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模具实务
塑料﹕是由分子量非常大的有机化合物所组成﹐或由以其为基本成分的各种材料﹐以热﹑压力等使之具有流动性而成型为最终的固体状态者﹒（我们常常在合成树脂中添加安定剂﹑可塑剂﹑润滑剂﹑着色剂﹑带电防止剂﹑发泡剂等副资材以改良性质或成型性等）  美国塑料工业协会﹕全部或部分由碳与氧﹑氢﹑氮及其它有机及无机元素化合而成﹐在制造的最后阶段成为固体﹐在制造中某些阶段是液体﹐因而可以加热或加压力﹐或两者并用的方式﹐使其形成各种形状﹐此庞大而变化多端的草料种类中的任何一种﹐均可称为塑料﹒
特性﹕1）一种人造的材料﹐即使自然界提供了很多成分﹐但仍需人类混合若干自然元素﹒
2）一般塑料是有机化合物﹐具有碳原子与原子间炼状连接的化合物﹒
3）塑料材料在成为最终产品以前﹐在某些阶段必需要能够流动﹒
4）塑料材料是一种聚合物﹒聚合是使两种高分子量的有机化合物在热或压力之下﹐或是二种共同作用下﹐合成与原分子性质完全不同的大分子﹒
塑料的通性﹕1）重量轻──铁的比重是7.8﹐铝的是2.6﹐而塑料的比重只有0.9~2之间﹒
2）坚固耐用－尤其是玻璃纤维强化塑料（FRP）更是强韧无比﹒
3）电绝缘性强
4）耐蚀性强－耐水﹑耐油﹑耐酸﹑耐化学品﹐且不生锈﹒
5）成型容易﹐生产率高－具有加热软化的性质﹐极易成型﹒
6）原料丰富﹐价格低廉－原料取得容易﹐可增加广泛用途﹒
7）色彩鲜明﹐着色容易－光泽﹑透明﹑半透明性好﹐色彩清明﹐适当加入着色剂﹐可改变其色泽﹒
8）主要原料为煤炭﹑石油等石油化工之产品﹒
塑料可分为热可塑性塑料（thermo plastics）和热可硬化性塑料（thermosetting plastics）
中 文 名 称  简称  全名
丙丁烯-丁二烯-苯乙烯塑料  ABS  Acrylonitrile-butadiene styrene  plastice
聚醯胺（耐隆） &nbspA &nbspolyamide(Nylon)
聚碳酸脂 &nbspC &nbspolycarbonate
聚乙烯 &nbspE  Polyetylene
聚氯化甲烯﹐聚缩醛（塑料钢）  POM  Polyoxymenthylene, polyacetal
聚丙烯  PP  Polypropylence
聚氧化苯  PPO  Polypropylene oxide
聚苯乙烯  PS  Polystyrene
聚氯乙烯  PVC  Poly(vinyl chloride)
耐隆  PA  Polyamide(Nylon)
聚碳酸脂  PC  Polycarbonate
聚乙烯  PE  Polyetylene
主要热可塑性塑料之特性与用途
塑料名称  特性    用          途
    电气  机械  建筑  日用品  其它
PVC  强度﹑电气﹑绝缘性﹑耐药品性﹑加可塑剂可软化﹑耐热性不很好  电线被覆﹑电线管﹑绝缘材料﹑胶带  车用坐垫﹑化工厂配管﹑汽车零件  水管﹑塑料地板﹑屋顶材料﹑隔热材料  手提袋﹑皮带﹑塑料鞋﹑桌巾﹑透明瓶子﹑电话机  玩具﹑农业用薄皮﹑涂料﹑
PVDC  比PVC耐药性大﹑耐热性﹑薄膜的透气性小    车用坐垫  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﹑耐药性成品
PVAC  无色透明接着性好﹐耐旋光性差﹐耐热差﹐吸水性大﹐大部分溶剂可溶    皮带  涂料﹑地板﹑安全玻璃  工作服﹑袜子﹑胶手套  PVAL的原料﹑口香糖﹑接着剂
PVA  无色透明弹性体﹑耐热﹑绝缘﹑软化点高  电线被覆  安全销子的中间膜  安全玻璃涂料  合成纤维﹑接着剂﹑塑料皮  软化PVA可作土壤改良剂
