塑料與塑料成型工藝

塑料與塑料成型工藝知識目標掌握塑料的組成、分類及其熱力學性能。掌握常用塑料的名稱、牌號、性能及其典型用途。掌握常用塑料的成型方法，熟悉各種成型方法的優(yōu)缺點和使用范圍。掌握常見塑料模具的種類及名稱。掌握塑料制品設計的原則與要點。技能目標具備為塑料制品選擇合理牌號塑料的能力。具備為常見塑料制品選擇合理成型方法的能力。針對注射成型工藝，具備為其選擇合理工藝參數(shù)的能力。針對已有的塑料件，具備分析其結構合理與否的能力具備設計中等復雜程度塑料制品的能力。主要理論及工程應用導航：手機底蓋與自來水管的比較圖2-1的塑料制品，分別是某款式手機底蓋和某規(guī)格自來水水管，它們功能和用途各不相同，您知道這兩類塑料產品是用什么牌號的塑料生產出來的嗎？它們的成型方法是相同的嗎？答案是，這兩種塑料產品所使用的塑料是不相同的，手機底蓋使用的是一種稱為ABS的塑料，而自來水管使用的是一種稱為PVC的塑料。它們的成型方法也相差很大，前者采用的是一種稱為注射成型的方法，后者采用的是一種稱為擠出成型的方法。事實上，除了上述兩種塑料外，在工業(yè)上，還有很多種性能千差萬別的其它牌號的塑料；成型方法也不僅僅局限于注射成型和擠出成型。下面，就讓我們從開始從塑料及其成型的相關知識講起吧。(a)手機底蓋(b)自來水水管圖2-SEQ圖2-\*ARABIC1塑料制品

塑料的基礎知識塑料的由來塑料的歷史可以追溯到1832年，當時法國的科學家發(fā)現(xiàn)，把硝酸均勻而集中地倒在棉花或木質纖維上，就會得到一層很硬的防水薄膜，這層薄膜有著與傳統(tǒng)材料，如木材、石材金屬等不一樣的性能，但限于當時的科技手段，人們無法進一步研究其機理，也沒有將其作進一步的利用。歷史上第一種完全由人工合成的塑料是酚醛塑料，它的發(fā)明與19世紀后期一種天然的絕緣材料——蟲膠有關。當時剛剛萌芽的電力工業(yè)蘊藏著絕緣材料的巨大市場，但產自于東南亞的蟲膠由于供不應求而價格飛漲，當時化學家已經開始認識到很多可用作涂料、黏合劑和織物的天然樹脂和纖維都是聚合物，即結構重復的大分子，從而開始有意識地尋找能合成聚合物的成分和方法。如果誰能發(fā)明一種能代替蟲膠的廉價商品，那無疑將獲得巨大成功。美國科學家列奧?貝克蘭（LeoBaekeland,原籍比利時）經過多年的努力終于成為這個幸運者。貝克蘭于1889年開始到美國從事化學研究，從1904年開始，貝克蘭開始研究苯酚和甲醛的反應。盡管早在1872年，德國化學家拜爾就發(fā)現(xiàn)了這個反應能產生一些粘糊糊的東西，但拜爾的興趣在合成染料上，對這種東西不感興趣。后來的科學家也對這個反應進行過研究，但因為無法精確控制化學反應沒找到它的利用價值。而貝克蘭解決了這個問題。他發(fā)明了一種實驗裝置，可以精確調節(jié)加熱溫度和壓力，能有效控制化學反應。貝克蘭用這種裝置成功得到了酚醛樹脂，將其模壓后得到半透明的硬塑料，這種塑料不易燃燒，成型后不再熔化，也不能溶解到溶劑甚至是酸液中去，是良好的絕緣材料。他用自己的名字給這種新材料命名為貝克利特（Bakelite，即現(xiàn)在的酚醛塑料），并于1907年７月14日申請了專利。從這一天起，世界上第一種人工合成的塑料——酚醛塑料誕生了。酚醛塑料是人類所制造的第一種全合成材料，它的誕生標志著人類社會正式進入了塑料時代。它的發(fā)明被認為是20世紀的煉金術，貝克蘭也因此于1924年被選為美國化學學會會長，并被1940年５月20日出版的《時代》周刊稱為“塑料之父”。到了20世紀30年代，美國科學家又發(fā)明了一種被稱為尼龍的塑料，這種塑料被稱為是“由煤炭、空氣和水合成，比蜘蛛絲細，比鋼鐵堅硬，優(yōu)于絲綢的纖維”。尼龍的發(fā)明，是塑料發(fā)展歷史上的里程碑事件，它的出現(xiàn)，為此后各種塑料的發(fā)明和生產奠定了基礎。緊接著，由于第二次世界大戰(zhàn)中石油化學工業(yè)的發(fā)展，塑料的原料以石油取代了煤炭，塑料制造業(yè)也得到飛速的發(fā)展。直至今天，塑料工業(yè)已經成為現(xiàn)代工業(yè)的重要組成部分。塑料的組成事實上，通常的塑料并不是一種純物質，它是由許多材料配制而成的。其中的合成樹脂是塑料的主要成分；此外，為了改進塑料的性能，還要在合成樹脂中添加各種的輔助材料，如填料、增塑劑、潤滑劑、穩(wěn)定劑、著色劑等，才能滿足塑料的使用或生產要求。合成樹脂合成樹脂是由一種或幾種簡單化合物通過聚合反應而生成的一種高分子化合物，也叫聚合物，合成樹脂是塑料的主要成分，它決定了塑料的類型和基本性能（如熱性能、物理性能、化學性能、力學性能等），它聯(lián)系或膠黏著其它成分，并使塑料具有可塑性和流動性，從而具有成型性能。填充劑填充劑又稱填料，是塑料中的重要的但并非每種塑料必不可少的成分。填充劑與塑料中的其它成分機械混合，它們之間不起化學作用，但與樹脂牢固地膠黏在一起。填充劑在塑料中的作用有兩個：一是減少樹脂用量，降低塑料成本；二是改善塑料某些性能，擴大塑料的應用范圍。在許多情況下，填充劑所起的作用是很大的，例如聚乙烯、聚氯乙烯等樹脂中加入木粉后，既克服了它的脆性，又降低了成本。用玻璃纖維作為塑料的填充劑，能使塑料的力學性能大幅度提高，而用石棉作填充劑則可以提高塑料的耐熱性。有的填充劑還可以使塑料具有樹脂所沒有的性能，如導電性、導磁性、導熱性等。常用的填充劑有木粉、紙漿、云母、石棉、玻璃纖維等。增塑劑有些樹脂(如硝酸纖維、醋酸纖維、聚氯乙烯等)的可塑性很小，柔軟性也很差，為了降低樹脂的熔融粘度和熔融溫度，改善其成型加工性能，改進塑件的柔韌性、彈性以及其它各種必要的性能，通常加入能與樹脂相溶的、不易揮發(fā)的高沸點有機化合物，這類物質稱為增塑劑。在樹脂中加入增塑劑后，增塑劑分子插入到樹脂高分子鏈之間，增大了高分子鏈間的距離，因而削弱了高分子間的作用力，使樹脂高分子容易產生相對滑移，從而使塑料在較低的溫度下具有良好的可塑性和柔軟性。例如，聚氯乙烯樹脂中加入鄰苯二甲酸二丁酯，可變?yōu)橄裣鹉z一樣的軟塑料。