基于塑料注塑成型及其模具的應用

丁浩銘

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

關鍵詞：塑料注塑；成型；模具；應用

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，簡稱熔融指數來表示。熔融指數越大，塑料熔體的流動性越好。可以通過改變工藝參數來改變塑料的流動性，如提高成型溫度和壓力，合理設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生的體積收縮性質稱為收縮性，塑料在熔融狀態下的體積總比其固態下的體積大。影響塑料收縮性的因素有：塑料的組成及結構、成型工藝方法、工藝條件、塑件幾何形狀及金屬鑲件的數量、模具結構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 熱穩定性

熱穩定性是指塑料在受熱時性能發生變化的程度。熱穩定性差的塑料：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，在熔融狀態不產生相互分離的能力。

1.6 水分及揮發物含量

塑料材料中的水分及揮發物含量一是來自生產、運輸和儲存，二是來自化學反應。應采取成型前預熱干燥、在模具開設排氣槽、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，于模內變成為堅硬而不熔、不溶狀態的速度。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。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致的飛邊厚薄的變化。

2.2 塑件的表面質量及表面粗糙度

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側表面粗糙度值取大些。而透明的塑件，內、外側表面粗糙度值應相同。

2.3 塑料制品的形狀

塑件的幾何形狀除應滿足使用要求外，還應盡可能使其所對應的模具結構簡單便于加工，應盡量避免側抽芯機構同時避免瓣合模機構。

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生劃痕、拉毛、變形等缺陷，設計塑件時，沿脫模和抽拔方向其內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′。設計脫模斜度應遵循：

（1）塑料的收縮率大，壁厚，斜度應取偏大值

（2）塑件結構復雜，斜度應取偏大值

（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

塑件的壁厚應根據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構、增設加強筋的方法來滿足其強度、剛度的要求。

3 注塑模具的應用

3.1 模具加工節奏快

在現代工業生產中，模具的加工節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提高，無論是批量化的生產過程還是定制化的模具設計，常常需要設計者用一些優越性能的合金材料和改進刀具的設計來進一步提高加工效率，以適應模具加工快節奏的要求。

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。由于注塑模是關系到產品的更新換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

根據塑料注塑成型的工藝技術及設計原則，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。模具設計時應根據流動性來考慮澆注系統、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：

[1] 陳連松.塑料成型工藝與模具設計[M].北京：機械工業出版社，2005：98-99.

[2] 胡峰.實用塑料注射模設計與制造[M].北京：機械工業出版社，2013：112-113。