PMMA  无色透明﹑光学性良﹑强韧﹑绝缘性良﹑加工性好﹑耐候性好  照明器具零件﹑透明板  防风玻璃﹑车尾灯  广告灯﹑灯座﹑广告牌  纽扣及其它装饰品  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﹑吸震性好﹑耐热﹑耐寒﹑耐药品﹑尺寸安定性差  电线被覆﹑电器零件  齿轮﹑轴承﹑坐垫﹑凸轮  户车﹑尼龙皮  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﹒电器绝缘性﹐接着印刷差  电波及其零件﹑电线被覆  挡泥板﹑迫紧  可绕性水管  包装材料﹑食器﹑容器药瓶﹑水筒﹑塑料袋  玩具﹑杂货
PTFE  高低温电气绝缘性﹑耐药性﹑强度很大﹑耐热佳﹑耐磨性﹑安全性佳  高级绝缘材料﹑绝缘管﹑电线﹑电器零件  迫紧﹑轴承﹑输送带  耐紫外线之建筑用具    耐药品之成型品
CA  透明,可挠性﹑加工性良好﹑着色易  收音机谷﹑电话器  汽车方向盘﹑电扇叶片  涂料  照相胶卷﹑录音带﹑文具  难燃烧物﹑眼睛框
PP  最轻的塑料﹐机械强度比PE高﹐电气﹑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﹑高韧性高温塑料袋﹑带  胶卷﹑水管﹑各种成型品
POM  强韧﹑耐久力大﹑耐热﹑耐药品﹐类似尼龙﹐耐磨耗﹐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  各种成型品﹑玩具
PC  高低温之机械性良﹑特别耐冲击﹑低温安定性好﹑耐候﹑透明性  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﹑胶卷﹑果汁机﹑吹发机﹑奶瓶  接着剂
ABS  乳白色半透明﹐耐冲击比PS好﹐流动性佳﹐化学电镀密着性佳﹐耐热性佳  电气零件﹑收音机外谷  机械之构造体﹑金属化用品﹑汽车仪表板  陈列橱﹑管类  文具﹑容器﹑吸尘机零件  安全帽﹑电池箱
主要热硬化性塑料之特性与用途
塑料名称  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﹑安定性良好﹑暗色不耐碱﹑易变色﹑染色性有限  各种电器零件﹑机械零件﹑无声齿轮﹑剎车来令﹑接着剂﹑食器﹑容器﹑安全帽﹑涂料﹑
UF  无色﹑着色自由﹐与PE性质类似而稍劣﹑耐水性和耐候性不好  电气零件﹑配电器具﹑电话筒﹑汽车零件﹑合板接着剂﹑涂料﹑按钮﹑容器﹑麻将牌﹑时针盘﹑筷子﹑衣扣﹑瓶盖等
MF  与UF同唯耐水性佳﹐表面硬度大﹐耐燃性﹑无色﹑易于着色  配电盘﹑机械零件﹑汽车零件﹑丽光板﹑涂料﹑接着剂﹑容器﹑食器﹑纸﹑布的树脂加工
UP  绝缘性佳﹑玻璃纤维补强之UP机械强度大﹑耐热﹑耐药品﹑可低压成形﹑耐水  构造材料﹑建筑材料﹑汽车零件﹑车体﹑船﹑屋顶材料﹑椅子﹑纽扣﹑装饰品﹑安全帽﹑药筒等
SP or SI  耐高﹑低温﹑绝缘性佳﹑特有的表面﹑物理性﹑脱模性﹑消泡性﹑耐磨性优﹑耐日光﹑耐化学药品﹑无毒  沉水马达﹑无油液压器﹑脱模剂﹑润滑剂﹑迫紧﹑防水剂﹑消泡剂﹑型材﹑接着剂
EP  金属的接着性大﹑耐药品性﹑机械强度大﹑绝缘性好  绝缘材料﹑金属涂料﹑金属接着剂﹑工具治具﹑来令﹑基层板等
PDAP or DAP  强度大﹑绝缘性﹑耐药品性﹑耐热性﹑尺寸安定性良好﹐湿润时耐磨耗性良好﹑可低压成形  晶体管抵抗器﹑电气计算机﹑壁面材料﹑屋顶材料﹑绝缘胶带
PU or PUR  有弹性﹑强韧﹑耐磨耗性﹑耐热性﹑耐油性﹑耐老化性良好﹐稍不耐酸﹑热水  缓冲材﹑断热材﹑合成皮革﹑接着剂﹑涂料寝具﹑坐垫﹑浴用海绵
塑料的燃烧试验
  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
PMMA  易  不熄灭  黄色﹐尾端青绿  软化  压克力气味  和玻璃一样声音﹐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﹐大多为透明成形品
