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塑料成型工艺及模具设计
目录
第1章 概述
模具是制造技术的核心。掌握模具，就意味着掌握技术，从而把握了降低生产成本、获得竞争优势的命门。
1.1.1 模具及模具的发展概况
1、模具(基本概念)
是指利用其本身特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。（die mold mould）
2、特点
1）模具----是一种工具；
2）模具与塑件-----“一模一样” ；
3）订货合同-----单件生产
4）模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。
3、模具的地位和作用
模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。
美国工业界认为：模具是美国工业的基石
日本工业界认为：模具是促进社会繁荣的动力
国外将模具比喻为“金钥匙”、 “进入富裕社会的原动力”。
模具工业是我国国民经济的基础产业，是技术密集的高技术行业。
模具是制造过程中的重要工艺装备。模具设计与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）锻造模
热锻模、冷锻模、金属挤压模、切边模、其它锻造模
（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、其它类未包括的模具
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、掌握塑料的成分及其配制； 2、熟悉塑料的分类； 3、了解塑料的性能； 4、了解常用的塑料鉴别方法。 |
重点难点 | 1、掌握塑料的成分及其配制； 2、熟悉塑料的分类； 3、了解塑料的性能； 4、理解热固性、热塑性塑料两个概念，二者的区别。 |
课外作业 | |
课堂记载 |
2.1 塑料的成分及其配制
2.1.1 塑料及其特性
1、塑料的定义及组成
定义：塑料是指以高分子合成树脂为主要成份、在一定温度和压力下具有塑性和流动性，可被塑制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。
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：改善材料使用性能与加工性能，节约树脂材料（贵）。
2、塑料的特性
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：单位质量计算的强度称为比强度，是金属材料强度的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、多种防护性能（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 塑料的成分
1、树脂
塑料主要成份是树脂﹐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，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。
2、分类
天然树脂：是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，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某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。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、塑料的成份
（1）树脂﹕主要作用是将塑料的其它成份加以粘合﹐并决定塑料的类型(热塑性或热固性)和主要性能﹐如机械﹑物理﹑电﹑化学性能等。树脂在塑料中的比例一般为40~65%。
（2）填充剂﹕又称填料﹐通常对聚合物呈惰性
作用：改善塑料的成型性能，减少树脂的含量及提高塑料性能。正确地选择填充剂﹐可以改善塑料的性能和扩大它的使用范围。
（3）增塑剂﹕有些树脂的可塑性很小﹐柔软性也很差﹐为了降低树脂的熔融粘度和熔融温度﹐改善其成型加工性能﹐改进塑料的柔韧性﹐弹性以及其它各种必要的性能﹐通常加入能入树脂相容的不易挥发的高沸点的有机化合物。这类物质称增塑剂。增塑剂常是一种高沸点液纳或熔点固体的酯类化合物。
（4）着色剂﹕又称色料﹐主要是起美观和装饰作用﹐包括涂料两部分。
（5）稳定剂﹕凡能阴缓塑料变质的物质称稳定剂﹐分光稳定剂﹑热稳定剂﹑抗氧化剂。
（6）润滑剂﹕改善塑料熔体的流动性﹐减少或避免对设备或模具的磨擦和粘附﹐以及改进塑件的表面光洁度。
2.1.3 成型用物料及其配制简介
1、粉料和粒料
2、溶液
3、分散体
2.1.4 塑料的制造和树脂合成方法
(一) 塑料的制造
塑料的基础原料，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年代起逐渐转向以石油和天然气为主。
塑料工业包括三个生产系统：塑料原料(树脂或半成品及助剂)的生产，塑料制品的生产，塑料成型机械(包括模具)的制造。
(二) 树脂的合成方法
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的化学反应。可分为均缩聚反应和共缩聚反应。
(1) 均缩聚反应：带有两个官能团的一种单体进行的缩聚反应。
(2) 共缩聚反应： 两种或两种以上的双官能团单体进行的缩聚反应。
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的一种化学反应。反应中没有水或其它低分子副产物的释出，而且所生成的聚合物元素成分与原用单体的成分相同。按参加反应的单体种类和聚合物本身的构型，可分为均聚合反应、共聚合反应和定向聚合反应。
2.1.5 塑料的用途
塑料巳被广泛用于农业、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。
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、轴瓦及许多零部件代替金属制品；在化学工业中用塑料作管道、各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，无论是常规武器、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，塑料都是不可缺少的材料。
在人们的日常生活中，塑料的应用更广泛，如市场上销售的塑料凉鞋、拖鞋、雨衣、手提包、儿童玩具、牙刷、肥皂盒、热水瓶壳等等。目前在各种家用电器，如电视机、收录机、电风扇、洗衣机、电冰箱等方面也获得了广泛的应用。
塑料作为一种新型包装材料，在包装领域中已获得广泛应用，例如各种中空容器、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 塑料工业的发展历史及现状
早在19世纪以前，人们就已经利用沥青、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，从此开始了人类使用塑料的历史。1909年出现了第一种用人工合成的塑料-酚醛塑料。1920年又一种人工合成塑料-氨基塑料(苯胺甲醛塑料)诞生了。这两种塑料当时为推动电气工业和仪器制造工业的发展起了积极作用。
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，随着科学技术和工业的发展，石油资源的广泛开发利用，塑料工业获得迅速发展。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 塑料的分类
2.2.1 按塑料中树脂的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
这类塑料的合成树都是线型或支链型高聚物﹐因而受热变软﹐甚至成为可流动的稳定粘稠液体﹐在此状态时具有可塑性﹐可塑制成一定形状的塑件﹐冷却后保持既得的形状﹐如再加热又可变软成另一种形状﹐如此可以进行反复多次。这一过程中只有物理变化﹐而无化学变化﹐其变化是可逆的。（反复多次成型）
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)———最早的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
这类塑料的合成树脂是体型高聚物﹐因而在加热之初﹐因分子呈线型构具有可熔性和可塑性﹐可塑制成一定形状的塑件﹐当继续加热时﹐分子呈现风状结构﹐当温度达到一定程度后﹐树脂变成不溶和不熔的体型结构﹐使形状固定下来﹐不再变化。如有加热也不软化﹐不再具有可。在一定变化过程中﹐既有物理变化﹐又有化学变化﹐因此﹐变化过程中不可逆的。（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 按塑料的性能及用途分类
1、通用塑料
指产量大、用途广、价格低的塑料。（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
一般指能承受一定外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。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
一般指具有特种功能（如耐热、自润滑等），应用于特殊要求的塑料。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，以进一步改善塑料的机电性能，这种新型复合材料称为增强塑料。增强塑料具有优良的机械性能，比强度和比刚度高。
2.2.3 按塑料成型方法分类
模压塑料： 供模压用的树脂混合料。如一般热固性塑料。
层压塑料： 指浸有树脂的纤维织物，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，在模具中迅速硬化的树脂混合科。如一般热塑性塑料。
浇铸塑料： 能在无压或稍加压力的情况下，倾注于模具中能硬化成一定形状制品的液态树脂混合料。如MC尼龙。
反应注射模塑料： 一般指液态原材料，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，主要由热固性树脂（如酚醛）和填料等经充分混合、按压、粉碎而得。如酚醛塑料粉。
增强塑料： 加有增强材料而某些力学性能比原树脂有较大提高的一类塑料。
泡沫塑料： 整体内含有无数微孔的塑料。
薄膜： 一般指厚度在0.25毫米以下的平整而柔软的塑料制品。
2.3 塑料的性能
2.3.1 塑料的使用性能
1、塑料的物理性能
密度、表观密度、透气性、透湿性、吸水性、透明性、透光率。
2、塑料的化学性能
耐化学性、耐候性、耐老化性、光稳定性、抗霉性等。
3、塑料的机械性能
抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、断裂伸长率、冲击韧度、抗疲劳强度、耐蠕变性、摩擦系数及磨耗、硬度等。
4、塑料的热性能
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、塑料的电性能
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 热塑性塑料的工艺特性
热塑性塑料品种极多，即使同一品种也由于树脂分子及附加物配比不同而使其使用及工艺特性也有所不同。另外，为了改变原有品种的特性，常用共聚、交链等各种化学聚合方法在原有的树脂结构中导入一定百分比量的异种单体或高分子相等树脂，以改变原有树脂的结构成为具有新的使用及工艺特性的改性品种。例如，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，具有比聚苯乙烯优越的使用，工艺特性。由于热塑性塑料品种多、性能复杂，即使同一类的塑料也有仅供注射用或挤出用之分，故本章节主要介绍各种注射用的热塑性塑料。
（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。
收缩性的大小以单位长度塑件收缩量的百分数来表示，称为收缩率。由于成型模具与塑料的线膨胀系数不同，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的收缩，因其值与计算收缩相差很小，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、影响因素
影响热塑性塑料成形收缩的因素如下：
1．塑料品种。热塑性塑料成形过程中由于还存在结晶化形起的体积变化，内应力强，冻结在塑件内的残余应力大，分子取向性强等因素，因此与热固性塑料相比则收缩率较大，收缩率范围宽、方向性明显，另外成形后的收缩、退火或调湿处理后收缩一般也都比热固性塑料大。
2．塑件结构。成形时融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。由于塑料的导热性差，使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。另外，有无嵌件及嵌件布局、数量都直接影响料流方向，密度分布及收缩阻力大小等，所以塑件的特性对收缩大小，方向性影响较大。
3．模具结构。进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响料流方向、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（尤其截面较厚的）则收缩小但方向性大，进料口宽及长度短的则方向性小。距进料口近的或与料流方向平行的则收缩大。
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，体积变化大，故收缩更大。模温分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关，直接影响到各部分收缩量大小及方向性。另外，保持压力及时间对收缩也影响较大，压力大、时间长的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，故收缩也可适量的减小，料温高、收缩大，但方向性小。因此在成形时调整模温、压力、注射速度及冷却时间等诸因素也可适当改变塑件收缩情况。
3、收缩性对模具设计的影响
模具设计时按经验确定塑件各部位的收缩率，再来计算型腔尺寸。对高精度塑件及难以掌握收缩率时，一般用如下方法设计模具：
（1）对塑件外径取较小收缩率，内径取较大收缩率，以留有试模后修正的余地。
（2）试模确定浇注系统形式、尺寸及成形条件。
（3）要后处理的塑件经后处理确定尺寸变化情况（测量时必须在脱模后24小时以后）。
（4）按实际收缩情况修正模具。
（5）再试模并可适当地改变工艺条件略微修正收缩值以满足塑件要求。
（二）塑料状态与加工性
1、玻璃态（坚硬的固体）：变形可逆，不宜进行大变形量的加工。
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，变形仍具有可逆性。
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的能力，称为塑料的流动性。
熔融指数：将被测塑料装入加热料筒中并进行加热，在一定的温度和压力下，测定塑料熔体在10min内从料孔挤出的质量，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．影响因素
（1）温度。料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异，聚苯乙烯（尤其耐冲击型及MI值较高的）、聚丙烯尼龙、有机玻璃、改性聚苯乙烯（例ABS·AS）、聚碳酸酯、醋酸纤维等塑料的流动性随温度变化较大。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节温度来控制流动性。
（2）压力。注射压力增大则融料受剪切作用大，流动性也增大，特别是聚乙烯、聚甲醛较为敏感，所以成形时宜调节注射压力来控制流动性。
（3）模具结构。浇注系统的形式，尺寸，布置，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）等因素都直接影响到融料在型腔内的实际流动性，凡促使融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。
2、常用塑料流动性
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 |
模具设计时应根据所用塑料的流动性，选用合理的结构。成形时则也可控制料温，模温及注射压力、注射速度等因素来适当地调节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同品种的塑料，在熔融状态下不产生相互分离现象的能力。若两种塑料不相容，则混熔后塑件会出现分层、脱皮等表面缺陷。
相容性与分子结构有一定关系，分子结构相似者较易相容，结构不同时较难相容。
（五）吸湿性
1、定义
吸湿性是指塑料对水分的亲疏程度。按吸湿或粘附水分能力的大小，可将塑料塑料分为吸湿性和不吸湿性塑料两大类。
2、吸湿性塑料的缺陷
料中含水量必须控制在允许范围内，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。所以吸湿性塑料必须按要求采用适当的加热方法及规范进行预热，在使用时还需用红外线照射以防止再吸湿。
3、常用塑料吸湿性
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与非结晶形（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，变成分子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。
作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透明性而定，一般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的热量多，要用塑化能力大的设备。
（2）冷凝时放出热量大，要充分冷却。
（3）熔态与固态的比重差大，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。结晶度与塑件壁厚有关，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须控制模温。
（5）各向异性显著，内应力大。脱模后未结晶化的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．热敏性塑料系指某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，分解的倾向，具有这种特性的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，特别是有的分解气体对人体、设备、模具都有刺激、腐蚀作用或毒性。因此，模具设计、选择注射机及成形时都应注意，应选用螺杆式注射机，浇注系统截面宜大，模具和料筒应镀铬，不得有死角滞料，必须严格控制成形温度、塑料中加入稳定剂，减弱热敏性能。
2．有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，但在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为水敏性，对此必须预先加热干燥。
（七）应力开裂及熔融破裂
1．有的塑料对应力敏感，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高抗裂性外，对原料应注意干燥，合理的选择成形条件，以减少内应力和增加抗裂性。并应选择合理的塑件形状，不宜设置嵌件等尽量减少应力集中。模具设计时应增大脱模斜度，选用合理的进料口及顶出机构，成形时应适当的调节料温、模温、注射压力及冷却时间，尽量避免塑件过于冷脆时脱模，成形后塑件还宜进行后处理提高抗裂性，消除内应力并禁止与溶剂接触。
2．当一定融熔指数的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时其流速超过某值后，熔体表面发生明显横向裂纹称为熔融破裂，有损塑件外观及物性。故在选用熔融指数高的聚合物等，应增大喷嘴、浇道、进料口截面，减少注射速度，提高料温。
（八）热性能及冷却速度
1．各种塑料有不同比热、热传导率、热变形温度等热性能。比热高的塑化时需要热量大，应选用塑化能力大的注射机。热变形温度高的冷却时间可短，脱模早，但脱模后要防止冷却变形。热传导率低的冷却速度慢（如离子聚合物等冷却速度极慢）必须充分冷却，要加强模具冷却效果。热浇道模具适用于比热低，热传导率高的塑料。比热大、热传导率低，热变形温度低、冷却速度慢的塑料则不利于高速成形，必须用适当的注射机及加强模具冷却。
