塑料及其成型基礎知識第一節塑料及其制品第二節塑料成型第三節塑料制品工藝性分析第一節塑料及其制品隨著塑料工業的飛速發展，塑料與鋼鐵、木材、水泥一起構成了現代工業四大基礎材料，在國民經濟發展中占據著重要地位。可以說，塑料制品無所不在，并逐漸取代我們熟知的傳統材料，滲透到人類生活的眾多領域。當然，要生產外形美觀、性能可靠、尺寸合格的塑料制品，除了原材料的合理選擇，制品結構的合理確定，成型方法及成型工藝的正確制定，還離不開成型模具的合理設計和精良制作。a）b）c）d）塑料制品示例a）三通b）手機殼c）電吹風外殼d）購物車塑料件

一、塑料1．塑料及其組成塑料是以樹脂為基礎原材料（含量一般為40％～100％），并輔以添加劑而制成的有機合成材料。

作為塑料中最重要的成分，樹脂不僅起著粘結作用，而且決定著塑料的性能，故塑料常以其中的樹脂來命名。（1）樹脂

樹脂是一種相對分子量不確定但通常較高的有機物質，具有軟化或熔融范圍，在外力作用下有流動傾向，這也是塑料成型的基礎。樹脂有天然樹脂和合成樹脂之分。樹脂天然樹脂：來自樹木分泌出的脂物（如松香）、熱帶

昆蟲分泌物中的提取物（如蟲膠）或石

油中的提取物（如瀝青），目前我們所使

用的塑料很少采用天然樹脂。合成樹脂：合成樹脂則為采用人工方法制得，又稱

聚合物，例如聚乙烯、尼龍、環氧樹脂

等。（2）添加劑

添加劑是為改善塑料的成型工藝性能、改善塑料制品的使用性能或降低塑料制品的成本而加入的一些物質。添加劑包括填充劑、增塑劑、著色劑、穩定劑等。

需要指出的是，有些樹脂可以直接作為塑料使用，如聚乙烯、聚苯乙烯、尼龍等，但多數樹脂必須在其中加入一些添加劑，方能作為塑料使用，如酚醛樹脂、氨基樹脂、聚氯乙烯等。所以，在塑料中，樹脂雖然起著決定性的作用，但添加劑的作用也不能忽視。2．塑料的分類

（1）熱塑性塑料

所謂熱塑性塑料，是指在特定溫度范圍內能反復加熱軟化熔融，冷卻后硬化定型的塑料，它是可重復成型的塑料。正因為如此，在熱塑性塑料加工中產生的邊角料及廢品可以回收粉碎成顆粒后摻入原料中利用，以提高其使用率。

聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物（ABS）、聚碳酸酯（PC）、聚酰胺（PA，俗稱尼龍）、聚苯醚（PPE）、聚砜（PSU）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，俗稱有機玻璃）等是常用的熱塑性塑料。熱塑性塑料制品示例如下圖所示。熱塑性塑料制品示例a）貨架b）儲物箱c）水管d）砧板e）直尺f）兒童樂園g）木馬

（2）熱固性塑料

所謂熱固性塑料，是指加熱到一定溫度時能軟化熔融，可塑制成型，并硬化定型的塑料，這類塑料在成型過程中，既有物理變化又有化學變化，成型后再次加熱時不會再度軟化熔融。

酚醛塑料、氨基塑料、環氧樹脂（EP）、有機硅塑料、硅酮塑料、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯（PDAP）等是常用的熱固性。熱固性塑料制品示例如下圖所示。

由于上述特性，加工中的邊角料和廢品不可回收再生利用。熱固性塑料制品示例a）法蘭b）手掌模型c）膠合板d）開關和插座e）空氣開關f）壓扣開關根據塑料的性能和用途，在實際使用中，還可將其分為通用塑料、工程塑料和增強塑料。類別相關說明通用塑料通用塑料主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料六大品種，它們占塑料總產量的一大半以上，產量大、用途廣、價格低是它們的特點工程塑料工程塑料則強度高、剛性好、可代替金屬用作工程材料，例如ABS、聚碳酸脂等增強塑料增強塑料是指加入玻璃纖維填料或其他纖維作為增強材料，以樹脂為黏結劑的塑料，熱固性塑料的增強塑料又稱為玻璃鋼3．塑料的使用性能塑料的使用性能是指塑料制品在實際使用中需要的性能，主要包括：物理性能、化學性能、機械性能、熱性能、電性能等，這些性能可以通過一定的指標來衡量，且這些指標可以用一定的實驗方法來測得。常用塑料的使用性能見教材附錄一。二、塑料制品1．

