塑料是以高分子量合成樹脂為主要成分，在一定條件下（如溫度、壓力等）可塑制成一定形狀且在常溫下保持形狀不變的材料。 
 
  塑料按受熱后表面的性能，可分為熱固性塑料與熱塑性塑料兩大類。前者的特點是在一定溫度下，經(jīng)一定時間加熱、加壓或加入硬化劑后，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而硬化。硬化后的塑料化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、質(zhì)地堅硬、不溶于溶劑、加熱也不再軟化，如果溫度過高則就分解。后者的特點為受熱后發(fā)生物態(tài)變化，由固體軟化或熔化成粘流體狀態(tài)，但冷卻后又可變硬而成固體，且過程可多次反復(fù)，塑料本身的分子結(jié)構(gòu)則不發(fā)生變化。 
 
  塑料都以合成樹脂為基本原料，并加入填料、增塑劑、染料、穩(wěn)定劑等各種輔助料而組成。因此，不同品種牌號的塑料，由于選用樹脂及輔助料的性能、成分、配比及塑料生產(chǎn)工藝不同，則其使用及工藝特性也各不相 
同。為此模具設(shè)計時必須了解所用塑料的工藝特性。 
 
   第一節(jié) 熱固性塑料       
 
      常用熱固性塑料有酚醛、氨基（三聚氰胺、脲醛）聚酯、聚鄰苯二甲酸二丙烯酯等。主要用于壓塑、擠塑、 
    注射成形。硅酮、環(huán)氧樹脂等塑料，目前主要作為低壓擠塑{TodayHot}封裝電子元件及澆注成形等用。  