2．各种塑料按其品种特性及塑件形状，要求必须保持适当的冷却速度。所以模具必须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，以防止塑件脱模后变形，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，保证流动性，改善填充条件或用以控制塑件使其缓慢冷却，防止厚壁塑件内外冷却不匀及提高结晶度等。对流动性好，成形面积大、料温不匀的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与冷却并用。为此模具应设有相应的冷却或加热系统。
2.3.3 热固性塑料的工艺性能
常用热固性塑料有酚醛、氨基（三聚氰胺、脲醛）聚酯、聚邻苯二甲酸二丙烯酯等。主要用于压塑、挤塑、注射成形。硅酮、环氧树脂等塑料，目前主要作为低压挤塑封装电子元件及浇注成形等用。
（一）收缩率
收缩率的计算方法与热塑性塑料相同。
热固性塑料收缩的产生原因有：
1、热收缩：热胀冷缩，热收缩与模具的温度成正比，是成型收缩中主要的收缩因素之一。
2、化学结构变化：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，由于分子链间距的缩小，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，作用在塑件上的压力消失，由于弹性恢复，会造成塑件体积的负收缩（膨胀）。
4、塑性变形：塑件脱模时，成型压力迅速降低，但模壁紧压在塑件的周围，使其产生塑性变形。发生变形部分的收缩率比没有发生变形部分的收缩率大。
5、塑料种类
6、塑料制品结构
7、成型工艺
（二）流动性
1、定义
塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性。这是模具设计时必须考虑的一个重要工艺参数。热固性塑料的流动性通常以拉西格流动值表示。
拉西格流动值：将一定质量的欲测塑料预压成圆锭，将圆锭放入压模中，在一定的温度和压力下，测定它从模孔中挤出的长度（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
每一品种的塑料流动性可分为四个不同的等级。
拉西格值 | 适用成型对象 | 成型方法 | |
第一级 | 100～130mm | 无嵌件、形状简单的一般厚度塑件 | 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、嵌件较多的薄壁塑件 | 压缩 或压注 |
第四级 | >200mm | 压缩、压注或注射 |
3、影响因素
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的体积（以厘米3/克计）。压缩率为塑粉与塑件两者体积或比容之比值（其值恒大于1）。它们都可被用来确定压模装料室的大小。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的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的过程。硬化速度通常以塑料试样硬化每1mm厚度所需的秒数来表示，此值越小，硬化速度越快。
2、影响因素：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，则不能成型复杂的塑件。
（五）水分及挥发物含量
塑料中水分及挥发物，一方面来自塑料本身，另一方面来自压缩或压注过程中化学反应的副产物。
各种塑料中含有不同程度的水分、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导致流动性不良成形困难，所以不同塑料应按要求进行预热干燥，对吸湿性强的料，尤其在潮湿季节即使对预热后的料也应防止再吸湿。
由于各种塑料中含有不同成分的水分及挥发物，同时在缩合反应时要发生缩合水分，这些成分都需在成形时变成气体排出模外，有的气体对模具有腐蚀作用，对人体也有刺激作用。为此在模具设计时应对各种塑料此类特性有所了解，并采取相应措施，如预热、模具镀铬，开排气槽或成形时设排气工序。
2.4 常用塑料的性能及应用
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）典型应用范围：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，一般要用相当地的注射速度。
流道和浇口：所有常规的浇口都可以使用。如果加工较小的部件，最好使用针尖型浇口或潜入式浇口；对于较厚的部件，最好使用扇形浇口。针尖型浇口或潜入式浇口的最小直径应为1mm；扇形浇口的厚度不能小于1mm。
（3）化学和物理特性:
刚性PVC是使用最广泛的塑料材料之一。PVC材料是一种非结晶性材料。PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。PVC材料具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。PVC在加工时熔化温度是一个非常重要的工艺参数，如果此参数不当将导致材料分解的问题。PVC的流动特性相当差，其工艺范围很窄。特别是大分子量的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性），因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。PVC的收缩率相当低，一般为0.2~0.6%。
2、PS 聚苯乙烯
（1）典型应用范围：产品包装，家庭用品（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：除非储存不当，通常不需要干燥处理。如果需要干燥，建议干燥条件为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：建议使用快速的注射速度。
流道和浇口：可以使用所有常规类型的浇口。
（3）化学和物理特性：
大多数商业用的PS都是透明的、非晶体材料。PS具有非常好的几何稳定性、热稳定性、光学透过特性、电绝缘特性以及很微小的吸湿倾向。它能够抵抗水、稀释的无机酸，但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀，并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。
典型的收缩率在0.4~0.7%之间。
3、聚乙烯（PE）
产量在塑料工业中占首位。按合成时压力不同，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）典型应用范围：电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等。
（2）注塑模工艺条件：
干燥：如果存储恰当则无须干燥。
熔化温度：220~260℃。对于分子较大的材料，建议熔化温度范围在200~250℃之间。
模具温度：50~95℃。6mm以下壁厚的塑件应使用较高的模具温度，6mm以上壁厚的塑件使用较低的模具温度。塑件冷却温度应当均匀以减小收缩率的差异。对于最优的加工周期时间，冷却腔道直径应不小于8mm，并且距模具表面的距离应在1.3d之内（这里“d”是冷却腔道的直径）。
注射压力：700~1050bar。
注射速度：建议使用高速注射。
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。可以使用各种类型的浇口，浇口长度不要超过0.75mm。特别适用于使用热流道模具。
（3）化学和物理特性：
PE-HD的高结晶度导致了它的高密度，抗张力强度，高温扭曲温度，粘性以及化学稳定性。PE-HD比PE-LD有更强的抗渗透性。PE-HD的抗冲击强度较低。PH-HD的特性主要由密度和分子量分布所控制。适用于注塑模的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。该材料的流动特性很好，MFR为0.1到28之间。分子量越高，PH-LD的流动特性越差，但是有更好的抗冲击强度。PE-LD是半结晶材料，成型后收缩率较高，在1.5%到4%之间。PE-HD很容易发生环境应力开裂现象。可以通过使用很低流动特性的材料以减小内部应力，从而减轻开裂现象。PE-HD当温度高于60℃时很容易在烃类溶剂中溶解，但其抗溶解性比PE-LD还要好一些。
2、PE-LD 低密度聚乙烯
（1）典型应用范围：碗，箱柜，管道联接器
（2）注塑模工艺条件：
干燥：一般不需要
熔化温度：180~280℃
模具温度：20~40℃，为了实现冷却均匀以及较为经济的去热，建议冷却腔道直径至少为8mm，并且从冷却腔道到模具表面的距离不要超过冷却腔道直径的1.5倍。
注射压力：最大可到1500bar。
保压压力：最大可到750bar。
注射速度：建议使用快速注射速度。
流道和浇口：可以使用各种类型的流道和浇口。PE-LD特别适合于使用热流道模具。
（3）化学和物理特性：
商业用的PE-LD材料的密度为0.91~0.94 g/cm3。PE-LD对气体和水蒸汽具有渗透性。PE-LD的热膨胀系数很高不适合于加工长期使用的制品。如果PE-LD的密度在0.91~0.925 g/cm3之间，那么其收缩率在2%~5%之间；如果密度在0.926~0.94 g/cm3之间，那么其收缩率在1.5%~4%之间。当前实际的收缩率还要取决于注塑工艺参数。PE-LD在室温下可以抵抗多种溶剂，但是芳香烃和氯化烃溶剂可使其膨胀。同PE-HD类似，PE-LD容易发生环境应力开裂现象。
4、PP 聚丙烯
（1）典型应用范围：汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等），日用消费品（草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等）。
（2）注塑模工艺条件:
干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。
熔化温度：220~275℃，注意不要超过275℃。
模具温度：40~80℃，建议使用50℃。结晶程度主要由模具温度决定。
注射压力：可大到1800bar。
注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。
流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是4~7mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。
（3）化学和物理特性:
PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100℃）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150℃。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在1~40。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.8~2.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。
2.4.2 热固性塑料
1、酚醛塑料
2、氨基塑料
3、环氧树脂
2.4.3 主要热硬性塑胶之特性及用途
塑胶名称 | 特 性 | 用 途 |
PF | 机械强度大，绝缘性，耐燃烧性，耐水性，耐酸性，耐油性，安定良好。暗色不耐点，易变色，染色性有限。 | 各种电器零件，机械零件，无声齿轮，刹车来令，接著剂，食哭，容器，安全帽，涂料，烹调器握柄，烟斗，麻将牌等。 |
UP | 无色，着色自由，与PF性质类似而稍劣，耐水性和耐候性比PF稍差 | 电气零件，配电器具，电话筒，汽车零件，合板接著剂，涂料，按钮，容器，麻将牌，时针盘，筷子，衣扣， |
MF | 与UP同性质，耐水性佳，表面硬度大，耐燃性，无色，易着色 | 配电盘，机械零件，汽车零件，丽光板，涂料，接著剂，容器，食器，纸，布的树脂加工 |
2.4.4 主要热可塑性塑胶之特性及用途
塑胶名称 | 特性 | 用 途 | ||||
电 气 | 机 械 | 建 筑 | 日 用 品 | 其 他 | ||
PVC | 强度，电气绝缘性，耐药品性，加可塑剂会软化，耐热性不是很好 | 电线被覆，电线管，绝缘材料，胶带 | 车用座垫，化学工埸配管，汽车零件 | 水管，塑胶，地板，屋顶，材料，隔热材 | 手提袋，皮带，塑胶鞋，桌巾，透明瓶子，电话机 | 玩具，农业用薄膜，涂料，药碇包装 |
PVDC | 比PVC耐药品性大，耐热性，薄膜的透气性少 | 车用座垫 | 防虫网，家具表层皮涂膜 | 防湿纸，帐篷，唱片，发泡体，软水管，食品包装 | 渔网，发泡体，耐药性成型品 | |
PVAC | 无色透明，接著性好，耐光性佳，耐热差，吸水性大，大部分之溶剂皆可溶 | 皮带 | 涂料，地板，安全玻璃 | 工作服，袜子，塑胶手套 | PVAL的原料，口香糖的原料，接著剂 | |
PVA | 无色透明弹性体，耐热。绝缘，软化点高 | 电线被覆 | 安全硝子的中间膜 | 安全玻璃涂料 | 合成纤维，接著剂，塑胶皮 | 简化PVA土壤改良剂 |
PMMA | 无色透明,光学性佳,强韧,绝缘性佳,加工性好,耐候性良好 | 照明器具零件，透明板 | 防风玻璃，车尾灯 | 广告灯，灯座，广告招牌 | 钮扣及其他装饰品 | 眼镜，假牙，光学零件，医疗用品 |
PS | 无色透明，易于染色，绝缘性佳，耐水，耐药品，不耐冲击 | 收音机外壳，电视机，电视柜，绝缘物 | 车尾灯，冷冻库壁 | 百叶窗，隔热材，招牌，隔音材，天花板，壁材 | 杯子，容器，各种箱子，牙刷，梳子，原子笔 | 玩具，婴儿车，软垫用品 |
PA | 强韧，自己油滑且耐磨，吸震性强，耐热，耐寒，耐药品，尺寸安定性差 | 电线被覆，电气零件 | 齿轮，轴承，座垫，凸轮 | 户外车棚，尼龙皮（农业用） | 梳子，包装材料，刷子，家用品，袜子，绳子 | 渔网，衣材用品，医疗器具 |
PE | 比水轻,柔软，不耐热，耐药品，耐水性，电气绝缘性，接蓍印刷差 | 电波机器零件，电线被覆 | 档泥板，塑胶热片 | 可挠性水管 | 包装材料，食器，容器药瓶，水桶，塑胶袋 | 玩具，杂货 |
PTFE | 高低温电气绝缘性，耐药品性，强度很大，耐热佳，耐磨性，安定性佳 | 高级绝缘材料，绝缘管，电线，电气零件 | 塑胶垫片，轴承，输送带 | 耐紫外线之建筑用具 | 耐药品之成形品 | |
CA | 透明，可挠性，加工性良好，着色易 | 收音机壳，电话器 | 汽车方向盘，电扇叶片 | 涂料 | 照相软片，录音带，文具 | 难燃烧物，眼镜框 |
PP | 最轻的塑胶，机械强度比PE高，电气绝缘性佳，耐水，耐药品 | 电气绝缘材料，电气制品之被覆 | 机器包装薄皮 | 洗脸盆，容器，食器，高韧性高温塑胶袋，塑胶绳 | 软片，水管，各种成形品 | |
POM | 强韧，耐久力大，耐热，耐药品，类似尼龙，耐磨耗且类似PC，耐冲击 | 高级绝缘材料 | 金属代用品，齿轮，弹性凸轮 | 窗帘滑动器，各种手把 | 容器类 | 各种耐冲击成形品，玩具 |
PC | 高低温之机械性佳，特别耐冲击，低温安定性好，耐候性佳，透明性佳 | 计算机零件，电气零件 | 精密机械零件，螺帽，齿轮，轴承等 | 涂料 | 家庭用品，软片，果汁机，吹风机，奶瓶 | 接着剂，安全帽 |
ABS | 乳白色半透明，耐冲击性比PS好，流动性佳，化学电镀密着性佳，耐热性佳 | 电气零件，收音机外壳 | 机械之机构体，金属化用品，汽车仪表板 | 陈列柜，管类 | 文具容器，吸尘器零件 | 安全帽，电池箱 |
2.4.5 塑胶的中文名称，简称及全名
中 文 名 称 | 简 称 | 全 名 |
羧甲（基）纤维素 | CMC | Carboxymethl cellulose |
酪素 | CS | Casein |
醋酸纤维素 | CA | Cellulose acetate |
醋酸-丁酸纤维素 | CAB | Cellulose acetate-butyrate |
硝酸纤维素 | CN | Cellulose nitrate |
丙酸纤维素 | CP | Cellulose propionate |
氯化聚氯乙烯 | CPVC | Chlorinated poly (vinyl chloride) |
甲酚-甲醛 | CF | Cresol-formaldehyde |
环氧化物，环氧树脂 | EP | Epoxy,epoxide |
乙基纤维素 | EC | Ethyl cellulose |
三聚氰胺 | MF | Melamine-formaldehyde |
全氟乙烯-丙烯共聚物 | FEP | Perfluoro(ethylene-propylene)copolymer |
酚甲醛（电木），酚树脂 | PF | Phenol-formaldehyde |
聚丙烯酸 | PAA | Poly(acrylic acid) |
聚丙烯腈 | PAN | Polyacrylonitrile |
聚醯胺（耐隆） | PA | Polyamide(Nylon) |
聚丁二烯-丙烯酸 | PBAN | Polybutadiene-acrylonitrile |
聚丁二烯-苯乙烯 | PBS | Polybutadiene-styrene |
聚碳酸酯 | PC | Polycarbonate |
聚粼苯二甲酸乙烯酯 | PET or PETP | Polyetylene terephthalate |
聚共丁烯 | PIB | Polyisobutylene |
聚甲基丙烯酸甲脂（亚克力） | PMMA | Poly(methyl methacrylate) |
饱和聚酯 | PBT or PBTP | Polybutylene terephthalate |
聚-a-氯丙烯酸甲酯 | PMCA | Poly(methyl a-chlorocarylate) |
聚-氯三氟乙烯（铁夫龙） | PCTFE | Polymonochlorotrifluoroethylene |
聚氧化甲烯，聚缩醛（塑胶网） | POM | Polyoxymethylene,polyacetal |
聚丙烯 | PP | Polypropylene |
聚氧化苯 | PPO | Polyprorylene oxide |
聚苯乙烯 | PS | Polystyrene |
聚四氟乙烯（氟素树脂） | PTFE | Polytetrafluoroethylene |
聚胺基甲酸乙酯（尿烷） | PU or PUR | Polyurethane |
聚醋酸乙烯酯 | PVAC or EVA | Poly(vinyl acetate) |
聚乙烯醇 | PVA or PVAL | Poly(vinyl alcohol) |
聚乙烯醇缩丁醛 | PVB | Poly(vinyl butyral) |
聚氯乙烯 | PVC | Poly(vinyl chloride) |
聚氯乙烯-醋酸乙烯酯 | PVCA | Poly(vinyl chloride-acetate) |
聚偏二氯乙烯 | PVDC | Poly(vinylidene chloride) |
聚氟乙烯 | PVF | Poly(vinyl fluoride) |
聚乙烯醇缩甲醛 | PVFM | Ploy(vinyl formal) |
矽酮塑胶 | SP or SI | Silicone Plastics |
苯乙烯-丙烯腈 | SAN or AS | Styrene-acrylonitrile |
苯乙烯-丁二烯 | SB | Styrene-butadiene |
苯乙烯橡胶塑胶 | SRP | Styrene-rubber plastics |
尿素甲醛（尿素） | UF | Urea-formaldehyde |
不饱和聚酯（达克龙） | UP | Unsaturated polyester |
聚砜树脂 | PSF | Poly sulfone |
2.5 塑料的鉴别方法
一、溶解性试验
热固性塑料不溶于有机溶剂，热塑性塑料除一些特殊高分子化合物外，都能溶解于不同的有机溶剂中。
二、密度试验
测出体积、称出重量，计算出密度，据密度判断
三、热分解试验
根据热分解后产生的气体与石蕊试纸反应，根据反应结果判断。四、燃烧试验
各种塑料具有不同的燃烧难易程度、离火后的自熄性、火焰状态和塑料变化状态、气味等
方法 种类 | 燃烧的难易 | 火焰拿掉是否继续燃烧 | 火焰之 颜色 | 燃烧后的状态 | 气味 | 成形品的特征 |
PF | 慢慢燃烧 | 熄灭 | 黄色 | 膨胀罅裂颜色变深 | 碳酸臭味；酚味 | 黑色或褐色 |
UF | 难 | 熄灭 | 黄色，尾端青绿。 | 膨胀罅裂颜色白化 | 尿素味，甲醛味 | 无色或淡黄色的透明体 |