加入增塑劑在改善塑料成型加工性能的同時，有時也會降低樹脂的某些性能，如硬度、抗拉強度等，因此添加增塑劑要適量。對增塑劑的要求：與樹脂有良好的相溶性；揮發(fā)性小，不易從塑件中析出；無毒、無色、無臭味；對光和熱比較穩(wěn)定；不吸濕。著色劑為使塑件獲得各種所需顏色，常常在塑料組分中加入著色劑。著色劑品種很多，但大體分為有機顏料、無機顏料和染料三大類。有些著色劑兼有其他作用，如本色聚甲醛塑料用碳黑著色后能在一定程度上有助于防止光老化。對著色劑的一般要求是：著色力強；與樹脂有很好的相溶性；不與塑料中其它成分起化學反應；成型過程中不因溫度、壓力變化而分解變色，而且在塑件的長期使用過程中能夠保持穩(wěn)定。穩(wěn)定劑為了防止或抑制塑料在成型、儲存和使用過程中，因受外界因素（如熱、光、氧、射線等）作用所引起的性能變化，即所謂“老化”，需要在聚合物中添加一些能穩(wěn)定其化學性質的物質，這些物質稱為穩(wěn)定劑。對穩(wěn)定劑的要求是：能耐水、耐油、耐化學藥品腐蝕，并與樹脂有很好的相溶性，在成型過程中不分解、揮發(fā)小、無色。穩(wěn)定劑可分為熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑等。常用的穩(wěn)定劑有硬脂酸鹽類、鉛的化合物、環(huán)氧化合物等。固化劑固化劑又稱硬化劑、交聯(lián)劑。成型熱固性塑料時，線型高分子結構的合成樹脂需發(fā)生交聯(lián)反應轉變成體型高分了結構。添加固化劑的目的是促進交聯(lián)反應。如在環(huán)氧樹脂中加入乙二胺、三乙醇胺等。塑料的添加劑還有發(fā)泡劑、阻燃劑、防靜電劑、導電劑和導磁劑等。并不是每一種塑料都要加入全部這些添加劑，而是依塑料品種和塑件使用要求按需要有選擇地加入某些添加劑。塑料的分類為了方便對塑料進行研究和使用，需要從不同的角度對塑料進行分類。常見的分類方法有以下兩種。1.根據(jù)塑料的熱行為分類根據(jù)據(jù)塑料受熱后的性能特點，可將塑料分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。熱塑性塑料熱塑性塑料在加熱到一定溫度后變成熔融狀，將其冷卻后則固化成型，若再次加熱則又會變成熔融狀，可進行再次的塑化成型。因此，熱塑性塑料可經加熱熔融而反復固化成型，所以熱塑性塑料的廢料通?？苫厥赵倮茫从兴^的“二次料”之稱。熱固性塑料熱固性塑料是在加熱到一定溫度時，其中的合成樹脂將發(fā)生化學變化，塑料也因此固化定型。固化定型的熱固性塑料，即使繼續(xù)加熱也無法改變其狀態(tài)，也就無法再次變成熔融狀態(tài)。因此，熱固性塑料無法經過再加熱來反復成型，所以熱固性塑料的廢料通常是不可回收再利用的。2.根據(jù)塑料的使用特點分類根據(jù)塑料的具體使用場合及特點，一般可以將塑料分為以下三類。通用塑料一般指產量大、用途廣、性能相對比較低、價格低廉的一類塑料。如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，它們約占塑料產量的60%。工程塑料工程塑料是指可以作為結構材料的塑料，它與通用塑料并沒有明顯的界線，工程塑料的強度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗老化等性能都比較良好，可替代部分金屬材料來用作工程材料。如尼龍、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS等。特種塑料指根據(jù)特定的使用要求而研究生產的具有特殊性能的塑料，如環(huán)氧樹脂、氟塑料等。塑料的使用性能樹脂和添加劑的不同，會得到不同種類和牌號的塑料，其性能即會相差很大，不同性能的塑料會有不同的用途。與其它的材料相比，大部分的塑料都具有以下的一些性能與用途。(1)密度小、質量輕塑料的密度一般在0.8～2.2之間，只有鋼的l／5、鋁的1／2，更有些塑料比水還輕。泡沫塑料的密度更小，一般小于0.1。由于其密度小，對于力求減輕自重的機械設備如車輛、船舶、飛機、航天而言，具有重要的意義。(2)比強度和比剛度高雖然塑料的絕對強度不如金屬高，但因其密度小，所以比強度()、比剛度()，尤其是以各種高強度纖維狀、片狀及粉狀的金屬或非金屬增強的塑料，其比強度和比剛度比一般鋼材要高出2倍左右。由于這一特性，故在某些場合(如空間技術領域)更具有重要的意義。如由碳纖維和硼纖維增強的塑料，可代替鋁合金和鈦合金用于制造飛機、人造衛(wèi)星、火箭及導彈上的零部件。(3)化學穩(wěn)定性好絕大多數(shù)塑料都具有良好的耐酸、堿、鹽、水和氣體的性能，并在一般條件下不與其他物質發(fā)生化學反應。因此，塑料在化工設備及其防腐設備中廣泛應用，最常見的硬質聚氯乙烯管道與容器被廣泛用于防腐領域及建筑給水、排水工程中。(4)電氣性能優(yōu)良幾乎所有的塑料都具有優(yōu)越的電氣絕緣性能和極低的介質損耗性能，可與陶瓷和橡膠媲美，因此被廣泛地用于電力、電機和電子工業(yè)中作為絕緣材料和結構零件，如電線電纜、旋鈕、插座、電器外殼等。(5)減摩、耐磨和自潤滑性好大多數(shù)塑料的摩擦系數(shù)都很小，且有良好的自潤滑性能，加上比強度高，傳動噪聲小，所以可以制成齒輪、凸輪和滑輪等機器零件。例如，在紡織機中的許多鑄鐵齒輪已被塑料齒輪取代。(6)成型和著色性能好塑料在一定的條件下具有良好的可塑性，這為其成型加創(chuàng)造了有利的條件。塑料的著色比較容易，而且著色范圍廣，可根據(jù)需要染成各種各樣的顏色。(7)光學性能好不加添加劑的塑料大多可以制成透光性良好的制品，如有機玻璃、聚苯乙烯、聚碳酸酯都能制成透明的塑料制品。(8)多種防護性能除防腐外，塑料還具有防水、防潮、防透氣、防振、防輻射等多種防護性能，尤其經改性后，優(yōu)點更多，應用更為廣泛。但是，塑料雖然優(yōu)點多，但與金屬材料相比，也還有一些不足之處。