基于塑料注塑成型及其模具的应用

丁浩铭

摘 要：塑料是一种成本低、可塑性强的材料，在现代工业制品中应用极为普遍。其中，塑料注塑是较为常见的造型设计方法，塑料注塑成型往往需要两个条件：合适的温度和压强，最终产品的成型效果与所使用的模具有着密切关系。本文简要介绍塑料注塑成型的方法、特点以及模具的相关应用。

关键词：塑料注塑；成型；模具；应用

1 塑料注塑成型的工艺性能

塑料注塑成型工艺性是指塑料在注塑成型过程中所体现出的特有性能。具体有以下几点：

1.1 流动性

塑料熔体在一定温度与压力作用下充填模腔的能力称为流动性。热塑性塑料的流动性常用熔体流动速率指数，简称熔融指数来表示。熔融指数越大，塑料熔体的流动性越好。可以通过改变工艺参数来改变塑料的流动性，如提高成型温度和压力，合理设计浇口的位置与尺寸，降低模腔表面粗糙度值等都能大大提高流动性。

1.2 收缩性

塑料在成型及冷却过程中发生的体积收缩性质称为收缩性，塑料在熔融状态下的体积总比其固态下的体积大。影响塑料收缩性的因素有：塑料的组成及结构、成型工艺方法、工艺条件、塑件几何形状及金属镶件的数量、模具结构及浇口形状与尺寸等。收缩性的大小以单位长度塑件收缩量的百分率来表示。

1.3 热稳定性

热稳定性是指塑料在受热时性能发生变化的程度。热稳定性差的塑料：硬PVC 、POM等。

1.4 吸湿性

吸湿性是指塑料对水分的亲疏的程度。一种是具有吸湿或粘附水分的倾向的塑料PA、PC、 ABS 、PPO 、PSU；另一种是吸湿或粘附水分倾向极小的塑料PE、PP、POM。

1.5 相容性

相容性是指两种或两种以上不同品种的塑料，在熔融状态不产生相互分离的能力。

1.6 水分及挥发物含量

塑料材料中的水分及挥发物含量一是来自生产、运输和储存，二是来自化学反应。应采取成型前预热干燥、在模具开设排气槽、模具表面镀铬等措施。

1.7 硬化速度

硬化速度又称固化速度，是指热固性塑料在压制标准试样时，于模内变成为坚硬而不熔、不溶状态的速度。除上述指标外，影响塑料注塑成型的工艺性能的还有颗粒度、比体积、压片性等。

2 塑件设计基本原则

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总体尺寸，另一方面包括塑料制件的尺寸精度。为满足塑料制件的装配要求和零件的互换性要求，模具的制造误差必须保证在一定的范围内。而且塑料材料的成型收缩率波动要足够小，从而减少模具在使用过程中的磨损导致的飞边厚薄的变化。

2.2 塑件的表面质量及表面粗糙度

塑件的表面粗糙度值大小，主要取决于模具型腔（凸凹模）的表面粗糙度。一般模具型腔的表面粗糙度应比塑件的表面粗糙度值小1-2级。从塑件的外观和塑件的充模流动角度考虑，通常应小于Ra 0.8，有时需小于Ra 0.1。为便于尽可能降低加工成本，对于非透明的塑件，可将外观要求不高的内侧表面粗糙度值取大些。而透明的塑件，内、外侧表面粗糙度值应相同。

2.3 塑料制品的形状

塑件的几何形状除应满足使用要求外，还应尽可能使其所对应的模具结构简单便于加工，应尽量避免侧抽芯机构同时避免瓣合模机构。

2.4 脱模斜度

如图1所示，塑料在模腔中冷却收缩，便包紧型芯或型腔中的凸起部分，为了便于脱模和抽拔，避免脱模和抽拔时塑件产生划痕、拉毛、变形等缺陷，设计塑件时，沿脱模和抽拔方向其内外表面均需有一定的斜度，称为脱模斜度。一般斜度取30′至1? 30′。设计脱模斜度应遵循：

（1）塑料的收缩率大，壁厚，斜度应取偏大值

（2）塑件结构复杂，斜度应取偏大值

（3）型芯长或深型腔为了便于脱模，在满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内表面的

（5）热固性塑料小于热塑性塑料

2.5 壁厚

塑件的壁厚应根据塑件的使用要求来确定。尽量做到壁厚均匀，一般为1-4mm范围。当壁厚过厚时，材料消耗增大，成型效率降低，使塑件成本提高。而且还容易产生气泡、缩孔、翘曲等缺陷；当壁厚过薄时，易脱模变形或破裂，不能满足使用要求，且难以充满，成型困难。值得注意的是：為了提高塑件的强度和刚度，不能仅仅采用增大壁厚的方法，而常采用改变塑件的结构、增设加强筋的方法来满足其强度、刚度的要求。

3 注塑模具的应用

3.1 模具加工节奏快

在现代工业生产中，模具的加工节奏随着模具材料的性能不断提高逐步加快，对模具加工刀具的要求也相应提高，无论是批量化的生产过程还是定制化的模具设计，常常需要设计者用一些优越性能的合金材料和改进刀具的设计来进一步提高加工效率，以适应模具加工快节奏的要求。

3.2 工艺流程长，制造时间紧

一般而言，注塑模的成型部分是由定模、动模、滑块等部件构成。而定模、动模又是若干个零件的组合。为了保证相互间的形状和位置精度，需要采取配制的方法进行加工。工种多、工序多、工艺流程长。由于注塑模是关系到产品的更新换代以及推向市场的速度，一般给予模具的制造间比较短。

4 总结

根据塑料注塑成型的工艺技术及设计原则，选用塑料材料时，塑料的流动性必须与塑件要求、成型工艺及成型条件相适应。模具设计时应根据流动性来考虑浇注系统、分型面及进料方向等等。另外要综合考虑到工艺条件对模具的影响

参考文献：

[1] 陈连松.塑料成型工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，2005：98-99.

[2] 胡峰.实用塑料注射模设计与制造[M].北京：机械工业出版社，2013：112-113。