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塑料成型工艺及模具设计

目录
第1章 概述 1
1.1.1 模具及模具发展概况 2
1.1.2 现代模具分类 2
1.1.3 塑料成型 4
第2章 塑料 5
2.1 塑料成份及其配制 6
2.1.1 塑料及其特征 6
2.1.2 塑料成份 7
2.1.3 成型用物料及其配制介绍 8
2.1.4 塑料制造和树脂合成方法 8
2.1.5 塑料用途 8
2.1.6 塑料工业发展历史及现实状况 9
2.2 塑料分类 10
2.2.1 按塑料中树脂分子结构和热性能分类 10
2.2.2 按塑料性能及用途分类 11
2.2.3 按塑料成型方法分类 11
2.2.4 按塑料半制品和制品分类 12
2.3 塑料性能 13
2.3.1 塑料使用性能 13
2.3.2 热塑性塑料工艺特征 13
2.3.3 热固性塑料工艺性能 19
2.4 常见塑料性能及应用 23
2.4.1 热塑性塑料 23
2.4.2 热固性塑料 27
2.4.3 关键热硬性塑胶之特征及用途 27
2.4.4 关键热可塑性塑胶之特征及用途 28
2.4.5 塑胶汉字名称，简称及全名 29
2.5 塑料判别方法 32
第3章 塑料模塑工艺 34
3.1 注射模塑工艺 35
3.1.1 注射模塑成型原理 35
3.1.2 注射模塑工艺过程 37
3.1.3 注射模塑工艺条件选择和控制 38
3.1.4 注射模塑发展 39
3.2 压缩模塑、传输模塑工艺 40
3.2.1 压缩模塑成型原理 40
3.2.2 压缩模塑前准备 41
3.2.3 压缩模塑工艺过程 41
3.2.4 压缩模塑工艺条件确实定 41
3.2.5 传输模塑成型原理 42
3.3 挤出工艺 43
3.4 其它模塑工艺介绍 44
3.5 塑料制品工艺性 48
3.5.1 塑料材料选择 48
3.5.2 塑件尺寸、精度和表面质量 48
3.5.3 塑件几何形状 49
3.6 塑料模塑工艺规程编制 58
3.6.1 工艺规程编制 58
3.6.2 实例分析 60
第4章 塑模基础结构和零部件设计 64
4.1 塑料模分类及基础结构 65
4.1.1 塑料模分类 65
4.1.2 塑料模基础结构 66
4.2 成型零件设计 68
4.2.1 分型面选择 68
4.2.2 成型零件结构设计 68
4.2.3 成型零件工作尺寸计算 69
4.2.4 塑料模型腔侧壁和底板厚度计算 74
4.3 结构零件设计 77
4.3.1 合模导向装置设计 77
4.3.2 支承零件设计 78
4.4 加热和冷却装置设计 79
第5章 塑料注射成型模具 80
5.1 概述 81
5.1.1 注射成型概述 81
5.1.2 注射成型原理和过程 83
5.1.3 注射成型模具基础结构及分类 83
5.2 模具和注射机关系 85
5.2.1 注射成型设备概述 85
5.2.2 成型设备工作原理 86
5.2.3 注射机相关工艺参数校核 93
5.3 浇注系统设计 97
5.3.1 分型面 97
5.3.2 浇注系统 97
5.4 无流道凝料浇注系统 106
5.4.1 无流道模特点 106
5.4.2 无流道模对塑料要求 106
5.4.3 无流道注射模类型及结构 106
5.5 侧向分型和抽芯机构设计 108
5.5.1 概述 108
5.5.2 斜导柱分型和抽芯机构 109
5.6 推出机构设计 111
5.6.1 推出机构设计要求 111
5.6.2 推出机构分类 111
5.6.3 简单推出机构 111
5.6.4 先复位机构 112
5.6.5 二级推出机构 112
5.6.6 双推出机构 113
5.6.7 定距分型推出机构 113
5.6.8 浇注系统凝料取出 113
5.6.9 带螺纹制品脱模机构 113
5.7 热固性塑料注射成型模具 114
5.7.1 对塑料要求 114
5.7.2 对注射机要求 114
5.7.3 设计关键点 114
5.8 塑料注射模经典结构示例 117
5.9 精密注射成型模具 118
5.9.1 精密注射成型概念 118
5.9.2 精密注射成型用塑料 118
5.9.3 精密注射成型工艺 118
5.9.4 精密注射成型对注射机要求 118
5.9.5 精密注射模设计关键点 118
第6章 塑料压缩模具 119
6.1 概述 120
6.1.1 概述 120
6.1.2 压模分类 120
6.1.3 压缩模基础组成 121