PA  慢慢燃烧  熄灭  先端黄色  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  软质者类似橡胶﹐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  先端黄色﹐下端青色  熔融落下  石油臭味  淡乳白色﹐大多为半透明或不透明之油状固体
ABS  易  不熄灭  黄色黑烟  熔融落下  橡胶味﹑辣味  不透明稍具油质
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
  
塑料副资材
    塑料加各种添加剂可改良其性质﹐这些添加剂总称为副资材（subsidiary materials）﹒包括安定剂﹑可塑剂﹑润滑剂﹑难燃剂﹑着色剂﹑填充料﹑带电防止剂﹑发泡剂﹒
安定剂﹕塑料在加工过程或使用中常因热﹑光﹑空气﹑湿气等而多少发生变色或劣化﹐加入安定剂可以减小此缺点
可塑剂﹕塑料添加可塑剂能变软﹐防止塑料随温度变硬和变软﹒温度高则会变软﹐冬天变硬﹒
润滑剂﹕可使塑料在熔融时的流动性变好﹐且变得不与模具黏着﹐易于成型﹒
难燃剂﹕有机卤化物或有机邻化物或氧化锑等无机化合物﹐可使用塑料难燃﹐但不能做到不燃﹒
着色剂﹕粉末状的干性颜料﹑糊状的调色颜料﹒干性材料是与粒状塑料充分混合使用﹒
填充料﹕加入玻璃纤维﹑布﹑纸等可增强塑料的强度﹔加入二硫化铜或石墨等材料﹐可增加耐磨性﹔云母对电气性质﹐石棉对耐热性﹐碳酸钙或木粉对增量或成型的改善﹐成型收缩的减轻﹐降低成本等各有其效﹒
带电防止剂﹕塑料是卓越的绝缘体﹐所以很容易带静电而吸尘埃﹒为改变此情况﹐可在塑料的表面增加一层湿气﹒即增加表面吸湿性﹒带电防止剂都有亲水基﹐亲水基可选用碳酸盐﹑硫酸脂﹑胺﹑磷酸盐﹑硼酸盐﹑醇类等﹒
发泡剂﹕塑料加入适当的发泡剂加热后即成多孔性的发泡橡胶﹒
  
成型加工
  
成型加工原理
成型加工方法一般为熔化﹑流动﹑凝固三个基本过程的变化﹒
第一阶段﹕  可塑化阶段[$shy]－熔化
第二阶段﹕   充填阶段──流动
第三阶段﹕    冷却阶段──凝固
可塑化﹕塑料之所以可以成型加工是由于塑料在温度与压力的作用下产生变形﹐依照受热温度不同可分为四种状态﹐玻璃状态﹑可塑性状态﹑分解状态﹒玻璃状态分子在冻结状态﹐硬且脆遇压力易破裂﹔高弹性状态因外力可变形﹐未达熔化状态﹐不易成型﹔可塑化状态可随意加工﹔分解状态后塑料开始分解﹐出现气体分解物﹐甚至烧焦﹒
充填﹕充填是将可塑化状态下的融融塑料﹐在压力的作用下流动﹐充满整个成型空间而成型的过程﹒若塑料的流动性不良﹐成型压力不足时﹐可造成充填不足的现象﹔相反﹐流动性越好﹐易造成成型品在分模面上造成毛边缺陷﹒
冷却﹕成型品的冷却时间是依照塑料的性质﹑成型品的形状大小﹑尺寸精度﹑外观而定﹒
  
成型加工法﹐要依照材料的种类﹑特性成型品的形状等来选择不同形式的加工法﹐但总以使用模具﹐再将材料加热加压为原则﹐目前使用的加工方法有﹕压缩成型﹑转移成型﹑射出成型﹑挤制成型﹑吹入成型﹑轮压成型﹑真空成型﹑粉末成型﹑发泡成型﹑积层成型等﹒
压缩成型﹕历史最悠久的塑料成型法﹒特点﹕a.设备费用低﹔b.可成型任何塑料材料;c.成型品配向小;d.材料几无损失﹒
转移成型﹕制作塑料中包含有其它对象的零件﹒与压缩成型之差别是塑料材料在模具的加热室中加热软化﹐然后再以柱塞将熔融的塑料加压使其经注道﹑流道﹑浇口导入模中﹐在模中加热一定时间而硬化﹒
射出成型﹕广泛用于热可塑性塑料的成型﹐是把粒状的材料在加热缸中加热成流动状态﹐再由喷嘴向模具中射出成型﹐待成品冷却固化后再开模将成品顶出﹒特点﹕加工效果良好﹐可成型任何塑料材料及形状复杂之成型品﹐且成型速度快﹐尺寸容易控制﹐是目前最破得便塑料成型方法﹒
  
成型品设计
