比體積、壓片性等。

2 塑件設(shè)計基本原則

2.1 塑料制件的尺寸

塑料制件的尺寸一方面包括塑料制件的總體尺寸，另一方面包括塑料制件的尺寸精度。為滿足塑料制件的裝配要求和零件的互換性要求，模具的制造誤差必須保證在一定的范圍內(nèi)。而且塑料材料的成型收縮率波動要足夠小，從而減少模具在使用過程中的磨損導(dǎo)致的飛邊厚薄的變化。

2.2 塑件的表面質(zhì)量及表面粗糙度

塑件的表面粗糙度值大小，主要取決于模具型腔（凸凹模）的表面粗糙度。一般模具型腔的表面粗糙度應(yīng)比塑件的表面粗糙度值小1-2級。從塑件的外觀和塑件的充模流動角度考慮，通常應(yīng)小于Ra 0.8，有時需小于Ra 0.1。為便于盡可能降低加工成本，對于非透明的塑件，可將外觀要求不高的內(nèi)側(cè)表面粗糙度值取大些。而透明的塑件，內(nèi)、外側(cè)表面粗糙度值應(yīng)相同。

2.3 塑料制品的形狀

塑件的幾何形狀除應(yīng)滿足使用要求外，還應(yīng)盡可能使其所對應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)簡單便于加工，應(yīng)盡量避免側(cè)抽芯機構(gòu)同時避免瓣合模機構(gòu)。

2.4 脫模斜度

如圖1所示，塑料在模腔中冷卻收縮，便包緊型芯或型腔中的凸起部分，為了便于脫模和抽拔，避免脫模和抽拔時塑件產(chǎn)生劃痕、拉毛、變形等缺陷，設(shè)計塑件時，沿脫模和抽拔方向其內(nèi)外表面均需有一定的斜度，稱為脫模斜度。一般斜度取30′至1? 30′。設(shè)計脫模斜度應(yīng)遵循：

（1）塑料的收縮率大，壁厚，斜度應(yīng)取偏大值

（2）塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，斜度應(yīng)取偏大值

（3）型芯長或深型腔為了便于脫模，在滿足制件的使用和尺寸公差要求的前提下斜度值取大值

（4）一般外表面的斜度小于內(nèi)表面的

（5）熱固性塑料小于熱塑性塑料

2.5 壁厚

塑件的壁厚應(yīng)根據(jù)塑件的使用要求來確定。盡量做到壁厚均勻，一般為1-4mm范圍。當壁厚過厚時，材料消耗增大，成型效率降低，使塑件成本提高。而且還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、翹曲等缺陷；當壁厚過薄時，易脫模變形或破裂，不能滿足使用要求，且難以充滿，成型困難。值得注意的是：為了提高塑件的強度和剛度，不能僅僅采用增大壁厚的方法，而常采用改變塑件的結(jié)構(gòu)、增設(shè)加強筋的方法來滿足其強度、剛度的要求。

3 注塑模具的應(yīng)用

3.1 模具加工節(jié)奏快

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具的加工節(jié)奏隨著模具材料的性能不斷提高逐步加快，對模具加工刀具的要求也相應(yīng)提高，無論是批量化的生產(chǎn)過程還是定制化的模具設(shè)計，常常需要設(shè)計者用一些優(yōu)越性能的合金材料和改進刀具的設(shè)計來進一步提高加工效率，以適應(yīng)模具加工快節(jié)奏的要求。

3.2 工藝流程長，制造時間緊

一般而言，注塑模的成型部分是由定模、動模、滑塊等部件構(gòu)成。而定模、動模又是若干個零件的組合。為了保證相互間的形狀和位置精度，需要采取配制的方法進行加工。工種多、工序多、工藝流程長。由于注塑模是關(guān)系到產(chǎn)品的更新?lián)Q代以及推向市場的速度，一般給予模具的制造間比較短。

4 總結(jié)

根據(jù)塑料注塑成型的工藝技術(shù)及設(shè)計原則，選用塑料材料時，塑料的流動性必須與塑件要求、成型工藝及成型條件相適應(yīng)。模具設(shè)計時應(yīng)根據(jù)流動性來考慮澆注系統(tǒng)、分型面及進料方向等等。另外要綜合考慮到工藝條件對模具的影響

參考文獻：

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