6.2 压缩模和压机关系 123
6.2.1 塑料压缩模塑用压机种类 123
6.2.2 液压机技术参数 123
6.2.3 压机相关参数校核 123
第7章 塑料模具寿命和塑料模材料 126
7.1 塑料模具材料 127
7.2 塑料模具零件热处理工艺 131
第8章 塑料模标准化 136
8.1 概述 137
8.1.1 模具标准化关键性 137
8.1.2 中国塑料模标准化现实状况 137
8.2 塑料注射模零件标准 139
8.2.1 零件种类和功效 139
8.2.2 塑料注射模具零件标准 141
第9章 塑料模设计程序 142
9.1.1 接收任务书 143
9.1.2 搜集、分析、消化原始资料 143
9.1.3 塑件分析及注射机选择 144
9.1.4 模具设计相关计算 144
9.1.5 模具结构设计 144
9.1.6 模具总体尺寸确实定，选购模架 145
9.1.7 注塑机参数校核 145
9.1.8 模具结构总装图和零件工作图绘制 146
9.1.9 校对、审图、描图、送晒 147
9.1.10 模具制造及后期工作 148
第10章 模具报价策略和结算方法 150
10.1.1 模具价格估算 151
10.1.2 模具报价和结算 151

第1章 概述
模具是制造技术关键。掌握模具，就意味着掌握技术，从而把握了降低生产成本、取得竞争优势命门。
1.1.1 模具及模具发展概况
1、模具(基础概念)
是指利用其本身特定形状去成型含有一定形状和尺寸制品工具。（die mold mould）
2、特点
1）模具----是一个工具；
2）模具和塑件-----“一模一样” ；
3）订货协议-----单件生产
4）模具生产制件所含有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟。
3、模具地位和作用
模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平关键标志之一。
美国工业界认为：模具是美国工业基石
日本工业界认为：模具是促进社会繁荣动力
国外将模具比方为“金钥匙”、 “进入富裕社会原动力”。
模具工业是中国国民经济基础产业，是技术密集高技术行业。
模具是制造过程中关键工艺装备。模具设计和制造专业人才是制造业紧缺人才。
1.1.2 现代模具分类
（1）冲压模具
冲裁模、级进模、复合模、精冲模、拉深模、弯曲模、成型模、切断模、其它冲压模
（2）塑料模
热塑性塑料注射模、热固性塑料注射模、热固性塑料压塑模、挤塑模、真空吸塑模、其它塑料模
（3）铸造模
热锻模、冷锻模、金属挤压模、切边模、其它铸造模
（4）铸造模
压力铸造模、低压铸造模、石蜡铸造模、翻砂金属模
（5）粉末冶金模
非金属粉末冶金模、金属粉末冶金模
（6）橡胶模
橡胶注射成型模、橡胶压胶成型模、橡胶挤胶成型模、橡胶浇注成型模、橡胶封装成型模其它橡胶模
（7）拉丝模:热拉丝模、冷拉丝模
（8）无机材料成型模
玻璃成型模、陶瓷成型模、水泥成型模、其它无机材料成型模
（9）其它模具:食品成型模具、包装材料模具、复合材料模具、合成纤维模具、其它类未包含模具
1.1.3 塑料成型

第2章 塑料
课题
塑料
课堂类型
理论教学
目标要求
1、掌握塑料成份及其配制；
2、熟悉塑料分类；
3、了解塑料性能；
4、了解常见塑料判别方法。
关键难点
1、掌握塑料成份及其配制；
2、熟悉塑料分类；
3、了解塑料性能；
4、了解热固性、热塑性塑料两个概念，二者区分。
课外作业

课堂记载

2.1 塑料成份及其配制
2.1.1 塑料及其特征
1、塑料定义及组成
定义：塑料是指以高分子合成树脂为关键成份、在一定温度和压力下含有塑性和流动性，可被塑制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变材料。
组成：聚合物合成树脂（40 ~ 100%）+ 辅助材料：增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、增强材料。
辅助材料作用：改善材料使用性能和加工性能，节省树脂材料（贵）。
2、塑料特征
1、密度小。密度为约为0.83～2.2g /cm3，但大多数为1.0～1.4 g /cm3，密度最小塑料0.83g /cm3（聚4-甲基丁烯-1）泡沫塑料 0.189g /cm3。
2、比强度和比刚度高：单位质量计算强度称为比强度，是金属材料强度1/10，玻璃钢强度更高
3、化学稳定性好