例如，耐熱性比金屬等材料差，大部分的塑料僅能在100℃以下使用，只有少數(shù)工程塑料可在200℃左右的環(huán)境下使用；塑料的熱澎脹系數(shù)要比金屬大3～10倍，容易受溫度變化而影響尺寸穩(wěn)定性；在載荷作用下，塑料會緩慢地產生粘性流動或變形，即蠕變現(xiàn)象；此外，塑料在大氣、陽光、長期壓力或某些介質作用下會發(fā)生老化，使性能變壞等。這些不足使塑料在某些領域的應用塑料的熱力學性能塑料的物理、力學性能與溫度密切相關，溫度變化時，塑料的受力行為會發(fā)生變化，呈現(xiàn)出不同的物理狀態(tài)，表現(xiàn)出分階段的力學性能特點。塑料在受熱時的物理狀態(tài)和力學性能對塑料的成型加工有著非常重要的意義。1.熱塑性塑料在受熱時的物理狀態(tài)熱塑性塑料在受熱時常存在的物理狀態(tài)為:：玻璃態(tài)（結晶聚合物亦稱結晶態(tài)）、高彈態(tài)和黏流態(tài)，熱塑性塑料在受熱時的變形程度與溫度關系的曲線，也稱熱力學曲線，如圖2-2所示。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC2熱塑性塑料熱力學曲線1—線型無定形聚合物；2—線型結晶聚合物玻璃態(tài)塑料處于溫度θg以下時，為堅硬的固體，是大多數(shù)塑件的使用狀態(tài)。θg稱為玻璃化溫度，是多數(shù)塑料使用溫度的上限。θb是聚合物的脆化溫度，低于θb下的某一溫度，塑料容易發(fā)生斷裂破壞，這一溫度稱為脆化溫度，是塑料使用的下限溫度。處于玻璃態(tài)的塑料一般不適合進行大變形的加工，但可以進行諸如車、銑、鉆等切削加工。高彈態(tài)當塑料受熱溫度超過θg時，塑料出現(xiàn)橡膠狀態(tài)的彈性體，稱之為高彈態(tài)。處于這一狀態(tài)下的塑料，其塑性變形能力大大增強，形變可逆，在這種狀態(tài)下的塑料，可進行真空成型、中空成型、彎曲成型和壓延成型等。由于此時的變形是可逆的，為了使塑件定型，成型后應立即把塑件冷卻到θg以下的溫度。黏流態(tài)當塑料受熱溫度超過θf時，塑料出現(xiàn)明顯的流動狀態(tài)，塑料變成黏流的液體，通常我們稱之為熔體。塑料在這種狀態(tài)下的變形不再具有可逆性質，一經成型和冷卻后，其形狀永遠保持下來。θf稱為黏流化溫度，是聚合物從高彈態(tài)轉變?yōu)轲ち鲬B(tài)(或黏流態(tài)轉變?yōu)楦邚棏B(tài))的臨界溫度。當塑料繼續(xù)加熱，溫度至θd時，塑料開始分解變色，塑料的性能迅速惡化，θd稱為熱分解溫度，是聚合物在高溫下開始分解的臨界溫度。所以，θf和θd是塑料成型加工的重要參考溫度，θf～θd的范圍越寬，塑料成型加工時的工藝就越容易調整。2.熱固性塑料在受熱時的物理狀態(tài)熱固性塑料在受熱時，由于伴隨著化學反應，它的物理狀態(tài)變化與熱塑性塑料有明顯不同。開始加熱時，與熱塑性塑料相似，加熱到一定溫度后，很快由固態(tài)變成黏流態(tài)，這使它具有成型的性能。但這種流動狀態(tài)存在的時間很短，很快由于化學反應的作用，塑料硬化變成堅硬的固體，再加熱后仍不能恢復，化學反應繼續(xù)進行，塑料還是堅硬的固體。當溫度升到一定值時，塑料開始分解。塑料的成型工藝性能塑料的成型工藝特點決定了塑料的成型方法，直接影響到塑料能否順利成型直至塑料制品的質量，同時，也影響到其成型模具的設計。1.熱塑性塑料的工藝性能收縮性塑件自模具中取出冷卻到室溫后，各部分尺寸都比原來在模具中的尺寸有所縮小，這種性能稱為收縮性。這種收縮首先是樹脂本身的熱脹冷縮造成的，其次還與各種成型因素有關。表示塑件的收縮程度可以用收縮率來表示，計算公式如下：（2-1）式中----塑件的收縮率;----模具在室溫時的尺寸；----塑件成型后冷卻至室溫后的尺寸;在實際成型時，不僅塑料的牌號不同，其收縮率不同，而且同一牌號的不同批號，或同一塑件的不同部位，其收縮率也可能不同。影響收縮率的主要因素有：塑料品種各種塑料都有其各自的收縮率范圍，同一種塑料由于相對分子質量、填料及配比等不同，則其收縮率及各向異性也不同。塑件結構塑件的形狀、尺寸、壁厚、有無嵌件、嵌件數(shù)量及布局等，對收縮率值有很大影響，如塑件壁厚收縮率大，有嵌件則收縮率小。模具結構模具的分型面、加壓方向、澆注系統(tǒng)形式、布局及尺寸等對收縮率及方向性影響也很大，尤其是擠出和注射成型更為明顯。成型工藝擠出成型和注射成型一般收縮率較大，方向性也很明顯。塑料的裝料形式、預熱情況、成型溫度、成型壓力、保壓時間等對收縮率及方向性都有較大影響。例如采用壓錠加料，進行預熱，采用較低的成型溫度、較高的成型壓力，延長保壓時間等均是減小收縮率及方向性的有效措施。大量的事實表明，塑料的收縮率不是一個固定值，而是在一定范圍內變化的，收縮率的波動將引起塑件尺寸波動，因此模具設計時應根據(jù)以上因素綜合考慮選擇塑料的收縮率，對精度高的塑件應選取收縮率波動范圍小的塑料，并留有試模后修正的余地。常見塑料的收縮率見附錄A。流動性在成型過程中，塑料熔體在一定的溫度、壓力下填充模具型腔的能力稱為塑料的流動性。塑料流動性差，就不容易充滿型腔，易產生缺料或熔接痕等缺陷，因此需要較大的成型壓力才能成型。相反，塑料的流動性好，可以用較小的成型壓力充滿型腔。但流動性太好，會在成型時產生嚴重的溢邊。塑料流動性的大小可以采用統(tǒng)一的方法來測定。熱塑性塑料的流動性常用熔體指數(shù)來衡量。熔體指數(shù)測定儀的結構如圖2-3所示，在筒內裝入足夠的要測量的塑料，將塑料加熱到規(guī)定的溫度，在特定的壓力下將熔融的塑料從標準直徑的毛細管中壓出，每10min所壓出塑料的質量（g/10min）即是該塑料的熔體指數(shù)（或稱塑料的流動性系數(shù)）。熔體指數(shù)越大，表示該塑料的流動性越好。