塑件制品的分類制品類型示例說明塑件

塑件是一種最常見的塑料制品，它具有特定的使用功能和結構形狀，成型后一般無須加工或只需作少量的加工就能投入使用塑料型材

按一定的截面形狀和尺寸規格成型加工后供應市場的塑料制品，用戶在使用時一般還需要作切割或其他加工。常用的塑料型材有實心型材、管類型材、異性截面型材和共擠復合型材其他塑料制品

主要包括：塑料絲、塑料繩、塑料網；塑料纖維及其紡織物；塑料薄膜及其制品（如塑料袋、膠粘帶）；玻璃鋼（玻璃纖維增強塑料）制品塑料制品的分類2．塑件制品的特點及生產

（1）塑料制品的特點塑料（制品）的特點主要表現為：密度低，化學穩定性高，絕緣性良好，光、電、聲、磁特性優良，摩擦因數較低（有些塑料有很好的自潤滑性），來源豐富,可以使用高效率的工藝方法進行成型加工。當然，塑料并非十全十美，有些缺陷至今未能克服，如老化、不耐高溫等。正因為如此，塑料還不能從根本上替代金屬材料。

（2）塑料制品的生產塑料制品的生產又稱為塑料加工，它是一個復雜而繁重的過程，其完整工序要經歷的過程如下圖所示，共由三個生產部門組成：塑料原料生產部門、塑料生產部門、塑料制品生產部門。塑料制品的生產過程第二節塑料成型塑料成型的工藝種類很多，利用成型設備和模具通過加壓、加熱使塑料成型的方法稱為模塑成型。作為一種廣泛應用的、先進的塑料加工方法，模塑成型不僅所得塑料制品高度一致，而且生產過程易于實行機械化和自動化。當然，這一切與成型方法（包括成型工藝）、成型設備、成型模具密不可分。一、塑料成型方法

在塑料制品生產中，主要采用的塑料成型方法包括：注射成型、壓塑成型、壓注成型、擠出成型、吹塑成型、氣壓成型和發泡成型等。生產實際中，應根據具體的制品材料及要求采用不同的成型方法。

注射成型是熱塑性塑料產品最為普遍的一種成型方法，它是在加壓條件下，將塑料物料由注射機加熱料筒經過模具澆注系統，注入閉合模具模腔的模塑方法。1．注射成型注射成型示意注射成型主要用來成型從日常生活用品到各類復雜的機械、電器、交通工具等零件，幾乎可以涵蓋所有的熱塑性塑料制品，及某些熱固性塑料制品。壓縮成型是指塑料物料在模具模腔中，通過加壓且通常需要加熱的成型方法。它是較早采用的塑料成型方法，其使用設備為壓力機。2．壓縮成型壓縮成型示意壓縮成型通常用于熱固性塑料制品的成型，例如，樹脂鏡片、汽車方向盤、儀表殼、電器開關和插座等。壓注成型是指使塑料物料經過加熱室進入熱模具的閉合模腔而成型的模塑方法。壓注成型又稱傳遞成型或擠塑成型，它是在壓縮成型基礎上發展起來的塑料成型方法，其設備同樣是壓力機。3．壓注成型壓注成型示意壓注成型主要用于熱固性塑料制品的生產。由于能生產比較精密的帶細薄嵌件的制品（例如，封裝電器元件等），因此，廣泛應用于電機、電器、燈具等行業。

擠出成型是將固態塑料在一定溫度和一定壓力下熔融、塑化，利用擠出機的螺桿旋轉（或柱塞）加壓，使其通過特定形狀的口模成為截面與口模形狀相仿的連續型材的方法。4．擠出成型擠出成型示意

擠出成型是塑料型材的主要成型方法，軸向任何處斷面形狀和尺寸一樣的制品，均可采用擠出方法成型，例如，管材、棒材、板材、薄膜及電線電纜等。二、注射成型工藝影響塑料制品成型工藝的因素主要包括：塑料形態、收縮性、流動性、吸水性、結晶性、熱敏性、應力開裂及熔體破裂等。1．考慮因素（1）塑料形態（2）收縮性（3）流動性（4）吸水性（5）結晶性（6）熱敏性（7）應力開裂及熔體破裂塑料的成型特性是塑料成型工藝性能的體現，它不僅關系到塑料能否順利成型及塑件質量，同時也影響著模具的設計要求。盡管塑料品種繁多，但常用的熱塑性塑料主要為聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物、聚碳酸酯等，它們各自的成型特性見教材附錄二，供模具設計時參考。2．塑料的成型特性3．注射成型階段塑料制品注射成型生產工藝過程循環如下圖所示，其過程可概括成三個階段：成型前的準備、注射過程、塑料制品的后處理。注射成型生產工藝過程循環