设计原则﹕直接影响到模具设计﹑模具制作﹑成型技术及成型品的品质﹒1﹐依照成型品的要求机能决定其形状﹑尺寸﹑外观及所用树脂﹔2﹐设计之成型品必须符合模塑原则﹐即模具制作容易﹑成型及后加工容易﹐但不失成型品之机能﹒
分模线﹕有分模和排气的作用﹐但由于模具精度及成型条件之差异﹐易产生毛边﹐及残留痕迹﹐有碍于成型品之外观和精度﹒
  分模线的选定要领﹕1﹑不得位于明显位置而影响成形品外观﹒2﹑开模时﹐不成死角之位置﹒3﹑位于模具加工容易之位置﹒4﹑位于成型品后加工容易之位置﹒5﹑位于不失尺寸精度之位置﹒
  脱模斜度的设定﹕脱模斜度视成形品之形状﹐成形材料之类别﹑模具构造﹑表面精度﹐以及加工方向等有所不同﹐普通场合﹐适当之脱模斜度约为1／30~1/60(2~1[$ordm]),实用之最小界限为1/120(1/2[$ordm]).在不生妨碍之情形下﹐脱模斜度之范围愈大愈佳﹒
肉厚的设定﹕肉厚不均匀对成形性的影响﹕
（1）  成形品之冷却时间﹐取决于肉厚较厚部﹐使用成形周期延长﹑生产性降低﹒
（2）  肉厚不均匀则成形品冷却后﹐收缩不均匀﹐造成收缩下陷﹐产生内盈利﹐变形﹑破裂﹒
    决定肉厚必须注意下列事项
    1﹑构造强度是否充分﹒
    2﹑能否抵抗脱模力
    3﹑能否均匀分散冲击作用力﹒
    4﹑有埋入件之场合﹐能否防止破裂﹐若发生熔合线是否影响强度﹒
    5﹑成形孔部之熔合线是否影响强度﹒
    6﹑尽可能肉厚均一﹐以防收缩下陷﹒
    7﹑棱角及薄肉部是否妨碍材料流动﹐而引起充填不足﹒
塑料名称  PE  PP  PA  POM  PS  PBT  ABS﹑AS  PMMA  硬质PVC  PC  CA
标准肉厚  0.5~3.0  0.6~3.0  0.5~3.0  1.5~5.0  1.2~3.5  0.8~3.0  1.2~3.5  1.5~5.0  2.0~5.0  1.5~5.0  1.2~3.5
补强与变形之防止﹕
    1﹑角隅部位设立R角﹒
    2﹑加装补强肋﹒
    3﹑变化肉厚及形状﹒
BOSS之设计﹕boss是成型品的凸出部分﹐可弥补孔的周围强度﹐可供装配时嵌合之用﹐以及作局部增高之用﹒由于凸谷是突出部分﹐肉厚增加﹐所以容易造成收缩下陷﹒成形品的谷部在模具中成为盲孔﹐易聚集空气造成充填不足或烧焦的现象﹒
    1﹑凸谷的长度以不超过本身直径的两倍为宜﹐否则必须加装补强肋﹒
    2﹑凸谷的位置不要太接近转角或侧壁﹒
    3﹑凸谷的形状以圆形为宜﹔设置于底座时以3个为宜﹐凸出底面0.3~0.5mm.
孔的设计﹕孔的成型方法有两种﹐成型后再加工﹑在模具追踪一体成型﹒在成型时由于材料的流动与模具内结构的关系﹐经常会造成熔合线﹐而减弱成形品的强度﹔孔与孔的间距﹐孔与边缘的距离﹐孔深与成形品厚度等也都会影响成形品的强度及成形性﹒
    1﹑孔与孔的间距为孔径的2倍以上﹒
    2﹑孔的周围肉厚易增加﹒
    3﹑孔与成形品边缘的距离宜为孔径的3倍以上﹒
    4﹑孔与侧壁的距离宜为孔径的3/4倍以上﹒
    5﹑垂直成形材料流向的盲孔﹐其孔径在1.5mm以下时﹐心型销有弯曲的危险﹐孔深不宜为孔径的2倍以上﹒
    6﹑以心型销对合的孔﹐会产生偏心﹐可将任何一方的孔加大﹒
  嵌入件﹕
    功用﹕1﹑减少成形品的摩擦和破裂﹐以增加成形品的机械强度﹒
          2﹑可作为传导电流的媒体﹒
          3﹑装饰成形品与增进成形品的组合工作﹒
          4﹑可作为螺纹成形的预置心型﹒
    缺点﹕1﹑由于金属与塑料的收缩率不同﹐成形后﹐成形品易产生龟裂﹒
          2﹑使用嵌入件成形时﹐会使成形周期减缓﹒
    为使嵌入件与塑料密切结合﹑不松脱﹐常常在嵌入件与塑料的结合部分﹐设计成各种粗糙的表面或凹凸的形状﹐如切槽﹑压花﹑钻孔﹑冲弯等﹒
  
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