4、电气绝缘、绝热、隔声性能优良
5、耐磨和自润滑性能好
6、粘结性能好
7、成型加工性能好，比金属易
8、多个防护性能（防水、防潮、防透气、防震、防辐射等）
9、不足：强度，刚度不如金属，不耐热。 1000C以下热膨胀系数大，易蠕变，易老化。
2.1.2 塑料成份
1、树脂
塑料关键成份是树脂﹐树脂有天然树脂和合成树脂两种。
1、定义：指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用含有流动性，常温下呈固态或半固态或液态有机聚合物，它是塑料最基础，也是最关键成份。
2、分类
天然树脂：是指由自然界中动植物分泌物所得无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。
合成树脂：是指由简单有机物经化学合成或一些天然产物经化学反应而得到树脂产物。如聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂等。
树脂均属于高分子化合物，称为高聚物。
3、合成树脂制备方法：聚合反应、缩聚反应
2、塑料成份
（1）树脂﹕关键作用是将塑料其它成份加以粘合﹐并决定塑料类型(热塑性或热固性)和关键性能﹐如机械﹑物理﹑电﹑化学性能等。树脂在塑料中百分比通常为40~65%。
（2）填充剂﹕又称填料﹐通常对聚合物呈惰性
作用：改善塑料成型性能，降低树脂含量及提升塑料性能。正确地选择填充剂﹐能够改善塑料性能和扩大它使用范围。
（3）增塑剂﹕有些树脂可塑性很小﹐柔软性也很差﹐为了降低树脂熔融粘度和熔融温度﹐改善其成型加工性能﹐改善塑料柔韧性﹐弹性和其它多种必需性能﹐通常加入能入树脂相容不易挥发高沸点有机化合物。这类物质称增塑剂。增塑剂常是一个高沸点液纳或熔点固体酯类化合物。
（4）着色剂﹕又称色料﹐关键是起美观和装饰作用﹐包含涂料两部分。
（5）稳定剂﹕凡能阴缓塑料变质物质称稳定剂﹐分光稳定剂﹑热稳定剂﹑抗氧化剂。
（6）润滑剂﹕改善塑料熔体流动性﹐降低或避免对设备或模具磨擦和粘附﹐和改善塑件表面光洁度。
2.1.3 成型用物料及其配制介绍
1、粉料和粒料
2、溶液
3、分散体
2.1.4 塑料制造和树脂合成方法
(一) 塑料制造
塑料基础原料，最初是以农副产品为主，从本世纪20年代起转向以煤和煤焦油产品为主，从50年代起逐步转向以石油和天然气为主。
塑料工业包含三个生产系统：塑料原料(树脂或半成品及助剂)生产，塑料制品生产，塑料成型机械(包含模具)制造。
(二) 树脂合成方法
1．缩聚反应：单体分子间脱掉水或其它简单分子键合成聚合物化学反应。可分为均缩聚反应和共缩聚反应。
(1) 均缩聚反应：带有两个官能团一个单体进行缩聚反应。
(2) 共缩聚反应： 两种或两种以上双官能团单体进行缩聚反应。
2．加聚反应：由不饱和或环状单体分子加成聚合生成聚合物一个化学反应。反应中没有水或其它低分子副产物释出，而且所生成聚合物元素成份和原用单体成份相同。按参与反应单体种类和聚合物本身构型，可分为均聚合反应、共聚合反应和定向聚合反应。
2.1.5 塑料用途
塑料巳被广泛用于农业、工业、建筑、包装、国防尖端工业和大家日常生活等各个领域。
农业方面：大量塑料被用于制造地膜、育秧薄膜、大棚膜和排灌管道、鱼网、养殖浮漂等。
工业方面：电气和电于工业广泛使用塑料制作绝缘材料和封装材料；在机械工业中用塑料制成传动齿轮、轴承、轴瓦及很多零部件替换金属制品；在化学工业中用塑料作管道、多种容器及其它防腐材料；在建筑工业中作门窗、楼梯扶手、地板砖、天花板、隔热隔音板、壁纸、落水管件及坑管、装饰板和卫生洁具等。
在国防工业和尖端技术中，不管是常规武器、飞机、舰艇，还是火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船和原子能工业等，塑料全部是不可缺乏材料。
在大家日常生活中，塑料应用更广泛，如市场上销售塑料凉鞋、拖鞋、雨衣、手提包、儿童玩具、牙刷、肥皂盒、热水瓶壳等等。现在在多种家用电器，如电视机、收录机、电风扇、洗衣机、电冰箱等方面也取得了广泛应用。
塑料作为一个新型包装材料，在包装领域中已取得广泛应用，比如多种中空容器、注塑容器(周转箱、集装箱、桶等)，包装薄膜，编织袋、瓦楞箱、泡沫塑料、捆扎绳和打包带等。
2.1.6 塑料工业发展历史及现实状况