（1）成型前的準備注塑成型前的準備工作，應根據具體塑料制品的成型需要，從多方面做起，其可能涉及內容包括：原料檢驗和工藝性能測定、原料著色（按需要）、原料預熱干燥（按需要）、嵌件的預熱（按需要）、料筒的清洗（在改變成型產品、更換原料及顏色時進行）、脫模劑的選用（根據具體情況）等。

（2）注射過程注射過程是一個間歇過程，是塑料原料轉變為塑料制品的最主要階段，主要包括加熱塑化、加壓注射、冷卻定型三個基本工步。1）加熱塑化塑料的塑化是一個比較復雜的物理過程。簡單地說，加熱塑化是塑料在料筒內經過加熱達到熔融流動狀態并具有良好可塑性的過程（如右圖所示），通過塑化，物料由松散的粉狀或粒狀固體轉變成連續的均化熔體。加熱塑化2）加壓注射加壓注射是指通過注射機柱塞或螺桿，按要求的壓力和速度將已經塑化好的塑料熔體，推擠至料筒前端，經噴嘴和模具的澆注系統高速注射入模腔的過程，如下圖所示。該工步經歷的時間雖短，但熔體在其間所發生的變化卻不少，而且這些變化對制件塑料制品的質量有著重要影響。加壓注射3）冷卻定型冷卻定型是自塑料熔體完全冷凝，至塑料制品從模腔中脫出時的過程。在該工步內，模具內的塑料主要是繼續進行冷卻、凝固、定型，以使塑料制品在脫模時具有足夠的強度和剛度，而不至于破壞及變形。冷卻定型當塑料制品完全冷卻凝固后，即可打開模具，在推出機構作用下，塑料制品被推出模外，完成一個注射工作循環。塑料制品脫模成型過程中，塑料熔體在溫度和壓力作用下的變形流動行為非常復雜，再加上流動前塑化不均、充模后冷卻速度不同，塑料制品內經常出現不均勻的結晶（對于結晶型塑料）、取向和收縮，從而導致塑件內產生相應的結晶、取向和收縮應力，除引起脫模后時效變形外，還使塑料制品的力學性能、光學性能及表觀質量變壞，嚴重時還會開裂。為此，需對塑料制品進行適當的后處理。根據塑料的特性和使用要求，塑料制品的后處理包括退火處理和調濕處理。當然，如果塑料制品要求不高，可以不進行后處理。

（3）塑料制品的后處理4．成型工藝條件

在塑料制品的注射成型生產中，工藝條件的選擇和控制是保證順利成型和制品質量的關鍵。溫度、壓力和時間是注射工藝最主要的工藝條件，它們被稱為注射成型工藝條件的三大要素。注射成型過程中需要控制的溫度包括：料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度。其中，料筒溫度和噴嘴溫度關系到塑料的塑化和塑料熔體的流動（充模），模具溫度則關系到塑料熔體的流動和冷卻定型。1）料筒溫度料筒溫度的選擇應考慮塑料的品種和特性。不同的塑料具有特定的粘流溫度或熔點，為了保證塑料熔體的正常流動，不使塑料發生過熱分解，料筒最適合的溫度范圍應在粘流溫度（或熔點溫度）和熱分解溫度之間。料筒的溫度分布一般采用前高后低的原則，即料筒的加料口（后段）處溫度較低，噴嘴處的溫度較高。

（1）溫度影響噴嘴溫度的因素很多，在實際生產中可根據經驗數據，結合實際條件，初步確定適當的溫度，然后通過對塑料制品的直觀分析或熔體“對空注射”進行檢查，并進行調整。

噴嘴溫度一般略低于料筒的最高溫度，噴嘴溫度太高，熔體在噴嘴處產生流涎現象，塑料易發生熱分解；但噴嘴溫度也不能太低，否則易產生冷塊或僵塊，使熔體產生早凝，其結果是凝料堵塞噴嘴，或是將冷料注入模具模腔，導致制品缺陷。2）噴嘴溫度模具溫度取決于塑料的特性（有無結晶性）、塑料制品的結構及尺寸、塑料制品的性能要求及其成型工藝條件（如熔體溫度、注射速度、注射壓力和成型周期）等。選擇模具溫度還要考慮塑料制品的壁厚，壁厚大的塑料制品，模溫一般應較高，以減小內應力和防止塑料制品出現凹陷等缺陷。模具溫度一般采用通入一定溫度的冷卻介質來控制，也可依靠熔料注入模具自然升溫或自然散熱達到平衡而保持一定的模溫，在特殊情況下還可以采用電加熱器加熱模具來保持模溫。不過，無論采用哪種方法使模具保持模具溫度，對塑料熔體而言都是冷卻，因此，模具溫度應低于塑料的玻璃化溫度或熱變形溫度，以保證塑料熔體的凝固定型和脫模。3）模具溫度注射成型過程中需要控制的壓力包括塑化壓力、注射壓力和保壓壓力，它們選擇得合適與否，將直接影響塑料的塑化和塑料制品的質量。