一、工 藝 特 性
 
     (一)收 縮 率 
      塑件自模具中取出冷卻到室溫后，發(fā)生尺寸收縮這種性能稱為收縮性。由于收縮不僅是樹脂本身的熱脹冷縮，而且還與各成形因素有關(guān)，所以成形后塑件的收縮應(yīng)稱為成形收縮。 
    1、成形收縮的形式成形收縮主要表現(xiàn)在下列幾方面： 
   （1）塑件的線尺寸收縮由于熱脹冷縮，塑件脫模時的彈性恢復(fù)、塑性變形等原因?qū)е滤芗�脫模冷卻到室溫后其尺寸縮小，為此型腔設(shè)計時必須考慮予以補(bǔ)償。 
   （2）收縮方向性成形時分子按方向排列，使塑件呈現(xiàn)各向異性，沿料流方向（即平行方向）則收縮大、強(qiáng)度高，與料流直角方向（即垂直方向）則收縮小、強(qiáng)度低。另外，成形時由于塑件各部位密度及填料分布不勻，故使收縮也不勻。產(chǎn)生收縮差使塑件易發(fā)生翹曲、變形、裂紋，尤其在擠塑及注射成形時則方向性更為明顯。因此，模具設(shè)計時應(yīng)考慮收縮方向性按塑件形狀、流料方向選取收縮率為宜。 
   （3）后收縮塑件成形時，由于受成形壓力、剪切應(yīng)力、各向異性、密度不勻、填料分布不勻、模溫不勻、硬化不勻、塑性變形等因素的影響，引起一系列應(yīng)力的作用，在粘流態(tài)時不能全部消失，故塑件在應(yīng)力狀態(tài)下成形時存在殘余應(yīng)力。當(dāng)脫模后由于應(yīng)力趨向平衡及貯存條件的影響，使殘余應(yīng)力發(fā)生變化而使塑件發(fā)生再收縮稱為后收縮。一般塑件在脫模后10小時內(nèi)變化最大，24小時后基本定型，但最后穩(wěn)定要經(jīng)30-60天。通常熱塑性塑料的后收縮比熱固性大，擠塑及注射成形的比壓塑成形的大。 
   （4）后處理收縮有時塑件按性能及工藝要求，成形后需進(jìn)行熱處理，處理后也會導(dǎo)致塑件尺寸發(fā)生變化。故模具設(shè)計時對高精度塑件則應(yīng)考慮{HotTag}后收縮及后處理收縮的誤差并予以補(bǔ)償。 
    2、收縮率計算塑件成形收縮可用收縮率來表示，如公式（1-1）及公式（1-2）所示。 
    (1-1)      Q實=（a-b）/b×100             (1-2)      Q計=（c-b）/b×100 
        式中：Q實—實際收縮率（%） 
              Q計—計算收縮率（%） 
              a —塑件在成形溫度時單向尺寸（mm） 
              b —塑件在室溫下單向尺寸（mm） 
              c —模具在室溫下單向尺寸（mm） 
      實際收縮率為表示塑件實際所發(fā)生的收縮，因其值與計算收縮相差很小，所以模具設(shè)計時以Q計為設(shè)計參數(shù)來計算型腔及型芯尺寸。 
    3、影響收縮率變化的因素在實際成形時不僅不同品種塑料其收縮率各不相同，而且不同批的同品種塑料或同 一塑件的不同部位其收縮值也經(jīng)常不同，影響收縮率變化的主要因素有如下幾個方面。 
   （1）塑料品種各種塑料都有其各自的收縮范圍，同種類塑料由于填料、分子量及配比等不同，則其收縮率及各向異性也不同。 
   （2）塑件特性塑件的形狀、尺寸、壁厚、有無嵌件，嵌件數(shù)量及布局對收縮率大小也有很大影響。 
   （3）模具結(jié)構(gòu)模具的分型面及加壓方向，澆注系統(tǒng)的形式，布局及尺寸對收縮率及方向性影響也較大，尤其在擠塑及注射成形時更為明顯。 
   （4）成形工藝 擠塑、注射成形工藝一般收縮率較大，方向性明顯。預(yù)熱情況、成形溫度、成形壓力、保持時間、填裝料形式及硬化均勻性對收縮率及方向性都有影響。 
      如上所述模具設(shè)計時應(yīng)根據(jù)各種塑料的說明書中所提供的收縮率范圍，并按塑件形狀、尺寸、壁厚、有無嵌件情況、分型面及加壓成形方向、模具結(jié)構(gòu)及進(jìn)料口形式尺寸和位置、成形工藝等諸因素綜合地來考慮選取收縮率值。對擠塑或注射成形時，則常需按塑件各部位的形狀、尺寸、壁厚等特點選取不同的收縮率。 
      另外，成形收縮還受到各成形因素的影響，但主要決定于塑料品種、塑件形狀及尺寸。所以成形時調(diào)整各項成形條件也能夠適當(dāng)?shù)馗淖兯芗�的收縮情況。 
     （二）流 動 性 
    塑料在一定溫度與壓力下填充型腔的能力稱為流動性。這是模具設(shè)計時必須考慮的一個重要工藝參數(shù)。流動性大易造成溢料過多，填充型腔不密實，塑件組織疏松，樹脂、填料分頭聚積，易粘模、脫模及清理困難，硬化過早等弊病。但流動性小則填充不足，不易成形，成形壓力大。所以選用塑料的流動性必須與塑件要求、成形工藝及成形條件相適應(yīng)。模具設(shè)計時應(yīng)根據(jù)流動性能來考慮澆注系統(tǒng)、分型面及進(jìn)料方向等等。熱固性塑料流動性通常以拉西格流動性（以毫米計）來表示。數(shù)值大則流動性好，每一品種的塑料通常分三個不同等級的流動性，以供不同塑件及成形工藝選用。一般塑件面積大、嵌件多、型芯及嵌件細(xì)弱，有狹窄深槽及薄壁的復(fù)雜形狀對填充不利時，應(yīng)采用流動性較好的塑料。擠塑成形時應(yīng)選用拉西格流動性150mm以上的塑料，注射成形時應(yīng)用拉西格流動性200mm以上的塑料。為了保證每批塑料都有相同的流動性，在實際中常用并批方法來調(diào)節(jié)，即將同一品種而流動性有差異的塑料加以配用，使各批塑料流動性互相補(bǔ)償，以保證塑件質(zhì)量。常用塑料的拉西格流動性值詳見表1-1，但必須指出塑料的注動性除了決定于塑料品種外，在填充型腔時還常受各種因素的影響而使塑料實際填充型腔的能力發(fā)生變化。如粒度細(xì)勻（尤其是圓狀粒料），濕度大、含水分及揮發(fā)物多，預(yù)熱及成形條件適當(dāng)，模具表面光潔度好，模具結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)葎t都有利于改善流動性。反之，預(yù)熱或成形條件不良、模具結(jié)構(gòu)不良流動阻力大或塑料貯存期過長、超期、貯存溫度高（尤其對氨基塑料）等則都會導(dǎo)致塑料填充型腔時實際的流動性能下降而造成填充不良。 
    （三）比容及壓縮率 
    比容為每一克塑料所占有的體積（以厘米3/克計）。壓縮率為塑粉與塑件兩者體積或比容之比值（其值恒大于 1）。它們都可被用來確定壓模裝料室的大小。其數(shù)值大即要求裝料室體積要大，同時又說明塑粉內(nèi)充氣多，排氣困難，成形周期長，生產(chǎn)率低。比容小則反之，而且有利于壓錠，壓制。各種塑料的比容詳見表1-1。但比容值也常因塑料的粒度大小及顆粒不均勻度而有誤差。 
    （四）硬化特性 
    熱固性塑料在成形過程中在加熱受壓下轉(zhuǎn)變成可塑性粘流狀態(tài)，隨之流動性增大填充型腔，與此同時發(fā)生縮合反應(yīng)，交聯(lián)密度不斷增加，流動性迅速下降，融料逐漸固化。模具設(shè)計時對硬化速度快，保持流動狀態(tài)短的料則應(yīng)注意便于裝料，裝卸嵌件及選擇合理的成形條件和操作等以免過早硬經(jīng)或硬化不足，導(dǎo)致塑件成形不良。 
    硬化速度一般可從保持時間來分析，它與塑料品種、壁厚、塑件形狀、模溫有關(guān)。但還受其它因素而變化，尤其與預(yù)熱狀態(tài)有關(guān)，適當(dāng)?shù)念A(yù)熱應(yīng)保持使塑料能發(fā)揮出最大流動性的條件下，盡量提高其硬化速度，一般預(yù)熱溫度高，時間長（在允許范圍內(nèi)）則硬化速度加快，尤其預(yù)壓錠坯料經(jīng)高頻預(yù)熱的則硬化速度顯著加快。另外，成形溫度高、加壓時間長則硬化速度也隨之增加。因此，硬化速度也可調(diào)節(jié)預(yù)熱或成形條件予以適當(dāng)控制。 
    硬化速度還應(yīng)適合成形方法要求，例注射、擠塑成型時應(yīng)要求在塑化、填充時化學(xué)反應(yīng)慢、硬化慢，應(yīng)保持較長時間的流動狀態(tài)，但當(dāng)充滿型腔后在高溫、高壓下應(yīng)快速硬化。 
    （五）水分及揮發(fā)物含量 
    各種塑料中含有不同程度的水分、揮發(fā)物含量，過多時流動性增大、易溢料、保持時間長、收縮增大，易發(fā)生波紋、翹曲等弊病，影響塑件機(jī)電性能。但當(dāng)塑料過于干燥時也會導(dǎo)致流動性不良成形困難，所以不同塑料應(yīng)按要求進(jìn)行預(yù)熱干燥，對吸濕性強(qiáng)的料，尤其在潮濕季節(jié)即使對預(yù)熱后的料也應(yīng)防止再吸濕。 
    由于各種塑料中含有不同成分的水分及揮發(fā)物，同時在縮合反應(yīng)時要發(fā)生縮合水分，這些成分都需在成形時變成氣體排出模外，有的氣體對模具有腐蝕作用，對人體也有刺激作用。為此在模具設(shè)計時應(yīng)對各種塑料此類特性有所了解，并采取相應(yīng)措施，如預(yù)熱、模具鍍鉻，開排氣槽或成形時設(shè)排氣工序。  