早在19世纪以前，大家就已经利用沥青、松香、琥珀、虫胶等天然树脂。1868年将天然纤维素硝化，用樟脑作增塑剂制成了世界上第一个塑料品种，称为赛璐珞，以后开始了人类使用塑料历史。19出现了第一个用人工合成塑料-酚醛塑料。1920年又一个人工合成塑料-氨基塑料(苯胺甲醛塑料)诞生了。这两种塑料当初为推进电气工业和仪器制造工业发展起了主动作用。
到20世纪20、30年代，相继出现了醇酸树脂、聚氯乙烯、丙烯酸酯类、聚苯乙烯和聚酰胺等塑料。从40年代至今，伴随科学技术和工业发展，石油资源广泛开发利用，塑料工业取得快速发展。品种上又出现了聚乙烯、聚丙烯、不饱和聚酯、氟塑料、环氧树脂、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰亚胺等等。
2.2 塑料分类
2.2.1 按塑料中树脂分子结构和热性能分类
热塑性塑料和热固性塑料
1.热塑性塑料
这类塑料合成树全部是线型或支链型高聚物﹐所以受热变软﹐甚至成为可流动稳定粘稠液体﹐在此状态时含有可塑性﹐可塑制成一定形状塑件﹐冷却后保持既得形状﹐如再加热又可变软成另一个形状﹐如此能够进行反复数次。这一过程中只有物理改变﹐而无化学改变﹐其改变是可逆。（反复数次成型）
塑料种类﹕
a.聚氯乙烯(PVC)———产量大，有毒不能用作食品包装。
b.聚苯乙烯(PS)———最早工业化塑料品种之一。
c.聚乙烯(PE) d.聚炳烯(PP)
e.尼龙(PA) f.聚甲醛(POM)
g.聚碳酸脂(PC)———可用于食品包装﹐镜片。
h.ABS塑料 i.聚砚(PSU)
j.聚苯醚(PPO) k.氟塑料
l.聚酯树脂 n.有机玻璃（PMMA）
2.热固性塑料
这类塑料合成树脂是体型高聚物﹐所以在加热之初﹐因分子呈线型构含有可熔性和可塑性﹐可塑制成一定形状塑件﹐当继续加热时﹐分子展现风状结构﹐当温度达成一定程度后﹐树脂变成不溶和不熔体型结构﹐使形状固定下来﹐不再改变。如有加热也不软化﹐不再含有可。在一定改变过程中﹐现有物理改变﹐又有化学改变﹐所以﹐改变过程中不可逆。（一次成型）
种类﹕A.酚酸塑料 PF
B.氨基塑料
C.环氧树脂 EP
D.酚醛塑料（PF）又称电木﹐用于电气开关﹐热固性材料。
2.2.2 按塑料性能及用途分类
1、通用塑料
指产量大、用途广、价格低塑料。（酚醛塑料、氨基塑料、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙稀等六大品种塑料）
2、工程塑料
通常指能承受一定外力作用，并有良好机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，能够作为工程结构件塑料。如ABS、尼龙、聚矾等。机械性能、耐磨、耐腐蚀、尺寸稳定性均较高。
3、特种（增强）塑料
通常指含有特种功效（如耐热、自润滑等），应用于特殊要求塑料。如氟塑料、有机硅等。在塑料中加入玻璃纤维等填料作为增强材料，以深入改善塑料机电性能，这种新型复合材料称为增强塑料。增强塑料含有优良机械性能，比强度和比刚度高。
2.2.3 按塑料成型方法分类
模压塑料： 供模压用树脂混合料。如通常热固性塑料。
层压塑料： 指浸有树脂纤维织物，可经叠合、热压结合而成为整体材料。
注射、挤出和吹塑塑料： -般指能在料筒温度下熔融、流动，在模具中快速硬化树脂混合科。如通常热塑性塑料。
浇铸塑料： 能在无压或稍加压力情况下，倾注于模具中能硬化成一定形状制品液态树脂混合料。如MC尼龙。
反应注射模塑料： 通常指液态原材料，加压注入模腔内，使其反应固化制得成品。如聚氨脂类。
2.2.4 按塑料半制品和制品分类
模塑粉： 又称塑料粉，关键由热固性树脂（如酚醛）和填料等经充足混合、按压、粉碎而得。如酚醛塑料粉。
增强塑料： 加有增强材料而一些力学性能比原树脂有较大提升一类塑料。
泡沫塑料： 整体内含有没有数微孔塑料。
薄膜： 通常指厚度在0.25毫米以下平整而柔软塑料制品。
2.3 塑料性能
2.3.1 塑料使用性能
1、塑料物理性能
密度、表观密度、透气性、透湿性、吸水性、透明性、透光率。
2、塑料化学性能
耐化学性、耐候性、耐老化性、光稳定性、抗霉性等。
3、塑料机械性能
抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、断裂伸长率、冲击韧度、抗疲惫强度、耐蠕变性、摩擦系数及磨耗、硬度等。
4、塑料热性能
线膨胀系数、导热系数、玻璃化温度、耐热性、热变形温度、熔体指数、热稳定性、热分解温度、耐热性等。
5、塑料电性能
表面电阻率、体积电阻率、介电常数、介电强度、耐电弧性、介电损耗等。
2.3.2 热塑性塑料工艺特征