1）塑化壓力

塑化壓力又稱螺桿背壓，它是指采用螺桿式注射機注射時，螺桿頭部熔體在螺桿轉動時所受到的壓力。塑化壓力的選擇隨所用塑料的品種而定。一般來說，在保證塑料制品質量的前提下，可選用較低的塑化壓力，并在實際操作中，通過液壓系統中的溢流閥進行調整。

（2）壓力注射壓力是指柱塞或螺桿軸向移動時其頭部對塑料熔體所施加的壓力。其大小由注射機上的壓力表來指示，并可通過控制系統來調整。注射壓力的大小取決于注射機的類型、塑料的品種、模具澆注系統（例如結構、尺寸與表面結構）、模具溫度、塑料制品的壁厚及流程大小等。在其他條件相同的情況下，柱塞式注射機的注射壓力應比螺桿式注射機的注射壓力大，這是因為塑料在柱塞式注射機料筒內的壓力損耗大于螺桿式注射機的緣故。2）注射壓力

模腔充滿后，繼續對模內熔體施加的壓力稱為保壓壓力。保壓壓力的作用是使熔體在壓力下固化，并在收縮時進行補縮，從而確保獲得完整的塑料制品。

保壓壓力通常不大于注射時的注射壓力，過大的保壓壓力易產生溢料、溢邊，并增加塑料制品的應力。3）保壓壓力

在注射生產中，完成一次注射成型過程所需要的時間稱為成型周期。成型周期包括合模時間、注射時間、保壓時間、模內冷卻時間和其他時間。其中，注射時間和模內冷卻時間最為重要，對塑料制品的質量有著決定性影響。

在保證塑料制品質量的前提下，應盡量縮短成型周期中各個階段的有關時間。

（3）時間三、注射成型設備1．注射機的結構及作用

注射機是塑料注射成型加工的成型設備，是必備的物質條件。在生產實際中，注射機有多種類型，盡管它們外形不同，但基本上都是由塑化注射系統、合模系統、液壓傳動系統和電氣控制系統等部分組成，下圖所示為臥式注射機結構示意圖和實物圖。臥式注射機（螺桿式）

塑化注射系統的主要作用是使塑料物料均勻地塑化成熔融狀態的熔體，并以一定的注射壓力和注射速度，把一定量的塑料熔體注入成型模具的模腔中。

在塑化裝置中，螺桿是關鍵部件，負責塑化物料并將其注進模具腔體；機筒是重要部件，它與螺桿共同完成對物料的輸送、塑化和注射；而噴嘴則是機筒與模具之間的連接橋梁，是注射時熔體高速注入模具的通道。塑化注射系統的組成框圖

（1）塑化注射系統

合模系統（又稱鎖模系統）的作用是保證成型模具靈活、準確、迅速、可靠和安全地啟閉。其中，模板主要用于安裝成型模具、導柱、合模機構、頂出機構等；導柱用于連接前模板、后模板，并保證動模板平行移動。

由于注入模具腔體的塑料熔體具有很高的壓力，為防止塑料熔體外溢，保證模具腔體嚴密閉合，要求合模系統能夠產生足夠的合模力（鎖模力）。合模系統的組成框圖

（2）合模系統

作為動力系統的液壓傳動系統，其作用是保證注射機能夠按照預定的工藝過程要求（如壓力、速度、溫度、時間等）和動作順序準確、有效地工作。

與液壓傳動系統相互協調，完成注射機的各項預定動作，是電氣控制系統的作用所在。

（3）液壓傳動系統和電氣控制系統

注射機的工作是按照預定的塑料制品成型工藝要求，通過安裝于注射機動模板和前模板（也稱固定模板）間的注射模，按部就班地進行的。通常遵循如下圖所示的加料→加熱塑化→充模→保壓補縮→卸壓→注射裝置后退→脫模的工作循環過程，如此往復，不斷生產出所需要的塑料制品。注射機的工作循環過程2．注射機工作循環過程立式注塑機、臥式注塑機和角式注塑機a）立式注塑機

b）臥式注塑機

c）角式注射機3．注射機的分類

注射機有多種分類方法。按外形特征可分為立式注射機、臥式注射機和角式注射機；按塑料在料筒中的塑化方式，可分為柱塞式注射機和螺桿式注射機。當然，還可以根據其他需要進行分類。常用類型注塑機的特點注射機類型特點說明外形特征立式