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC3塑料流動性系數(shù)測定儀1—熱電偶2—料筒3—出料孔4—保溫層5—加熱棒6—柱塞7—重錘（加柱塞合計重2160）影響塑料流動性的因素主要有以下幾個方面。塑料的種類塑料的種類不同，其流動性亦會不同，人們一般將塑料的流動性分為好、中等和差三類，但并沒有嚴格標準。成型工藝塑料在成型過程中的溫度、壓力等，對塑料的流動性也有影響。溫度：熔體的溫度高，則流動性大，但不同塑料各有差異。聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、ABS、AS、聚碳酸酯、醋酸纖維素等塑料流動性隨溫度變化的影響較大；而聚乙烯、聚甲醛的流動性受溫度變化的影響較小。壓力：注射壓力增大，則熔料受剪切作用大，流動性也增大，尤其是聚乙烯、聚甲醛較為敏感。模具結構澆注系統(tǒng)的形式、尺寸、技術因素，如型腔表面的粗糙度、流道截面形狀、型腔形式、等因素，都會影響熔料的流動性。凡促使熔料溫度降低，流動阻力增大的因素（如塑件壁厚太薄，轉角處采用尖角等)，流動性就會降低。相容性塑料的相容性又俗稱為共混性，是指兩種或兩種以上不同種類的塑料，在熔融狀態(tài)下不產生相分離現(xiàn)象的能力。如果兩種塑料不相容，則混熔時塑件會出現(xiàn)分層、脫皮等表面缺陷。不同塑料的相容性與其分子結構有一定關系，分子結構相似者較易相容，比如，高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、聚丙烯彼此之間比較容易混熔；分子結構不同時則較難相容，比如，聚乙烯和聚苯乙烯之間比較難進行混熔。吸濕性吸濕性是指塑料對水分的親疏程度。據(jù)此，塑料大致可分為兩類：一類是具有吸濕或粘附水分傾間的塑料，如聚酰胺、聚碳酸酯、聚砜、ABS等；另一類是既不吸濕也不易粘附水分的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等。凡是具有吸濕或粘附水分傾向的塑料，如果在成型前水分沒有去除干凈，那么在成型過程中由于水份在變?yōu)樗羝鴷屗芰霞铀侔l(fā)生水解，成型后塑料則出現(xiàn)氣泡、銀絲等缺陷。因此，為保證成型的順利進行和提高塑件的質量，對吸濕性和粘附水分傾向大的塑料，在成型之前必須進行干燥處理。熱敏性熱敏性是指某些熱穩(wěn)定性差的塑料，在料溫高和受熱時間長的情況下會產生降解、分解、變色等的特性，熱敏性很強的塑料稱為熱敏性塑料，如硬聚氯乙烯、聚三氟氯乙烯、聚甲醛等。熱敏性塑料產生分解、變色實際上是高分子材料的變質、破壞，不但影響塑料的性能，而且分解出氣體或固體，尤其是有的氣體對人體、設備和模具都有損害，有的分解產物往往又是該塑料分解的催化劑，如聚氯乙烯的分解產物氯化氫，能促使高分子分解作用進一步加劇。因此，在模具設計、選擇注射機及成型時都應特別注意。對熱敏性特別強烈的塑料，可以在成型時中加入穩(wěn)定劑，以減弱其熱敏性。2.熱固性塑料的工藝性能熱固性塑料的工藝性能與熱塑性塑料有相同的地方，也有不一樣的地方。其主要性能指標有收縮率、流動性、水分及揮發(fā)物含量與固化速度等。收縮性同熱塑性塑料一樣，熱固性塑料經成型冷卻也會發(fā)生尺寸收縮，其收縮率的計算方法與熱塑性塑料相同。流動性流動性的意義與熱塑性塑料流動性相似，但熱固性塑料通常以拉西格流動性來表示。其測量的原理如圖2-4所示，將一定質量的欲測熱固性塑料預壓成圓錠，將圓錠放人標準壓模中，在一定溫度和壓力下，測定它從模孔中擠出的長度(毛糙部分不計在內)，此即拉西格流動性，其數(shù)值大則流動性好。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC4拉西格流動性測定儀每一種熱固性塑料的流動性都可分為三個不同等級：拉西格流動值為100～13lmm，用于壓制無嵌件、形狀簡單、厚度一般的塑件。拉西格流動值為131～150mm，用于壓制中等復雜程度的塑件；拉西格流動值為150～180mm，用于壓制結構復雜、型腔很深、嵌件較多的薄壁塑件或用于壓注成型。比體積(比容)與壓縮率比體積是單位質量的塑料所占的體積；壓縮率為塑料與成型后塑件兩者體積之比，其值恒大于1。比體積與壓縮率均表示粉狀或短纖維狀塑料的松散程度，比體積和壓縮率較大時，說明塑料內充氣多，排氣困難，成型周期長，生產率低，要求加料腔體積大。比體積和壓縮率較小時，有利于壓錠和壓縮、壓注。各種塑料的比體積和壓縮率是不同的。水分和揮發(fā)物含量熱固性塑料中的水分和揮發(fā)物來自兩方面，一是塑料生產過程遺留下來的以及成型前在運輸、儲存時吸收的；二是成型過程中化學反應產生的副產物。若成型時塑料中的水分和揮發(fā)物過多又處理不及時，則會產生如下問題：塑料的流動性增大、易產生溢料，成型周期長，收縮率大，塑件容易產生氣泡、組織疏松、翹曲變形、波紋等缺陷。此外，有的氣體對模具有腐蝕作用，對人體有刺激作用，因此必須采取相應措施，消除或抑制有害氣體的產生。常見的措施有成型前對物料進行干燥處理，在模具中開設排氣槽，模具表面鍍鉻等。固化特性固化特性是熱固性塑料特有的性能，是指熱固性塑料成型時完成交聯(lián)反應的過程。固化速度不僅與塑料品種有關，而且與塑件形狀、壁厚、模具溫度和成型工藝條件等有關。固化速度慢的塑料，會使成型周期變長，生產率降低；固化速度快的塑料，則不易成型大型復雜的塑件。常用的塑料塑料的種類很多，目前全世界上投入生產的塑料有三百多種，并且每年都有新的塑料不斷被研發(fā)出來。這三百多種塑料中，常用的有二十多種，下面分別簡要介紹其名稱、代號、性能及用途。常用的熱塑性塑料熱塑性塑料的品種和牌號非常多，其中常見的有十多種，其名稱和主要性能、用途如表2-1所示。表2-SEQ表1-\*ARABIC1常用熱塑性塑料的名稱及主要性能中文名英文縮寫主要的性能特點用途舉例聚氯乙烯PVC有軟PVC和硬PVC之分。力學性能和電性能優(yōu)良，耐酸堿，化學穩(wěn)定性好，但軟化點低。密度：1.1～1.38g/cm3，成型溫度:160～190℃。