二、成 形 特 性 

    在模具設(shè)計必須掌握所用塑料的成形特性及成形時的工藝特性。 
  1、工藝特性 常用熱固性塑料工藝特性見表1-1 
  2、成形特性常用熱固性塑料成形特性見表1-2。各種塑料成形特性與各塑料品種有關(guān)外，還與所含有填料品種和粒度及顆粒均勻度有關(guān)。細(xì)料流動性好，但預(yù)熱不易均勻，充入空氣多不易排出、傳熱不良、成形時間長。 
    粗料塑件不光澤，易發(fā)生表面不均勻。過粗、過細(xì)還直接影響比容及壓縮率、模具加料室容積。顆粒不均勻的則成形性不好、硬化不勻，同時不宜采用容量法加料。填料品種對成形特性的影響見表1-3  

第二節(jié) 熱塑性塑料
 

    熱塑性塑料品種極多，即使同一品種也由于樹脂分子及附加物配比不同而使其使用及工藝特性也有所不同。 
    另外，為了改變原有品種的特性，常用共聚、交鏈等各種化學(xué)聚合方法在原有的樹脂結(jié)構(gòu)中導(dǎo)入一定百分比量的異種單體或高分子相等樹脂，以改變原有樹脂的結(jié)構(gòu)成為具有新的使用及工藝特性的改性品種。例如，ABS即為在聚苯乙烯分子中導(dǎo)入了丙烯腈、丁二烯等異種單體后成為改性共聚物，也可稱為改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯優(yōu)越的使用，工藝特性。由于熱塑性塑料品種多、性能復(fù)雜，即使同一類的塑料也有僅供注射用或擠出用之分，故本章節(jié)主要介紹各種注射用的熱塑性塑料。
 

