作者：邓万国
出版社：电子工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
塑料成型工艺与模具结构(第2版)试读：
再版前言
本书是为中等职业学校、技工学校、高级技工学校和技师学院模具制造技术、模具设计与制造专业、塑料成型加工专业的学生及生产一线从事塑料模具设计、塑料制品结构设计和塑料模具制造的技术人员所编写的一本实用性的教材。其主要特色为：
1.合理地编排教材内容
本书在内容上进行了合理的安排，从塑料的性能、塑料的成型工艺、塑料制品的结构工艺性及模具结构等方面，系统地阐述了塑料的成型工艺过程和塑料模具的具体结构等相关知识，内容由浅入深，循序渐进。
2.采用案例教学方法
本书在编写的形式上与传统的教材有所不同，尤其是关于塑料模具结构章节，以案例的形式，选择了实际生产中已使用的具有典型结构的塑料模具类型，详细地解读了塑料模具的具体结构和工作原理，并从模具的开模状态、成型零件的结构特点、浇注系统、排气系统、冷却系统和脱模机构等方面进行了详细的说明。同时还对标准模架的结构及常用的标准件作了相应的阐述。这种案例教学的编写形式，使学习者可从模具的整体结构入手，由浅入深地了解模具的具体结构及其对塑料成型工艺的影响，全面、系统地掌握模塑成型工艺与模具结构的相关知识，培养分析问题和解决问题的能力。
3.文字精炼，图文并茂
本书对各个章节的内容采用了文字描绘与图形表达相结合的方式。其文字讲解是针对具体的图形来进行阐述的，达到了文字精炼、图文并茂的良好效果。
本书由广东省技师学院邓万国老师担任主编，并编写了第4、5章及统稿，广东省惠州工业科技学校王智峰老师任副主编并编写第1、2章，广东省技师学院汪立胜老师编写了第3章，第2版的修订中，在保持原来风格的基础上，除更改了一些错误外，主要增加了第4章的3个实用案例模块，并增加了第6章有关模具CAD/CAE/CAM的简介内容。
在增加的实用案例模块中，主要有带自动脱螺纹的模具结构、热板式热流道的模具结构，使教材所选用的模具类型更加完整。尤其是这两种类型的塑料模具，在结构上比较复杂，在企业中又比较实用，是学生不得不需要了解的内容。此外，还增加了一副有关制造工艺内容的模具，该模块对模具的各主要零件的结构和制造工艺过程作了比较详细的描述，这对从事模具制造专业的学生来说，在了解模具结构的同时，又能了解模具制造的相关工艺内容，是非常必要也是非常重要的。
此次修订的主要内容，由邓万国老师编写完成。在编写过程中，得到了广东省技师学院和广东省惠州工业科技学校领导的大力支持。在此表示衷心的感谢。
本书经华南理工大学宋小春和武汉职业技术学院韩森和教授主审，经教育部审批，列为教育部职业教育与成人教育司推荐教材。
由于编者水平所限，书中难免存在错误和不妥之处，敬请使用本教材的读者给予批评指正。
为了方便教学，本书配有教学指南、电子教案及习题答案（电子版），请有此需要的教师登录华信教育资源网（http：//www.hxedu.com.cn）下载或与电子工业出版社联系，我们将免费提供，E-mail：hxedu＠phei.com.cn。
编 者
2012年4月
第1章 塑料概述
1.1 塑料的组成及分类
塑料一般由树脂和添加剂组成，树脂在塑料中起决定性作用。添加剂对塑料也有非常重要的影响。有些塑料（如聚四氟乙烯）在树脂中不加任何添加剂，树脂就是塑料。但大多数塑料若不加添加剂，就没有实用价值。例如，酚醛塑料必须加填充剂，聚氯乙烯必须加稳定剂，硝化纤维素必须加增塑剂等。所以，我们可以根据塑料的不同用途和不同的性能要求，适当地在树脂中加入一定量的添加剂，来获取某种性能的塑料。1.1.1 塑料的主要成分
1.树脂
树脂属于高分子化合物，称为高聚物，是塑料中主要的、必不可少的成分。它决定塑料的类型，影响塑料的基本性能。简单组分的塑料中树脂含量高达90%～100%，复杂组分的塑料中树脂含量也在40%～60%。
树脂可分为天然树脂和合成树脂两种。天然树脂有的是从树木中分泌出来的，如松香；有的是昆虫的分泌物，如虫胶。合成树脂是用人工合成的方法按天然树脂的分子结构制成的树脂，例如，环氧树脂、聚乙烯、酚醛树脂、氨基树脂等。天然树脂产量有限，性能较差，远远不能满足工业生产的需要，因此在生产中，一般采用合成树脂。