軟PVC廣泛用于食品和藥品等的包裝袋、包裝盒；硬PVC廣泛建筑行業(yè)，如塑料窗、水管等。聚乙烯PE聚乙烯是一種無味、無毒的可燃性白色塑料；根據(jù)其密度，又可分為為：低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯（MDPE）和高密度聚乙烯(HDPE)等牌號。聚乙烯具有比較高的機械強度，耐腐蝕性、電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良。密度：0.94～0.96g/cm3,成型溫度：140～220℃，但其制品容易發(fā)生應力裂紋而斷裂。用途十分廣泛，主要用來制造薄膜、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等，并可作為電視、雷達等的高頻絕緣材料，如電工膠布，排水管，衛(wèi)生潔具等。聚丙烯PP密度小，耐疲勞、耐應力開裂；屈服強度、抗拉強度、抗壓強度、硬度等力學性能均優(yōu)于低壓聚乙烯。耐熱性較好，具有良好的電性能和高頻絕緣性；基本上不吸水，有較好的化學穩(wěn)定性。但0℃以下易變脆，熱變形溫度較低，耐候性差，不耐磨，易老化。密度：0.9～0.91g/cm3成型溫度：160～220℃如汽車的擋泥板、通風管、風扇等；洗碗機門襯墊、干燥機通風管、洗衣機框架及機蓋、冰箱門襯墊等。聚苯乙烯PS是一種無色、透明的塑料。光學性能非常好；但性脆，易裂；經改性后為的抗沖擊聚苯乙烯(HIPS），提高了韌性和沖擊強度：中等沖擊強度級、高沖擊強度級和超高沖擊強度級——但對成型工藝要求高，否則殘余應力嚴重。密度：約1.05g/cm3，成型溫度：170～250℃。聚苯乙烯經常被用來制作泡沫塑料制品，還可以和其他橡膠類型高分子材料共聚生成各種不同力學性能的產品。經過發(fā)泡后廣泛應用做保溫材料（如冰箱內膽）和隔震包裝產品，家庭用品（餐具、托盤等）、各種一次性塑料餐具、透明CD盒等。苯乙烯-丁二烯-丙烯晴共聚物ABSABS有比較好的綜合力學性能，熔體的流動性中等，容易進行注射成型，成型收縮率比較?。?.4～0.9%），制品尺寸穩(wěn)定姓好，是用途廣泛使用的工程塑料，常用來制造各種殼體和結構件，其制品設計壽命一般達到10年。密度：約1.1—1.3g/cm3，成型溫度：160～230℃用途廣泛，如汽車的儀表板，車輪蓋，反光鏡盒等；電冰箱、洗衣機、電話機、打印機等家庭和辦公用品。聚甲基丙烯酸甲酯（俗稱有機玻璃、亞克力）PMMA透明度高，但比無機玻璃密度小得多，而且抵抗沖擊震動，并具有良好的電絕緣性、染色性和裝飾性能，經過改性后品種繁多。但易脆，不能承受高的應力；表面硬度低，容易被劃傷。熔體流動性一般，注射成型時工藝控制不好容易影響透明度和強度。密度：約1.1—1.3g/cm3，成型溫度：160～230℃。高檔遮雨蓬，汽車燈罩，影碟、飲料杯、文具等。聚酰胺（通稱尼龍）PA堅韌、耐磨、耐疲勞。吸水性高，熔點高（230—315），熔融溫度窄。熔體流動性大，容易溢邊，成型后收縮厲害，尺寸不穩(wěn)定。尼龍的牌號很多，常見的有PA6，PA66，PA11，PA12，PA610，PA1010等，牌號不同，性能也相差很遠。尼龍廣泛用于工業(yè)上制作各種機械、化學和電器零件，如軸承、齒輪、高壓密封扣圈、墊片、閥座、輸油管、儲油容器、繩索、傳動帶、電池箱、電器線圈等聚碳酸酯PC有良好的抵抗沖擊和抗蠕變性能，比較耐寒耐熱，力學和電絕緣性能優(yōu)良，并具有比較好的透明度。制品成型收縮率小，尺寸精度高。但產品內應力大，易開裂。使用溫度一般為-15℃—65℃電氣和商業(yè)設備（計算機元件、連接器等），器具（食品加工機、電冰箱抽屜等），交通運輸行業(yè)

（車輛的前后燈、儀表板等）聚甲醛POM具有比較好的物理和力學性能：耐磨、耐水、耐腐蝕；尺寸穩(wěn)定性好，吸水率很小；熔體流動性中等，但熔融的溫度范圍小，熱敏感性強；制品熱穩(wěn)定性差，容易燃燒，容易老化。各種齒輪和軸承。由于它還具有耐高溫特性，因此還常用于管道器件如管道閥門、泵殼等。聚四氟乙烯PTFE或F—4俗稱"塑料王"。它具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、耐腐蝕性、密封性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化耐力。能在-180℃至+250自潤滑軸承、活塞，高壓鍋密封圈等.在醫(yī)療上可以作為人工心、肺等。聚對苯二甲酸丁二醇酯PBT具有高耐熱性、韌性、耐疲勞性，自潤滑、低摩擦系數(shù)，耐候性、吸水率低，僅為0.1%，在潮濕環(huán)境中仍保持各種物性（包括電性能）、電絕緣性。耐熱水、堿類、酸類、油類、但易受鹵化烴侵蝕，耐水解性差，低溫下可迅速結晶，成型性良好。但沖擊強度低，成型收縮率大。故大部分采用玻璃纖維增強或無機填充改性，其拉伸強度、彎曲強度可提高一倍以上，熱變形溫度也大幅提高?？梢栽?40℃下長期工作，玻纖增強后制品縱、橫向收縮率不一致，易使制品發(fā)生翹曲PBT經過增強、改性后作為汽車中的分配器、車體部件、點火器線圈骨架、絕緣蓋、排氣系統(tǒng)零部件、摩托車點火器、電子電器工業(yè)中如電視機的偏轉線圈，顯象管和電位器支架，伴音輸出變壓器骨架，適配器骨架等聚苯醚PPO強度高，減磨性、耐熱性好，能經受蒸汽消毒。長期使用溫度范圍為-127～121℃，無載荷下間斷工作可達204℃可作較高溫度下使用的齒輪、風葉、閥等零件，可代替不銹鋼使用；可制作螺絲、緊固件及連接件等。常見的熱固性塑料相比較熱塑性塑料，熱固性塑料的品種與牌號相對比較少。常見熱固性塑料如表2-2所示。表2-SEQ表1-\*ARABIC2常見熱固性塑料的名稱和主要性能中文名英文縮寫主要性能用途舉例酚醛樹脂PF是使用最早、產量最高的熱固性塑料。其成本低，易模塑。有低蠕變和良好剛性，耐酸和溶劑，但不耐堿。僅能著暗色，沖擊強度差。