立式注射機的注射系統與合模系統的軸線一致并垂直于地面，注射系統多為柱塞式結構，注射量一般小于60cm3。立式注速機的優點是占地面積較小，模具裝卸方便，動模一側安放嵌件便利；其缺點是機器重心高、不穩定，加料比較困難，推出的塑料制品需要用人工或其他方法取出，不易實現自動化生產臥式

臥式注射機是使用最廣泛的注射機，注射系統與合模系統的軸線都呈水平布置，注射系統有柱塞式和螺桿式兩種結構之分，注射量為60cm3及以上的均為螺桿式。臥式注射機的優點是機器重心低，比較穩定，操作、維修方便，塑料制品推出后可利用其自重自動落下，便于實現自動化生產，對大、中、小型模具都適用；其主要缺點是模具安裝比較困難角式

角式注射機的注射系統與合模系統的軸線相互垂直，常見的角式注射機是沿水平方向合模，沿垂直方向注射，其注射系統一般為柱塞式結構，采用齒輪齒條傳動或液壓傳動，注射量較小，一般小于45cm3。角式注射機的優點介于臥、立式注射機之間，結構比較簡單，可利用開模時的絲杠轉動對有螺紋的塑件實現自動脫卸；其缺點是機械傳動無法準確可靠地注射和保持壓力及鎖模力，模具受沖擊和振動較大注射機類型特點說明塑化方式柱塞式

注射柱塞直徑為20～100mm的金屬圓桿，當其后退時，物料自料斗定量地落入機筒內，柱塞前進，原料通過機筒與分流梳的腔內，將塑料分成薄片，均勻加熱，并在剪切作用下塑料進一步混合和塑化，并完成注射。多為立式注射機，注射量小于30～60g，不易成型流動性差、熱敏性強的塑料。柱塞式注塑機由于自身結構特點，在注射成型中存在著塑化不均、注射壓力損失大等問題螺桿式

螺桿在機筒內旋轉時，將料斗內的塑料卷入，逐漸壓實、排氣和塑化，將塑料熔體推向機筒的前端，存積在機筒頂部和噴嘴之間，螺桿本身受熔體的壓力而緩慢后退。當積存的熔體達到預定的注射量時，螺桿停止轉動，在液壓缸的推動下，將熔體注入模具。臥式壓力機多為螺桿式

常用類型注塑機的特點續表4．注射機的型號及選用

注射機型號主要有三種標準表示方法：注射量表示、合模力表示、注射量與合模力同時表示，它們是注射機工作能力的表示。

注射機型號中的字母S表示塑料機械，Z表示注射機，X表示成型，Y表示螺桿式（無Y表示柱塞式）。

（1）塑化注射系統

注射機選用涉及兩方面內容：第一，確定注射機型號，使注射機規格參數滿足塑料、塑料制品、注射模具及注射工藝等要求；第二，調整注射機技術參數，直至滿足所需要求。其具體過程如下三個階段：

第一階段，根據塑料的品種、塑料制品的結構、成型方法、生產批量、現有設備及注射工藝，選擇注射機類型。

第二階段，根據以往的經驗和注射模具大小，初步選擇注射機型號。

第三階段，進行注射機參數校核，以滿足生產的要求；注射機參數校核通常包括五方面：最大注射量校核、注射壓力校核、鎖模力校核、安裝部分尺寸校核、開模行程和頂出機構校核，相關要求見下表。

（2）注射機選用與參數校核

注射機參數的校核要求校核參數校核要求最大注射量

塑料制品連同澆注系統凝料在內的質量一般不應大于注射機的公稱注射量的80%注射壓力

注射機的公稱壓力要大于塑料制品成型的壓力鎖模力

高壓塑料熔體充滿模腔時產生的推力應小于注射機的公稱鎖模力，否則將產生溢料現象安裝部分尺寸

模具的設計應校對噴嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模具厚度、最小模具厚度及模板上的螺孔尺寸開模行程和頂出機構