一、工 藝 特 性
 
     （一）收 縮 率 
      熱塑性塑料成形收縮的形式及計算如前所述，影響熱塑性塑料成形收縮的因素如下 
  1、塑料品種熱塑性塑料成形過程中由于還存在結(jié)晶化形起的體積變化,內(nèi)應(yīng)力強(qiáng),凍結(jié)在塑件內(nèi)的殘余應(yīng)力大，分子取向性強(qiáng)等因素，因此與熱固性塑料相比則收縮率較大，收縮率范圍寬、方向性明顯,另外成形后的收縮、退火或調(diào)濕處理后的收縮一般也都比熱固性塑料大。 
  2、塑件特性成形時融料與型腔表面接觸外層立即冷卻形成低密度的固態(tài)外殼。由于塑料的導(dǎo)熱性差,使塑件內(nèi)層緩慢冷卻而形成收縮大的高密度固態(tài)層。所以壁厚、冷卻慢、高密度層厚的則收縮大。另外,有無嵌件及嵌件布局,數(shù)量都直接影響料流方向,密度分布及收縮阻力大小等,所以塑件的特性對收縮大小,方向性影響較大 
  3、進(jìn)料口形式、尺寸、分布這些因素直接影響料流方向、密度分布、保壓補(bǔ)縮作用及成形時間。直接進(jìn)料口、進(jìn)料口截面大（尤其截面較厚的）則收縮小但方向性大,進(jìn)料口寬及長度短的則方向性小。距進(jìn)料口近的或與料流方向平行的則收縮大。 
  4、成形條件模具溫度高,融料冷卻慢、密度高、收縮大,尤其對結(jié)晶料則因結(jié)晶度高,體積變化大,故收縮更大。模溫分布與塑件內(nèi)外冷卻及密度均勻性也有關(guān),直接影響到各部分收縮量大小及方向性。另外,保持壓力及時 間對收縮也影響較大,壓力大、時間長的則收縮小但方向性大。注射壓力高,融料粘度差小,層間剪切應(yīng)力小, 脫模后彈性回跳大,故收縮也可適量的減小,料溫高、收縮大,但方向性小。因此在成形時調(diào)整模溫、壓力、注射速度及冷卻時間等諸因素也可適當(dāng)改變塑件收縮情況。 
    模具設(shè)計時根據(jù)各種塑料的收縮范圍,塑件壁厚、形狀,進(jìn)料口形式尺寸及分布情況,按經(jīng)驗確定塑件各部位的收縮率,再來計算型腔尺寸。對高精度塑件及難以掌握收縮率時,一般宜用如下方法設(shè)計模具： 
 （1）對塑件外徑取較小收縮率，內(nèi)徑取較大收縮率，以留有試模后修正的余地。 
 （2）試模確定澆注系統(tǒng)形式、尺寸及成形條件。 
 （3）要后處理的塑件經(jīng)后處理確定尺寸變化情況（測量時必須在脫模后24小時以后）。 
 （4）按實際收縮情況修正模具。 
 （5）再試模并可適當(dāng)?shù)馗淖児に嚄l件略微修正收縮值以滿足塑件要求。 
    （二）流 動 性 
  1、熱塑性塑料流動性大小,一般可從分子量大小、熔融指數(shù)、阿基米德螺旋線長度、表現(xiàn)粘度及流動比（流程長度/塑件壁厚）等一系列指數(shù)進(jìn)行分析。分子量小,分子量分布寬,分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性差,熔融指數(shù)高、螺旋線長度長、表現(xiàn)粘度小,流動比大的則流動性就好,對同一品名的塑料必須檢查其說明書判斷其流動性是否適用于注射成形。按模具設(shè)計要求我們大致可將常用塑料的流動性分為三類： 
   （1）流動性好尼龍、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纖維素、聚（4）甲基戍烯； 
   （2）流動性中等改性聚苯乙烯（例ABS·AS）、有機(jī)玻璃、聚甲醛、聚氯醚； 
   （3）流動性差聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。 
  2、各種塑料的流動性也因各成形因素而變,主要影響的因素有如下幾點： 
   （1）溫度料溫高則流動性增大,但不同塑料也各有差異,聚苯乙烯（尤其耐沖擊型及MI值較高的）、聚丙烯尼龍、有機(jī)玻璃、改性聚苯乙烯（例ABS·AS）、聚碳酸酯、醋酸纖維等塑料的流動性隨溫度變化較大。對聚乙烯、聚甲醛、則溫度增減對其流動性影響較小。所以前者在成形時宜調(diào)節(jié)溫度來控制流動性。 
   （2）壓力注射壓力增大則融料受剪切作用大,流動性也增大,特別是聚乙烯、聚甲醛較為敏感,所以成形時宜調(diào)節(jié)注射壓力來控制流動性。 
   （3）模具結(jié)構(gòu)澆注系統(tǒng)的形式,尺寸,布置,冷卻系統(tǒng)設(shè)計,融料流動阻力（如型面光潔度,料道截面厚度,型腔形狀,排氣系統(tǒng)）等因素都直接影響到融料在型腔內(nèi)的實際流動性,凡促使融料降低溫度,增加流動性阻力的則流動性就降低。 
   模具設(shè)計時應(yīng)根據(jù)所用塑料的流動性,選用合理的結(jié)構(gòu)。成形時則也可控制料溫,模溫及注射壓力、注射速度等因素來適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)填充情況以滿足成形需要。 
    （三）結(jié) 晶 性 
   熱塑性塑料按其冷凝時無出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象可劃分為結(jié)晶形塑料與非結(jié)晶形（又稱無定形）塑料兩大類。所謂結(jié)晶現(xiàn)象即為塑料由熔融狀態(tài)到冷凝時,分子由獨立移動,完全處于無次序狀態(tài),變成分子停止自由運動,按略微固定的位置,并有一個使分子排列成為正規(guī)模型的傾向的一種現(xiàn)象。 