酚醛樹脂為基體的酚醛塑料品種很多，應用廣泛：如添加玻璃纖維后得到酸醛玻璃鋼制品；添加木粉后得到膠木，廣泛用于電氣開關；添加石棉纖維后用于化工防腐和摩擦制動。環(huán)氧樹脂EP有良好的力學、化學阻抗和電絕緣性能。工作溫度可達l30℃，耐鹽水且耐候性好。成型收縮率小，易模塑成型各種電工和機械零件。環(huán)氧樹脂與金屬、無機材料和各種纖維有突出的黏結性能，因此用于微電子器件的塑封，并制造覆銅箔的印制電路板。脲醛塑料UF可制成半透明和不透明塑料，色澤如玉，俗稱電玉塑料。容易著色、難燃、電絕緣性比PF好，使用最高溫度、達l00℃。但抗沖擊能力差，吸水率高，易吸潮變形開裂。用于制作瓶蓋、紐扣、日用品和電工零件等。三聚氰胺甲醛塑料MF三聚氰胺甲醛樹脂為基體，纖維素為填料，有多種添加劑的塑料。耐水和耐熱比UF好，使用溫度可達l50℃。自熄并耐電弧，剛硬且表面有玻璃質感，無毒且不易沾污，但尺寸穩(wěn)定性和沖擊強度低。用于制造杯盤餐具、桌面層壓板和電器零件。聚氨酯UP聚氨酯制品的密度為6～1220㎏／m3。制成高密度的泡沫制品，密度處于250～1000㎏／m3范圍?？梢灾瞥傻兔芏鹊呐菽破?，密度處于10～80㎏／m3范圍。軟質的低密度泡沫，用于包裝、床具和裝潢。硬質的低密度泡沫，是絕熱材料。用于保溫冷藏，也用于防振和包裝軟質的高密度泡沫，用于汽車和家具的裝飾皮革。硬質的高密度泡沫，用于家具外殼和鞋底。塑料的成型工藝塑料的成型工藝是指將塑料原料制造成最終塑料產品的方法和技術條件。常用的成型工藝有注射成型、擠出成型、壓縮成型、壓注成型、中空吹塑成型等。與之對應的塑料模具也分別稱為注射模、擠出模、壓縮模、壓注模和中空吹塑模等。注射成型塑料的注射成型，俗稱注塑成型，是熱塑性塑料最為普遍的一種成型工藝，其對應的成型模具稱為塑料注射模，俗稱注塑模。1.注射成型原理注射成型所用的設備是注射機（俗稱注塑機）。目前，注射機的種類很多，其中螺桿式注射機是應用最為廣泛的一類注射機，其基本結構如圖2-5所示。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC5臥式螺桿式注塑機結構1—機身2—電機及液壓泵3—注射液壓缸4—齒輪箱5—電機及齒輪傳動箱6—料斗7—螺桿8—加熱器9—料筒10—噴嘴11—定模安裝板12—注射模13—拉桿14—動模安裝板15—合（開）模機構16—合模油缸17—螺桿傳動齒輪18—螺桿花鍵19—油箱注射成型的基本過程是，固態(tài)塑料（呈顆粒狀或粉狀）從注射機的料斗6進入加熱的料筒9中，經過加熱熔融塑化成為粘流態(tài)熔體，在注射機螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過噴嘴10進入模具12的型腔內，經過一定時間的保壓冷卻定型后，通過開模機構15將模具打開，最后取出制品。以上過程就是一個注射成型周期，通常從幾秒鐘至幾分鐘不等，時間的長短取決于塑件的大小、形狀和厚度、模具的結構、注射機類型及塑料的品種和成型工藝條件等因素。圖2-6所示為注射成型的工作循環(huán)圖。加料加料合模注射充模保壓補縮冷卻定型開模清模塑件脫模塑化圖2-SEQ圖2-\*ARABIC6注射成型工作循環(huán)2.注射成型的工藝參數(shù)在注射成型過程中，工藝條件的選擇和控制是保證成型順利進行和提高塑件質量的關鍵因素。注射成型最重要的工藝條件是溫度、壓力和時間。（1）溫度在注射成型中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度。料筒溫度料筒溫度是保證塑料熔融塑化的最重要因素，在注射機中，整個料筒溫度的分布是不均勻的，應使溫度保持一定的梯度：料筒的后段（靠近料斗部分，即送料段)溫度最低，主要是對塑料進行預備加熱；中間段溫度進一步提高，主要是對塑料進行加熱、剪切、塑化；前段的溫度最高，主要是對塑料進行最終的塑化、壓實。噴嘴溫度噴嘴溫度通常略低于料筒最高溫度，以防止熔料在噴嘴處產生“流涎”現(xiàn)象；但溫度也不能太低，否則易堵塞噴嘴。料筒和噴嘴的溫度還應與其它工藝條件結合起來考慮，如果采用較高的注射壓力，料筒溫度可以低些；相反，料筒溫度應高些。如果成型周期長，塑料在料筒中受熱時間長，料筒溫度應稍低些；如果成型周期較短，則料筒溫度應高些。模具溫度模具的溫度越低，模腔內的塑料冷卻速度越快，可以大大縮短成型周期，提高生產效率。但是模具溫度太低，容易產生熔接痕、流紋、縮痕等缺陷，影響塑件的外觀質重。模具溫度過高，塑件冷卻慢，成型周期加長；塑件脫模后容易翹曲變形，影響塑件的尺寸精度。（2）壓力注射成型中的壓力，包括塑化壓力和注射壓力。①塑化壓力（背壓）塑化壓力是指采用螺桿式注射機時，螺桿頂部的熔體在螺桿旋轉后退時所受的壓力。塑化壓力增加，熔體的溫度及其均勻性會提高，塑料混合均勻，但塑化速率降低，延長成型周期。在實際生產中，在保證塑件質量的前提下，塑化壓力應越低越好，一般為6MPa左右，通常很少超過20MPa。②注射壓力指注射機注射時，螺桿或柱塞頂部對塑料熔體所施加的壓力。其作用體現(xiàn)在兩點：一是注射時克服流動阻力，使熔體順利進入模腔；二是保壓時對熔體進行壓實和防止倒流。注射壓力的大小取決于注射機的類型、塑料的種類、模具結構、模具溫度、塑件的壁厚及澆注系統(tǒng)形式等。（3）時間完成一次塑件成型過程所需的時間稱為注射成型周期。成型周期主要由以下幾部分時間組成：注射時間（一般充模時間3~5s、保壓時間20~120s）、合模與冷卻時間(一般為30~120s)、其他時間（開模、脫模、噴涂脫模劑、安放嵌件、合模時間）等。壓縮成型壓縮成型，又稱壓塑成型、模壓成型、壓制成型，主要用于熱固性塑料（如酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、脲甲醛等）的成型，其對應的模具稱為壓縮模具，使用的設備是壓力機。壓縮成型的原理壓縮成型的基本原理如圖2-7所示，先將模具加熱至塑料的熔融溫度，然后將計量好的塑料放入模具型腔或加料室，閉合模具后對型腔內的熔融塑料施加壓力，塑料在高熱、高壓作用下呈軟化粘流狀，經一定時間冷卻后固化定型，即可得到所需形狀的塑件。