塑料制品從注射模具中取出時所需的開模距離必須小于注射機的最大開模距離，否則塑料制品無法從模具中取出

例：某材料為ABS的底座零件，擬采用注射工藝成型（一模兩件），其注射機選用過程及相關內容說明見下表。底座零件過程內容及說明注射量估算為確定注射機型號，需要計算塑料制品用料。經采用UG軟件建模分析，并將澆注系統流道凝料的質量按塑料制品0.6倍估算，注射量大約為90cm3注射機初選根據注射量大小，結合企業現有設備情況，初步選擇XS－ZY－125型注射機查得該型號注射機的主要參數如下：公稱注射量125cm3注射壓力120MPa鎖模力900kN最大成型面積320cm3模具最大厚度300mm模具最小厚度200mm拉桿空間260mm×290mm

注射機選用示例過程內容及說明參數校核最大注射量注射機的公稱注射量為125cm3，其80％為100cm3，超過預估的注射量90cm3，滿足要求注射壓力一般來說，塑料熔體在模腔內的平均壓力為20～40MPa，而所選注射機的公稱注塑壓力為120MPa，遠遠超過塑料制品成型所需的實際注射壓力鎖模力經采用UG軟件建模分析，該塑料制品和澆注系統在分型面上的投影面積約為4800mm2，故高壓塑料熔體充模時產生的最大推力為4800×40＝192000N＝192kN，大大低于所選注射機的公稱鎖模力900kN注：未進行安裝部分尺寸、開模行程和頂出機構參數校核

注射機選用示例底座零件

例：某材料為ABS的底座零件，擬采用注射工藝成型（一模兩件），其注射機選用過程及相關內容說明見下表。第三節塑料制品工藝性分析一、塑料制品工藝性及其分析內容1．塑料制品工藝性塑料制品的形狀結構、尺寸大小、精度和表面質量要求等，對所采用的成型工藝和模具結構的適應程度，稱為塑料制品的工藝性。它反映了塑料制品加工成型的難易程度，塑料制品的設計，主要是根據其使用要求進行的，在滿足使用要求的前提下，應確保成型工藝穩定，模具結構簡單，生產成本降低。塑料成型模具的設計是在塑料制品工藝性分析的基礎上進行的。2．工藝性分析內容塑料制品工藝性分析涉及的內容主要包括：塑料制品原材料分析、塑料制品的尺寸和精度分析、塑料制品的表面質量分析、塑料制品的幾何形狀及結構分析、塑料制品的特殊結構（例如文字、螺紋、齒輪、嵌件）分析等。滿足使用性能和成型工藝要求，力求做到結構合理、造型美觀、便于模具制造，是對塑料制品工藝性的根本要求。二、工藝性分析1．塑料制品原材料分析塑料制品原材料分析，是從使用性能和成型性能角度對塑料制品所選塑料原材料進行分析。通過分析，判斷塑料制品所選材料是否滿足使用和成型需要。例如，某儀表外殼件，需大批量生產，材料為ABS，擬采用注射成型，其原材料分析見下表。制品圖樣使用性能分析

該材料剛性好，耐水、耐熱性強，其介電性能與溫度和頻率無關，為理想的絕緣材料成型性能分析

該材料吸水性小，熔體的流動性較好，成型容易，但收縮率大。另外，該材料成型時易產生縮孔、凹陷、變形等缺陷。成型溫度低時，方向性明顯，凝固速度較低，易產生內應力分析結論

在成型時應注意控制好成型溫度，澆注系統應緩慢散熱，冷卻速度不宜過快塑料制品原材料分析2．塑料制品的尺寸和精度分析塑料制品的尺寸是指塑料制品的總體尺寸，而不是壁厚、孔徑等之類結構尺寸。其尺寸大小由其結構及使用要求決定，并受成型加工時塑料的流動性和塑料成型設備的工作能力的影響。一般來說，要求承載大的塑料制品，其尺寸也大；在同樣承載的情況下，塑料制品的尺寸與塑料品種有關，塑料強度高，尺寸可相應小些。總之，在滿足塑件使用要求的前提下，應將塑料制品的尺寸設計得盡量小一些。

（1）塑料制品尺寸塑料制品的尺寸精度是指所獲得的塑料制品的尺寸與產品圖樣中尺寸的符合程度。由于材料、成型工藝和模具狀態等因素的影響，塑料制品在成型過程中不可避免地會產生尺寸誤差。為此，國家標準《塑料模塑件尺寸公差》（GB/T14486－2008）對模塑件尺寸公差的代號、等級及數值（見教材附錄四），公差等級的選用，標注公差的尺寸、未注公差的尺寸等進行了基本規定。根據基本規定，模塑件尺寸公差的代號為MT，公差等級分為7級，MT1級精度最高，且一般不采用，MT7級精度最低；標準只規定公差，基本尺寸的上、下偏差可根據實際需要分配。