   作為判別這兩類塑料的外觀標(biāo)準(zhǔn)可視塑料的厚壁塑件的透明性而定,一般結(jié)晶性料為不透明或半透明（如聚甲醛等）,無定形料為透明（如有機(jī)玻璃等）。但也有例外情況,如聚（4）甲基戍烯為結(jié)晶性料卻有高透明性,ABS為無定形料但卻并不透明。 
   在模具設(shè)計及選擇注射機(jī)時應(yīng)注意對結(jié)晶料有下列要求： 
  （1）料溫上升到成形溫度所需的熱量多,要用塑化能力大的設(shè)備。 
  （2）冷凝時放出熱量大,要充分冷卻。 
  （3）熔態(tài)與固態(tài)的比重差大,成形收縮大,易發(fā)生縮孔、氣孔。 
  （4）冷卻快結(jié)晶度低,收縮小,透明度高。結(jié)晶度與塑件壁厚有關(guān),壁厚冷卻慢結(jié)晶度高,收縮大,物性好。所以結(jié)晶性料應(yīng)按要求必須控制模溫。 
  （5）各向異性顯著,內(nèi)應(yīng)力大。脫模后未結(jié)晶化的分子有繼續(xù)結(jié)晶化傾向,處于能量不平衡狀態(tài),易發(fā)生變形,翹曲。 
  （6）結(jié)晶熔點范圍窄,易發(fā)生未熔粉末注入模具或堵塞進(jìn)料口。  
    （四）熱敏性及水敏性 
  1、熱敏性塑料系指某些塑料對熱較為敏感,在高溫下受熱時間較長或進(jìn)料口截面過小,剪切作用大時,料溫增高易發(fā)生變色、降聚,分解的傾向,具有這種特性的塑料稱為熱敏性塑料。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。熱敏性塑料在分解時產(chǎn)生單體、氣體、固體等副產(chǎn)物，特別是有的分解氣體對人體、設(shè)備、模具都有刺激、腐蝕作用或毒性。因此,模具設(shè)計、選擇注射機(jī)及成形時都應(yīng)注意,應(yīng)選用螺桿式注射機(jī),澆注系統(tǒng)截面宜大,模具和料筒應(yīng)鍍鉻,不得有死角滯料,必須嚴(yán)格控制成形溫度、塑料中加入穩(wěn)定劑,減弱熱敏性能。 
  2、有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分,但在高溫、高壓下也會發(fā)生分解,這種性能稱為水敏性,對此必須預(yù)先加熱干燥。  
    （五）應(yīng)力開裂及熔融破裂 
  1、有的塑料對應(yīng)力敏感,成形時易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力并質(zhì)脆易裂,塑件在外力作用下或在溶劑作用下即發(fā)生開裂現(xiàn)象。 
   為此,除了在原料內(nèi)加入附加劑提高抗裂性外,對原料應(yīng)注意干燥,合理的選擇成形條件,以減少內(nèi)應(yīng)力和增加抗裂性。并應(yīng)選擇合理的塑件形狀,不宜設(shè)置嵌件等盡量減少應(yīng)力集中。模具設(shè)計時應(yīng)增大脫模斜度,選用合理的進(jìn)料口及頂出機(jī)構(gòu),成形時應(yīng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)料溫、模溫、注射壓力及冷卻時間,盡量避免塑件過于冷脆時脫模,成形后塑件還宜進(jìn)行后處理提高抗裂性,消除內(nèi)應(yīng)力并禁止與溶劑接觸。 
  2、當(dāng)一定融熔指數(shù)的聚合物熔體,在恒溫下通過噴嘴孔時其流速超過某值后,熔體表面發(fā)生明顯橫向裂紋稱為熔融破裂,有損塑件外觀及物性。故在選用熔融指數(shù)高的聚合物等,應(yīng)增大噴嘴、澆道、進(jìn)料口截面,減少注射速度,提高料溫。  
    （六）熱性能及冷卻速度 
  1、各種塑料有不同比熱、熱傳導(dǎo)率、熱變形溫度等熱性能。比熱高的塑化時需要熱量大,應(yīng)選用塑化能力大的注射機(jī)。熱變形溫度高的冷卻時間可短,脫模早,但脫模后要防止冷卻變形。熱傳導(dǎo)率低的冷卻速度慢（如離子聚合物等冷卻速度極慢）必須充分冷卻,要加強(qiáng)模具冷卻效果。熱澆道模具適用于比熱低,熱傳導(dǎo)率高的塑料。 
   比熱大、熱傳導(dǎo)率低,熱變形溫度低、冷卻速度慢的塑料則不利于高速成形,必須用適當(dāng)?shù)淖⑸錂C(jī)及加強(qiáng)模具冷卻。 
  2、各種塑料按其品種特性及塑件形狀,要求必須保持適當(dāng)?shù)睦鋮s速度。所以模具必須按成形要求設(shè)置加熱和冷卻系統(tǒng),以保持一定模溫。當(dāng)料溫使模溫升高時應(yīng)予冷卻,以防止塑件脫模后變形,縮短成形周期,降低結(jié)晶度。 
   當(dāng)塑料余熱不足以使模具保持一定溫度時,則模具應(yīng)設(shè)有加熱系統(tǒng),使模具保持在一定溫度,以控制冷卻速度,保證流動性,改善填充條件或用以控制塑件使其緩慢冷卻,防止厚壁塑件內(nèi)外冷卻不勻及提高結(jié)晶度等。對流動性好,成形面積大、料溫不勻的則按塑件成形情況有時需加熱或冷卻交替使用或局部加熱與冷卻并用。為此模具應(yīng)設(shè)有相應(yīng)的冷卻或加熱系統(tǒng)。各種塑料成形時要求的模溫及熱性能見表1-4及表1-5。  
    （七）吸 濕 性 
    塑料中因有各種添加劑，使其對水分各有不同的親疏程度，所以塑料大致可分為吸濕、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的兩種，料中含水量必須控制在允許范圍內(nèi)，不然在高溫、高壓下水分變成氣體或發(fā)生水解作用，使樹脂起泡、流動性下降、外觀及機(jī)電性能不良。所以吸濕性塑料必須按要求采用適當(dāng)?shù)募訜岱椒�及�?guī)范進(jìn)行預(yù)熱，在使用時還需用紅外線照射以防止再吸濕。  