在特定的工藝條件下，壓縮成型也可以成型某些特殊的熱塑性塑料毛坯，如難以熔融的聚四氟乙烯（俗稱的“塑料王”）、光學性能很高的樹脂鏡片、輕微發(fā)泡的硝酸纖維素汽車方向盤等。（a）加料（b）壓縮（c）脫模圖2-SEQ圖2-\*ARABIC7壓縮成型1—上模座2—上凸模3—凹模4—下凸模5—下模板6—下模座壓縮成型的特點塑料的壓縮成型具有如下優(yōu)點：成型設備和模具都比較簡單；成型工藝容易控制；成型的壓力大、制品密實、變形小；能成型流動性差的塑料；易成型大中型塑件等。但是，采用壓縮成型也有明顯的缺點，如生產周期長，效率低，難以實現(xiàn)自動化，工人的勞動條件差、勞動強度大，不能成型精度高、帶有深孔、形狀復雜和帶有精細嵌件的塑件，對模具材料的性能要求高等。壓注成型壓注成型又稱傳遞成型，是在壓縮成型的基礎上發(fā)展起來的一種熱固性塑料成型方法。其基本原理與壓縮成型相似，不同的是其模具沒有單獨的加料室。壓注成型的基本過程如圖2-8所示，塑料在壓力成型機內加熱熔融后，在壓力機柱塞的作用下經過模具的澆注系統(tǒng)而被壓入模腔，模腔內的塑料在一定壓力和溫度下保持一定時間，充分固化后得到所需的塑件。（a）加料（b）壓注（c）脫模圖2-SEQ圖2-\*ARABIC8壓注成型1—壓注柱塞2—加料腔3—上模腔4—凹模5—凸模6—凸模固定模7—下模板8—澆注系統(tǒng)凝料9—塑件塑料的壓注成型有以下特點：成型周期短、生產效率高；塑件的尺寸精度和表面質量高；可成型帶細小嵌件、較深側孔及較復雜的塑件等。但也有浪費原料多、成型收縮率大、模具結構復雜、模具制造成本高等缺點。擠出成型擠出成型的原理是將固態(tài)塑料在擠出機內進行加熱，并在螺桿的剪切、攪拌作用下而熔融、塑化，再將熔融后的塑料從擠出模具中擠出而制成截面一致的塑料制品，擠出成型的典型工藝是管材的擠出成型，其生產流程如圖2-9所示。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC9管材的擠出成型擠出成型對應的模具稱為擠出模具（也稱擠出機頭、口模）。擠出成型通常只適用于熱塑性塑料產品的生產，廣泛用于管材、棒材、板材、薄膜、電線電纜包覆層、塑料異型材等的生產，其對應的生產設備是塑料擠出機。擠出成型具有生產效率高、模具相對簡單、可以連續(xù)生產等特點，在塑料成型加工工業(yè)中占有很重要的地位。其它成型工藝除前述的四種成型工藝外，塑料的成型方法還有中空成型、壓延成型、發(fā)泡成型、層壓成型、搪塑成型等。中空成型是成型容器類中空制品（如飲料瓶、油瓶、洗發(fā)水瓶等）的主要方法，其中最典型的中空成型方法是中空吹塑成型。中空吹塑成型是把熔融狀態(tài)的塑料型坯置于模具內，再將壓縮空氣注入型坯中而將其吹漲，吹漲后制品的形狀與模具內腔的形狀相同，最后冷卻定型后得到所需要的產品。塑料的壓延成型、發(fā)泡成型、層壓成型、搪塑成型等工藝用途有很大的局限性，其模具相對簡單，因此，本書不做詳細介紹，感興趣的讀者可參考相關的文獻。在上述的幾種成型工藝中，注射成型工藝應用最為廣泛，其制品產量、產值也最大，技術含量也為最高，模具的設計制造也最為困難，所以，注射模具將是本書講述的重點。塑料模具的類型由于塑料成型工藝的不同，其成型過程所使用模具的結構也是不盡同的。因此，根據(jù)塑料件的成型方法及模具的具體用途，一般將塑料模具分為以下幾種。注射模具塑料注射成型時所使用的模具，通過與注射機結合的方式，依靠注射機的螺桿或柱塞使固體塑料在料筒內熔化，再經過注射機的噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)注入閉合的模具模腔內，塑料在模腔內經保壓冷卻而成型，這類模具稱為塑料注射成型模具，簡稱注射模，俗稱注塑模。注射模具主要用于熱塑性塑料的成型，特殊情況下，也可以用于熱固型塑料的成型。注射成型在塑件的成型中占有很大的比重，據(jù)統(tǒng)計，注射模具的產值占到全部塑料模具產值的六成多。壓縮模具壓縮模具也稱壓制模具，簡稱壓縮模或壓模，是壓縮成型過程所使用的模具。壓縮模具主要適用于熱固性塑料的成型。壓注模具壓注模具又稱傳遞模具或擠塑模具，是壓注成型過程所使用的模具。壓注成型是在改進壓縮成型的缺點，吸收注射成型優(yōu)點的基礎上發(fā)展起來的一種成型方法，主要適用與熱固性塑料的成型。擠出模具擠出模具是擠出成型所使用的模具，一般包括擠出機頭和定型模，是生產諸如管材、棒材、板材、薄膜、電線電纜包皮、異型材等的模具。其它塑料成型模具根據(jù)成型工藝的不同，如中空吹塑、發(fā)泡成型、壓延成型等，分別使用的是中空吹塑模具、發(fā)泡成型模具和壓延成型模具等，相對而言，這些模具的結構比較簡單，設計和制造比較容易，因此，本書不做過多的討論。塑料制品的設計塑料制品，也稱塑料件、塑件，其結構是由其用途、性能以及外觀要求等因素決定的；但是，由于大多數(shù)塑料制品是采用前述的注射、壓縮、壓注或擠出等工藝中的某一種成型的。因此，在設計塑料制品時，應充分考慮塑料成型工藝的特點，盡量使模具結構簡單化，才能既滿足使用要求，又能滿足工藝和成本要求。塑料制品的選材設計塑料制品的一個重要工作是確定制品的塑料種類和牌號，選材時應注意以下幾個方面的事項：塑料的力學性能如強度、剛性、韌性、彈性、彎曲性能、沖擊性能以及對應力的敏感性。塑料的物理性能如對使用環(huán)境溫度變化的適應性、光學特性、絕熱或電氣絕緣的程度、精加工和外觀的完美程度等。塑料的化學性能如對接觸物(水、溶劑、油、藥品)的耐蝕性、衛(wèi)生程度以及使用上的安全性等。制品的精度要求如塑料收縮率的大小及各向收縮率的差異等。成型工藝性如塑料的流動性、結晶性、吸濕性和熱敏性等。塑料制品的壁厚塑料制品的壁厚必須合理，不宜過小，這是因為在使用上必須有足夠的強度和剛度，在注射成型時熔體才能夠順利充滿模腔，并在脫模時能夠承受脫模機構的沖擊和振動。