MF | 难 | 熄灭 | 淡黄色 | 膨胀罅裂颜色白化 | 尿素味，甲醛味，胺味 | 表面很硬，颜色大多美丽或透明 |
UP | 易 | 不熄灭 | 黄色黑烟 | 微膨胀罅裂 | 苯乙烯气味 | 成形品大多以玻璃纤维补强 |
PMMA | 易 | 不熄灭 | 黄色，尾端青绿 | 软化 | 压克力气味 | 和玻璃一样的声音，可弯曲，大多为透明成形品 |
PS | 易 | 不熄灭 | 橙黄色黑烟 | 软化 | 苯乙烯 | 敲击时有金属性的声音，大多为透明成型品 |
PA | 慢慢燃烧 | 熄灭 | 上端黄色 | 熔融落下 | 特殊味 | 有弹性，不透明，耐磨 |
PVC | 难 | 熄灭 | 黄色，下端绿 | 软化 | 氯气味 | 软质者类是像胶，可调整各种硬度，透明或不透明 |
PP | 易 | 不熄灭 | 黄色（蓝色火焰） | 快速完全烧掉 | 特殊味（柴油味） | 乳白色，透明或不透明，表面光泽良好 |
PE | 易 | 不熄灭 | 上端黄色下端青色 | 熔融落下 | 石油气味、石烛气味 | 淡乳白色，大多为半透明或不透明之烛状固体 |
ABS | 易 | 不熄灭 | 黄色黑烟 | 熔融落下 | 橡胶味，竦味 | 不透明稍具烛质 |
PSF | 易 | 熄灭 | 略白色火焰 | 微膨胀罅裂 | 硫磺味 | 硬且声脆 |
PC | 稍难 | 熄灭 | 黄色黑烟 | 软化 | 特殊味 | 淡黄色，透明或不透明，耐冲击 |
POM | 易 | 不熄灭 | 尖端黄色下端蓝色 | 边滴边燃 | 福尔马林的气味 | 乳白色不透明，强韧 |
CN | 极易 | 不熄灭 | 黄色 | 完全迅速燃烧 | 特殊味 | 透明或不透明 |
CA | 易 | 不熄灭 | 暗黄色黑烟 | 边滴边燃 | 特殊味 | 透明或不透明 |
五、熔融特性试验
根据塑料的熔融温度判定
六、元素检定试验
用化学方法测定除碳、氢以外存在于塑料中的氮、硫、氯、氟、磷等元素。
七、其他特殊鉴别试验
第3章 塑料的模塑工艺
课题 | 塑料的模塑工艺 |
课堂类型 | 理论教学 |
目标要求 | 1、熟悉并掌握注射模塑成型工艺； 2、了解并掌握压缩模塑成型工艺； 3、了解挤出工艺的工艺特点及过程； 4、熟悉掌握塑料制品的工艺性； 5、掌握塑料模塑工艺规程的编制方法。 |
重点难点 | 1、熟悉并掌握注射模塑成型工艺； 2、熟悉掌握塑料制品的工艺性； 3、掌握塑料模塑工艺规程的编制方法。 |
课外作业 | |
课堂记载 |
3.1 注射模塑工艺
3.1.1 注射模塑成型原理
1、何谓注塑成型
所谓注塑成型（Injection Molding）是指，将已加热融化的材料喷射注入到模具内，经由冷却与固化後，得到成形品的方法。适用于量产与形状复杂产品等成形加工领域。
射出成形工程是以下列六大顺序执行：合模→射出→保压→冷却→开模→取出产品。重复执行这种作业流程，就可连续生产制品。
2. 注塑成型机
常用注射机：柱塞式注射机、螺杆式注射机
注射机作用：加热熔融塑料；对粘流的塑料施加高压，注射成型
注塑成型机可区分为合模装置与注射装置。合模装置是开闭模具以执行脱模（eject）作业，而且也有如图所示的肘杆方式，以及利用油压缸直接开闭模具的直压方式。
注射装置是将树脂予以加热融化後再射入模具内。此时，要旋转螺杆，并如图所示让投入到料斗的树脂停留在螺杆前端（称之为计量），经过相当于所需树脂量的行程储藏後再进行射出。
当树脂在模具内流动时，则控制螺杆的移动速度（射出速度），并在填充树脂後用压力（保压力）进行控制。当达到一定的螺杆位置或一定射出压力时，则从速度控制切换成压力控制。
3. 模具
所谓模具（Mold）是指，为了将材料树脂做成某种形状，而用来承接射出注入树脂的金属制模型。虽然没有图示记载，但实际上有几个空孔，并用温水、油、加热器等进行温度管理。
已溶解的材料是从浇口进入模具内，再经由流道与流道口填充到模槽内。接下来则经由冷却工程与开模成型机脱模杆上的模具脱模板，推顶出成形品。
4. 成形品
成形品是由流入融化树脂的浇口、导入模槽的流道与产品部份所构成。由于一次的成形作业只能作出一个产品，因此效率不高。若能利用流道连结数个模槽，就可同时成形数个产品。
此时，当各模槽的流道长度不同时，就无法同时填充树脂，而且大部分的模槽尺寸、外观、物性皆不同，因此通常都会将流道设计成相同长度。
3.1.2 注射模塑工艺过程
工艺过程的确定是注射工艺规程制定的中心环节，包括成型前的准备、注射过程、制品的后处理
1、注射成型前的准备
（1）原料的检验和预处理
在成型前应对原料进行外观和工艺性能检验，检验内容包括：色泽、粒度、均匀性、流动性（熔体指数、粘度）、热稳定性、收缩性、水分含量等。
对于吸水性强的塑料，在成型前必须进行干燥处理。
（2）嵌件的预热
预热温度以不损坏嵌件表面所镀的锌层或铬层为限，一般为110～1300C，对于表面无镀层的铝合金或铜嵌件，预热温度可达1500C。
（3）料筒的清洗
（4）脱模剂的选用
常用脱模剂有三种：硬脂酸锌（除聚酰胺外）、液体石蜡（针对聚酰胺较好）；硅油（需配制甲苯溶液，涂抹于模腔表面，加热干燥）
2、注射过程
完整注射过程包括：加料®塑化®注射®保压®冷却®脱模。
（1） 塑料的塑化
（2）熔体充满型腔与冷却定型
1）充模阶段：从注射机的螺杆或柱塞快速推进，将塑料熔体注入型腔，直到型腔被熔体完全充满为止。（0～t1）
2）压实阶段：指熔体充满型腔时起至螺杆或柱塞开始退回的一段时间。（t1～t2）
3）倒流阶段：从螺杆或柱塞开始后退（t2）至浇口处熔体冻结时（t3）为止。
4）冻结后的冷却阶段：从浇口处的塑料完全冻结到塑料制品脱模取出为止。（t3～t4）
3、塑料制品的后处理
根据塑料特性和使用要求，塑料制品可进行退火处理和调湿处理。
退火处理：消除塑件的内应力，稳定尺寸。
调湿处理：主要针对聚酰胺塑料，将刚脱模的塑件放在热水中处理，不仅隔绝空气、防止氧化、消除内应力，且可以达到吸湿平衡、稳定尺寸。调湿处理温度一般为100～1200C。
3.1.3 注射模塑工艺条件的选择和控制
注射模塑最主要的工艺条件是温度、压力和时间。
1、温度
注射成型中需要控制的温度主要有料筒温度、喷嘴温度、模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和塑料充满型腔；后一种主要影响充满型腔和冷却固化。
（1） 料筒的温度
影响因素有：
1）塑料的粘流温度或熔点
2）聚合物的相对分子质量及相对分子质量分布
3）注射机的类型
4）塑料制品及模具结构特点
（2）喷嘴温度
通常比料筒温度低，防止熔体在直通式喷嘴上发生“流涎”现象。
（2） 模具温度
应低于塑料的玻璃化温度或热变形温度，以保证塑料熔体凝固定型和脱模。
2、压力
注射模塑过程中要控制的压力有塑化压力和注射压力。
（1） 塑化压力
所谓塑化压力是指：采用螺杆式注射机式，螺杆顶部熔体在螺杆转动后退时所受到的压力。又称为背压。
（2） 注射压力
注射压力：至柱塞或螺杆顶部对塑料所施加的压力。其作用是克服熔体从料筒流向型腔的流动阻力；使熔体具有一定的充满型腔的速率；对熔体仅此女冠压实。
注射压力大小取决于塑料品种、注射机类型、模具结构、塑料制品的壁厚和流程及其他工艺条件，尤其是浇注系统的结构和尺寸。
3、时间（成型周期）
完成一次注射模塑过程所需的时间成为成型周期，或称模塑周期。
4、常用塑料的注射成型工艺条件
3.1.4 注射模塑的发展
1、热固性塑料的注射模塑
2、共注射模塑
3、无流道注射模塑
4、流动注射模塑
3.2 压缩模塑、传递模塑工艺
3.2.1 压缩模塑成型原理
1、成型方法
压缩模塑又称为模压成型或压制
先讲粉状、粒状、碎屑状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具加料腔中，然后合模加压，使其成型并固化，从而获得制品。
2、适用材料
主要用于热固性材料的成型，也可用于热塑性材料的成型
3、成型过程
压缩模塑由预压、预热和模压三个过程组成：
（1）预压：为改善制品质量和提高模塑效率等，将粉料或纤维状模塑料预先压成一定形状的操作。
（2）预热：为改善模塑料的加工性能和缩短成型周期等，把模塑料在成型前先行加热的操作。
（3）模压：在模具内加入所需量的塑料，闭模、排气，在模塑温度和压力下保持一段时间，然后脱模清模的操作。
4、设备
压缩模塑用的主要设备是压机和塑模。压机用得最多的是自给式液压机，吨位从几十吨至几百吨不等。有下压式压机和上压式压机。用于压缩模塑的模具称为压制模具，分为三类；溢料式模具、半溢料式模具不溢式模具。
5、优缺点
压缩模塑的主要优点是可模压较大平面的制品和能大量生产，其缺点是生产周期长，效率低。
3.2.2 压缩模塑前的准备
1、预压
2、预热和干燥
加热的目的：①去除水分和挥发物（干燥）；②为压缩模塑提供热塑料（预热）
预热和干燥的方法：①热板预热②烘箱预热③红外线预热④高频预热。
3.2.3 压缩模塑工艺过程
压缩模塑工程为：加料®闭模®排气®固化®脱模®模具清理
1、嵌件的安放
2、加料
3、闭模
4、排气
5、固化
6、脱模
7、模具清理
3.2.4 压缩模塑工艺条件的确定
工艺条件主要是：成型温度、成型压力、模压时间
1、成型压力
成型压力是指模压时压力机对塑件单位投影面积上的压力。它的作用是迫使塑料充满型腔和让粘流态的塑料在压力作用下固化。
压力公式： p＝F机×1000/A 式中：p—成型压力；F—压力机公称压力；A—凸模与塑料接触部分投影面积。
2、成型温度
3、模压时间
4、常用热固性塑料压缩模塑工艺条件
3.2.5 传递模塑成型原理
1、成型方法
传递模塑又称挤塑。
先将塑料加入模具加料腔中，使其受热成为粘流状态，在柱塞压力作用下，粘流态的塑料经过浇注系统，进入并充满闭合的型腔，塑料在型腔内继续受热受压，经过一定时间的固化后，开模取出塑料制品。
传递模塑是热固性塑料的一种成型方式，模塑时先将模塑料在加热室加热软化，然后压入巳被加热的模腔内固化成型。传递模塑按设备不同有工种形式：① 活板式；② 罐式；③ 柱塞式。
2、传递模塑对塑料的要求
在未达到固化温度前，塑料应具有较大的流动性，达到固化温度后，又须具有较快的固化速率。能符合这种要求的有酚醛、三聚氰胺甲醛和环氧树脂等。
3、优缺点
传递模塑具有以下优点：① 制品废边少，可减少后加工量；② 能模塑带有精细或易碎嵌件和穿孔的制品，并且能保持嵌件和孔眼位置的正确；③ 制品性能均匀，尺寸准确，质量高；④ 模具的磨损较小。
缺点是：⑤ 模具的制造成本较压缩模高；⑥ 塑料损耗大；⑦ 纤维增强塑料因纤维定向而产生各向异性；⑧ 围绕在嵌件四周的塑料，有时会因熔按不牢而使制品的强度降低。
3.3 挤出工艺
1、定义
挤出成型也称挤出模塑、挤压模塑或挤塑，它是在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法。
2、成型过程
固态塑料的塑化®成型®定型
3、成型方法
挤出法主要用于热塑性塑料的成型，也可用于某些热固性塑料。挤出的制品都是连续的型材，如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆包覆层等。此外，还可用于塑料的混合、塑化造粒、着色、掺合等。
挤出成型机由挤出装置、传动机构和加热、冷却系统等主要部分组成。挤出机有螺杆式(单螺杆和多螺杆)和柱塞式两种类型。前者的挤出工艺是连续式，后者是间歇式。
单螺杆挤出机的基本结构主要包括传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等部分。
挤出机辅助设备有物料前处理设备(如物料输送与干燥)、挤出物处理设备(定型、冷却、牵引、切料或辊卷)和生产条件控制设备等三大类。
3.4 其它模塑工艺简介
1、中空吹塑
借气体压力使闭合在模具中的热型坯吹胀成为中空制品，或管型坯无模吹胀成管膜的一种方法。该方法主要用于各种包装容器和管式膜的制造。凡是熔体指数为0.04 ~ 1.12的都是比较优良的中空吹塑材料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、热塑性聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、醋酸纤维素和聚缩醛树脂等，其中以聚乙烯应用得最多。
2． 层压成型
用或不用粘结剂，借加热、加压把相同或不相同材料的两层或多层结合为整体的方法。层压成型常用层压机操作，这种压机的动压板和定压板之间装有多层可浮动热压板。层压成型常用的增强材料有棉布、玻璃布、纸张、石棉布等，树脂有酚醛、环氧、不饱和聚酯以及某些热塑性树脂。
3． 冷压模塑
冷压模塑又叫冷压烧结成型，和普通压缩模塑的不同点是在常温下使物料加压模塑。脱模后的模塑品可再行加热或借助化学作用使其固化。该法多用于聚四氟乙烯的成型，也用于某些耐高温塑料(如聚酰亚胺等)。一般工艺过程为制坯-烧结-冷却三个步骤。
4． 低压成型
使用成型压力等于或低于1.4兆帕的摸压或层压方法。低压成型方法用于制造增强塑料制品。增强材料如玻璃纤维、纺织物、石棉、纸、碳纤维等。常用的树脂绝大多数是热固性的，如酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、有机硅等树脂。低压成型包括袋压法、喷射法。
(1) 袋压成型：借助弹性袋(或其它弹性隔膜)接受流体压力而使介于刚性模和弹性袋之间的增强塑料均匀受压而成为制件的一种方法。按造成流体压力的方法不同，一般可分为加压袋成型、真空袋压成型和热压釜成型等。
(2) 喷射成型：成型增强塑料制品时，用喷枪将短切纤维和树脂等同时喷在模具上积层并固化为制品的方法。
5．挤拉成型
挤拉成型是热固性纤维增强塑料的成型方法之一。用于生产断面形状固定不变，长度不受限制的型材。成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续纤维经加热模拉出，然后再通过加热室使树脂进一步固化而制备具有单向高强度连续增强塑料型材。
通常用于挤拉成型的树脂有不饱和聚酯、环氧和有机硅三种。其中不饱和聚酯树脂用得最多。挤拉成型机通常由纤维排布装置、树脂槽、预成型装置、口模及加热装置、牵引装置和切割设备等组成
6．浇铸
在不加压或稍加压的情况下，将液态单体、树脂或其混合物注入模内并使其成为固态制品的方法。浇铸法分为静态浇铸、嵌铸、离心浇铸、搪塑、旋转铸塑、滚塑和流延铸塑等。
7．手糊成型
手糊成型又称手工裱糊成型、接触成型，是制造增强塑料制品的方法之一。该法是在涂好脱模剂的模具上，用手工一边铺设增强材料一边涂刷树脂直到所需厚度为止，然后通过固化和脱模而取得制品。手糊成型中采用的合成树脂主要是环氧树脂和不饱和聚酯树脂。增强材料有玻璃布、无捻粗纱方格布、玻璃毡等。
8．纤维缠绕成型
在控制张力和预定线型的条件下，以浸有树脂胶液的连续丝缠绕到芯模或模具上来成型增强塑料制品。这种方法只适于制造圆柱形和球形等回转体。常用的树脂有酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等。玻璃纤维是缠绕成型常用的增强材料，它有两种：有捻纤维和无捻纤维。
9．压延
将已经塑化的接近粘流温度的聚合物材料通过一系列相向旋转着的水平辊筒间隙，使物料承受挤压和延展作用，成为具有一定厚度、宽度与表面光洁的薄片状制品，主要用于生产片材、薄膜、人造革和其它涂层制品等压延成型所采用的原材料主要是聚氯乙烯、纤维素、改性聚苯乙烯等。
压延设备包括压延机和其它辅机。压延机通常以辊筒数目及其排列方式分类。根据辊筒数目不同，压延机有双辊、三辊、四辊、五辊、甚至六辊，以三辊或四辊压延机用得最多。
10．涂覆
为了防腐、绝缘、装饰等目的，以液体或粉末形式在织物、纸张、金属箔或板等物体表面上涂盖塑料薄层(例如．0.3毫米以下)的方法。涂覆法最常用的塑料一般是热塑性塑料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚三氟氯乙烯等。
涂覆工艺有热熔敷、流化喷涂、火焰喷涂、静电喷涂和等离子喷涂。
11．发泡成型
发泡成型是使塑料产生微孔结构的过程。几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料，常用的树脂有聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、酚醛等。按照泡孔结构可将泡沫塑料分为两类，若绝大多数气孔是互相连通的，则称为开孔泡沫塑料；如果绝大多数气孔是互相分隔的，则称为闭孔泡沫塑料。开孔或闭孔的泡沫结构是由制造方法所决定的。
(1) 化学发泡。由特意加入的化学发泡剂，受热分解或原料组分间发生化学反应而产生的气体，使塑料熔体充满泡孔。化学发泡剂在加热时释放出的气体有二氧化碳、氮气、氨气等。化学发泡常用于聚氨脂泡沫塑料的生产。
(2) 物理发泡。物理发泡是在塑料中溶入气体或液体，而后使其膨胀或气化发泡的方法。物理发泡适应的塑料品种较多。
(3) 机械发泡。借机械搅拌方法使气体混入液体混合料中，然后经定型过程形成泡孔的泡沫塑料。此法常用于脲眠甲醛树脂，其它如聚乙烯醇缩甲醛、聚乙酸乙烯、聚氯乙烯溶胶等也适用。
12．二次加工
成型后的塑料制品或型材，按需要进行的再加工，例如机械加工、连接、修饰等。下表列出了塑料二次加工的方法。
机械加工：锯、剪、冲、车、刨、刮、铣、钻、磨、抛光、喷砂、揉面、螺纹加工等
激光加工：裁断、打孔、刻花等
连 接：焊接 热风、加热工具、激光、旋转摩擦、振动摩擦、高频、超声、感应等
粘结：溶剂、溶液、热熔等
机械：螺钉、弹簧夹、弹簧插销、铆接、铰链等
表面装饰：涂料涂饰、溶剂增亮、涂覆、印刷、彩绘、烫印、真空镀膜、喷镀、电镀等
3.5 塑料制品的工艺性
塑件的工艺性: 是塑件对成型加工的适应性
塑件工艺性设计包括：塑料材料选择、尺寸及精度和表面质量、塑件结构
塑件工艺性设计的特点：应当满足使用性能和成形工艺的要求，力求做到结构合理、造型美观、便于制造。
3.5.1 塑料材料选择
塑料的选材包括：选定塑料基体聚合物（树脂）种类、塑料具体牌号、添加剂种类与用量等
塑料原料选择方法：
1、使用环境(不同的温度、湿度及介质条件、不同的受力类型选择不同的塑料)
2、使用对象（根据国别、地区、民族和具体使用者的不同选材 ）
3、按用途进行分类（按应用领域、功能 ）
3.5.2 塑件的尺寸、精度和表面质量
1、塑件的尺寸
塑件的尺寸：指塑件的总体尺寸
塑件的尺寸受下面两个因素影响：1、塑料的流动性（大而薄的塑件充模困难）；2、设备的工作能力（注射量、锁模力、工作台面）
2、塑件的精度
（1）定义
塑件尺寸精度：是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度。
（2）影响精度因素
1、模具的制造精度、磨损程度和安装误差；2、塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化；3、塑件成型后的时效变化
（3）尺寸精度的确定
模塑件公差代号为MT，MT1级精度最高（一般不采用） MT7级精度最低
对于塑件上孔的公差可采用基准孔，可取表中数值冠以（＋）号。对于塑件上轴的公差可采用基准轴，可取表中数值冠以（－）号。
一般配合部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度。
模具尺寸精度比塑件尺寸精度高2-3级。
3、塑件的表面质量
一般模具表面粗糙度要比塑件的要求高 1～2级
3.5.3 塑件的几何形状
一、表面形状
塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型
二、脱模斜度
1、定义
为了便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，必须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度α，在模具上称为脱模斜度。
脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率，一般取30 ′～1°30′。
2、脱模斜度方向
3、脱模斜度表示方法：
4、脱模斜度设计要点：
（1）、塑件精度高，采用较小脱模斜度
（2）、尺寸高的塑件，采用较小脱模斜度
（3）、塑件形状复杂不易脱模，选用较大斜度
（4）、增强塑料采用较大的脱模斜度
（5）、收缩率大，斜度加大
（6）、含润滑剂的塑料采用较小脱模斜度
（7）、从留模方位考虑:
留在型芯，内表面脱模斜度﹤外表面
留在型腔，外表面脱模斜度﹤内表面
三、塑件的壁厚
壁厚过小——强度及刚度不足，塑料流动困难
壁厚过大——原料浪费，冷却时间长，易产生缺陷
塑件壁厚设计原则：
（1）满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚
（2）能承受推出机构等的冲击和振动
（3）制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度
（4）保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚
（5）满足成型时熔体充模所需的壁厚
改善壁厚典型实例：
四、塑件的加强筋