二、成 形 特 性
 
    常用熱塑性塑料成形特性及成形條件見表1-4及表1-5。  

第三節(jié) 增 強(qiáng) 塑 料 
 
    為了進(jìn)一步改善熱固及熱塑性塑料的機(jī)電性能。常在塑料中加入玻璃纖維填料（簡稱玻纖）,作為增強(qiáng)材料,以樹脂為粘結(jié)劑而組成新型復(fù)合材料,通稱為增強(qiáng)塑料（熱固性塑料的增強(qiáng)塑料又稱為玻璃鋼）。由于塑料配方的玻璃纖維的品種、長度、含量等不同,其工藝性及使用特性也各不相同。本節(jié)主要介紹模壓用的熱固性增強(qiáng)塑料及注射用的熱塑性增強(qiáng)塑料。  

一、熱固性增強(qiáng)塑料
 
    熱固性增強(qiáng)塑料是以樹脂、增強(qiáng)材料、輔助劑等組成。其中樹脂作為粘結(jié)劑,它要求有良好的流動性、適宜的固化速度、副產(chǎn)物少,易調(diào)節(jié)粘度和良好的互溶性,并需滿足塑件及成形要求。增強(qiáng)材料起骨架作用,其品種規(guī)格繁多主要用玻璃纖維,一般含量為60%、長度為15-20mm。輔助劑包括調(diào)節(jié)粘度的稀釋劑（用以改進(jìn)玻纖與樹脂的粘結(jié)）、用以調(diào)節(jié)樹脂-纖維界面狀態(tài)的玻纖表面處理劑、用以改進(jìn)流動性,降低收縮,提高光澤度及耐磨性等用的填料和著色顏料等。由于選用的樹脂,玻纖的品種規(guī)格（長度、直徑,無堿或含堿,支數(shù),股數(shù),加捻或無捻）,表面處理劑,玻纖與樹脂混制工藝（預(yù)混法或預(yù)浸法,塑料配比等不同則其性能也各不相同)。  
    （一）工 藝 特 性 
  1、流動性增強(qiáng)料的流動性比一般壓塑料差,流動性過大時易產(chǎn)生樹脂流失與玻纖分頭聚積。過小則成形壓力及溫度將顯著提高。影響流動性的因素很多,要評定某種料的流動性,必須按組成作具體分析。影響流動性的因素 
   見表1-6。 
  2、收縮率增強(qiáng)塑料的收縮率比一般壓塑料小,它主要由熱收縮及化學(xué)結(jié)構(gòu)收縮組成。影響收縮的因素首先是塑料品種。一般酚醛料比環(huán)氧、環(huán)氧酚醛、不飽和聚酯等料要大,其中不飽和聚酯料收縮最小。其它影響收縮的因素是塑件形狀及壁厚,厚壁則收縮大,塑料中所含填料及玻纖量大則收縮小,揮發(fā)物含量大則收縮也大,成形壓力大,裝料量大則收縮小,熱脫模比冷脫模的收縮大,固化不足收縮大,當(dāng)加壓時機(jī)及成形溫度適當(dāng),固化充分而均勻時則收縮小。同一塑件其不同部位的收縮也各不相同,尤其對薄壁塑件更為突出。一般收縮率為0-0.3%， 
   而0.1-0.2%的則居多,收縮大小還與模具結(jié)構(gòu)有關(guān),總之選擇收縮時應(yīng)綜合考慮。 
  3、壓縮比增強(qiáng)料的比容,壓縮比都較一般壓塑料大,預(yù)混料則更大,因此在模具設(shè)計時需取較大的裝料室,同時向模內(nèi)裝料也較困難,尤其預(yù)混料更為不便,但如采用料坯預(yù)成形工藝則壓縮比就可顯著減小。 
   裝料量一般可預(yù)先估算，經(jīng)試壓后再作調(diào)整。估算裝料量的方法可由如下四種： 
  （1）計算法裝料量可按公式（1-3）計算： 