但塑料制品的壁厚也不宜過大，否則其收縮率將加大，增加了尺寸的不穩(wěn)定性，延長了塑件的冷卻時間，并且造成材料的浪費。大量的經驗表明，塑料制品的壁厚常選取為1.5～4mm。圖2-10所示的塑料制品中，圖2-10(a)的制品局部壁厚過大，是不合理的結構，可以改為圖2-10(b)的結構。(a)壁厚不均(b)壁厚均勻圖2-SEQ圖2-\*ARABIC10塑料制品的壁厚當無法避免壁厚不均時，可做成傾斜的形狀,使壁厚逐漸過渡，如圖2-11所示?；蛘呤贡诤裣嗖钸^大的兩分別成型然后粘合成為制品。(a)壁厚相差太大(b)壁厚逐漸過渡圖2-SEQ圖2-\*ARABIC11壁厚過渡塑料制品的加強筋某些塑料制品在使用時要承受比較大的載荷，此時，可以在不增加壁厚的情況下，通過設置加強筋提高塑件的強度和剛度，有的加強筋還能改善成型時熔體的流動狀況。圖2-12中塑料制品，圖2-12(a）中的壁厚大而不均勻，圖2-12(b）采用了加強筋，壁厚均勻，既省料又提高了強度、剛度，避免了氣泡、縮孔、凹痕、翹曲等缺陷。(a)壁厚太厚(b)減少壁厚，增加加強筋圖2-SEQ圖2-\*ARABIC12采用加強筋減小壁厚在塑料制品中設置加強筋時，應注意以下事項：布置加強筋時，應盡量減少塑料的局部集中，以免產生縮孔和氣泡。圖2-13為加強筋的布置情況，其中圖2-13（a）因塑料局部集中，所以不合理；圖2-13（b）的結構形式較好。(a)壁厚局部集中(b)壁厚分散圖2-SEQ圖2-\*ARABIC13加強筋的布置加強筋的尺寸不宜過大，矮一些、多一些為好，加強筋之間的中心距應大于兩倍壁厚，如圖2-14所示。這樣既可以避免縮孔產生，又可以提高塑料制品的強度和剛度。加強筋布置的方向應盡量與熔體流動的方向一致，以利于熔體充滿型腔，避免熔體流動受到攪亂。加強筋的端面不應與塑料制品支承面平齊，應有一定間隙。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC14加強筋的結構塑料制品的支承面當塑料制品需要由一個面為支承面時，以整個底面作為支承面是不合理的，因為塑料制品稍有變形就會造成底面不平。為更好地起支承作用，常采用邊框或底腳（三點或四點）為支承面，如圖2-15所示。(a)整個底面作支撐(b)凸邊支撐(c)底腳支撐圖2-SEQ圖2-\*ARABIC15塑料制品支撐面塑料制品的脫模斜度為了便于塑件從模具中脫出，并且防止脫出時擦傷塑料件的表面，與脫模方向平行的塑料制品表面一般應具有合理的脫模斜度。設計有脫模斜度的塑料制品，其內孔以型芯小端為準，斜度沿擴大方向標出；塑件外形以型腔大端為準，斜度沿減小方向標出，如圖2-16所示。脫模斜度的大小與塑件的大小和精度要求有關，一般的脫模斜度常在30′～1°間選取。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC16脫模斜度塑料制品的孔塑料制品的孔有通孔、盲孔、螺紋孔、異形孔等，這些孔的形狀應盡量簡單，形狀復雜的孔，會大大增加模具制造的困難?？着c孔之間，孔與壁之間均應有足夠的距離，如表2-3所示。表2-3孔的大小與孔間距的關系孔徑/mm＜1.51.5~33~66~1010~1818~30孔間距、孔邊距/mm1~1.51.5~22~33~44~55~7同時，塑料制品的孔徑與孔的深度應遵循一定的比例，如表2-4所示。表2-4孔的深度與孔徑的關系成型方式（孔徑為d）孔的最大深度通孔不通孔壓縮成型橫孔2.5d＜1.5d豎孔5d＜2.5d擠出或注射成型10d4～5d如果某兩個孔的間距或孔邊距小于表2-3規(guī)定的數(shù)值時，如圖2-17(a)所示，可將孔設計成圖2-17(b)的結構形式。。(a)孔間距或孔邊距過小(b)改進后的設計圖2-SEQ圖2-\*ARABIC17孔間距或孔邊距過小時的改進設計此外，如果塑料制品上的孔是起緊固作用話，意味著該孔的孔壁將是受力作用的，因此應設計出凸邊予以加強，如圖2-18所示。(a)(b)(c)圖2-SEQ圖2-\*ARABIC18孔的加強固定孔可采用圖2-19(a)所示沉頭螺釘孔形式，一般不采用圖2-19(b)所示沉頭螺釘孔形式。如果必須采用圖2-19(b)形式時，則應采用圖2-19(c)的形式，以便設置型芯。(a)(b)(c)圖2-SEQ圖2-\*ARABIC19固定孔的形式塑料制品的螺紋塑料制品上的螺紋可以在成型時直接形成，也可以成型后進行機械加工，對于經常拆裝或受力較大的螺紋，則應采用金屬的螺紋嵌件。設計塑料螺紋時，應注意以下幾點：外螺紋直徑一般不能小于4mm，內螺紋直徑不宜小于2mm。為了減小螺距的積累誤差，應盡量縮短配合長度，長度應小于螺紋直徑的1.5至2倍。內螺紋和外螺紋應分別設計成圖2-20所示的結構，即在螺紋端部應有大于0.5mm的無螺紋區(qū)，以提高螺紋強度并在使用時起導向作用。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC20塑料制品上的螺紋對于塑件同軸線上有前后兩段螺紋的零件，應盡可能使其螺距相等、旋向相同，以方便脫模。否則，模具結構復雜，需采用兩次脫模裝置，如圖2-21所示。（a）等距型芯（b）不等距型芯圖2-SEQ圖2-\*ARABIC21多段螺紋的設計方法塑料制品的嵌件在塑料制品內嵌入金屬零件形成不可拆卸的連接，所嵌入的零件稱為嵌件。各種塑料制品中嵌件的作用不盡相同，有的是為了增加塑料制品的局部強度、硬度或耐磨性；有的是為了保證電器性能；有的是為增加塑料制品形狀和尺寸的穩(wěn)定性，提高精度等。嵌件的材料一般為金屬材料，也有用非金屬材料的。常用的嵌件如圖2-22所示。其中圖2-22(a)為圓筒形嵌件，有通孔和不通孔，有螺紋套、軸套和薄壁套管等；圖2-22(b)的為圓柱形嵌件，有螺桿、軸銷、接線柱等；圖2-22(c)為導電片狀嵌件和焊片；圖2-22(d)為汽車方向盤中的細桿狀貫穿嵌件；圖2-22(e)為有機玻璃表殼中嵌入ABS塑料，屬于非金屬嵌件。（a）圓筒形嵌件（b）圓柱形嵌件（c）片狀嵌件（d）細桿