1、加强筋的作用：
它能提高制件的强度、防止和避免塑料的变形和翘曲。
2、加强筋设计要点：
加强筋的底部与壁连接应圆弧过渡，以防外力作用时，产生应力集中而被破坏。
五、圆角
在满足使用要求的前提下,制件的所有的转角尽可能设计成圆角，或者用圆弧过渡。
1、圆角的作用：
圆角可避免应力集中，提高制件强度
圆角可有利于充模和脱模
圆角有利于模具制造，提高模具强度
2、圆角的确定：
六、塑件的支承面
七、塑件的凸台与角撑
凸台：是用来增强孔或装配附件、或为塑件提供支撑的截锥台或支撑块
八、塑件上的孔（槽）
1、塑件上的孔三种成型加工方法：
a、直接模塑出来；b、模塑成盲孔再钻孔通；c、塑件成型后再钻孔
2、常见孔的设计要求：
a、模塑通孔要求孔径比（长度与孔径的比值）要小些；b、当通孔孔径﹤1.5mm，由于型芯易弯曲折断，不适于模塑成型；c、肓孔的深度：h ﹤（3～5）d ；d﹤1.5mm时， h ﹤3d ；d、紧固用的孔和其它受力的孔，应设凸台予以加强。
九、塑件上的螺纹
塑件中的螺纹可用模塑方法成型出来，或切削方法获得。
经常拆装或受力大的螺纹，要采用金属螺纹嵌件来成型。
十、塑件上的花纹、文字及符号
1、凸字；2、凹字；3、凹坑凸字
十一、嵌件
1、定义：在塑件内压入其它的零件形成不可拆卸的连接，此压入零件称为嵌件。
嵌件可以是金属、玻璃、木材或已成形的塑件。
2、嵌件的作用：
a、提高塑件力学性能和磨损寿命；
b、提高塑件的尺寸稳定性、尺寸精度；
c、起导电、导磁作用；
d、起紧固、连接作用。
3.6 塑料模塑工艺规程的编制
3.6.1 工艺规程编制
一、定义
模塑工艺规程是塑件生产的纲领性文件、它指导着塑件的生产准备及生产全过程。
工艺规程的内容：技术管理和经济管理
1、技术管理方面包括:
⑴塑件的分析
⑵塑件的成型方法及工艺流程的确定
⑶塑料模具类型和结构形式的确定
⑷成型工艺条件的确定
⑸设备和工具的选择
⑹工序质量标准和检验项目及方法的确定
⑺技术安全措施的制定
⑻工艺文件的制定
2、经济管理方面包括:
⑴生产规模的确定
⑵生产方式的确定
⑶工艺路线的确定
⑷成本的核算
二、产品设计时的质量控制
1. 产品的结构、尺寸及公差和技术标准必须符合模塑工艺性要求，正确的塑件结构、合理的公差和技术标准能使塑件成型容易、质量高、成本低。
2.在满足塑件使用要求的前提下尽量不要对塑件的尺寸精度和表面质量提出过高要求。
3.产品设计要考虑尽量简化模具结构，降低模具制造难度。
三、材料选定时的质量控制
1.材料的使用性能要达到制品性能的要求
2.材料的工艺性能要满足成型工艺的要求
3.原材料纯度要高
4.原材料的物料形态要满足成型需要保证产品质量
四、成型工艺编制时的质量控制
1．生产工序顺序的确定 (预处理、成型、制品后处理、加工、机加、修饰和装配 )
2．工艺条件的选定及控制对产品质量的影响
例如:工艺参数三要素对产品质量的影响
⑴温度：①料筒温度 ②喷嘴温度 ③模具温度
⑵压力：①注射压力 ②保压压力 ③背压 ④锁模力
⑶速度或时间：①闭模锁模时间 ②注射时间 ③充模速度 剪切速率 ④保压时间 ⑤冷却时间 ⑥螺杆转速 ⑦开模速度 ⑧顶出速度
五、工艺规程编制中的几个主要技术问题
1.塑件的工艺性分析
2.塑件的成型方法及工艺流程的确定
3.成型工艺条件的确定
4.设备型号和主要参数的确定
5.质量标准和检验项目与测试手段的确定
6.模塑工艺规程文件的编制
3.6.2 实例分析
一、塑件的工艺性分析
1．塑件的原材料分析
塑料品种 | 聚碳酸酯（PC），属于热塑性塑料。 |
结构特点 | 线型结构非结晶型材料，透明。 |
使用温度 | 小于130℃，耐寒性好，脆化温度为-100℃。 |
化学稳定性 | 有一定的化学稳定性，不耐碱、酮、酯等。 |
性能特点 | 透光率较高，介电性能好，吸水性小，但水敏性强（含水量不得超过0.2%），且吸水后会降解。力学性能很好，抗冲击抗蠕变性能突出，但耐磨性较差。 |
成型特点 | 1、熔融温度高（超过330℃才严重分解），但熔体粘度大； 2、流动性差（溢边值为0.06mm）； 3、流动性对温度变化敏感，冷却速度快； 4、成型收缩率小； 5、易产生应力集中。 |
结论 | 1．熔融温度高且熔体粘度大，对于大于200g的塑件应用螺杆式注射机成型，喷嘴宜用敞开式延伸喷嘴，并加热，严格控制模具温度，一般在70～120℃为宜，模具应用耐磨钢，并淬火； 2．水敏性强，加工前必须干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度显著下降现象； 3．易产生应力集中，严格控制成型条件，塑件成型后退火处理，消除内应力；塑件壁不宜厚，避免有尖角、缺口和金属嵌件造成应力集中，脱模斜度宜取2℃ 。 |
2．塑件的尺寸精度分析
该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按MT5查取公差，其主要尺寸公差标注如下（单位均为mm）：
塑件外形尺寸： φ690-0.86 、 φ700-0.86 、 φ1270-1.28、 φ1290-1.28、φ1700-1.6 、 R50-0.24、 φ1370-1.28﹑30-0.2、 80-0.28﹑ 1330-1.28
内形尺寸：φ630+0.74、φ640+0.74、φ1140+1.14、φ1210+1.28、R20+0.2、600+0.74、320+0.56、 300 +0.50、80+0.28、 φ1230+1.28、 φ1310+1.28、 φ1640+1.6
孔尺寸：φ100+0.32﹑ φ120+0.32、φ1370+1.28﹑φ1640+1.6﹑ φ4.50+0.24﹑ φ2.0+0.2、 φ50+0.24
孔心距尺寸：34±0.28﹑ φ96±0.50﹑ φ150±0.27
3．塑件表面质量分析
该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4μm。而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。
4．塑件的结构工艺性分析
（1）从图纸上分析，该塑件的外形为回转体，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。
（2）塑件型腔较大，有尺寸不等的孔，如φ12、4-φ10、 4-φ4.5、4-φ5它们均符合最小孔径要求。
（3）在塑件内壁有4个高2.2、长11的内凸台，因此成型后塑件不易取出，需要考虑侧抽芯装置。
结论：综上所述，该塑件可采用注射成型加工。
二、确定成型设备选择与模塑工艺规程编制
1、计算塑件的体积和重量
计算塑件的重量是为了选择注射机及确定模具型腔数。
（1）计算塑件的体积：V=200172.30mm3（过程略）
（2）计算塑件的重量：根据有关手册查得ρ=1.2Kg·dm3
所以，塑件的重量为：W=ρV=200172.30×1.2×10-3=240.20g
根据塑件形状及尺寸，采用一模一腔的模具结构，考虑外形尺寸及注射时所需的压力情况，参考模具设计手册初选螺杆式注射机：XS—ZY—250。
2、塑件模塑成型工艺参数的确定
查附录H得出工艺参数如下表，试模时可根据实际情况作适当调整。
聚碳酸脂 | 预热和干燥 | 温度t/℃110～120 | 成型 时间 | 注射时间 | 20～90 | |
时间τ/h 8 ～ 12 | 保压时间 | 0～5 | ||||
料筒温度t/℃ | 后段 | 210 ～ 240 | 冷却时间 | 20～90 | ||
中段 | 230 ～ 280 | 总周期 | 40～ 190 | |||
前段 | 240 ～ 285 | 螺杆转速n/(r·min-1) | 28 | |||
喷嘴温度t/℃ | 240 ～ 250 | 后处理 | 方法 | 红外线灯 | ||
模具温度t/℃ | 90 ～ 110 | 温度t/℃ | 鼓风烘箱100 ～ 110 | |||
注射压力p/MPa | 80 ～ 130 | 时间τ/h | 8 ～ 12 | |||
3、填写模塑成型工艺卡灯座模塑工艺卡如下表
车间 | 塑料注射成型工艺卡片 | 资料编号 | |||||||||
共 页 | 第 页 | ||||||||||
零件名称 | 灯座 | 材料牌号：PC | 设备型号 | XS-ZY-500 | |||||||
装配图号 | 材料定额 | 每模件数 | 1件 | ||||||||
零件图号 | 单件重量：240.20g | 工装号 | |||||||||
（零件图） | 材料干燥 | 设备 | |||||||||
温度/0C | 110-120 | ||||||||||
时间/0C | 8-12 | ||||||||||
料筒温度(/0C) | 后段/0C | 210-240 | |||||||||
中段/0C | 230-280 | ||||||||||
前端/0C | 240-285 | ||||||||||
喷嘴/0C | 240-250 | ||||||||||
模具温度/0C | (90)-120 | ||||||||||
时间 | 注射/s | 20-90 | |||||||||
保压/s | 0-5 | ||||||||||
冷却/s | 20-90 | ||||||||||
压力 | 注射压力/Mpa | 80-130 | |||||||||
背压/Mpa | |||||||||||
后处理 | 温度 | 鼓风烘箱100-110 | 时间定额 | 辅助/min | |||||||
时间 | 8-12 | 单件/min | |||||||||
检验 | |||||||||||
编制 | 校对 | 审核 | 组长 | 车间主任 | 检验组长 | 主管工程师 | |||||
第4章 塑模基本结构和零部件设计
课题 | 塑料模基本结构和零部件设计 |
课堂类型 | 理论教学 |
目标要求 | 1、了解塑料模的分类及一般塑料模的基本结构； 2、熟悉并掌握成型零件的设计和计算； 3、掌握结构零件的设计和计算方法； 4、了解模具加热和冷却装置的设计方法。 |
重点难点 | 1、熟悉并掌握成型零件的设计和计算； 2、掌握结构零件的设计和计算方法。 |
课外作业 | |
课堂记载 |
4.1 塑料模分类及基本结构
4.1.1 塑料模分类
1、按模塑方法分类
（1）压缩模：又称为压塑模或压模。主要用于热固性塑料的成型，也用于热塑性塑料成型。
（2）传递模：又称为压注模、挤塑模。用于热固性塑料成型，比压缩模多了加料腔、柱塞和浇注系统。
（3）注射模：又称为注塑模。主要用于热塑性塑料成型，也可用于热固性塑料成型。
（4）机头与口模：主要用于热塑性塑料成型，较少用于热固性塑料成型。
2、按模具在成型设备上的安装方式分类
（1） 移动式模具
（2） 固定式模具
（3）半固定式模具
3、按型腔数目分类
（1）单型腔模具
（2）多型腔模具
4.1.2 塑料模的基本结构
塑料模具的组成零件按用途可以分为两类：
1、成型零件
是直接与塑料接触，决定塑料制品形状和精度的零件，即构成型腔的零件。它是塑料模具的关键零件。
2、结构零件
就压缩模和注射模来说，一般包括如下几类零件：浇注系统零件或加料腔、导向零件、分型与抽芯机构、推出机构、加热与冷却装置、装配定位及模具安装用的支承零件。
4.2 成型零件的设计
4.2.1 分型面的选择
1、分型面及其基本形式
（1）分型面个数：一个或两个以上
（2）分型面方向：垂直于、倾斜于或平行于合模方向
（3）分型面形状：平面、斜面、阶梯面、曲面
2、分型面选择的一般原则
分型面选择应遵循以下原则：
（1） 分型面应便于塑料制品的脱模
（2）分型面选择应有利于侧面分型和抽芯
（3）分型面选择应保证塑料制品的质量
（4）分型面选择应有利于防止溢料
（5）分型面选择应有利于排气
（6）分型面选择应尽量使成型零件便于加工
（7）当以上选择原则发生冲突时，应根据实际情况，分型面选择应以满足产品主要要求为主。
4.2.2 成型零件的结构设计
1、凹模的结构设计
（1）整体式结构，适用于形状简单加工容易的型腔。
（2）整体嵌入式，可节约模具材料，降低成本。
（3）局部镶拼式，用于局部加工较难时的情况。
（4）四壁合拼式，用于尺寸较大，易热处理变形的模具。
2、型芯的结构设计
（1）整体式，形状简单时，型芯与模板做成一体。
（2）组合式，从节约材料出发，即利用轴盾和底板连接
（3）小型芯单独性加工后再嵌入模板中。
（4）非圆形小型芯，把安装部分做成圆形，易于加工，而成形部分做成异形，用轴盾连接。
（5）复杂型芯的组合方式。
3、螺纹型芯和螺纹型环的结构设计
（1）螺纹型芯
按用途可分为成型塑件上的螺孔和固定螺母嵌件两种，前一种应考虑塑料收缩率和表面粗糙度。
对螺纹型芯结构设计及固定有如下要求：
1）螺纹型芯在成型时应可靠定位并防止塑料熔体挤入分型面
2）便于塑料制品的脱模和螺纹型芯的装拆
3）结构简单，便于制造
（2）螺纹型环
分整体式和组合式两种
4、塑料齿轮型腔
4.2.3 成型零件工作尺寸的计算
定义：工作尺寸指成型零件上直接用来成型塑件的尺寸。包括有①型芯型腔的径向尺寸 ②型芯的高度尺寸 ③型腔的深度尺寸 ④中心距尺寸
1、影响塑件尺寸公差的因素：
（1）成型零件本身制造公差δz
（2）使用过程中成型零件的磨损δc
（3）成型收缩率的偏差和波动δs：所谓成型收缩率是指室温时塑料制品与模具型腔两者尺寸的相对差。
按下式计算：
推导得：
影响塑件收缩的因素为：a、塑料的品种；b、塑料制品的特点；c、模具结构；d、成型方法与工艺条件
（4）模具安装配合的误差δj
（5）水平飞边厚度的波动δf
综上所述，塑件可能产生的误差为以上误差总和。即：
δ＝δz＋δc＋δs＋δj＋δf
塑件制品的公差值应大于或等于上述各因素所引起的积累误差，即：Δ≥δ，否则将会影响模具制造和成型工艺条件的控制。
2、成型零件工作尺寸计算方法：
由于一般情况下，模具制造公差、磨损和成型收缩率波动是影响塑件公差的主要因素，计算工作零件时就根据以上三项因素进行计算。
计算方法有两种：①按平均收缩率、平均制造误差、平均磨损量计算；②按极限收缩率、极限制造误差、极限磨损量计算。前者计算简单，但可能有误差；后者计算复杂，但能保证塑件在规定公差范围。以下按平均值的计算方法来进行计算。
计算成型零件型腔和型芯尺寸时，塑料制品和成型零件尺寸均按单向极限制，若制品上公差是双向分布的，则应按这个要求进行换算，孔心距尺寸则按公差带对称分布的原则进行计算。
3、型腔和型芯径向尺寸的计算
（1）型腔径向尺寸 已知塑料制品尺寸(Ls)0 -Δ，磨损量为δc，平均收缩率为Scp%，设型腔径向尺寸为 L+δz M0，按平均值计算： 对中小型塑料制品，取δc＝Δ/6, δz=Δ/3，则得型腔尺寸为： （2）型芯径向尺寸 已知塑料制品尺寸(ls)+Δ 0，磨损量为δc，平均收缩率为Scp%，设型芯径向尺寸为 （lM）0 －Δ，按平均值计算： |
4、型腔深度和型芯高度计算
（1）型腔深度尺寸
已知塑料制品尺寸(Hs)0 -Δ，平均收缩率为Scp%，设型腔深度尺寸为 H+δz M0，按平均值计算：
（2）型芯高度尺寸
已知零件尺寸为h+Δ 0，平均收缩率为Scp%，设型芯高度为 hM，按平均值计算：
型腔和型芯尺寸计算注意事项：1）型腔和型芯径向尺寸计算中考虑了成型收缩率、磨损、成型零件制造误差的影响，而型腔深度和型芯高度尺寸计算公差中只考虑了收缩率和成型零件制造误差的影响，由于磨损影响甚小，不予考虑；2）对于成型收缩率很小得塑料，可不考虑收缩率对成型零件尺寸的影响；3）了解塑料制品的要求，对于配合尺寸应认真设计计算，不重要尺寸简化计算。
5、型芯之间或成型孔之间中心距的计算
塑料制品中心距和模具成型零件的中心距公差带都是对称分布，磨损不会使中心距发生变化。模具型芯或孔的中心距计算公式如下：
CM＝（CS＋CS Scp％）±δz / 2
式中：Cs—塑料制品上中心距尺寸
6、型芯（或成型孔）中心到成型面距离的计算
（1）凹模内型芯或孔中心到侧壁距离的计算
LM =（Ls＋Ls Scp%－δc / 4）±δz / 2
取δc＝Δ/6，即得：
LM =（Ls＋Ls Scp%－Δ/ 24）±δz / 2
（2）型芯上的小型芯或孔得中心到型芯侧面距离得计算
型芯得磨损将使距离变小，单边最大磨损量为δc / 2，计算公式为：
LM =（Ls＋Ls Scp%＋Δ/ 24）±δz / 2
7、螺纹型芯和螺纹型环尺寸的计算
（1）螺纹型芯工作尺寸的计算
1）螺纹型芯中径：
d2M=（D2s＋D2s Scp％＋b）0 －δz
式中：d2M—螺纹型芯中径；D2s—塑件螺纹中径基本尺寸；b—塑件螺纹中径公差；δz—螺纹型芯中径制造公差，一般取δz＝b/5。
2）螺纹型芯大径：
dM=（Ds＋Ds Scp％＋b）0 －δz
式中：dM—螺纹型芯大径；Ds—塑件螺纹大径基本尺寸；δz—螺纹型芯大径制造公差，一般取δz＝b/4。
3）螺纹型芯小径：
D1M=（D1s＋D1s Scp％＋b）0 －δz
式中：d1M—螺纹型芯小径；D1s—塑件螺纹小径基本尺寸；δz—螺纹型芯小径制造公差，一般取δz＝b/4。
4）螺纹型芯螺距：
PM=（Ps＋Ps Scp％＋b）±δ`z / 2
式中：PM—螺纹型芯螺距；Ps—塑件螺纹螺距基本尺寸；δ`z—螺纹型芯螺距制造公差。
（2）螺纹型环工作尺寸的计算
1）螺纹型环中径为：
D2M＝（d2s＋d2sScp％－b）＋δz 0
式中：D2M—螺纹型环中径；d2s—塑件外螺纹中径基本尺寸；δz—螺纹型环中径制造公差，其值取b/5或查表。
2）螺纹型环大径为：
DM＝（ds＋dsScp％－b）＋δz 0
式中：DM—螺纹型环大径；ds—塑件外螺纹大径基本尺寸；δz—螺纹型环大径制造公差，其值取b/4或查表。
4）螺纹型环螺距：
PM=（Ps＋Ps Scp％＋b）±δ`z / 2
（3）螺纹型芯和型环工作尺寸计算注意事项：
1）螺纹型芯和型环径向尺寸计算分别与一般型芯和型腔尺寸计算公式原则上一致，但有所区别。
2）当收缩率相同或相近得塑件外螺纹与塑件内螺纹相配合时，计算螺距时可不考虑收缩率。
4.2.4 塑料模型腔侧壁和底板厚度计算
1、型腔的强度和刚度
型腔的强度计算是从型腔在各种受力形式下的应力值不超过许用应力为出发点的；而型腔的刚度计算则是从以下三个方面出发：
（1） 成型过程不发生溢料
（2） 保证塑料制品的精度
（3）保证塑料制品顺利脱模
2、型腔侧壁和底板厚度的计算
（1）组合式圆形型腔的侧壁和底板厚度计算
1）壁厚公式为：
（按刚度算）；（按强度算）
2）底板厚度计算公式为：
（按刚度计算）；（按强度计算）
（2）整体式圆形型腔侧壁和底板厚度计算
1）侧壁厚度计算公式为：
2）型腔底板厚度计算公式：
（按刚度计算）；（按强度计算）
（3）组合式矩形型腔侧壁和底板厚度计算
1）型腔侧壁壁厚计算公式：
2）底板厚度计算公式：
（按刚度计算）；（按强度计算）
（4）整体式矩形型腔侧壁厚度和底板厚度计算公式：
1）型腔侧壁厚度计算公式：
（按刚度计算）；（按强度计算）
2）底板厚度计算公式：
（按刚度计算）；（按强度计算）
4.3 结构零件的设计
根据模具上各零件所起的作用，一般注射模具可由以下几个部分组成；
1、成型零部件
2、合模导向机构
3、 浇注系统
4、 侧向分型与抽芯机构
5、 推出机构
6、 加热和冷却系统
7、 排气系统
8、支承零部件
4.3.1 合模导向装置的设计
1、导向装置的作用：
（1）导向作用
（2）定位作用
（3）承受一定的侧向压力
2、导向装置的设计原则
（1）导向装置类型的选用
（2）导柱数量、大小及其布置
（3）导柱导向的设置必须注意模具的强度
（4）导向装置必须考虑加工的工艺性
3、导柱的结构、特点及应用
（1）台阶式导柱
（2）铆合式导柱
（3）斜导柱
4、导套和导向孔的结构、特点及用途
5、锥面定位结构
4.3.2 支承零件的设计
支承零件包括动模（或上模）座板、定模（或下模）座板、动模（或上模）板、定模（或下模）板、支承板、垫板等。
1、动模（或上模）座板、定模（或下模）座板
座板的轮廓尺寸和固定孔必须与成型设备上模具的安装板相适应。且必需具有足够的强度和刚度。
2、动模（或上模）板、定模（或下模）板
作用是固定型芯、凹模、导柱和导套等零件，俗称固定板。
3、支承板
作用是：防止型芯、凹模、导柱、导套等零件脱出增强这些零件的稳定性并承受型芯和凹模等传递来的成型压力。
4、垫块
作用是：使动模支承板与动模座板之间形成用于推出机构运动的空间和调节模具总高度以适应模具在成型设备上安装高度的需要。
4.4 加热和冷却装置的设计
一、模具温度及其调节的重要性
1、模具温度对塑料制品质量的影响
2、模具温度对模塑周期的影响
二、对模具温度控制系统设计的基本要求
1、温度控制系统应具有以下功能：
2、根据塑料品种、模塑方法及模具尺寸大小，正确确定模温的调节方法对于热固性塑料的压缩模塑和传递模塑，一般在较高温度下成型，要求模具温度较高，因而必须设置加热系统对模具进行加热；对于热塑性塑料和热固性塑料的注射模塑则应根据塑料品种和模具尺寸大小等不同情况进行温度调节。
3、温度调节系统要尽量做到结构简单、加工容易、成本低廉。
三、模具加热装置的设计
1、电阻加热的形式
2、电阻加热的计算
3、对模具电加热的要求
四、模具冷却装置的设计
1、塑料模具的冷却
2、冷却装置设计原则
3、塑料模冷却装置实例
4、冷却装置的计算
第5章 塑料注射成型模具