热塑性塑料品种极多，即使同一品种也因为树脂分子及附加物配比不一样而使其使用及工艺特征也有所不一样。另外，为了改变原有品种特征，常见共聚、交链等多种化学聚合方法在原有树脂结构中导入一定百分比量异种单体或高分子相等树脂，以改变原有树脂结组成为含有新使用及工艺特征改性品种。比如，ABS即为在聚苯乙烯分子中导入了丙烯腈、丁二烯等异种单体后成为改性共聚物，也可称为改性聚苯乙烯，含有比聚苯乙烯优越使用，工艺特征。因为热塑性塑料品种多、性能复杂，即使同一类塑料也有仅供注射用或挤出用之分，故本章节关键介绍多种注射用热塑性塑料。
（一）收缩性
1、定义
塑件自模具中取出冷却到室温后，发生尺寸收缩这种性能称为收缩性。
收缩性大小以单位长度塑件收缩量百分数来表示，称为收缩率。因为成型模具和塑料线膨胀系数不一样，收缩率分为实际收缩率和计算收缩率两种。
Q实=（a-b）/b×100％ (2-1)
Q计=（c-b）/b×100％ (2-2)
式中：Q实—实际收缩率（%）；
　　　Q计—计算收缩率（%）；
　　　a —模具或塑件在成型温度时单向尺寸（毫米）；
　　　b —塑件在室温下单向尺寸（毫米）；
　　　c —模具在室温下单向尺寸（毫米）。
实际收缩率为表示塑件实际所发生收缩，因其值和计算收缩相差很小，所以模具设计时以Q计为设计参数来计算型腔及型芯尺寸。
2、影响原因
影响热塑性塑料成形收缩原因以下：
1．塑料品种。热塑性塑料成形过程中因为还存在结晶化形起体积改变，内应力强，冻结在塑件内残余应力大，分子取向性强等原因，所以和热固性塑料相比则收缩率较大，收缩率范围宽、方向性显著，另外成形后收缩、退火或调湿处理后收缩通常也全部比热固性塑料大。
2．塑件结构。成形时融料和型腔表面接触外层立即冷却形成低密度固态外壳。因为塑料导热性差，使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大高密度固态层。所以壁厚、冷却慢、高密度层厚则收缩大。另外，有没有嵌件及嵌件布局、数量全部直接影响料流方向，密度分布及收缩阻力大小等，所以塑件特征对收缩大小，方向性影响较大。
3．模具结构。进料口形式、尺寸、分布这些原因直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成形时间。直接进料口、进料口截面大（尤其截面较厚）则收缩小但方向性大，进料口宽及长度短则方向性小。距进料口近或和料流方向平行则收缩大。
4．成型工艺条件。模具温度高，融料冷却慢、密度高、收缩大，尤其对结晶料则因结晶度高，体积改变大，故收缩更大。模温分布和塑件内外冷却及密度均匀性也相关，直接影响到各部分收缩量大小及方向性。另外，保持压力立即间对收缩也影响较大，压力大、时间长则收缩小但方向性大。注射压力高，融料粘度差小，层间剪切应力小，脱模后弹性回跳大，故收缩也可适量减小，料温高、收缩大，但方向性小。所以在成形时调整模温、压力、注射速度及冷却时间等诸原因也可合适改变塑件收缩情况。
3、收缩性对模具设计影响
模具设计时按经验确定塑件各部位收缩率，再来计算型腔尺寸。对高精度塑件及难以掌握收缩率时，通常见以下方法设计模具：
（1）对塑件外径取较小收缩率，内径取较大收缩率，以留有试模后修正余地。
（2）试模确定浇注系统形式、尺寸及成形条件。
（3）要后处理塑件经后处理确定尺寸改变情况（测量时必需在脱模后二十四小时以后）。
（4）按实际收缩情况修正模具。
（5）再试模并可合适地改变工艺条件略微修正收缩值以满足塑件要求。
（二）塑料状态和加工性
1、玻璃态（坚硬固体）：变形可逆，不宜进行大变形量加工。
成型方法：可进行车、铣、刨、钻等切削加工。
2、高弹态（橡皮状弹性体）：变形能力增大，变形仍含有可逆性。
成型方法：真空成型、压延成型、中空成型、冲压、锻压等
3、粘流态（粘性液体）：变形不可逆。
成型方法：注射、吹塑、挤出等
（三）流动性
1．定义及性能指标
塑料在一定温度、压力下充填模具型腔能力，称为塑料流动性。
熔融指数：将被测塑料装入加热料筒中并进行加热，在一定温度和压力下，测定塑料熔体在10min内从料孔挤出质量，单位g，则该值称为熔融指数，简写为M I。熔融指数越大，流动性越好。
2．影响原因
（1）温度。料温高则流动性增大，但不一样塑料也各有差异，聚苯乙烯（尤其耐冲击型及MI值较高）、聚丙烯尼龙、有机玻璃、改性聚苯乙烯（例ABS·AS）、聚碳酸酯、醋酸纤维等塑料流动性随温度改变较大。对聚乙烯、聚甲醛、则温度增减对其流动性影响较小。所以前者在成形时宜调整温度来控制流动性。