（2）塑料制品的尺寸精度塑料制品的表面質量要求涵蓋塑料制品的表面粗糙度（表面結構）、光亮程度，色彩均勻性，表面缺陷（例如縮孔、凹陷等），推桿痕跡，對拼縫、熔接痕、毛刺等。塑料制品外觀要求越高，表面結構值應越低。塑料制品表面結構Ra值一般為1.6～0.8μm。塑料制品表面結構主要取決于模具型腔表面結構。一般要求模具成型零件表面結構值比塑料制品要求高1～2級。其次，成型工藝也影響塑料制品的表面結構。例如，成型溫度過高，塑料制品成型后易起泡，甚至出現凹痕。另外，原料中雜質的存在，也會使表面質量變差。3．塑料制品的表面質量分析塑料制品的幾何形狀及結構與成型方法、模具分型面的選擇、塑料制品是否能順利成型和出模等有直接關系，所以，在設計塑料制品時應認真考慮。

（1）幾何形狀

在滿足使用功能的前提下，塑料制品上應盡可能避免出現影響和阻礙脫模的表面，如側孔或側凹等。為便于塑料制品的成型和脫模，必要時，可以考慮改變其幾何選擇形狀，相關典型示例見下表。4．塑料制品的幾何形狀及結構分析原設計更改后原設計更改后圖示說明將左圖側孔容器改為右圖側凹容器，則不需要采用側抽芯或瓣合分型的模具應避免塑料制品表面橫向凹臺，以便于脫模圖示說明塑料制品外側凹，必須采用瓣合凹模，使塑料模具結構復雜，塑件表面有接縫

塑料制品內側凹，抽芯困難改變塑件形狀以利于成型的典型示例原設計更改后原設計更改后圖示說明改變塑料制品形狀避免側孔抽側型芯

將橫向側孔改成垂直向孔，可免去側向抽芯機構圖示

說明將滾花改成直紋，便于脫模

續表改變塑件形狀以利于成型的典型示例

對于具有較淺的內外側凹槽或凸臺（并帶有圓角）的塑料制品，可利用塑料在脫模溫度下具有足夠彈性的特性強行脫模，而不必采用組合型芯的方式。強行脫模示意

具體來說，對于聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等塑料制品，5％的內凹或外凸均可采用強行脫模方式。

可強行脫模的結構尺寸示意

（2）制品結構

塑料制品結構包括脫模斜度、壁厚、加強肋、支承面、圓角和孔等。1）脫模斜度是指使塑料制品順利脫模、防止擦傷其表面而允許的斜度量。塑料制品上與脫模方向平行的表面一般應設計有合理的脫模斜度，如圖中所示的“α”

。塑件的脫模斜度國家標準《塑料模塑件尺寸公差》GB/T14486－2008對脫模斜度規定如下：脫模斜度一般不包括在模塑件公差范圍之內，脫模斜度的大小應在圖樣上單獨標出，并且應標明基本尺寸所在位置。有脫模斜度的模塑件的基本尺寸的標注方法如圖所示。如果要求脫模斜度包括在該尺寸的公差范圍內，應加以特別說明。

方法一方法二有脫模斜度的模塑件基本尺寸標注脫模斜度的大小，取決于塑料的收縮率、塑件的形狀、塑件脫模方向長度、塑件壁厚、塑件的部位等。由于目前尚無精確的計算公式，主要憑經驗或查表，常用塑料的脫模斜度推薦值見下表。材料脫模斜度聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯30′～1°ABS、尼龍、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚40′～1°30′硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯乙烯、有機玻璃50′～2°熱固性塑料20′～1°注：本表所列脫模斜度適用于開模后塑料制品留在型芯上的情形常用塑料脫模斜度推薦值2）壁厚塑料制品也必須有一定的厚度（壁厚），塑料制品的壁厚不僅要滿足塑料制品的使用要求，還要保證塑料制品的順利成型，并考慮生產效率。