课题 | 塑料注射成型模具 |
课堂类型 | 理论教学 |
目标要求 | 1、了解注射模的特点及分类； 2、熟悉注射模和注射机的关系及工艺参数校核； 3、掌握浇注系统的一般设计方法； 4、掌握侧向分型与抽芯机构的设计方法和计算； 5、掌握一般推出机构的设计方法； 6、了解热固性塑料注射成型模具的设计方法； 7、熟悉一般注射模的设计步骤。 |
重点难点 | 1、熟悉注射模和注射机的关系及工艺参数校核； 2、掌握浇注系统的一般设计方法； 3、掌握侧向分型与抽芯机构的设计方法和计算； 4、掌握一般推出机构的设计方法。 |
课外作业 | |
课堂记载 |
5.1 概述
5.1.1 注射成型概述
1、定义
注射成型：注射成型(注塑)是使热塑性或热固性模塑料先在加热料筒中均匀塑化，而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。
注射成型几乎适用于所有的热塑性塑料。近年来，注射成型也成功地用于成型某些热固性塑料。注射成型的成型周期短(几秒到几分钟)，成型制品质量可由几克到几十千克，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的模塑品。因此，该方法适应性强，生产效率高。
2、设备
注射成型用的注射机分为柱塞式注射机和螺杆式注射机两大类，由注射系统、锁模系统和塑模三大部分组成。
3、其成型方法可分为：
(1) 排气式注射成型。排气式注射成型应用的排气式注射机，在料筒中部设有排气口，亦与真空系统相连接，当塑料塑化时，真空泵可将塑料中合有的水汽、单体、挥发性物质及空气经排气口抽走；原料不必预干燥，从而提高生产效率，提高产品质量。特别适用于聚碳酸酯、尼龙、有机玻璃、纤维素等易吸湿的材料成型。
(2) 流动注射成型。流动注射成型可用普通移动螺杆式注射机。即塑料经不断塑化并挤入有一定温度的模具型腔内，塑料充满型腔后，螺杆停止转动，借螺杆的推力使模内物料在压力下保持适当时间，然后冷却定型。流动注射成型克服了生产大型制品的设备限制，制件质量可超过注射机的最大注射量。其特点是塑化的物件不是贮存在料筒内，而是不断挤入模具中，因此它是挤出和注射相结合的一种方法。
(3) 共注射成型。共注射成型是采用具有两个或两个以上注射单元的注射机，将不同品种或不同色泽的塑料，同时或先后注入模具内的方法。用这种方法能生产多种色彩和(或)多种塑料的复合制品，有代表性的共注射成型是双色注射和多色注射。
(4) 无流道注射成型。模具中不设置分流道，而由注射机的延伸式喷嘴直接将熔融料分注到各个模腔中的成型方法。在注射过程中，流道内的塑料保持熔融流动状态，在脱模时不与制品一同脱出，因此制件没有流道残留物。这种成型方法不仅节省原料，降低成本，而且减少工序，可以达到全自动生产。
(5) 反应注射成型。反应注射成型的原理是将反应原材料经计量装置计量后泵入混合头，在混合头中碰撞混合，然后高速注射到密闭的模具中，快速固化，脱模，取出制品。它适于加工聚氨酯、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、醇酸树脂等一些热固性塑料和弹性体。目前主要用于聚氨酯的加工。
(6) 热固性塑料的注射成型。粒状或团状热固性塑料，在严格控制温度的料筒内，通过螺杆的作用，塑化成粘塑状态，在较高的注射压力下，物料进入一定温度范围的模具内交联固化。热固性塑料注射成型除有物理状态变化外，还有化学变化。因此与热塑性塑料注射成型比，在成型设备及加工工艺上存在着很大的差别。下表比较了热固性与热塑性塑料注射成型的差别。
热固性与热塑性塑料注射成型条件的比较
工艺条件 | 热固性塑料 | 热塑性塑料 |
料筒温度 | 塑化温度低，料筒温度在95℃以下，温度控制要求严格 | 塑化温度高，料筒温度在150℃以上，温度控制不严格 |
在料筒中的时间 | 短 | 较长 |
料筒加热方式 | 液体介质(水、油) | 电加热 |
模具温度 | 150一200℃ | 100℃以下 |
注射压力 | 100-200MPa | 35-140MPa |
注射量 | 注射量较小，料筒前部余料很小 | 注射量较大，料筒前部余料较多 |
热固性塑料的注射成型应用最多的是酚醛塑料。
5.1.2 注射成型原理与过程
是热塑性塑料成型的一种主要加工方法
1、 合模，加料，加热，塑化，挤压
2、 注射，保压，冷却，固化，定型
3、 螺杆嵌塑，脱模顶出
5.1.3 注射成型模具基本结构及分类
（一）、基本结构（根据部分起作用不同分类）
1、浇注系统
将塑料由注射机喷嘴引向型腔的通道称浇注系统，其由主流道，分流道，内浇口，冷料穴等结构组成，由零件的浇注套，拉料杆等组成。
2、成型零件
是直接构成塑料件形状及尺寸的各种零件，由型芯（成型塑件内部形状），型腔（成型塑料外部形状），成型杆，镶块等构成。
3、结构零件
构成零件结构的各种零件，在模具中起安装，导向，机构动作及调温等作用。
导向零件：导柱，导套 。
装配零件：定位隙，定模底板，定模板，动模板，动模垫板
冷却加热系统
（二）、根据其运动特点均可分为两大部分
定模部分：一部份留于模具机座的定模板上
动模部分：随注射机动模板运动的部分
定模部分与动模部分闭合则可形成型腔与浇注系统
四、模具的分类
（一）、按注射机类型分：
立式注射机，卧式注射机，直角式注射机上用的模具
（二）、按注射模具的总体结构特征分：
1、单分型面模：分流道位于分型面上，需切除流道凝料。
2、多分型面注射模
3、带活动镶块注射模
4、侧向分型抽芯注射模
5、带有嵌件注射模
6、自动卸螺纹注射模
7、定向设置推出机构注射模
8、带定距分型拉紧机构注射模
9、无流道注射模
5.2 模具与注射机的关系
5.2.1 注射成型设备概述
1、注射成型机的分类：
（1）按用途：热塑性塑料注射成型机，热固性塑料注射成型机
（2）按外形：立式，卧式，直角式
（3）按能力：小型（<50cm注射量），中型（50~1000cm3），大型（>1000cm3）
（4）按塑化分：有塑化装置，无塑化装置
（5）按操作：手动，半回动，自动
（6）按绕动：机械绕动，液压绕动，机械液压绕动
2、注射成型的结构组成
1、注射紧绕：料斗，塑化部件（料筒，螺杆，电热圈）喷嘴。
2、锁模紧绕：实现模具的启闭，锁紧，塑件顶出。
3、传动操作控制紧绕。
3、注射机的型号，规格，基本参数
1、一般以注射量表示注射机的容量，Xs - ZY ,25表示：一次最大注射量为 1- 25CM^的倒式螺杆注射成型机。
2、基本参数：公称注射量，合模压力，注射压力，注射速度，注射功率，塑化能力，合模与开模速率，机器盾隙次数，最大成型面积，模板尺寸，模板间距离，模板过程。
4、注射成型机的工作过程
5.2.2 成型设备工作原理
1、机械液压联动式锁模机构
使用较小直径的驱动气缸也能获得固定大型模具所需要的固定力。但是存在因为连杆数量多，摩耗部分多，容易出现松动的缺陷。
2、直压式锁模系统
直压式则是通过锁模油缸的油压直接产生模具锁紧力。但是如果锁模油缸非常大，需要移动较大行程时，就需要花费很长的时间，所以采用了半合螺母机构。当模具开始关闭时，半合螺母打开，通过开合模气缸进行模具关闭。等模具关闭到拉杆的沟槽的位置时，半合螺母关闭，连杆与动模固定板被锁紧。在这种情况下，通过锁模油缸拉进拉杆来产生锁模力。虽然直压式需要的锁模油缸非常大，但是因为动模固定板处没有气缸装置，与曲柄式相比较，具有设备体积较小，以及模具固定机构的精度容易长期维持等的优点。
3、双缸螺杆式注射装置
4、计量
供应到料斗内的材料在旋转螺杆推动下往前推动（红色箭头）。此时的材料，在旋转螺纹内进行混合，并被热筒加热板的热量以及旋转螺纹提供的剪切热溶解（即塑化），从而堆积在旋转螺杆的前端。前端的树脂继续堆积，旋转螺杆因为受到来自树脂的压力而后移（黄色箭头）。这是计量。
此时液压油从射出气缸排出，可以通过控制排油量控制旋转螺杆后退时的阻力，充分完成材料的混合以及塑化。这叫做背压。
另外，旋转螺杆顶端堆积的树脂存在有残余压力，计量完成后，又可能从喷嘴的端点发生树脂泄漏。为了避免这种情况，从相反的方向向射出气缸施加压力，在旋转螺杆部发生旋转的状态下强制退后。这叫回吸。
初学者老是搞不清楚背压到底是做什么的，在这里特别讲解一下：螺杆通过旋转对料筒里的塑料进行塑化及混合，并将其送到螺杆顶端。同时存储于螺杆顶端的熔融塑料会对螺杆产生反作用力，螺杆受到这个反作用力的挤压会后退。此时正是计量快要结束射出正准备开始的时候，如果螺杆后退就会影响塑化混合的效果，并且不利于排气，所以要抑制螺杆的后退，方法就是通过注射油缸微施压力。这个压力就是螺杆背压。压力值可直接在螺杆驱动装置附近的背压压力表上读出。
5、射出
6、止逆环
7、成型机各步动作示意图
（1）、待机 |
（2）、闭模开始 |
（3）、锁紧开始 |
（4）、闭模完成，射出开始 |
（5）、保压：当旋转螺杆前进到保压转换位置时，转换为保压控制。一般情况下，射出时指速度控制、保压时指压力控制，所以射出→保压转换同时又是速度控制→压力控制的转换。 |
（6）、冷却同时计量 （7）、开模顶出 |
5.2.3 注射机有关工艺参数的校核
1、最大注射量的校核
为保证正常的注射成型，注射机最大注射量应稍大于制品的重量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边）。通常注射机的实际注射量最好在注射机最大注射量的80％以内。
（1）当注射机最大注射量以最大注射容量标定，按下式校核：
V料＝K压V
式中：V0—注射机最大注射量，；V—制品的体积（包括制品、浇注系统、飞边等）；Vi—单个制品的体积；n—型腔数；K—注射机最大注射量的利用系数，取K＝0.8；V料为塑料体积，K压为压缩比。体积单位均为cm3。
（2）当注射机以最大注射重量标定时，按下式校核：
式中：m0—注射机的最大注射量；m—制品总重量（包括制品、浇注系统、飞边等）；mi—一个制品的重量；n—型腔数。重量单位均为g。
实践证明，塑料密度和压缩比对最大注射量影响不大，一般可不考虑。
2、注射压力的校核
校核目的：校验注射机的最大注射压力能否满足塑料制品成型的需要。为此注射机最大注射压力应稍大于塑料制品成型所需的注射压力。即： p0≥p
式中：p0—注射机最大注射压力；p—塑件成型所需注射压力
3、锁模力的校核以及型腔数的确定
（1）锁模力的校核
注射机的锁模力必须大于型腔内熔体压力与塑料制品即浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积。即：
F0≥p模A分 或 F0≥K1pA分
式中：F0—注射机的公称锁模力；p模—模内压力（型腔内熔体压力）；K1—压力损耗系数，一般取1/3～2/3；p—柱塞或螺杆施加于塑料上的注射压力；A分—制品、流道、浇口在分型面上的投影面积之和。
注射机选定后，注射机允许的最大成形面积也就确定了。即：
或
当采用多型腔模具时，模具最多型腔数n就可以确定了。
（2）模具型腔数n的确定
若采用多型腔注射模，应根据所选注射机的主要参数来确定型腔数n。
1）按注射机最大注射量确定型腔数：
式中：mi—一个制品的重量；m浇—模具浇注系统中凝料重量。
2）按注射机的锁模力大小确定型腔数：
式中：p’—单位投影面积锁需锁模力，其值等于注射机最大锁模力与最大成型面积之比；A浇—浇注系统及飞边在分型面上的投影面积；Ai—一个制品在分型面上的投影面积。
3）按注射机的公称塑化量确定型腔数：
式中：M—注射机的工程塑化量；T—注射模塑周期。
4、模具与注射机合模部分相关尺寸的校核
设计模具时应校核的主要参数有：喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板上安装螺孔尺寸等。
（1）注射机喷嘴与模具主流道衬套关系：
R＝r＋（1～2） mm； D＝d＋（0.5～1） mm
式中：d、r—注射机喷嘴前端孔径、球面半径；D、R—模具主流道衬套的小端直径D、球面半径。保证注射成型时在主流道衬套处不形成死角，无熔料积存，便于凝料脱模。
（2）注射机固定模板定位孔与模具定位圈(或主流道衬套凸缘)关系：
两者按H9/f9配合，保证模具主流道轴线与注射机喷嘴轴线重合；定位圈高度h，小型模具为8～10mm，大型模具为10～15mm。
（3）模具轮廓尺寸与注射机装模空间的关系：
Hmin ≤ H ≤ Hmax
Hmax = Hmin + L
式中：H—模具的闭合高度；Hmin—注射机最小闭合高度；Hmax—注射机最大闭合高度；L—螺杆可调长度
5、开模行程与顶出装置的校核
各种注射机开模行程是有限的，取出制品所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离。
（1）注射机最大开模行程与模具厚度无关（指液压机械联合作用的合模机构注射机，行程大小由连杆机构的最大冲程决定）。
1）对于单分型面注射模，开模行程校核：
S ≥H1+H2+(5~10) mm
式中：S—注射机最大开模引程（移动模板行程）；H1—塑料制品推出距离；H2—塑件制品高度（包括浇口长度）。
2）对于双分型面注射模，开模行程校核：（开模行程需增加取出浇注系统凝料时，定模座板与中间板的分离距离a。）
S ≥H1+H2+a+ (5~10) mm
H1一般等于型芯高度，但对于内表面为阶梯形的制品，推出距离可不必等于型芯的高度。
（2）注射机最大开模行程与模具厚度有关（主要指全液压合模机构的注射模，其最大开模行程等于注射机的移动模板和固定模板之间的最大开距s0减去模具闭合厚度H，即s＝s0－H）
1）对于单分型面注射模，开模行程校核：
S0 ≥ H＋H1＋H2＋(5~10) mm
式中：S0—注射机固定模板与移动模板之间的最大开距。
2）对于双分型面注射模，开模行程校核：
S0 ≥ H＋H1＋H2＋a＋(5~10) mm
（3）有侧向抽芯时开模行程的校核：（开模行程必需根据侧向分型抽芯抽拔距离的需要和制品高度、推出距离、模厚等因素确定）
（4）注射机顶出装置与模具推出机构关系的校核：
各种型号注射机顶出装置的结构形式、最大顶出距离等是不同的。设计模具，必需了解注射机顶出装置类别、顶杆直径和顶杆位置。国产注射机顶出装置大致分为如下几类：
1）中心顶杆机械顶出；2）两侧双顶杆机械顶出；3）中心顶杆机械顶出与两侧双顶杆机械顶出联合作用；4）中心顶杆液压顶出与其它开模辅助油缸联合作用。
5.3 浇注系统的设计
5.3.1 分型面
分开模具能取出塑件的面，称作分型面，其它的面称作分离面或称分模面，注射模只有一个分型面。分型面的方向尽量采用与注塑机开模是垂直方向，形状有平面，斜面，曲面。分型面的选择原则：
〈1〉分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处
〈2〉使塑件留在动模一边，利于脱模
〈3〉将同心度要求高的同心部分放于分型面的同一侧，以保征同心度
〈4〉轴芯机构要考虑轴芯距离
〈5〉分型面作为主要排气面时，分型面设于料流的末端。
一般在分型面凹模一侧开设一条深 0.025 ~ 0.1mm 宽1.5~6 mm的排气槽。亦可以利用顶杆，型腔，型芯镶块排气
5.3.2 浇注系统
浇注系统是指模具中从注射机喷嘴接触处到型腔为止的塑料熔体的流动通道。作用：〈1〉输送流体 〈2〉传递压力
一、浇注系统的组成及设计原则
1、 组成：由主流道，分流道，内浇口，冷料穴等结构组成。
2、 浇注系统的设计原则：
在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：
（1）塑料成型特性：设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。
（2）模具成型塑件的型腔数：设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。
（3）塑件大小及形状：根据塑件大小，形状壁厚，技术要求等因素，结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式、进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲击嵌件及细弱型芯受力不均以及应充分估计可能产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有修整的余地。
（4）塑件外观：设置浇注系统时应考虑到去除、修整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。
（5）注射机安装模板的大小：在塑件投影面积比较大时，设置浇注系统时应考虑到注射机模板大小是否允许，并应防止模具偏单边开设进料口，造成注射时受力不匀。
（6）成型效率：在大量生产时设置浇注系统还应考虑到在保证成型质量的前提下尽量缩短流程，减少断面积以缩短填充及冷却时间，缩短成型周期，同时减少浇注系统损耗的塑料。
（7）冷料：在注射间隔时间，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，故设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。
二、主流道设计
指喷嘴口起折分流道入口处止的一段，与喷嘴在一轴线上，料流方向不改变。其形状大小直接影响塑胶的流动速度和注塑时间。
1、设计要点
（1）便于流道凝料从主流道衬套中拔出，主流道设计成圆锥形 。7-15 锥角 =2°~ 4°粗糙度Ra≤0.63 与喷嘴对接处设计成半球形凹坑，球半径略大于喷嘴头半经。
（2）主流道要求耐高温和摩擦，要求设计成可拆卸的衬套，以便选 用优质材料单独加工和热处理。
（3）衬套大端高出定模端面 5~10mm ，并与注射机定模板的定位孔成间隙配合，起定位隙作用。
（4）主流道衬套与塑料接触面较大时，由于腔体内反压力的作用使衬套易从模具中退出，可设计定住 。
（5）直角式注射机中，主流道设计在分型面上，不需沿轴线上拔出凝料可设计成粗的圆柱形。
2、分类
(1)垂直式主流道设计：
d＝注射机喷嘴孔径＋（0.5～1）mm
L—主流道的长度。根据模具具体结构具体确定。
A—主流道的锥度。A一般在20～40范围内选取
（2）倾斜式主流道设计：设计模具式，往往由于受制品及模具结构的影响，或由于浇注系统及腔数的限制，使主流道偏离模具中心，有时这一距离较大，造成模具使用时出现很多问题。A、在顶出制品时由于顶出不在模具中心，推板及顶针固定板容易偏斜，造成顶针折断，制品变形或损坏。B、由于主流道不在中心，会造成单面批缝过大而产生溢料。在上述情况下，可采用倾斜式主流道设计。倾斜角α主要与塑胶性能有关，如PE、PP、PA、POM等α最大可达300；ABS、PC等α最大可达200 。
三、分流道设计
指塑料熔体从主流道进入多腔模各个型腔的通道，对熔体流动起分流转向作用，要求熔体压力和热量在分流道中损失小。
1、分流道的截面形式：
a、圆形断面：比表面积小（流道表面积与其体积之比），热损失小，但加工制造难，直径 5~10mm
b、梯形：加工较方便，其中h/D = 2/3 ~ 4/5 边斜度 5~15°
c、u形：加工方便，h/R=5/4
d、半圆形：h/R=0.9
截面形状 | 简图 | 特征 | |||
热量损失 | 加工性能 | 流动阻力 | 效果 | ||
单面圆形 | 较小 | 易 | 小 | 佳 | |
矩形 | 大 | 易 | 大 | 不良 | |
梯形 | 较小 | 易 | 较小 | 良 | |
圆 | 小 | 较难 | 小 | 最佳 | |
2、分流道的断面尺寸要视塑件的大小，品种注射速度及分流道的长度而定。一般分流道直经在5~6mm以下时，对流动性影响较大，当直经大于8mm 时，对流动性影响较小。
3、多腔模中，分流道的排布：
分为平衡式和非平衡式：
平衡式：分流道的形状尺寸一致。
非平衡式：a、靠近主流道浇口尺寸设计得大于远离主流道的浇口尺寸。
b、分流道不能太细长，太细长，温度，压加体大会使离主流道较远的型腔难以充满。c、一般需要多次修复，调理达到平衡。d、即使达到料流和填充平衡，但材料时间不相同，制品出来的尺寸和性能有差别，对要求高的制品不宜采用。e、非平衡式分布，分流道长度短。f、如果分流道较长，可将分流道的尺寸头沿熔体前进方向稍征长作冷料穴，使冷料不致于进入型腔。g、分流道和型腔布置时，要使用塑件投影面积总重心与注塑机锁模力的作用线重合。
多型腔时，应使各型腔内能同时填充，最好采取均等对称布置，如下图所示。图a～f为均等对称布置，各个型腔都能同时填充。e～j为对称而不均等布置，距离主浇道远的型腔的填充要迟缓一些，必须采用浇口平衡措施。图中i为蝙蝠形分浇道，它可以使远方的型腔有较好填充。
四、浇口的类型和设计
浇口指流道末端与型腔之间的细小通道。
（一）、作用
a、使熔体快速进入型腔，按顺序填充。b、冷却材料作用
（二）、浇口参数
a、形状一般为圆形或矩形。b、面积与分流道比为0.03~0.09。c、长度一般:0.5~2.0mm。
（三）、小浇口的优点
a、改变塑料非牛顿流体的表观粘度，增剪切速率。
b、小浇口改变流体流速，产生热量，温度升高。
c、易冻结，防止型腔内熔体的倒流。
d、便于塑件与浇注系统的分离。
（四）、浇口的常见形式
1、直接式浇口
又称中心浇口或称主流道型浇口。特点：
①尺寸较大，冷凝时间较长。
② 压力直接作用于制件上，易产生线余应力。