（2）压力。注射压力增大则融料受剪切作用大，流动性也增大，尤其是聚乙烯、聚甲醛较为敏感，所以成形时宜调整注射压力来控制流动性。
（3）模具结构。浇注系统形式，尺寸，部署，冷却系统设计，融料流动阻力（如型面光洁度，料道截面厚度，型腔形状，排气系统）等原因全部直接影响到融料在型腔内实际流动性，凡促进融料降低温度，增加流动性阻力则流动性就降低。
2、常见塑料流动性
流动性好
尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素
流动性中等
改性聚苯乙烯、ABS、AS、有机玻璃、聚甲醛、氯化聚醚等
流动性差
聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料
模具设计时应依据所用塑料流动性，选择合理结构。成形时则也可控制料温，模温及注射压力、注射速度等原因来合适地调整填充情况以满足成形需要。
（四）相容性
定义：相容性（又称为共混性）是指两种或两种以上不一样品种塑料，在熔融状态下不产生相互分离现象能力。若两种塑料不相容，则混熔后塑件会出现分层、脱皮等表面缺点。
相容性和分子结构有一定关系，分子结构相同者较易相容，结构不一样时较难相容。
（五）吸湿性
1、定义
吸湿性是指塑料对水分亲疏程度。按吸湿或粘附水分能力大小，可将塑料塑料分为吸湿性和不吸湿性塑料两大类。
2、吸湿性塑料缺点
料中含水量必需控制在许可范围内，不然在高温、高压下水分变成气体或发生水解作用，使树脂起泡、流动性下降、外观及机电性能不良。所以吸湿性塑料必需按要求采取合适加热方法及规范进行预热，在使用时还需用红外线照射以预防再吸湿。
3、常见塑料吸湿性
吸湿性塑料
聚酰胺、ABS、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜等
不吸湿性塑料
聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、氟塑料等
（五）结晶性
热塑性塑料按其冷凝时无出现结晶现象可划分为结晶形塑料和非结晶形（又称无定形）塑料两大类。
所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处于无次序状态，变成份子停止自由运动，按略微固定位置，并有一个使分子排列成为正规模型倾向一个现象。
作为判别这两类塑料外观标准可视塑料厚壁塑件透明性而定，通常结晶性料为不透明或半透明（如聚甲醛等），无定形料为透明（如有机玻璃等）。但也有例外情况，如聚4-甲基戍烯-1为结晶性塑料却有高透明性，ABS为非结晶形塑料但却并不透明。
在模具设计及选择注射机时应注意对结晶料有下列要求：
（1）料温上升到成形温度所需热量多，要用塑化能力大设备。
（2）冷凝时放出热量大，要充足冷却。
（3）熔态和固态比重差大，成形收缩大，易发生缩孔、气孔。
（4）冷却快结晶度低，收缩小，透明度高。结晶度和塑件壁厚相关，壁厚冷却慢结晶度高，收缩大，物性好。所以结晶性料应按要求必需控制模温。
（5）各向异性显著，内应力大。脱模后未结晶化分子有继续结晶化倾向，处于能量不平衡状态，易发生变形，翘曲。
（6）结晶熔点范围窄，易发生未熔粉末注入模具或堵塞进料口。
（六）热敏性及水敏性
1．热敏性塑料系指一些塑料对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易发生变色、降聚，分解倾向，含有这种特征塑料称为热敏性塑料。如硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物，聚甲醛，聚三氟氯乙烯等。热敏性塑料在分解时产生单体、气体、固体等副产物，尤其是有分解气体对人体、设备、模具全部有刺激、腐蚀作用或毒性。所以，模具设计、选择注射机及成形时全部应注意，应选择螺杆式注射机，浇注系统截面宜大，模具和料筒应镀铬，不得有死角滞料，必需严格控制成形温度、塑料中加入稳定剂，减弱热敏性能。
2．有塑料（如聚碳酸酯）即使含有少许水分，但在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为水敏性，对此必需预先加热干燥。
（七）应力开裂及熔融破裂