A = V × G（1+3-5%）（1-3）
 

  式中A-裝料量（克）V-塑件體積（cm3）G-所用塑料比重（克/cm3）3-5%-物料按發(fā)物、毛刺等損耗量補(bǔ)償值
 
  （2）形狀簡化計算法將復(fù)雜形狀塑件簡化成由若干個簡單形狀組成,同時將尺寸也相應(yīng)變更再按簡化形狀進(jìn)行計算 
  （3）比重比較法當(dāng)按金屬或其它材料的零件仿制塑件時,則可將原零件的材料比重及重量與所選用的增強(qiáng)塑料比重之比求得裝料量 
  （4）注型比較法用樹脂或石蠟等澆注型材料注入模具型腔成形后再以此零件按比重比較法求得裝料量 
  4、物料狀態(tài)增強(qiáng)料按其玻纖與樹脂混合制成原料的方式可分為如下三種狀態(tài)。 
  （1）預(yù)混料是將長達(dá)15-30mm的玻纖與樹脂混合烘干而成,它比容大,流動性比預(yù)浸料好,成形時纖維易受損傷,質(zhì)量均勻性差,裝料困難,勞動條件差。適用于壓制中小型、復(fù)雜形狀塑料及大量生產(chǎn)時,不宜用于壓制要求高強(qiáng)度的塑件。使用預(yù)混料時要防止料“結(jié)”使流動性迅速下降。該料互溶性不良,樹脂與玻纖易分頭聚積。 
  （2）預(yù)浸料是將整束玻纖浸入樹脂,烘干切短而成。它流動性比預(yù)混料差,料束間相溶性差,比容小,玻纖強(qiáng)度損失小,物料質(zhì)量均勻性良好,裝模時易按塑件形狀受力狀態(tài)進(jìn)行合理輔料,適用于壓制形狀復(fù)雜的高強(qiáng)度塑料。 
  （3）浸氈料是將切短的纖維均勻地鋪在玻璃布上浸漬樹脂而成的氈狀料,其性能介于上述兩者之間。適用壓制形狀簡單,厚度變化不大的薄壁大型塑件。 
  5、硬化速度及貯存性增強(qiáng)塑料按其硬化速度可分為快速和慢速兩種。快速料固化快,裝料模溫高,為適用于壓塑小型塑件及大量生產(chǎn)時常用原料。慢速料適用于壓制大型塑件,形狀復(fù)雜或有特殊性能要求及小批量生產(chǎn)時,慢速料必須慎重選擇升溫速度,過快易發(fā)生內(nèi)應(yīng)力,硬化不勻,填充不良。過慢則降低生產(chǎn)效率。所以模具設(shè)計時應(yīng)預(yù)先了解所用料的要求。 
   各種料都有其允許貯存期及貯存條件。凡超期或貯存條件不良者都會導(dǎo)致塑料變質(zhì),影響流動性及塑件質(zhì)量,故試模及生產(chǎn)時都應(yīng)注意。  
    （二）成 形 條 件 
    熱固性增強(qiáng)塑料的成形條件見表1-7。  
    （三）塑件及模具設(shè)計注意事項 
  1、塑件設(shè)計時應(yīng)注意下列事項。 
  （1）塑件光潔度可達(dá)7-9,精度一般宜取3-5級,但沿壓制方向精度不易保證,宜取自由公差。 
  （2）不易脫模,宜取較大脫模斜度。若不允許取較大脫模斜度時,則塑件徑向公差宜取大。 
  （3）塑件宜取回轉(zhuǎn)體對稱外形,不宜過高。 
  （4）壁應(yīng)厚而均勻,避免尖角、缺口、窄槽等形狀,各面應(yīng)圓弧過渡連接以防止應(yīng)力集中、死角滯料,填充不良, 
     物料集聚堵塞流道。 
  （5）孔一般應(yīng)取通孔,避免用Φ5mm以下的盲孔,盲孔底部應(yīng)成半球面或圓錐面以利物料流動,孔徑及深度比一般為1∶2-1∶3,大型塑件盡量不設(shè)計小孔,孔間距、孔邊距宜取大,大密度排列的小孔不宜模壓成形。 
  （6）螺孔比螺桿易成形,M6以下螺紋不宜成形,齒形宜用半圓形及梯形,其圓角半徑應(yīng)大于0.3mm,并應(yīng)注意半角公差,可以參照一般塑制的螺紋進(jìn)行設(shè)計。當(dāng)塑件螺紋與其它材料螺紋零件接合時,要考慮其配合張力,螺紋段長度應(yīng)取最小尺寸。 
  （7）成形壓力大,嵌件應(yīng)有足夠強(qiáng)度,防止變形損壞,定位必須可靠。 
  （8）收縮小,有方向性,易發(fā)生熔接不良,變形、翹曲、縮孔、裂紋及應(yīng)力集中,樹脂填料分布不勻。薄壁塑件易碎,不易脫模,大面積塑件易發(fā)生波紋及物料聚積。 
  2、模具設(shè)計時應(yīng)注意下列事項。 
  （1）要便于裝料,有利于物料流動填充型腔。 
  （2）脫模斜度宜取1°以上。 
  （3）宜選塑件投影面大的方向作為成形加壓方向便于物料填充型腔,但不宜把尺寸精度高的部位和嵌件、型芯軸線垂直方向作為加壓方向。 
  （4）物料滲入力強(qiáng),飛邊厚不易去除,選擇分型面時應(yīng)注意飛邊方向。上下模及并鑲件宜取整體結(jié)構(gòu),組合結(jié)構(gòu)裝配間隙不宜取大,上下模可拆成形零件宜取3-4級滑配合。 
  （5）收縮率為0-0.3%,一般取0.1-0.2%,物料體積一般取塑件體積的2-3倍。 
  （6）成形壓力大,物料滲擠力大。模具型芯嵌件應(yīng)有足夠強(qiáng)度、防止變形、位移與損壞。尤其對細(xì)長型芯與型腔間空隙較小時更應(yīng)注意。 
  （7）模具應(yīng)拋光、淬硬。 
  （8）頂出力大,頂桿應(yīng)有足夠強(qiáng)度,頂出應(yīng)均勻,頂桿不宜兼作型芯。 
  （9）快速成形料在成形溫度下即可脫模,慢速成形料模具應(yīng)設(shè)有加熱及強(qiáng)迫冷卻措施。  