③ 浇口凝料的除去较困难。
④ 流动的阻力小，进料的速度快，用于大型长流程式的单腔制品，可以较好地补缩。
⑤单腔可用两板模,多腔时应采用三板模，浇口处冷却缓慢,易生缩孔, 且易产生应力集中。
2、中心浇口
有盘形浇口、环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口等。是直接浇口的变异型式，具有与直接浇口相同优点，但去除浇口较直接浇口方便。
3、侧浇口
又称边像浇口。一般开于分型面上，从塑料边缘进料，形状有长矩形或接近矩形、扇形或薄片式。
①适于一模多件，能大大提高生产效率，去除浇口方便，但压力损失大。 ②保压补缩作用比直接浇口小，壳形件排气不便，易产生熔接痕。 ③形状简单,便于加工,而且尺寸精度容易保证。 ④试模时,如发现不适当,容易及时修改。 ⑤能相对独立地控制填充速度与封闭时间。⑥可用于各种塑料
4、针点式浇口
①浇口位置能比较自由地选定,不受限制 ②剪切速率高,能使流程比增大,但剪切速率过高时,浇口附近易引起熔体破裂,白化 ③浇口必须用三板模切断 ④当塑件较大时，用多点进料。多点进料或多腔时,容易进行平衡。⑤当熔体流径浇口时，受剪切速率的影响，造成分子的高度定向，增加局部应力，开裂，可将浇口对面壁厚增加并呈圆弧过渡。⑥可用于热浇道。 ⑦浇口附近变形小，加工比较难
5、潜伏式浇口
又名隧道式浇口。进料部位选在制品较隐蔽的地方，以免影响制品的外观。
①顶出时，流道与塑件自动分开，故需大的顶出力， 以对于过分强韧的塑料，不适合于潜伏式浇口。②与点浇口基本相同,但能在脱模时自动切断。③可隐藏在外表不露出的部位,使浇口痕迹不外露。④加工比较困难。⑤浇口处易磨损
6、护耳浇口
又称调整片式浇口或分接式浇口。专用于透明度高和要求无内应力的制品；适用于有机玻璃、聚苯乙烯等透明材料要求透明效果好，无流动痕迹；注射压力大
（五）、浇口的位置选择原则
1、避免制品上产生缺陷
2、浇口开设的位置应有利于熔体流动和补缩
3、浇口位置应设在熔体流动时能量损失最小的部位
4、浇口位置应有利于型腔内气体的排除
5、避免塑料制品产生熔接痕
6、防止料流将型芯或嵌件挤压变形
7、浇口位置的选择应考虑高分子取向对塑料制品性能的影响
六、冷料穴与拉料杆的设计
冷料穴的位置：冷料穴分主流道冷料穴和分流道冷料穴。位置一般设在主流道和分流道的末端，亦即塑胶最先到达的部位。
冷料穴的作用：防止注塑时冷料射入型腔，使制品产生缺陷。
1、带Z型头拉料杆的冷料穴 2、带球形头拉料杆的冷料穴3、无拉料杆的冷料穴
七、排气系统与引气系统的设计
（一）排气槽的位置应按以下几项原则选定，如下图所示：
1、流程的最终点；2、两股料流的汇合点；3、型腔内容易滞留空气的部位；4、型腔中盲孔的底部等。
（二）引气系统的设计
1、镶拼式侧隙引气2、气阀式引气
5.4 无流道凝料的浇注系统
5.4.1 无流道模的特点
1、基本实现无废料加工，大大节约了原材料
2、省却了注射过程中取出浇注系统凝料的工作，操作简化，利于自动化生产。
3、省去了切除凝料的修整和凝料的破碎及回收等工作
4、压力损失小，可实现多浇口、多型腔模具及大型制品的低压注射
5.4.2 无流道模对塑料的要求
1、对温度不敏感，即塑料的熔融温度范围宽，粘度随成型加工温度的变化而变化较小
2、对压力敏感，即塑料在不加注射压力时不流动，稍加压力即可流动。
3、具有较高热变形温度，且在较高温度下即可快速冷凝
4、比热容小，这样的塑料既容易熔融又容易凝固
5、导热性好，以便塑料制品在模具中快速冷凝。
符合以上条件的塑料：聚乙烯、聚丙稀、聚苯乙烯；
改进模具结构后可无流道成型的有：聚氯乙稀、ABS、聚碳酸酯、聚甲醛等
5.4.3 无流道注射模的类型及结构
分类：绝热流道注射模和热流道注射模
单型腔：井式喷嘴绝热流道注射模、延伸喷嘴热流道注射模
多型腔：绝热流道、半绝热流道、热流道注射模
1、绝热流道注射模
用绝热的方式使流道内塑料保持熔融状态称为绝热流道。
特点是：主流道和分流道很粗大。
（1） 井式喷嘴绝热流道注射模
（2）多型腔的绝热流道注射模
2、热流道注射模
（1）单型腔热流道注射模（2）多型腔热流道注射模
5.5 侧向分型与抽芯机构的设计
5.5.1 概述
1、侧向分型与抽芯机构分类
（1）手动侧向分型与抽芯机构：
a、螺纹抽芯机构b、齿轮齿条抽芯机构c、活动镶块抽芯机构d、其它形式抽芯机构（偏心式、连杆式）
（2）机动侧向分型抽芯机构：
a、斜导柱分型抽芯机构b、斜滑块分型抽芯机构c、齿轮齿条抽芯机构d、其它形式抽芯机构
（3）液压与气动侧向分型与抽芯机构
2、抽芯距的确定
(1)一般侧抽芯：
S抽＝h＋（2～3）mm 注：h为侧型芯伸入制品的长度
(2)瓣合式侧抽芯：
两瓣式：S抽＝+（2～3）mm
多瓣式：S抽＝S1+（2～3）mm
3、抽芯力的确定
(1)抽芯力的概念：
（塑料冷凝收缩产生的包紧力所引起的）抽芯阻力 + 抽芯机构滑动时的摩擦阻力 + 真空阻力
初始脱模力，开始脱模时的瞬间要克服的阻力。相继脱模力，后面防需的脱模力，比初始脱模力小，防止计算脱模力时，一般计算初始脱模力。
起始抽芯力 > 相继抽芯力
(2)影响抽芯力的因素
1)侧型芯成型部分的表面积及其几何形状
2)塑料的收缩率
3)制品的壁厚
4)塑料对型芯的摩擦系数
5)在制品同一侧面同时抽芯的数量
6)成型工艺主要参数
7)抽芯机构滑动件之间的摩擦力
(3)抽芯力的计算
1)抽芯力的计算
Fm=f *(Fy-Fsina) ; Fm*cosa=F+Fy*sina
Fy=pA
2)侧型芯导滑机构的摩擦力Ff
Ff＝f1*Fk
3)侧型芯在大气压力作用下的阻力Fq(成型不通孔时)
Fq＝0.1A
抽芯力FZ为：Fz＝F + Ff + Fq
5.5.2 斜导柱分型与抽芯机构
1、斜导柱分型抽芯原理
2、斜导柱分型与抽芯机构零部件设计
（1）斜导柱的设计
1）斜导柱的界面形状：圆形和矩形
2）斜导柱斜角的确定：
Fw—斜导柱所受弯曲力；Fz—抽芯力；Fk—抽出侧型芯所需开模力
Fw’ cosa=Fz= F + Ff + Fq
Fk=sina Fw’
得
可知：a增大时，要获得相同得抽芯力，则斜导柱所受弯曲力增大，同时所受开模力也增大。故从受力角度，a越小越好
L4= S抽/sina (斜导柱工作部分长度)
H4= S抽ctga (完成抽芯所需开模行程)
从开模角度，a越大越好。所以斜导柱应综合考虑本身的强度、刚度和注射机开模行程。理论上a取22030′为宜。生产中斜角a一般取150～200，最大不超过250。
3）斜导柱截面尺寸的计算
圆形截面：
矩形截面：
Mmax—斜导柱所承受最大弯矩；Fw—斜导柱所承受最大弯曲力；
l1’—弯曲力作用点距斜导柱伸出部分根部的距离
4）斜导柱长度计算
5)斜导柱孔位置的确定
（2）滑块与导滑槽的设计
5.6 推出机构的设计
5.6.1 推出机构的设计要求
（1） 尽量使塑料制品留在动模上
（2） 保证制品不变形不损坏
（3）保证制品外观良好
（4）结构可靠
5.6.2 推出机构的分类
1、按动力来源分类
（1）手动推出机构
（2）机动推出机构
（3）液压推出机构
（4）气动推出机构
2、按模具结构分类
（1）简单推出机构
（2）双推出机构
（3）二级推出机构
（4）带螺纹制品的推出机构
5.6.3 简单推出机构
1、推杆推出机构
（1）推杆的形状及尺寸
（2）推杆的固定形式
（3）注意事项：1）推杆应尽量短；2）推杆与其配合孔一般采用H9/f9的配合并保证一定的同轴度，使其在推出过程中不卡滞，配合长度取推杆直径的1.5～2倍，通常不小于12mm；3）推杆通过模具成型零件的位置，应避开冷却通道；4）在确保制品质量与顺利脱模的前提下，推杆数量不宜过多。
2、推管推出机构
适用场合：中心带孔的圆筒形制品或局部是圆筒形的制品
3、推件板推出机构
适用场合：深腔薄壁的容器、罩子、壳体形以及透明制品等不允许有推杆衡迹的制品都可采用推件板推出机构。
特点：1）脱模力大而且均匀，运动平稳，无明显推出衡迹；2）技术难点：推件板和型芯之间的摩擦与咬合，推件板与型芯间隙中的溢料问题（采取推件板与型芯锥面定位与配合）
4、推块推出机构
适用场合：平面度要求较高的平板状带凸缘的制品。
5、活动镶块或凹模推出机构
6、联合推出机构
7、推出机构的辅助零件
（1）导向零件（2）复位零件：1）复位杆2）推杆的兼用形式3）其他复位机构
5.6.4 先复位机构
1、弹簧复位机构
2、楔形滑块先复位机构
3、摆杆先复位机构
4、杠杆先复位机构
5.6.5 二级推出机构
1、单推件板推出机构
（1）侧面摆杆－推件板二级推出机构
（2）弹簧－推件板二级推出机构
2、双推板二级推出机构
（1）摆钩式双推板二级推出机构
（2）三角滑块超前二级推出机构
（3）八字形摆杆式二级推出机构
5.6.6 双推出机构
5.6.7 定距分型推出机构
5.6.8 浇注系统凝料的取出
1、剪切式切断浇口
2、点浇口的自动切断形式（1）托板式拉断浇口（2）斜窝式拉断点浇口
3、潜伏浇口的自动切断形式
（1）脱模切断浇口形式
（2）差动式推杆切断浇口
5.6.9 带螺纹制品的脱模机构
1、设计带螺纹制品的脱模机构应注意问题
（1）对制品要求：塑料制品外形或端面需有防止转动的花纹或图案。
（2）对模具要求：制品要求防转，模具就要有相应防转机构来保证。
2、带螺纹制品的脱模方式
（1）强制脱模
用于精度要求不高，螺纹形状比较容易脱出的制品。1）利用制品的弹性强制脱模；2）利用硅橡胶螺纹型芯强制脱模
（2）手动脱模
（3）机动脱模
5.7 热固性塑料注射成型模具
模塑成型过程：将粉状或粒状原料加入注射机料筒[料筒外通热水加热、螺杆剪切旋转摩擦[塑料塑化熔融[注射（模温远高于料筒温度）[塑料在型腔内发生交联反应[固化成型[开模[取出塑件
热固性注射与热塑性注射成型区别：（1）前者发生交联反应（2）模具需要加热（不是冷却）（3）工艺条件完全不同
5.7.1 对塑料的要求
1、热固性塑料应具有较高的流动性
2、塑料固化时间有特殊要求，在料筒停留时间不应固化（即80～900C保持流动状态时间应大于10min；在75～850C则应在1h以上），而注入模具型腔希望尽快固化
3、几乎所有热固性塑料都可采用注射模塑，但用量最多为酚醛塑料。
5.7.2 对注射机的要求
1、能严格控制加热温度和加热时间
2、注射机螺杆驱动装置宜采用带过载保护装置的液压马达或带摆线针轮减速器结构，实现0～90r/min无级变速
3、注射机螺杆的长径比和压缩比都比热塑性塑料注射机小。（长径比通常为14～20，压缩比0.8～1.4）
5.7.3 设计要点
1、模具材料
应采用高强度、耐磨性好、耐热性好的材料制造
2、对分型面的要求
（1）减少分型面的接触面积以改善合模状态
（2）分型面上尽量减少空穴或凹坑
（3）分型面应有足够硬度（分型面硬度不应低于30HRC）
3、对滑动零件的要求
（1）各种滑动零件的配合间隙应在0.03mm以下（基本不溢料）
（2）配合零件表面粗糙度Ra应小于0.2μm
（3）提高零件表面硬度，一般要求表面硬度54～58HRC，特殊情况可提高到60HRC以上
（4）缩短配合长度。（配合长度一般为直径的2～3倍）
4、对安放嵌件的要求
一般嵌件插入孔设计成台阶孔，并提高嵌件杆与插孔的配合精度，使间隙值在0.01～0.02mm以内。一般嵌件尽量安放在模外。
5、浇注系统设计
（1）主流道
因塑料从较低温的喷嘴进入较高温的模具，希望物料温度尽快升高，故主流道断面积小些为好，以利于增大传热面积和摩擦生热。截面形状常见有：圆形、梯形、正方形、半圆形等。
（2）分流道
分流道与主流道连接处取圆角半径5～10mm。分流道断面形状常用半圆形和梯形，有利于传热
（3）拉料杆
广泛采用底部带推杆的锥形拉料穴
6、排气槽设计
热固性塑料在模内固化进行缩聚反应时，会放出大量气体物质，再加上模内原有空气，以及因其流动性好，易堵塞缝隙等，故必须开设专用排气槽。排气槽深度为0.1～0.3mm，宽5～10mm，距型腔6mm以外可加深到0.8mm。
7、成型零件考虑
热固性塑料易进入细小缝隙（0.01～0.02mm），因此尽量避免用镶拼组合式成型零件，采用整体式成型零件有较大优点。计算模具成型零件工作尺寸时，应把分型面上产生的毛边值考虑在内，该值一般为0.05～0.1mm。
8、脱模方式
一般不采用推件板和推管脱模，因为配合间隙内钻入塑料屑难以清除。推杆形式较为广泛，因为它具有制造方便、配合可靠、废料易排除等优点，推杆与模板配合间隙应为0.01～0.03mm。
9、模具加热
模温对塑件成型质量具有直接影响，须使型腔表面温度准确均匀，通常温差应小于50C；一般采用电热棒或电热套加热。
部分热固性塑料注射成型的模温
塑料名称 | 模温（0C） | 塑料名称 | 模温（0C） |
酚醛塑料 | 170～190 | 不饱和聚酯塑料 | 170～200 |
脲醛塑料 | 130～150 | 环氧树脂 | 170～187 |
三聚氰胺塑料 | 170～180 | 醇酸甲脂 | 163 |
三聚氰胺一甲醛塑料 | 170～190 | 邻笨二甲酸二烯丙脂 | 160～170 |
10、型腔数目
确定型腔数目时，既要考虑注射机的额定锁模力，防止分型面溢料，又要考虑到塑料在料筒中的停留时间。确定型腔数目时，通常以塑料产生的涨模力达到锁模力的60％～80％为准。
5.8 塑料注射模典型结构示例
（略）
5.9 精密注射成型模具
5.9.1 精密注射成型概念
精密注射成型是指：成型尺寸和形状精度很高、表面粗糙度很小的塑料制品而采用的注射成型方法，所用注射模具即为精密注射模
5.9.2 精密注射成型用塑料
适用于精密注射的塑料品种主要有：PC（包括玻璃纤维增强型）、PA及其增强型、POM（包括碳纤维或玻璃纤维增强型）、ABS、PBT
5.9.3 精密注射成型工艺
1、注射压力高：普通注射压力（40～200MPA），精密注射压力（180～250MPA，最高达415MPA）
2、注射速度快
3、温度控制严格
5.9.4 精密注射成型对注射机的要求
（1）注射功率大（2）控制精度高（3）液压系统反应速度快
5.9.5 精密注射模设计要点
（1）模具应具有高的精度
（2）模具设计应考虑成型收缩的均匀性1）型腔数目不宜太多2）多型腔模具，分流动应采用平衡布置3）温度控制系统最好能对各个型腔温度进行单独调节
（3）应避免制品在脱模时变形
（4）采用镶拼结构
（5）制作“试制模”
第6章 塑料压缩模具
课题 | |
课堂类型 | 理论教学 |
目标要求 | 1、； 2、； 3、； 4、； 5、； |
重点难点 | 1、； 2、； 3、 |
课外作业 | |
课堂记载 |
6.1 概述
6.1.1 概述
1、压制成型技术主要用于成形热固性塑料制品，也用于热塑性塑料制品的热料冷压；或将原料放在模内，施以一定的压力，先加热后冷却定型的成型方法
2、热固性压缩成形过程：先将模具加热并保持在成型温度上[开启模具[加入塑料原料至加料室[以一定速度和压力使模具闭合[反应完成[开模，取出塑件
3、热塑性压缩成形过程：模具须同时具有加热和冷却两种功能。塑料加入模具型腔[逐渐加热施压，塑料转变成粘流态并充满型腔后停止加热[开启冷却装置[待塑料冷却至热变形温度下时停止加热[开模，取出塑件
4、热挤冷压：是将在另一台设备上经过预塑化达到粘流态的原料放入冷模中，然后快速闭模施压成形的方法
6.1.2 压模分类
压模常见分类方法
分类方法 | 种类 |
按模具在压机上固定方式 | 固定式压模 下模移动的半固定式压模 上模移动的半固定式压模 移动式压模 |
按上下模闭合形式 | 溢式压模 不溢式压模 半溢式压模 |
按型腔数目 | 单型腔压模 多型腔压模 |
按分型面结构特征 | 单水平分型面压模 双水平分型面压模 垂直分型面压模 复合分型面压模 |
1、溢式压缩模（敞开式压缩模）
特点：无加料腔
缺点：（1）塑料制品密度不高、强度差；（2）制品飞边总是水平（平行于挤压面），去除困难；（3）不适于压缩率高的塑料；（4）不宜成型薄壁或壁厚均匀性要求很高的制品
优点：（1）结构简单、造价低廉、耐用；（2）制品取出容易，特别是扁平制品可以不设推出机构；（3）安装嵌件容易（4）适于压制扁平，对尺寸、强度要求不高的制品
2、半溢式压缩模（半封闭式压缩模）
特点：在型腔上方设一截面尺寸大于塑料制品尺寸的加料腔
缺点：不适于压制以布片或长纤维作填料的塑料
优点：塑料制品致密度比溢式压模好；操作方便；高度尺寸基本得到保证
3、不溢式压缩模（封闭式压缩模）
特点：加料腔是型腔上部截面的延续
缺点：（1）高度尺寸不准确，每次加料都必须准确量称;（2）加料腔、制品外表面容易留下滑痕
优点：（1）塑料制品承受压力大，故致密性好、强度高（2）飞边垂直分布，去除容易
6.1.3 压缩模的基本构成
1、成型零件
2、加料腔
3、导向机构
4、侧向分型抽芯机构
5、脱模机构
6、加热系统
6.2 压缩模与压机的关系
6.2.1 塑料压缩模塑用压机种类
压机分类
分类方法 | 种类 |
按传动方式 | 机械式 液压式 |
按机身结构 | 框式结构 柱式结构 |
按施压方向 | 上压式 下压式 |
按工作流体种类 | 油压机（油驱动） 水压机（油水乳化液驱动） |
6.2.2 液压机技术参数
（略）
6.2.3 压机有关参数的校核
1、压机最大压力的校核
校核目的：根据压机确定型腔数；或根据模具选择压机
压制塑料制品所需要的总成型压力应小于或等于压机公称压力。关系如下式：
F模≤K * F机
F模-----压制塑料制品所需总压力；F模＝pAn
F机-----压机工程压力
K--------修正系数，K＝0.75～0.90，根据压机新旧程度而定
P---------压制时单位成型压力
2、开模力的校核
开模力的大小与成型压力成正比，其值大小关系到压缩模连接螺钉的数量及大小。
（1）开模力计算公式：
F开＝K1 * F模
K1--------压力系数。形状简单，配合环不高时取0.1，较高时取0.15；形状复杂，配合环又高时取0.2
（2）螺钉数的确定
n螺＝F开 / f
f--------每个螺钉所承受的负荷，查表6-3
3、脱模力的校核
选用压机的顶出力应大于脱模力
F脱＝A1 * p1
A1--------塑料制品侧面积之和
P1--------塑料制品与金属的结合力，一般木纤维和矿物填料取0.49MPa，玻璃纤维取1.47MPa
4、压机的闭合高度与压缩模闭合高度关系的校核
压机上（动）压板的行程和上、下压板间的最大、最小开距直接关系到能否完全开模取出塑件。
（1） h≥Hmin + (10~15) mm
h＝h1 + h2
h---------压缩模闭合高度
Hmin----压机上、下压板间的最小距离
h1--------凹模高度
h2--------凸模台肩高度
（2）若h<Hmin，则上、下模不能闭合，此时应在上下压板间加垫块，以保证上式成立
（3） Hmax≥ h +L
L＝hs + ht + (10~30) mm
即： Hmax≥h + hs + ht + (10~30) mm
hs-------塑料制品高度
ht-------凸模高度
L -------模具最小开距
5、压机台面结构即尺寸与压缩模关系校核
（1）压缩模宽度应小于压机立柱或框架间的距离；
（2）压缩模的最大外形尺寸不宜超出压机上、下压板尺寸，便于压模安装；
（3）模具可采用压板固定或模具上的螺钉孔（或长槽、缺口）固定，螺钉孔（或长槽、缺口）的位置尺寸必须与压机上下压板上的T形槽对应。
6、压机的顶出机构与压缩模推出装置关系的校核
（1）了解压机顶出系统和连接模具推出机构方式的方式及有关尺寸，使模具顶出机构与压机顶出机构相适应；
（2）模具所需顶出行程必须小于压机最大顶出行程，同时压机的顶出行程必须保证制品能推出型腔，并高出型腔表面10mm；
l=h+h1+(10~15) mm ≤ L
l-------塑料制品所需推出高度
L------压机顶杆最大行程
h------塑料制品最大高度
h1----加料腔高度
第7章 塑料模具寿命与塑料模材料
课题 | |
课堂类型 | 理论教学 |
目标要求 | 1、； 2、； 3、； 4、； 5、； |
重点难点 | 1、； 2、； 3、 |
课外作业 | |
课堂记载 |
7.1 塑料模具材料
随着塑料产量的提高和应用领域的扩大，对塑料模具提出了越来越高的要求，促进了塑料模具的不断发展。目前塑料模具正朝着高效率、高精度、高寿命方向发展，推动了塑料模具材料迅速发展。
我国目前用于塑料模具的钢种，可按钢材特性和使用时的热处理状态分类，见表3-2
表3-2 塑料模具用钢分类
类别 | 钢种 | 类别 | 钢种 | |
渗碳型 | 20,20Cr,20Mn,12CrNi3A,20CrNiMo, DT1,DT2,0Cr4NiMoV | 预硬型 | 3Cr2Mo,Y20CrNi3AlMnMo(SM2), 5NiSCa,Y55CrNiMnMoV(SM1), 4Cr5MoSiVS,8Cr2Mn－WMoVS(8CrMn) | |
调质型 | 45,50,55,40Cr,40Mn,50Mn,S48C, 4Cr5MoSiV,38CrMoAlA | |||
耐蚀型 | 3Cr13,2Cr13,Cr16Ni4Cu3Nb(PCR), 1Cr18Ni9,3Cr17Mo,0Cr17Ni4Cu4Nb(74PH) | |||
淬硬型 | T7A,T8A,T10A,5CrNiMo,9SiCr, 9CrWMn,GCr15,3Cr2W8V,Cr12MoV, 45Cr2NiMoVSi,6CrNiSiMnMoV(GD) | |||