1．有塑料对应力敏感，成形时易产生内应力并质脆易裂，塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂现象。为此，除了在原料内加入附加剂提升抗裂性外，对原料应注意干燥，合理选择成形条件，以降低内应力和增加抗裂性。并应选择合理塑件形状，不宜设置嵌件等尽可能降低应力集中。模具设计时应增大脱模斜度，选择合理进料口及顶出机构，成形时应合适调整料温、模温、注射压力及冷却时间，尽可能避免塑件过于冷脆时脱模，成形后塑件还宜进行后处理提升抗裂性，消除内应力并严禁和溶剂接触。
2．当一定融熔指数聚合物熔体，在恒温下经过喷嘴孔时其流速超出某值后，熔体表面发生显著横向裂纹称为熔融破裂，有损塑件外观及物性。故在选择熔融指数高聚合物等，应增大喷嘴、浇道、进料口截面，降低注射速度，提升料温。
（八）热性能及冷却速度
1．多种塑料有不一样比热、热传导率、热变形温度等热性能。比热高塑化时需要热量大，应选择塑化能力大注射机。热变形温度高冷却时间可短，脱模早，但脱模后要预防冷却变形。热传导率低冷却速度慢（如离子聚合物等冷却速度极慢）必需充足冷却，要加强模具冷却效果。热浇道模具适适用于比热低，热传导率高塑料。比热大、热传导率低，热变形温度低、冷却速度慢塑料则不利于高速成形，必需用合适注射机及加强模具冷却。
2．多种塑料按其品种特征及塑件形状，要求必需保持合适冷却速度。所以模具必需按成形要求设置加热和冷却系统，以保持一定模温。当料温使模温升高时应予冷却，以预防塑件脱模后变形，缩短成形周期，降低结晶度。当塑料余热不足以使模具保持一定温度时，则模具应设有加热系统，使模具保持在一定温度，以控制冷却速度，确保流动性，改善填充条件或用以控制塑件使其缓慢冷却，预防厚壁塑件内外冷却不匀及提升结晶度等。对流动性好，成形面积大、料温不匀则按塑件成形情况有时需加热或冷却交替使用或局部加热和冷却并用。为此模具应设有对应冷却或加热系统。
2.3.3 热固性塑料工艺性能
常见热固性塑料有酚醛、氨基（三聚氰胺、脲醛）聚酯、聚邻苯二甲酸二丙烯酯等。关键用于压塑、挤塑、注射成形。硅酮、环氧树脂等塑料，现在关键作为低压挤塑封装电子元件及浇注成形等用。
（一）收缩率
收缩率计算方法和热塑性塑料相同。
热固性塑料收缩产生原因有：
1、热收缩：热胀冷缩，热收缩和模具温度成正比，是成型收缩中关键收缩原因之一。
2、化学结构改变：热固性塑料在成型过程中进行了交联反应，分子由线形结构变为网状结构，因为分子链间距缩小，结构变得紧密，故产生了体积收缩。
3、弹性恢复：塑件从模具中取出后，作用在塑件上压力消失，因为弹性恢复，会造成塑件体积负收缩（膨胀）。
4、塑性变形：塑件脱模时，成型压力快速降低，但模壁紧压在塑件周围，使其产生塑性变形。发生变形部分收缩率比没有发生变形部分收缩率大。
5、塑料种类
6、塑料制品结构
7、成型工艺
（二）流动性
1、定义
塑料在一定温度和压力下填充型腔能力称为流动性。这是模具设计时必需考虑一个关键工艺参数。热固性塑料流动性通常以拉西格流动值表示。
拉西格流动值：将一定质量欲测塑料预压成圆锭，将圆锭放入压模中，在一定温度和压力下，测定它从模孔中挤出长度（粗糙部分不计在内），此即为拉西格流动值，以mm表示。
2、流动等级
每一品种塑料流动性可分为四个不一样等级。

拉西格值
适用成型对象
成型方法
第一级
100～130mm
无嵌件、形状简单通常厚度塑件
压缩
第二级
131～150mm
中等复杂程度塑件
压缩
第三级
151～180mm
结构复杂、型腔很深、嵌件较多薄壁塑件
压缩
或压注
第四级
>200mm

压缩、压注或注射
3、影响原因
塑料品种、模具结构、成型条件
（三）比容及压缩率
比容为每一克塑料所占有体积（以厘米3/克计）。压缩率为塑粉和塑件二者体积或比容之比值（其值恒大于1）。它们全部可被用来确定压模装料室大小。其数值大即要求装料室体积要大，同时又说明塑粉内充气多，排气困难，成形周期长，生产率低。比容小则反之，而且有利于压锭，压制。但比容值也常因塑料粒度大小及颗粒不均匀度而有误差。
（四）硬化速度
1、定义：硬化是指塑料成型时完成交联反应过程。硬化速度通常以塑料试样硬化每1mm厚度所需秒数来表示，此值越小，硬化速度越快。
2、影响原因：塑料品种、塑件形状、壁厚、成型温度及是否预热、预压
硬化速度慢，使成型周期变长，生产率降低；硬化速度快，则不能成型复杂塑件。
（五）水分及挥发物含量
塑料中水分及挥发物，首先来自塑料本身，其次来自压缩或压注过程中化学反应副产物。
多种塑料中含有不一样程度水分、挥发物含量，过多时流动性增大、易溢料、保持时间长、收缩增大，易发生波纹、翘曲等弊病，影响塑件机电性能。但当塑料过于干燥时也会造成流动性不良成形困难，所以不一样塑料应按要求进行预热干燥，对吸湿性强料，尤其在潮湿季节即使对预热后料也应预防再吸湿。
