1、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 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
2、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. 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
3、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. 3 塑料成型第 2 章 塑料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
4、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 0.832.2g /cm3，但大多数为 1.01.4 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
5、.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
6、能如机械物理电化学性能等。树脂在塑料中的比例一般为 4065%。（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
7、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
8、：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
9、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
10、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
11、 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
12、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
13、次成型）种类A.酚酸塑料 PFB.氨基塑料C.环氧树脂 EPD.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
14、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：
15、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
16、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。
17、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）/b100 (2-1)Q 计= （ c-b）/b100 (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
18、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
19、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
20、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
21、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
22、）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 ABSAS） 、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
23、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。（
24、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
25、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
26、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
27、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
28、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
29、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
30、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，
31、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（
32、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 100130mm 无嵌件、形状简单的一般厚度塑件 压缩第二级 131150mm 中等复杂程度塑件 压缩第三级 151180mm 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，
33、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
34、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 PP1、聚氯
35、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：185205模具温度：2050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
36、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
37、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、23 小时。熔化温度：180280。对于阻燃型材料其上限为 250。模具温度：4050。注射压力：200600bar。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
38、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 0.40.7%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：220260。对于分子较大的材料，建议熔化温度范围在 200250之间。模具温度：5095。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
39、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：7001050bar。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
40、。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
41、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：180280模具温度：2040，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 0.910.94 g/cm3。PE-LD 对气体和水蒸汽具有渗透性。P
42、E-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 0.910.925 g/cm3 之间，那么其收缩率在 2%5%之间；如果密度在 0.9260.94 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
43、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：220275，注意不要超过 275。模具温度：4080，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 47mm。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 11.5mm，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
44、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 14%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
45、进行改性。PP 的流动率 MFR 范围在 140。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 1.82.5%。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
46、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
47、用 途塑胶名称 特性 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，食品渔网，发泡体，耐药性成型包装 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
48、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
49、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