时效硬化型 | 18Ni140级,18Ni170级,18Ni210级, 10Ni3MnCuAl(PMS),18Ni9Co, 06Ni16MoVTiAl,25CrNi3MoAl |
对于我国传统常用的塑料模具钢，已有很多书藉资料作过详细的论述，本节主要介绍我国近年研制和从国外引进并已在生产中推广使用的塑料模具钢。
一、渗碳型塑料模具用钢
渗碳型塑料模具用钢主要用于冷挤压成形的塑料模。为了便于冷挤压成形，这类钢在退火态须有高的塑性和低的变形抗力，因此，对这类钢要求有低的或超低的含碳量，为了提高模具的耐磨性，这类钢在冷挤压成形后一般都进行渗碳和淬回火处理，表面硬度可达58～62HRC。
此类钢国外有专用钢种，如瑞典的8416、美国的P2和P4等。国内常采用工业纯铁（如DT1和DT2）、20、20Cr、12CrNi3A和12Cr2Ni4A钢，以及国内最新研制的冷成形专用钢0Cr4NiMoV（LJ）。
二、淬硬型塑料模具用钢
（一）常用钢种及热处理
常用的淬硬型塑料模具钢有：碳素工具钢（如T7A、T8A）、低合金冷作模具钢（如9SiCr、9Mn2V、CrWMn、GCr15、7CrSiMnMoV钢）、Cr12型钢（如Cr12MoV钢）、高速钢（如W6Mo5Cr4V2钢）、基体钢和某些热作模具钢等。这些钢的最终热处理一般是淬火和低温回火（少数采用中温回火或高温回火），热处理后的硬度通常在45～50HRC以上。
（二）实际应用
碳素工具钢仅适于制造尺寸不大，受力较小，形状简单以及变形要求不高的塑料模；低合金冷作模具钢主要用于制造尺寸较大、形状较复杂和精度较高的塑料模；Cr12型钢适于制造要求高耐磨性的大型、复杂和精密的塑料模；W6Mo5Cr4V2钢适于制造要求强度高和耐磨性好的塑料模；热作模具钢适合于制造有较高强韧性和一定耐磨性的塑料模。
另外，GD钢也是近年新推广使用的一种淬硬型塑料模具钢。由于该钢强韧性高、淬透性和耐磨性好，淬火变形小，价格低，用此钢取代Cr12MoV钢或基体钢制造大型、高耐磨、高精度塑料模，不仅降低了成本，而且提高了模具的使用寿命。
三、预硬型塑料模具用钢
所谓预硬钢就是供应时已预先进行了热处理，并使之达到模具使用态硬度。这类钢的特点是在硬度30～40HRC的状态下可以直接进行成形车削、钻孔、铣削、雕刻、精锉等项加工，精加工后可直接交付使用，这就完全避免了热处理变形的影响，从而保证了模具的制造精度。
我国近年研制的预硬化型塑料模具钢，大多数是以中碳钢为基础，加入适量的铬、锰、镍、钼、钒等合金元素制成。为了解决在较高硬度下切削加工难度大的问题，通过向钢中加入硫、钙、铅、硒等元素，以改善切削加工性能，从而制得易切削预硬化钢。有些预硬化钢可以在模具加工成形后进行渗氮处理，在不降低基体使用硬度的前提下使模具的表面硬度和耐磨性显著提高。下面介绍几种典型预硬化塑料模具钢。
四、时效硬化型塑料模具钢
此类钢的共同特点是含碳量低、合金度较高，经高温淬火（固溶处理）后，钢处于软化状态，组织为单一的过饱和固溶体。但是将此固溶体进行时效处理，即加热到某一较低温度并保温一段时间后，固溶体中就会析出细小弥散的金属化合物，从而造成钢的强化和硬化。并且，这一强化过程引起的尺寸、形状变化极小。因此，采用此类钢制造塑料模具时，可在固溶处理后进行模具的机械成形加工，然后通过时效处理，使模具获得使用状态的强度和硬度，这就有效地保证了模具最终尺寸和形状的精度。
此外，此类钢往往采用真空冶炼或电渣重熔，钢的纯净度高，所以镜面抛光性能和光蚀性能良好。这一类钢还可以通过镀铬、渗氮、离子束增强沉积等表面处理方法来提高耐磨性和耐蚀性。常用几种时效硬化型塑料模具用钢有：25CrNi3MoAl钢、18Ni类钢
五、耐蚀塑料模具钢PCR
0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)钢属析出硬化不锈钢,硬度为32～35HRC时可进行切削加工。该钢再经460～480℃时效处理后，可获得较好的综合力学性能。
六、其它塑料模具材料
（一）铜合金
用于塑料模材料的铜合金主要是铍青铜，如ZCuBe2、ZCuBe2.4等。一般采用铸造方法制模，不仅成本低，周期短，而且还可制出形状复杂的模具。铍青铜可通过固溶—时效强化，固溶后合金处于软化状态，塑性较好，便于机械加工。经时效处理后，合金的抗拉强度可达1100～1300MPa，硬度可达40～42HRC。铍青铜适用于制造吹塑模、注射模等，以及一些高导热性、高强度和高耐腐蚀性的塑料模。利用铍青铜铸造模具可以复制木纹和皮革纹，可以用样品复制人像或玩具等不规则的成型面。
（二）铝合金
铝合金的密度小，熔点低，加工性能和导热性都优于钢，其中铸造铝硅合金还具有优良的铸造性能，因此在有些场合可选用铸造铝合金来制造塑料模具，以缩短制模周期，降低制模成本。常用的铸造铝合金牌号有ZL101等，它适于制造要求高导热率，形状复杂和制造周期短的塑料模具。形变铝合金Lcq也是用于塑料模制造的铝合金之一，由于它的强度比ZL101高，可制作要求强度较高且有良好导热性的塑料模。
（三）锌合金
用于制作塑料模具的锌合金大多为Zn-4Al-3Cu共晶型合金，其主要成分见表3-26
表3-26 Zn-4Al-3Cu的化学成分 （质量分数） （%）
Al | Cu | Mg | Zn |
3.9～4.5 | 2.8～3.5 | 0.03～0.06 | 约92 |
还含有少量Pb、Cd、Sn、Fe等杂质。用此合金通过铸造方法易于制出光洁而复杂的模具型腔，并可降低制模费用和缩短制模周期，锌合金的不足之处是高温强度较差，且合金易于老化，因此锌合金塑料模长期使用后易出现变形甚至开裂，这类锌合金适合制造注射模和吹塑模等。
用于塑料模具的锌合金还有铍锌合金和镍钛锌合金。铍锌合金有较高的硬度（150HBS），耐热性好，所制作的注射模的使用寿命可达几万至几十万件。镍钛锌合金由于镍和钛的加入可使强度、硬度提高，从而使模具寿命成倍增长。
7.2 塑料模具零件的热处理工艺
选用不同品种钢材作塑料模具，其化学成分和力学性能各不相同，因此制造工艺路线不同；同样，不同类型塑料模具钢采用的热处理工艺也是不同的。本节主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺的特点。
一、热处理名词解释
1、退火
（1）概念：将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺。
（2）目的：a、将低钢的硬度，提高塑性（以利于切削加工）；b、细化晶粒，均匀钢的组织及成分；c、消除钢中的残余内应力，防止变形开裂
（3）分类：完全退火；球化退火；去应力退火
2、正火
（1）概念：将钢加热到Ac3或ACcm以上30～500C，保温适当的时间，在空气中冷却的工艺方法。
（2）目的：与退火的目的基本相同，但正火冷却速度比退火稍快，故正火后得到的珠光体组织比较细，强度、硬度比退火钢高。
正火比退火生产周期短，成本低操作方便，故在可能条件下优先采用正火，但复杂零件宜采用退火。
3、淬火
（1）概念：将钢加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保温一定时间，然后以适当速度冷却，获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。
（2）目的：为了获得马氏体，提高钢的强度和硬度。
4、回火
（1）概念：将淬火后的钢，再加热到Ac1点以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
（2）目的：a、消除内应力；b、获得所需的力学性能（提高钢的韧性，适当调整钢的强度和硬度）；c、稳定组织和尺寸
二、塑料模具的制造工艺路线
1.低碳钢及低碳合金钢制模具
例如，20，20Cr，20CrMnTi等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成形→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。
2.高合金渗碳钢制模具
例如12CrNi3A，12CrNi4A钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→正火并高温回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。
3.调质钢制模具
例如，45，40Cr等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加工→修整、抛光→装配。
4.碳素工具钢及合金工具钢制模具
例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等钢的工艺路线为：下料→锻成模坯→球化退火→机械粗加工→去应力退火→机械半精加工→机械精加工→淬火、回火→研磨抛光→装配。
5.预硬钢制模具
例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等钢。对于直接使用棒料加工的，因供货状态已进行了预硬化处理，可直接加工成形后抛光、装配。对于要改锻成坯料后再加工成形的，其工艺路线为：下料→改锻→球化退火→刨或铣六面→预硬处理（34～42HRC）→机械粗加工→去应力退火→机械精加工→抛光→装配。
三、塑料模具的热处理特点
（一）渗碳钢塑料模的热处理特点
1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具，要选用渗碳钢来制造，并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。
2.对渗碳层的要求，一般渗碳层的厚度为0.8～1.5mm，当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3～1.5mm，压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8～1.2mm。渗碳层的含碳量为0.7%～1.0%为佳。若采用碳、氮共渗，则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。
3.渗碳温度一般在900～920℃，复杂型腔的小型模具可取840～860℃中温碳氮共渗。渗碳保温时间为5～10h，具体应根据对渗层厚度的要求来选择。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜，即高温阶段（900～920℃）以快速将碳渗入零件表层为主；中温阶段（820～840℃）以增加渗碳层厚度为主，这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布，便于直接淬火。
4.渗碳后的淬火工艺按钢种不同，渗碳后可分别采用：重新加热淬火；分级渗碳后直接淬火（如合金渗碳钢）；中温碳氮共渗后直接淬火（如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具）；渗碳后空冷淬火（如高合金渗碳钢制造的大、中型模具）。
（二）淬硬钢塑料模的热处理
1.形状比较复杂的模具，在粗加工以后即进行热处理，然后进行精加工，才能保证热处理时变形最小，对于精密模具，变形应小于0.05%。
2.塑料模型腔表面要求十分严格，因此在淬火加热过程中要确保型腔表面不氧化、不脱碳、不侵蚀、不过热等。应在保护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴炉中加热，若采用普通箱式电阻炉加热，应在模腔面上涂保护剂，同时要控制加热速度，冷却时应选择比较缓和的冷却介质，控制冷却速度，以避免在淬火过程中产生变形、开裂而报废。一般以热浴淬火为佳，也可采用预冷淬火的方式。
3.淬火后应及时回火，回火温度要高于模具的工作温度，回火时间应充分，长短视模具材料和断面尺寸而定，但至少要在40～60min以上。
（三）预硬钢塑料模的热处理
1.预硬钢是以预硬态供货的，一般不需热处理，但有时需进行改锻，改锻后的模坯必须进行热处理。
2.预硬钢的预先热处理通常采用球化退火，目的是消除锻造应力，获得均匀的球状珠光体组织，降低硬度，提高塑性，改善模坯的切削加工性能或冷挤压成形性能。
3.预硬钢的预硬处理工艺简单，多数采用调质处理，调质后获得回火索氏体组织。高温回火的温度范围很宽能够满足模具的各种工作硬度要求。由于这类钢淬透性良好，淬火时可采用油冷、空冷或硝盐分级淬火。表3-27为部分预硬钢的预硬处理工艺，供参考。
表3-27 部分预硬钢的预硬处理工艺
钢 号 | 加热温度/℃ | 冷却方式 | 回火温度/℃ | 预硬硬度HRC |
3Cr2Mo | 830～840 | 油冷或160～180℃硝盐分级 | 580～650 | 28～36 |
5NiSCa | 880～930 | 油冷 | 550～680 | 30～45 |
8Cr2MnWMoVS | 860～900 | 油或空冷 | 550～620 | 42～48 |
P4410 | 830～860 | 油冷或硝盐分级 | 550～650 | 35～41 |
SM1 | 830～850 | 油冷 | 620～660 | 36～42 |
（四）时效硬化钢塑料模的热处理
1.时效硬化钢的热处理工艺分两步基本工序。首先进行固溶处理，即把钢加热到高温，使各种合金元素溶入奥氏体中，完成奥氏体后淬火获得马氏体组织。第二步进行时效处理，利用时效强化达到最后要求的力学性能。
2.固溶处理加热一般在盐浴炉、箱式炉中进行，加热时间分别可取：1min/mm、2～2.5min/mm，淬火采用油冷，淬透性好的钢种也可空冷。如果锻造模坯时能准确控制终锻温度，锻造后可直接进行固溶淬火。
3.时效处理最好在真空炉中进行，若在箱式炉中进行，为防模腔表面氧化，炉内须通入保护气氛，或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑，在装箱保护条件下进行时效。装箱保护加热要适当延长保温时间，否则难以达到时效效果。部分时效硬化型塑料模具钢的热处理规范可参照表3-28。
表3-28 部分时效硬化钢的热处理规范
钢 号 | 固溶处理工艺 | 时效处理工艺 | 时效硬度HRC |
06Ni6CrMoVTiAl | 800～850℃油冷 | 510～530℃×（6～8）h | 43～48 |
PMS | 800～850℃空冷 | 510～530℃×（3～5）h | 41～43 |
25CrNi3MoAl | 880℃水淬或空冷 | 520～540℃×（6～8）h | 39～42 |
SM2 | 900℃×2h油冷+700℃×2h | 510℃×10h | 39～40 |
PCR | 1050℃固溶空冷 | 460～480℃×4h | 42～44 |
三、塑料模的表面处理
为了提高塑料模表面耐磨性和耐蚀性，常对其进行适当的表面处理。
1.塑料模镀铬是一种应用最多的表面处理方法，镀铬层在大气中具有强烈的钝化能力，能长久保持金属光泽，在多种酸性介质中均不发生化学反应。镀层硬度达1000HV，因而具有优良的耐磨性。镀铬层还具有较高的耐热性，在空气中加热到500℃时其外观和硬度仍无明显变化。
2.渗氮具有处理温度低（一般为550～570℃），模具变形甚微和渗层硬度高（可达1000～1200HV）等优点，因而也非常适合塑料模的表面处理。含有铬、钼、铝、钒和钛等合金元素的钢种比碳钢有更好的渗氮性能，用作塑料模时进行渗氮处理可大大提高耐磨性。
适于塑料模的表面处理方法还有：氮碳共渗、化学镀镍、离子镀氮化钛、碳化钛或碳氮化钛，PVD、CVD法沉积硬质膜或超硬膜等。
第8章 塑料模的标准化
课题 | |
课堂类型 | 理论教学 |
目标要求 | 1、； 2、； 3、； 4、； 5、； |
重点难点 | 1、； 2、； 3、 |
课外作业 | |
课堂记载 |
8.1 概述
8.1.1 模具标准化的重要性
1、模具标准化的意义
模具技术标准和模具标准化，是指在模具设计和制造中所应遵循的技术规范、基准和准则。其意义在于：
1）、使设计规范化并使设计人员摆脱重复的一般性设计，能专心于创造性劳动，解决模具中的关键技术问题；
2）、改变模具制造业“大而全，小而全”的生产局面，转为专业化生产。模具标准件和标准模架由专业厂大批量生产和供应，各模具厂主要完成型腔部分的加工和装配；
3）、模具的标准化是采用CAD/CAM技术的先决条件；
4）、有利于模具技术的国际交流和组织模具出口，打入国际市场。
因此模具标准化对提高模具设计和制造水平、提高模具质量、缩短制模周期、降低成本、节约金属和采用新技术，都具有重要意义。
8.1.2 我国塑料模标准化的现状
我国模具标准化工作起始于本世纪70年代。1983年成立的《全国模具标准化技术委员会》是我国有关模具标准的归口单位。十多年来，“全国模标会”组织制订和审定了许多有关塑料成型模、冲模、压铸模、锻模、玻璃模、橡胶模及其他模具的重要模具标准。
目前，我国已建立了许多生产模具标准件和标准模架的专业厂以及模具专用钢材的供应站，商品化程度有了很大提高。
国际模具标准化组织是ISO/TC29/SC8。我国是该组织的成员国。中国龙记公司、美国DME公司、德国HASCO公司和日本FUTABA公司是世界上著名的生产标准模架和模具标准件的企业。
塑料模的国家标准目前已发布和实施的以下六种，见表1-1
我国一些部委和地区根据各自需要，也制订了一些有关塑料模的标准。
表1-1
序号 | 标准名称 | 标准号 |
1 | 塑料注射模具零件 | GB4169-84 |
2 | 塑料注射模具零件技术条件 | GB4170-84 |
3 | 塑料成型模具术语 | GB8864-88 |
4 | 塑料注射模具技术条件 | GB/T12554-90 |
5 | 塑料注射模大型模架 | GB/T12555-90 |
6 | 塑料注射模中小型模架及技术条件 | GB/T12556-90 |
8.2 塑料注射模零件标准
8.2.1 零件的种类和功能
该标准是1984年2月27日由原国家标准局批准并发布，规定了1985年1月1日实施。
该标准共有11个通用零件，主要包括注射模中常用的推出、导向、定位和模块、模板。这些零件之间具有相互配合关系，可以配套组装成模架。其尺寸范围适用于中小型模架。功能的作用见表1-2
表1-2
零件名称标准号 | 功能及用途 | |||
GB4169.1-84推杆 | 为直杆式推杆，可以改制成拉杆或直接用作回程杆。其尺寸系列等效采用ISO6751-1982（E）的推杆直径系列中的部分尺寸 | |||
GB4169.7-8推板 | （1）用于支承推出和复位零件，传递机器推出力，也可用作推杆固定板；（2）推板的宽度是考虑到充分利用模板的有效面积和保证与垫块有一定活动间隙而定的，其尺寸范围为58~672mm3、标准中规定一种宽度（B）有两种或三种厚度（H）可供选择；（3）推板两平面要求磨削加工，平行度6级，表面粗糙度为Ra0.8μm | |||
GB4169.6-8垫块 | 其用途在于保证推出距离和调整模具高度。选用时其长度L与模板一致。其宽度大约为模板宽度的1/6~1/5，经圆整后按优先数列取位，其范围为20~160mm 垫块的尺寸和注射机型号，动、定模尺寸大致有如下关系： | |||
注射机型号 | 动定模板尺寸B×L（mm） | 垫块宽度（mm） | 垫块高度 H（mm） | |
XS-Z-60 XS-ZY-125 XS-ZY-250 XS-ZY-500 XS-ZY-1000 | 200×315 315×400 315×500 500×800 560×900 | 40 56 56 80 100 | 50，63，80 63，80，100 63，80，100 100，125，160 125，160，200 | |
导柱：GB4169.4-8带头导柱、GB4169.5-8有肩导柱 | （1）其功能为与导套配合使用，在模具开合时起导向作用，同时可承受一定侧压力，保证制件精度；（2）带头导柱是常用结构，分两段，近头段为与模板固定用，采用H7/k6配合，另一段为导向段，采用H7/f7配合；（3）有肩导柱适用于批量大的大、中型模具。同轴度要求高；（4）导柱的直径d尺寸范围为φ12mm~φ63mm。选用时其直径约为模板宽度B的0.06~0.1 | |||
导套：GB4169.2-84 直导套、GB4169.3-84 带头导套 | （1）直导套主要使用于厚模板中，可减小模板的镗孔深度；（2）带头导套Ⅰ型是国外常用型式，可用在各种场合。Ⅱ型的作用与有肩导柱相同，其定位肩可对安装在导套后面的模板进行定位。Ⅱ型还可用作推板导套与推板导柱相配合；（3）导套内孔直径系列与导柱直径相同。直导套采用H7/n6配合，带肩导套采用H7/k6配合 | |||
GB4169.8-84 模板 | （1）主要用作塑料注射模中的各种板类零件（不包括推板及垫块）。当模板厚度要求和标准系列不同时，可取适当厚度模板改制或组合使用。其尺寸范围B×L为100mm×100mm~1000mm×1250mm，其中315mm以下尺寸段的B和L按优先数系的R10分级，355~1000mm尺寸取R20分级。厚度按R20分级。模板的尺寸B×L还考虑到注射机的拉杆空间尺寸和其动、定模板的螺孔成T形槽的分布尺寸。模板尺寸B×L和注射机的大致关系见垫块中所列；（2）模板材料标准中定为45钢，目前已有很大发展。 | |||