因为多种塑料中含有不一样成份水分及挥发物，同时在缩合反应时要发生缩合水分，这些成份全部需在成形时变成气体排出模外，有气体对模含有腐蚀作用，对人体也有刺激作用。为此在模具设计时应对多种塑料这类特征有所了解，并采取对应方法，如预热、模具镀铬，开排气槽或成形时设排气工序。

2.4 常见塑料性能及应用
2.4.1 热塑性塑料
产量比较：聚乙烯PE >聚氯乙烯PVC>聚苯乙烯PS>聚丙稀PP
1、聚氯乙烯（PVC）
（1）经典应用范围：供水管道，家用管道，房屋墙板，商用机器壳体，电子产品包装，医疗器械，食品包装等。
（2）注塑模工艺条件：
干燥处理：通常不需要干燥处理。
熔化温度：185~205℃
模具温度：20~50℃
注射压力：可大到1500bar
保压压力：可大到1000bar
注射速度：为避免材料降解，通常要用相当地注射速度。
流道和浇口：全部常规浇口全部能够使用。假如加工较小部件，最好使用针尖型浇口或潜入式浇口；对于较厚部件，最好使用扇形浇口。针尖型浇口或潜入式浇口最小直径应为1mm；扇形浇口厚度不能小于1mm。
（3）化学和物理特征:
刚性PVC是使用最广泛塑料材料之一。PVC材料是一个非结晶性材料。PVC材料在实际使用中常常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。PVC材料含有不易燃性、高强度、耐气侯改变性和优良几何稳定性。PVC对氧化剂、还原剂和强酸全部有很强抵御力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀而且也不适用和芳香烃、氯化烃接触场所。PVC在加工时熔化温度是一个很关键工艺参数，假如此参数不妥将造成材料分解问题。PVC流动特征相当差，其工艺范围很窄。尤其是大分子量PVC材料更难于加工（这种材料通常要加入润滑剂改善流动特征），所以通常使用全部是小分子量PVC材料。PVC收缩率相当低，通常为0.2~0.6%。
2、PS 聚苯乙烯
（1）经典应用范围：产品包装，家庭用具（餐具、托盘等），电气（透明容器、光源散射器、绝缘薄膜等）。
（2）注塑模工艺条件：
干燥处理：除非储存不妥，通常不需要干燥处理。假如需要干燥，提议干燥条件为80℃、2~3小时。
熔化温度：180~280℃。对于阻燃型材料其上限为250℃。
模具温度：40~50℃。
注射压力：200~600bar。
注射速度：提议使用快速注射速度。
流道和浇口：能够使用全部常规类型浇口。
（3）化学和物理特征：
大多数商业用PS全部是透明、非晶体材料。PS含有很好几何稳定性、热稳定性、光学透过特征、电绝缘特征和很微小吸湿倾向。它能够抵御水、稀释无机酸，但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀，而且能够在部分有机溶剂中膨胀变形。
经典收缩率在0.4~0.7%之间。
3、聚乙烯（PE）
产量在塑料工业中占首位。按合成时压力不一样，聚乙烯合成方法可分为高压、中压和低压三种。
1、PE-HD 高密度聚乙烯
（1）经典应用范围：电冰箱容器、存放容器、家用厨具、密封盖等。
（2）注塑模工艺条件：
干燥：假如存放合适则无须干燥。
熔化温度：220~260℃。对于分子较大材料，提议熔化温度范围在200~250℃之间。
模具温度：50~95℃。6mm以下壁厚塑件应使用较高模具温度，6mm以上壁厚塑件使用较低模具温度。塑件冷却温度应该均匀以减小收缩率差异。对于最优加工周期时间，冷却腔道直径应大于8mm，而且距模具表面距离应在1.3d之内（这里“d”是冷却腔道直径）。
注射压力：700~1050bar。
注射速度：提议使用高速注射。
流道和浇口：流道直径在4到7.5mm之间，流道长度应尽可能短。能够使用多种类型浇口，浇口长度不要超出0.75mm。尤其适适用于使用热流道模具。
（3）化学和物理特征：
PE-HD高结晶度造成了它高密度，抗张力强度，高温扭曲温度，粘性和化学稳定性。PE-HD比PE-LD有更强抗渗透性。PE-HD抗冲击强度较低。PH-HD特征关键由密度和分子量分布所控制。适适用于注塑模PE-HD分子量分布很窄。对于密度为0.91~ 0.925g/cm3，我们称之为第一类型PE-HD；对于密度为0.926~ 0.94g/cm3，称之为第二类型PE-HD；对于密度为0.94~ 0.965g/cm3，称之为第三类型PE-HD。该材料流动特征