2.添加剂（1）填充剂。填充剂又称填料，是塑料中重要的组成成分，但并非在每一种塑料中都是必不可少的。填充剂可分为有机填充剂和无机填充剂。填充剂在塑料中的作用有两种：一种是为了减少树脂的含量，降低塑料成本，起增量的作用，在塑料中加入一些廉价的填充剂；另一种是既起增量的作用——降低塑料成本，又能改善塑料性能——扩大塑料的应用范围。例如，在聚乙烯、聚氯乙烯中加入碳酸钙填充剂，使其成型为具有足够的刚性和耐热性的钙塑料。再如，加入玻璃纤维，能使塑料的力学性能大幅度提高；加入石棉可以提高耐热性等。
填充剂的形状有粉状、纤维状和层（片）状。粉状填充剂有木粉、纸浆、大理石粉、滑石粉、云母粉、石棉粉、石墨等；纤维状填充剂有棉花、亚麻玻璃纤维、金属丝等；层（片）状填充剂有纸张、棉布、麻布、玻璃布等。（2）增塑剂。对于一些可塑性小、柔软性差的树脂，加入增塑剂可以使塑料的塑性、流动性和柔韧性得到改善，并可降低刚性和脆性。增塑剂一般为高沸点液态和低熔点固态的有机化合物，要求与树脂相容性好、不易挥发、化学稳定性好、耐热、无色、无臭、无毒、价廉。常用的增塑剂有樟脑、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、癸二酸二丁酯等。（3）着色剂。着色剂主要是使塑料具有不同的颜色，起装饰美观作用，有的着色剂还能提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐候性。着色剂包括颜料和染料。颜料又分为无机颜料和有机颜料。无机颜料是不溶性的固态有色物质，它在塑料中分散成微粒而着色，例如，钛白粉、铬粉、镉红、群青等。其着色彩能力、透明性和鲜艳性较差，但耐光性、耐热性和化学稳定性较好。染料可溶于树脂中，有强烈的着色能力，且色泽鲜艳，但耐光性、耐热性和化学稳定性较差，如分散红、土林黄、土林蓝等。有机颜料的特性介于染料与无机颜料之间，如联苯胺黄、酞青蓝等。
提示
在塑料中加入珠光色料、磷光色料和荧光色料，还可使塑料具有特殊的光学性能。（4）润滑剂。润滑剂的作用是防止塑料在成型过程中粘在模具上（简称粘模），同时还能改善塑料的流动性并提高塑件表面光泽度。常用的热塑性塑料中一般都要加入润滑剂，常用润滑剂有硬脂酸、石蜡和金属皂类（硬脂酸钙、硬脂酸锌）等。（5）稳定剂。高分子化合物，在热、力、氧、水、光、射线等作用下，大分子链或化学结构发生分解变化的反应，称为降解。为了防止或抑制降解，需在树脂中加入稳定剂。稳定剂可分为热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂。
① 热稳定剂：抑制和防止树脂在加工或使用过程中受热而降解。例如，聚氯乙烯，其成型温度高于降解温度或当加工温度大于100℃时，高分子开始产生分解，放出氯化氢，颜色开始变成黄色、棕色至黑色，性能变脆，产品没有使用价值。加入热稳定剂后，可防止上述现象的发生，保证塑料顺利成型并延长其使用寿命。常用的热稳定剂是三盐基性硫酸铝、硬脂酸钡等。
② 光稳定剂：阻止树脂由于受到光的作用而引起的降解，从而使塑料变色，力学性能下降。光稳定剂种类很多，有紫外线吸收剂、光屏蔽剂等，常用的有2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮紫外线吸收剂。
③ 抗氧化剂：防止树脂在加工、储存和使用过程中发生氧化，导致树脂降解而失去使用价值。常用的抗氧化剂是2·6-二叔丁基。
塑料添加剂除了上述几种，还有阻燃剂、发泡剂、抗静电剂等。1.1.2 塑料的几种物料形式
根据塑料成型需要，工业上常用于成型的塑料有粉料、粒料、溶液和分散体四种。无论哪一种物料，一般都或多或少地加入了各种添加剂，不是单纯的树脂。
1.粉料和粒料
粉料的配制是将一定配比的树脂和添加剂粉碎，并在混合设备中按一定的工艺混合即可。粒料是将已混合好的粉料置于塑炼设备中，借助于加热和剪切应力作用使之熔融，驱出挥发物与杂质，进一步分散粉料中的不均匀成分，再通过粒化设备使之成为粒料。粉料和粒料由于充分混合，有利于成型后得到性能一致的产品，同时有利于装卸、计量和成型操作，其中，粒料更有利于成型性能一致的产品，所以一般的成型工艺均采用粒料。