二、熱塑性增強(qiáng)塑料
 
    熱塑性增強(qiáng)塑料一般由樹脂及增強(qiáng)材料組成。目前常用的樹脂主要為尼龍、聚苯乙烯、ABS、AS,聚碳酸酯、線型聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等。增強(qiáng)材料一般為無堿玻璃纖維（有長短兩種,長纖維料一般與粒料長一致為2-3mm,短纖維料長一般小于0.8mm）經(jīng)表面處理后與樹脂配制而成。玻纖含量應(yīng)按樹脂比重選用最合理的配比,一般為20-40%之間。由于各種增強(qiáng)塑料所選用的樹脂不同,玻纖長度、直徑,有無含堿及表面處理劑不同其增強(qiáng)效果不一,成形特性也不一。 
    如前所述增強(qiáng)料可改善一系列機(jī)電性能,但也存在一系列缺點：沖擊強(qiáng)度與沖擊疲勞強(qiáng)度低（但缺口沖擊強(qiáng)度增高）；透明性、焊接點強(qiáng)度也降低,收縮、強(qiáng)度、熱膨脹率、熱傳導(dǎo)率的異向性增大。故目前該塑料主要用于塑制小型,高強(qiáng)度、耐熱,工作環(huán)境差及高精度要求的塑件。  
    （一）工 藝 特 性 
  1、流動性差增強(qiáng)料熔融指數(shù)比普通料低30-70%故流動性不良,易發(fā)生填充不良,熔接不良,玻纖分布不勻等弊病。尤其對長纖維料更易發(fā)生上述缺陷,并還易損傷纖維而影響機(jī)電性能。 
  2、成形收縮小、異向性明顯成形收縮比普通料小,但異向性增大沿料流方向收縮小,垂直方向大,近進(jìn)料口處小,遠(yuǎn)處大,塑件易發(fā)生翹曲、變形。 
  3、脫模不良、磨損大該料不易脫模,并對模具磨損大,在注射時料流對澆注系統(tǒng),型芯等磨損也大。 
  4、易發(fā)生氣體成形時由于纖維表面處理劑易揮發(fā)成氣體、必須予以排出,不然易發(fā)生熔接不良、缺料及燒傷等弊病。  
    （二）成形注意事項 
    為了解決增強(qiáng)料上述工藝弊病在成形時應(yīng)注意下列事項： 
  1、宜用高溫、高壓、高速注射。 
  2、模溫宜取高（對結(jié)晶性料應(yīng)按要求調(diào)節(jié)）,同時應(yīng)防止樹脂玻纖分頭聚積,玻纖裸露及局部燒傷。 
  3、保壓補(bǔ)縮應(yīng)充分。 
  4、塑件冷卻應(yīng)均勻。 
  5、料溫、模溫變化對塑件收縮影響較大,溫度高收縮大,保壓及注射壓力增大,可使收縮變小但影響較小。 
  6、由于熱剛性好,熱變形溫度高可在較高溫度時脫模,但要注意脫模后均勻冷卻。 
  7、應(yīng)選用適當(dāng)?shù)拿撃�劑�?nbsp;
  8、宜用螺桿式注射機(jī)成形。尤其對長纖維料必須用螺桿式注射機(jī)加工,如果沒有螺桿式注射機(jī)則應(yīng)在造粒后象短纖維料一樣才可在柱塞式注射機(jī)上加工。  
    （三）成 形 條 件 
    常用熱塑性增強(qiáng)塑料成形條件見表1-8。  
    （四）模具設(shè)計注意事項 
  1、塑件形狀及壁厚特別應(yīng)考慮有利于料流暢通填充型腔,盡量避免尖角、缺口。 
  2、脫模斜度應(yīng)取大,含玻璃纖維15%的可取1°-2°,含玻璃纖維30%的可取2°-3°。當(dāng)不允許有脫模斜度時則應(yīng)避免強(qiáng)行脫模,宜采用橫向分型結(jié)構(gòu)。 
  3、澆注系統(tǒng)截面宜大,流程平直而短,以利于纖維均勻分散。 
  4、設(shè)計進(jìn)料口應(yīng)考慮防止填充不足,異向性變形,玻璃纖維分布不勻,易產(chǎn)生熔接痕等因素。進(jìn)料口宜取薄膜,寬薄，扇形,環(huán)形及多點形式進(jìn)料口以使料流亂流,玻璃纖維分散,以減少異向性,最好不取針狀進(jìn)料口,進(jìn)料口截面可適當(dāng)增大,其長度應(yīng)短。 
  5、模具型芯、型腔應(yīng)有足夠剛性及強(qiáng)度。 
  6、模具應(yīng)淬硬,拋光、選用耐磨鋼種,易磨損部位應(yīng)便于修換。 
  7、頂出應(yīng)均勻有力,便于換修。 
  8、模具應(yīng)設(shè)有排氣溢料槽,并宜設(shè)于易發(fā)生熔接痕部位。