設計塑料制品時，應盡量使各部分壁厚均勻，避免太薄，否則，會引起收縮不均勻使塑料制品變形或產生氣泡、凹陷等成型質量問題。壁厚一般取值在1～6mm范圍內，最常用的數值為2～3mm，大型塑料制品的壁厚則可達8mm。就塑料儀表外殼件來說，其各部分壁厚基本為2mm，非常符合塑料制品壁厚的設計要求，有利于模塑成型質量的保證。3）加強肋加強肋是指在塑料制品某個需要增加強度或剛度的部位設置的工藝肋或筋板，加強肋的采用，不但可以減小或避免塑料制品的變形，有時還可以改善成型時塑料熔體的流動狀況，避免氣泡、縮孔、凹痕、翹曲等缺陷的產生。帶有加強肋的塑料制品加強肋通常與塑件本體垂直相貫，其尺寸不宜過大，以矮一些、多一些為佳。具體來講，加強肋厚度尺寸不應大于塑料制品壁厚的1/2，這是因為加強肋厚度與塑料制品壁厚相等時，加強肋的根圓面積將增加50％，從而導致底部產生凹陷現象，只有當加強肋厚度不大于塑件壁厚的1/2時，才不致產生凹陷；加強肋高度不宜過高（常取小于壁厚的3倍），以免肋部受損。加強肋推薦尺寸序號不合理合理說明1

過厚處應減薄并設置加強肋，以保持原有強度2

過高的塑料制品應設置加強肋，以減薄塑料制品壁厚3

平板狀塑料制品，加強肋應與塑料流動方向平行，以免造成充模阻力過大和降低塑料制品韌性4

非平板狀塑料制品，加強肋應交錯排列，以免塑料制品產生翹曲變形5

加強肋之間的中心距應大于制品壁厚的兩倍

加強肋應設計得矮一些，與支承面的間隙應大于0.5mm加強肋設計的典型參考示例4）支承面

當塑料制品需要有一個表面作為支承面（基準面）時，以整個底平面作為支承面是不合理的，因為塑料制品的稍許翹曲或變形就會造成底面不平。為此，通常采用底腳（三點或四點）或凸起的邊框來代替整個支承面，底腳或凸起的邊框高度一般取0.3～0.5mm。a）平面支承c）

底腳支承

b）凸起的邊框支承塑料制品的支承面設計塑料制品時，轉角連接處應盡可能采用圓角過渡。這樣可避免塑料制品應力集中引起的變形或裂紋，提高強度，改善熔體在模腔中的流動，有利于充模（尤其對增強塑料），有利于改善塑料制品外觀和便于脫模。此外，有了圓角，模具在淬火或使用時不致因應力集中而開裂。理想的圓角半徑應為壁厚的1/3以上，通常圓角半徑應不小于0.5～1mm。當然，對于塑料制品的某些部位，如分型面處、型芯與型腔配合處以及使用上有特殊要求的或不便于作圓角的部位，必須以尖角過渡。5）圓角塑料制品上孔的使用非常廣泛，例如，緊固連接用孔、定位用孔、安裝傳動件用孔等。帶有孔的塑料制品示例6）孔原則上講，這些孔都通過模具的型芯來成型，采用拼合的型芯，還可以成型塑料制品上的斜孔或復雜異型孔。但是，為避免增加模具的制造難度，孔的形狀設計應力求簡單（如盡量采用圓柱孔），尺寸（如孔徑和孔深）盡量合適，同時孔的位置應盡可能開設在強度大或厚壁部位，孔與孔之間、孔與壁之間應有足夠的距離。斜孔、異型孔成型示意材料孔的最小直徑d（mm）材料孔的最小直徑d（mm）聚酰胺0.20聚乙烯0.20軟聚氯乙烯0.20聚甲基丙烯酸甲酯0.25聚甲醛0.30聚苯醚0.30硬聚氯乙烯0.25改性聚苯乙烯0.30聚碳酸酯0.35聚砜0.35成型方式孔深通孔盲孔壓塑橫孔2.5d＜1.5d豎孔5d＜2.5d注射或擠塑10d4～5d注：①d為孔徑（mm）

②采用纖維狀塑料時，取表中數值的75%熱塑性塑料制品孔的極限尺寸孔徑與孔深的關系孔徑d＜1.51.5～33～66～1010～1818～30孔間距或孔邊距b1～1.51.5～22～33～44～55～7注：①表中數值適用于熱固性塑料，熱塑性塑料按表中數值的75%確定。②增強塑料宜取大值。③兩孔徑不一致時，以大孔孔徑查表。孔間距、孔邊距與孔徑的關系mm合理不合理說明

孔間距或孔邊距小于規定值時的改進設計

固定用螺釘孔，如果不需要露出螺釘頭時，應使用圓柱頭螺釘、孔做成沉頭孔，而不用錐孔

對穿孔應注意設計成能設置型芯的結構

緊固用孔或其他受力的孔，應設計出凸邊