塑料加工工艺与制件结构设计

岳建军

（沧州明珠塑料股份有限公司，河北 沧州 061001）

经过科技的逐步发展，现在塑料已经成为我们需要的重要材料之一。据不完全统计，塑料的应用现已被广泛用于农业、工业、建筑、包装、国防尖端工业以及人们日常生活等各个领域。但随着目前我国的新型聚合物材料的不断出现和市场上对聚合物挤出产品性能要求的不断提高，这些单一材料的塑料制品已不能日益满足我们人类的生产需要。如何解决这一实际问题，是摆在我们面前的首要任务。作为一直从事塑料方面工作的人来说，根据实际工作情况逐步总结了这方面的发展方向和目标，就是要实现塑料加工向着高效、高速、高精度等方向发展，同时还有把计算机技术引入这一领域，把整个塑料加工技术提高到一个新水平。

1 目前塑料的优特点、分类阐述

一般来说，塑料的特点具备质量轻，化学性稳定,不锈蚀，电气绝缘性能好，同时根据实践来看，塑料的刚度与木材相近，拉伸强度一般在10～500MPa左右。塑料的优点是耐用、防水，良好的绝缘体，塑料还可以用于制备工业用料的燃料油和燃料气，这样可以降低原油消耗。

塑料的分类方面我们一般可以把它分为热固性与热可塑性这两大类。而热固性在实际中是无法重新塑造使用的，热可塑性一般是可再重复生产利用的，这些在实际应用中一般都接触过。

另外，塑料高分子的结构基本有两种类型，第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物；第二种是体型结构，笔者认为具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。有些高分子带有支链，称为支链高分子，属于线型结构。有些高分子虽然分子间有交联，但交联较少，称为网状结构，属于体型结构。实际操作中两种不同的结构，表现出两种相反的性能。线型结构高聚物由于有独立的分子存在，所以有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，因此它没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。

2 塑料加工工艺的方法

据不完全统计，塑料加工工艺成型的方法大概有30多种。但是无论怎样，它的选择主要决定于塑料的类型、制品的外形和尺寸及起始形态。加工热塑性塑料常用的方法有挤出、注射成型、压延、吹塑和热成型等，加工热固性塑料一般采用模压、传递模塑，也用注射成型。层压、模压和热成型是使塑料在平面上成型。上述塑料加工的方法均可用于橡胶加工。此外，还有以液态单体或聚合物为原料的浇铸等。但是在这些诸多的方法中，笔者认为还是以挤出和注射成型用得最多，也是我们日常用到的最基本的成型方法。下面笔者就简单对其中几种成型方法做一简单介绍，别的不多累述了。

2.1 塑料挤出成型的方法。这种方法是按照螺杆旋转加压的方式，连续地将塑化好的塑料挤进模具，然后再通过一定形状的口模时，这样就会得到与口模形状相适应的塑料型材的工艺方法。具体生产线如图1所示。

像这样就会挤出成形占塑料制品的30%左右。产品主要用于截面一定、长度大的各种塑料型材，它的特点是能连续成形、生产率高、模具结构简单等。另外笔者还分析得出，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都能挤出成形，部分热固性塑料也可挤出成形。

2.2 塑料注射成型的方法。这种方法我们是利用注射机将熔化的塑料快速注入模具中，并固化得到各种塑料制品的方法。据不完全统计，目前几乎所有的热塑性塑料均可采用此法，也可用于某些热固性塑料的成形。笔者也做了个粗略地统计，像注射成形占塑料件生产中

图1 塑料挤出成型的方法

图2 塑料注射成型的方法

图3 塑料压制成型的方法

的比重大概也是30%左右，它具有能一次成形的特点，形状复杂件、尺寸精确、生产率高等优点；但设备和模具费用较高，现在一般地主要用于大批量塑料件的生产过程中。具体生产线如图2所示。

在实际操作中，我们可以将粉粒状原料从右侧的料斗中加入料筒，当柱塞推进时原料就会被推入加热区，再次经过分流梭，通过喷嘴将熔融塑料注入模腔中，冷却后开模即得塑料制品。这一种方式比较简单，容易操作。

2.3 塑料压制成型的方法。我们所说的这种方法是将固态的粒料或预制的片料加入模具中，我们对它通过加热和加压的方法，使其软化熔融，并在压力的作用下充满模腔，固化后得到塑料制件的方法。

在实际生产中，这种方法它具备模具简单，能生产大型制品，但经过笔者分析认为，这种方法在生产时生产周期长、效率低，较难实现自动化，难以生产厚壁制品及形状复杂的制品，一般很少被企业采用。

3 塑料的制件结构设计

上面我们对塑料的工艺成型方法做了探讨，下面笔者结合实际对塑料的制件结构设计再做进一步的分析叙述，供大家参考。首先我们先来明确塑料制件结构设计的原则。我们知道任何事情都要讲究个原则性。塑料的设计制作也要讲究这一点。我们应该从它的各种性能特点，包括缺点在内的各种特性都要考虑到，首先就是考虑它的总体结构，主要目的就是要使模具型腔易于制造，模具抽芯和推出机构要特简单。其次是在保障物理及化学性能基础上，做到设计的结构简单，壁厚均匀，使用要方便。在这之前，笔者建议要对外观进行造型初步的设计，再绘制图样，以便操作。

3.1 塑料制作结构的尺寸、精度的把握。所谓尺寸就是它的大小程度。这个时候要考虑注射机的注射量、锁模力和模板尺寸的限制等问题，要综合考虑这些后，我们再去制作尺寸，相信会达到完美统一的效果。另外，所谓的精度，就是我们所说的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，笔者在这建议，在我们满足需要的前提下，应尽可能设计得低一些。我们在精确度的确定上一般采用公差代号为MT，公差等级分7级来做衡量的标准。一般地，MT1级、2级精度最高；MT7级精度最低。另外对于它上孔的公差我们可采用基准孔，可取表中数值冠以（＋）号；而对于塑件上轴的公差可采用基准轴，可取表中数值冠以（－）号。

3.2 塑料制作结构表面质量的设定。在这个规定里面，我们采用的是GB/T14234《塑料件表面粗糙度标准——不同加工方法和不同材料所能达到的表面粗糙度》标准；而在表面粗糙度选择上我们采用塑件的表面粗糙度一般为Ra0.2～1.25。在实际的设计制作中，表面粗糙度数值要比塑件低1～2级。这是要注意的。

结语

随着经济的发展，我国的塑料加工工业也随着逐步发展，这个时候它的适应能力也会出现较强的态势，为我国的轻工业发展提供了广阔的市场空间。这个时候，只要我们的企业抓住时机，充分利用市场竞争机制，就能够实现塑料加工业的大发展。但是我们也不能忘记在以下几个方面要大力发展我国的塑料加工工艺及制件结构设计，主要是有机原料、化工设备、化工印染、胶粘剂等方面加大力度。只有这样，我们的塑料加工工艺才会迎来发展的新机会。

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