GB4169.9-84限位钉 | 用于支承推出机构，并用以调节推出距离，防止推出机构复位时受异物障碍的零件 | |||
GB4169.10-84支承柱 | 其作用为在支承板较薄情况下起增强支承板的作用，使模具刚度增加（动模板），提高制品精度，有减轻模具重量 | |||
GB4169.11-84圆锥定位件 | 主要用语动、定模之间需要精确定位的情况，例如注射成形薄壁制品时位保证塑件壁厚均匀，则可用该标准零件进行精确定位 | |||
8.2.2 塑料注射模具零件标准
GB4169-84《塑料注射模具零件》共有11个零件。其标准为：
1）、GB4169.1-84 推杆，见表1-3
2）、GB4169.2-84 直导套，见表1-3
3）、GB4169.3-84 带头导套，见表1-3
4）、GB4169.4-84 带头导柱，见表1-3
5）、GB4169.5-84 有肩导柱，见表1-3
6）、GB4169.6-84 垫块，见表1-3
7）、GB4169.7-84 推板，见表1-3
8）、GB4169.8-84 模板，见表1-3
9）、GB4169.9-84 限位钉，见表1-3
10）、GB4169.10-84 支承柱，见表1-3
11）、GB4169.11-84 圆锥定位件，见表1-3
表1-3（略）
第9章 塑料模设计程序
课题 | |
课堂类型 | 理论教学 |
目标要求 | 1、； 2、； 3、； 4、； 5、； |
重点难点 | 1、； 2、； 3、 |
课外作业 | |
课堂记载 |
注塑模具的设计步骤
注塑模具的设计须按照以下几个步骤进行：
9.1.1 接受任务书
成型塑料制件的任务书通常由制件设计者提出，其内容如下：
1、经过审签的正规制制件图纸，并注明采用塑料的牌号、透明度等。
2、塑料制件说明书或技术要求。
3、生产产量。
4、塑料制件样品。
通常模具设计任务书由塑料制件工艺员根据成型塑料制件的任务书提出，模具设计人员以成型塑料制件任务书、模具设计任务书为依据来设计模具。
9.1.2 收集、分析、消化原始资料
收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用。
1、消化塑料制件图，了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。例如塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度，有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工。选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析，看看估计成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件来。此外，还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。
2、消化工艺资料，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。
成型材料应当满足塑料制件的强度要求，具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。根据塑料制件的用途，成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、必要的弹性和塑性、透明性或者相反的反射性能、胶接性或者焊接性等要求。
3、确定成型方法
采用直压法、铸压法还是注射法。
9.1.3 塑件分析及注射机选用
1、明确塑件设计要求
仔细阅读塑件制品零件图，从制品的塑料品种，塑件形状，尺寸精度，表面粗糙度等各方面考虑注塑成型工艺的可行性和经济性，必要时，要与产品设计者探讨塑件的材料种类与结构修改的可能性。
2、明确塑件的生产批量
小批量生产时，为降低成本，模具尽可能简单；在大批量生产时，应保证塑件质量前提条件下，尽量采用一模多腔或高速自动化生产，以缩短生产周期，提高生产率，因此对模具的推出机构，塑件和流道凝料的自动脱模机构提出严格要求。
3、计算塑件的体积和质量
计算塑件的体积和质量是为了选用注塑机，提高设备利用率，确定模具型腔数。
4、注塑机选用
根据塑件的体积或重量大致确定模具的结构，初步确定注塑机型号，了解所使用的注塑机与设计模具有关的技术参数，如：注塑机定位圈的直径，喷嘴前端孔径及球面半径，注塑机最大注塑量，锁模力，注塑压力，固定模板和移动模板面积大小及安装螺孔位置，注塑机拉杆的间距，闭合厚度，开模行程，顶出行程等。
9.1.4 模具设计的有关计算
1． 凹，凸模零件工作尺寸的计算；
2． 型腔壁厚，底板厚度的确定；
3． 模具加热，冷却系统的确定。
9.1.5 模具结构设计 |
1、型腔布置。
根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。 对于注射模来说，塑料制件精度为3级和3a级，重量为5克，采用硬化浇注系统，型腔数取4-6个；塑料制件为一般精度（4-5级），成型材料为局部结晶材料，型腔数可取16-20个；塑料制件重量为12-16克，型腔数取8-12个；而重量为50-100克的塑料制件，型腔数取4-8个。对于无定型的塑料制件建议型腔数为24-48个，16-32个和6-10个。当再继续增加塑料制件重量时，就很少采用多腔模具。7-9级精度的塑料制件，最多型腔数较之指出的4-5级精度的塑料增多至50%。
2、塑件成型位置及分型面选择
分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等。
3、确定浇注系统（主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小）和排气系统（排气的方法、排气槽位置、大小），拉料杆的形式选择。
4、选择顶出方式（顶杆、顶管、推板、组合式顶出），决定侧凹处理方法、抽芯方式。
5、决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位。
6、根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。
7、模具工作零件的结构设计；
8、侧分型与抽芯机构的设计；
9.1.6 模具总体尺寸的确定，选购模架
模架已逐渐标准化，根据生产厂家提供的模架图册，选定模架，在以上模具零部件设计基础上初步绘出模具的完整结构图。
9.1.7 注塑机参数的校核
1． 最大注塑量的校核；
2． 注塑压力的校核；
3． 锁模力的校核；
4． 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核，包括闭合高度，开模行程，模座安装尺寸等几方面的相关尺寸校核。
9.1.8 模具结构总装图和零件工作图的绘制
模具总图绘制必须符合机械制图国家标准，其画法与一般机械图画法原则上没有区别，只是为了更清楚地表达模具中成型制品的形状，浇口位置的设置，在模具总图的俯视图上，可将定模拿掉，而只画动模部分的俯视图。
模具总装图应该包括必要尺寸，如模具闭合尺寸，外形尺寸，特征尺寸（与注塑机配合的定位环尺寸），装配尺寸，极限尺寸（活动零件移动起止点）及技术条件，编写零件明细表等。
通常主要工作零件加工周期较长，加工精度较高，因此应首先认真绘制，而其余零部件应尽量采用标准件。
1、绘制总装结构图
绘制总装图尽量采用1：1的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视图同时画出。
模具总装图应包括以下内容：
（1）模具成型部分结构
（2）浇注系统、排气系统的结构形式。
（3）分型面及分模取件方式。
（4）外形结构及所有连接件，定位、导向件的位置。
（5）标注型腔高度尺寸（不强求，根据需要）及模具总体尺寸。
（6）辅助工具（取件卸模工具，校正工具等）。
（7）按顺序将全部零件序号编出，并且填写明细表。
（8）标注技术要求和使用说明。
模具总装图的技术要求内容：
（1）对于模具某些系统的性能要求。例如对顶出系统、滑块抽芯结构的装配要求。
（2）对模具装配工艺的要求。例如模具装配后分型面的贴合面的贴合间隙应不大于0.05mm模具上、下面的平行度要求，并指出由装配决定的尺寸和对该尺寸的要求。
（3）模具使用，装拆方法。
（4）防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。
（5）有关试模及检验方面的要求。
2、绘制全部零件图
由模具总装图拆画零件图的顺序应为：先内后外，先复杂后简单，先成型零件，后结构零件。
（1）图形要求：一定要按比例画，允许放大或缩小。视图选择合理，投影正确，布置得当。为了使加工专利号易看懂、便于装配，图形尽可能与总装图一致，图形要清晰。
（2）标注尺寸要求统一、集中、有序、完整。标注尺寸的顺序为：先标主要零件尺寸和出模斜度，再标注配合尺寸，然后标注全部尺寸。在非主要零件图上先标注配合尺寸，后标注全部尺寸。
（3）表面粗糙度。把应用最多的一种粗糙度标于图纸右上角，如标注“其余3.2。”其它粗糙度符号在零件各表面分别标出。
（4）其它内容，例如零件名称、模具图号、材料牌号、热处理和硬度要求，表面处理、图形比例、自由尺寸的加工精度、技术说明等都要正确填写。
9.1.9 校对、审图、描图、送晒
自我校对的内容是：
1、模具及其零件与塑件图纸的关系
模具及模具零件的材质、硬度、尺寸精度，结构等是否符合塑件图纸的要求。
2、塑料制件方面
塑料料流的流动、缩孔、熔接痕、裂口，脱模斜度等是否影响塑料制件的使用性能、尺寸精度、表面质量等方面的要求。图案设计有无不足，加工是否简单，成型材料的收缩率选用是否正确。
3、成型设备方面
注射量、注射压力、锁模力够不够，模具的安装、塑料制件的南芯、脱模有无问题，注射机的喷嘴与哓口套是否正确地接触。
4、模具结构方面
（1）分型面位置及精加工精度是否满足需要，会不会发生溢料，开模后是否能保证塑料制件留在有顶出装置的模具一边。
（2）脱模方式是否正确，推广杆、推管的大小、位置、数量是否合适，推板会不会被型芯卡住，会不会造成擦伤成型零件。
（3）模具温度调节方面。加热器的功率、数量；冷却介质的流动线路位置、大小、数量是否合适。
（4）处理塑料制件制侧凹的方法，脱侧凹的机构是否恰当，例如斜导柱抽芯机构中的滑块与推杆是否相互干扰。
（5）浇注、排气系统的位置，大小是否恰当。
5、设计图纸
（1）装配图上各模具零件安置部位是否恰当，表示得是否清楚，有无遗漏
（2）零件图上的零件编号、名称，制作数量、零件内制还是外购的，是标准件还是非标准件，零件配合处理精度、成型塑料制件高精度尺寸处的修正加工及余量，模具零件的材料、热处理、表面处理、表面精加工程度是否标记、叙述清楚。
（3）零件主要零件、成型零件工作尺寸及配合尺寸。尺寸数字应正确无误，不要使生产者换算。
（4）检查全部零件图及总装图的视图位置，投影是否正确，画法是否符合制图国标，有无遗漏尺寸。
6、校核加工性能
（所有零件的几何结构、视图画法、尺寸等是否有利于加工）
7、复算辅助工具的主要工作尺寸
专业校对原则上按设计者自我校对项目进行；但是要侧重于结构原理、工艺性能及操作安全方面。
描图时要先消化图形，按国标要求描绘，填写全部尺寸及技术要求。描后自校并且签字。
把描好的底图交设计者校对签字，习惯做法是由工具制造单位有关技术人员审查，会签、检查制造工艺性，然后才可送晒。
9.1.10 模具制造及后期工作
1、编写制造工艺卡片
由工具制造单位技术人员编写制造工艺卡片，并且为加工制造做好准备。在模具零件的制造过程中要加强检验，把检验的重点放在尺寸精度上。模具组装完成后，由检验员根据模具检验表进行检验，主要的是检验模具零件的性能情况是否良好，只有这样才能俚语模具的制造质量。
2、试模及修模
虽然是在选定成型材料、成型设备时，在预想的工艺条件下进行模具设计，但是人们的认识往往是不完善的，因此必须在模具加工完成以后，进行试模试验，看成型的制件质量如何。发现总是以后，进行排除错误性的修模。
塑件出现不良现象的种类居多，原因也很复杂，有模具方面的原因，也有工艺条件方面的原因，二者往往交只在一起。在修模前，应当根据塑件出现的不良现象的实际情况，进行细致地分析研究，找出造成塑件缺陷的原因后提出补救方法。因为成型条件容易改变，所以一般的做法是先变更成型条件，当变更成型条件不能解决问题时，才考虑修理模具。
修理模具更应慎重，没有十分把握不可轻举妄动。其原因是一旦变更了模具条件，就不能再作大的改造和恢复原状。
3、整理资料进行归档
模具经试验后，若暂不使用，则应该完全擦除脱模渣滓、灰尘、油污等，涂上黄油或其他防锈油或防锈剂，关到保管场所保管。
把设计模具开始到模具加工成功，检验合格为止，在此期间所产生的技术资料，例如任务书、制件图、技术说明书、模具总装图、模具零件图、底图、模具设计说明书、检验记录表、试模修模记录等，按规定加以系统整理、装订、编号进行归档。这样做似乎很麻烦，但是对以后修理模具，设计新的模具都是很有用处的。
第10章 模具的报价策略和结算方式
课题 | 模具的报价策略和结算方式 |
课堂类型 | 理论教学 |
目标要求 | 1、； 2、； 3、； 4、； 5、； |
重点难点 | 1、； 2、； 3、 |
课外作业 | |
课堂记载 |
10.1.1 模具价格估算
1、经验计算法
模具价格 = 材料费 + 设计费 + 加工费与利润 + 增值税 + 试模费 + 包装运输费
式中各项比例通常如下：
（ 1 ）材料费：材料及标准件占模具总费用的 15% ～ 30% ；
（ 2 ）设计费：模具总费用的 10% ～ 15% ；
（ 3 ）加工费与利润： 15% ～ 30% ；
（ 4 ）增值税： 17% ；
（ 5 ）试模费：大中型模具可控制在 3% 以内，小型精密模具控制在 5% 以内；
（ 6 ）包装运输费：可按实际计算或按 3% 计算。
2、材料系数法
根据模具尺寸和材料价格可计算出模具材料费。
模具价格 = （ 6 ～ 10 ）材料费。
10.1.2 模具的报价与结算
模具的报价与结算是模具估价后的延续和结果。从模具的估价到模具的报价，只是第一步，而模具的最终目的，是通过模具制造交付使用后的结算，形成最终模具的结算价。在这个过程里，人们总是希望，模具估价=模具价格=模具结算价。而在实际操作中，这四个价并不完全相等，有可能出现波动误差值。这就是以下所要讨论的问题。当模具估价后，需要进行适当处理，整理成模具的报价，为签定模具加工合同做依据。通过反复洽谈商讨，最后形成双方均认可的模具价格，签订了合同。才能正式开始模具的加工。
一、 模具估价与报价、报价与模具价格
模具估价后，并不能马上直接作为报价。一般说来，还要根据市场行情、客户心理、竞争对手、状态等因素进行综合分析，对估计进行适当的整理，在估价的基础上增加10-30%提高第一次报价。经过讨价还价，可根据实际情况调低报价。但是，当模具的商讨报价低于估价的10%时，需重新对模具进行改进细化估算，在保证保本有利的情况下，签订模具加工合同，最后确定模具加工价格。模具价格是经过双方认可且签订在合同上的价格。这时形成的模具价格，有可能高于估价或低于估价。当商讨的模具价格低于模具的保本价进，需重新提出修改模具要求、条件、方案等，降低一些要求，以期可能降低模具成本，重新估算后，再签订模具价格合同。应当指出，模具是属于科技含量较高的专用产品，不应当用低价，甚至是亏本价去迎合客户。而是应该做到优质优价，把保证模具的质量、精度、寿命放在第一位，而不应把模具价格看的过重，否则，容易引起误导动作。追求模具低价，就较难保证模具的质量、精度、寿命。廉价一般不是模具行业之所为。但是，当模具的制造与制品开发生产是同一核算单位或是有经济利益关系时，在这种情况下，模具的报价，应以其成本价作为报价。模具的估价仅估算模具的基本成本价部分，其它的成本费用、利润暂不考虑，待以后制品生产的利润再提取模具费附加值来作为补偿。但此时的报价不能作为真正的模具的价格，只能是作为模具前期开发费用。今后，一旦制品开发成功，产生利润，应提取模具费附加值，返还给模具制造单位，两项合计，才能形成模具的价格。这时形成的模具价格，有可能会高于第一种情况下的模具价格，甚至回报率很高，是原正常模具价格的几十倍，数百倍不等。当然，也有可能回报率等于零。
二、 模具价格的地区与时间差
这是还应当指出，模具的估价及价格，在各个企业、各个地区、国家；在不同的环境，其内涵是不同的，也就是存在着地区差和时间差。为什么会产生价格差呢，这是因为：一方面各企业、各地区、国家的模具制造条件不一样，设备工艺、技术、人员观念、消费水准等各个方面的不同，产生的对模具的成本、利润目标等估算不同，因而产生了不同的模具价格差。一般是较发达的地区、或科技含量高、设备投入较先进，比较规范大型的模具企业，他们的目标是质优而价高，而在一些消费水平较低的地区或科技含量较低，设备投入较少的中小型模具企业，其相对估算的模具价格要求低一些。另一方面，模具价格还存在着时间差，即时效差。不同的时间要求，产生不同的模具价格。这种时效差有两方面的内容：一是一付模具在不同的时间有不同的价格；二是不同的模具制造周期，其价格也不同。
三、 模具报价单的填写
模具价格估算后，一般要以报价的形式向外报价。报价单的主要内容有：模具报价，周期，要求达到的模次（寿命），对模具的技术要求与条件，付款方式及结算方式以及保修期等。
模具的报价策略正确与否，直接影响模具的价格，影响到模具利润的高低，影响到所采用的模具生产技术管理等水平的发挥，是模具企业管理的重要的，是否成功的体现！
四、 模具的结算方式
模具的结算是模具设计制造的最终目的。模具的价格也以最终结算到的价格为准，即结算价。才是最终实际的模具价格。
模具的结算方式从模具设计制造一开始，就伴随着设计制造的每一步，每道工序在运行、设计制造到什么程序，结算方式就运行到什么方式。待到设计制造完成交付使用，结算方式才全终结，有时，甚至还会运行一段时间。所有设计制造中的质量问题最终全部转化到经济结算方面来。可以说，经济结算是对设计制造的所有技术质量的评价与肯定。
结算的方式，是从模具报价就开始提出，以签订模具制造合同开始之日，就与模具设计制造开始同步运行。反过来说，结算方式的不同，也体现了模具设计制造的差异和不同。结算方式，各地区、各企业均有不同，但随着市场经济的逐步完善，也形成一定的规范和惯例，结算方式一般有以下几种：
（1）“五五”式结算：
即模具合同一签订开始之日，即预付模具价50%，余50%待模具试模验收合格后，再付清。
这种结算方式，在早期的模具企业中比较流行。它的优缺点有以下：
1） 50%的预付款一般不足于支付模具的基本制造成本，制造企业还要投入，也就是说，50%的预付款，还不能与整付模具成本运行同步。因此，对模具制造企业来说存在一定的投入风险。
2） 试模验收合格后，即结算余款。使得模具保修费用与结算无关。
3） 在结算50%余款时，由于数目款项较多，且模具已基本完工，易产生结算拖欠现象。
4） 万一模具失败，一般仅退回原50%预付款。
（2）“六四”式结算：
即模具合同一签订生效之日起，即预付模价款的60%，余40%，待模具试模合格后，再结清。
这种结算方式与第一种结算方式基本相同。只不过是在预付款上增加10%。这相对于模具制造企业有利一点。
（3）“三四三”式结算：
即模具合同一签订生效之日，即预付模价款的30%，等参与设计会审，模具材料备料到位，开始加工时，再付40%模价款。余30%，等模具合格交付使用后，一周内付清。
这种结算方式，是目前比较流行的一种。这种结算方式的主要特点如下：
1） 首期预付的30%模价款作为订金。
2） 再根据会审，检查进度和可靠性，进行第二次40%的付款，加强了模具制造进度的监督。
3） 余款30%，在模具验收合格后，再经过数天的使用期后，结算余款这种方式，基本靠近模具设计制造使用的同步运行。
4） 万一模具失败，模具制造方，除返还全部预付款外，还要加付赔偿金，赔偿金一般是订金的1-2倍。
（4）提取制件生产利润的模具费附加值方式：
即在模具设计制造时，模具使用方，仅需投入小部分的款项以保证模具制造的基本成本费用（或根本无需支付模具费用）。待模具交付使用，开始制件生产，每生产一个制件提取一部份利润返还给模具制造方，作为模具费。这种方式，把模具制造方和使用方有机地联系在一起，形成利润一体化，把投资风险与使用效益紧密地联系起来，把技术、经济、质量与生产效益完全地挂钩在一起，这样也最大限度地体现了模具的价值与风险。这种方式是目前一种横向联向的发展趋势。其主要特点是：充分发挥模具制造方和模具使用方的优势，资金投入比较积极合理。但对于模具制造方来说，其风险较大，但回报率也较为可观。
模具的结算方式，还有很多，也不尽相同。但是都有一个共同点，即努力使模具的技术与经济指标有机地结合，产生双方共同效益。使得模具由估价到报价，由报价到合同价格；由合同价格到结算价格，即形成真正实际的模具价格。实行优质优价。努力把模具价格与国际惯例接轨。不断向生产高、精优模具方向努力，形成共同良好的、最大限度的经济效益局面。这是模具设计制造使用的最终目标！
倔强的蝴蝶
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