2.溶液
溶液是将树脂溶于脂类、醚类和醇类溶剂中，再加入一些增塑剂、稳定型、色料和稀释剂等。溶液的形成分为两种，一种是在合成树脂时特意制成，另一种是在使用时通过配制设备用一定的方法临时配制。用溶液制成的产品，其中并不含溶剂，溶剂在生产过程中已挥发掉了，构成塑料制品的主要成分是树脂和添加剂。溶剂只是为了加工需要而加入的一种助剂。溶液状的塑料主要是用于流涎法生产薄膜、胶片及浇铸制品时使用。
3.分散体
分散体是树脂与非水液体形成的悬浮体，统称为溶胶塑料或“糊”塑料。非水液体又称分散剂，包括增塑剂和挥发性溶剂两类。配制溶胶料的方法是将树脂、分散剂和其他添加剂一起加入球磨机中进行混合。分散体主要用于搪塑、滚塑及涂层制品（如人造革）等方面。1.1.3 塑料分类
塑料品种很多，有上千种，其分类方法也很多，但主要有两种分类方法。
1.按树脂的分子结构及热性能分类（1）热塑性塑料：此类塑料的分子呈线型或支链型结构。加热时软化并熔融，成为可流动的黏稠物体（熔体），成型为一定形状冷却后成为固体，并保持已成型的形状。如果再次加热，又可以软化并熔融，可再次成型，并可反复多次使用。在熔化、成型过程中只有物理变化而无化学变化。所以，热塑性塑料的边角料（水口料）及废品可以回收并掺入原料中再次使用。（2）热固性塑料：此类塑料的分子最终呈体型结构。它在受热之初，分子呈线型结构，故具有可塑性和可熔性，可成型为一定形状，当继续加热时，线型分子间形成化学键结合（交联），分子间呈网状结构，当温度达到一定值后，交联反应进一步加快，形成体型结构，此时树脂既不熔融，也不溶解，形状固定后不再变化，又称固化。如果再加热，不再软化，也不再具有可塑性，在上述过程中既有物理变化，又有化学变化。此类塑料制品的边角料（水口料）和废品不能再回收利用。
2.按塑料的性能和用途分类（1）通用塑料：此类塑料具有产量大、用途广、价格低的特点，主要有酚醛塑料、氨基塑料、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯和聚丙烯六大品种。（2）工程塑料：指在工程技术中作为结构件的塑料。这类塑料的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、尺寸稳定性均较高，具有一定的金属特性，所以常代替金属制造一些零部件。此类塑料有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS等。（3）增强塑料：在塑料中加入玻璃纤维等填料作为增强材料进一步改善塑料的力学、电气性能，形成复合材料，通常称为增强塑料。增强塑料具有优良的力学性能，比强度和比刚度高。热固性的增强塑料俗称玻璃钢。
1.2 塑料的性能
塑料的性能包含使用性能和工艺性能，使用性能体现塑料的使用价值；工艺性能体现塑料的成型特性。1.2.1 塑料的使用性能
塑料的使用性能包括物理性能、化学性能、力学性能、热性能、电性能等，这些性能都可以进行衡量和测定。
1.物理性能（1）密度：单位体积中塑料的质量（重量）。塑料的密度一般比3金属的密度小，在0.83～2.20g/cm之间。（2）透湿性：塑料透过蒸气的性质，用透湿系数表示。在一定的湿度下，试样两侧在单位压力差情况下，单位时间内在单位面积上通过的蒸气量与试样厚度的乘积。（3）透气性：塑料阻止空气穿过的性质，是衡量塑料制品密封能力的一个指标。（4）吸水性：塑料吸收水分的性质，用吸水率表示。吸水率是指在一定温度下，将塑料放在水中浸泡一定时间后质量（重量）增加的百分率。（5）透明性：塑料透过可见光的性质，用透光率表示。透光率是指透过塑料的光通量与其入射光通量的百分比的比值。
2.塑料的化学性能（1）耐化学腐蚀性：指塑料耐酸、碱、盐、溶剂和其他化学物质腐蚀的能力。（2）耐候性：指塑料暴露在日光、冷热、风雨等气候条件下，保持其性能的能力。（3）耐老化性：指塑料暴露于自然环境或人工条件下，随着时间的推移，不产生化学结构变化，并保持其性能的能力。（4）光稳定性：指塑料在日光或紫外线照射下，抵抗褪色、变黑或降解的能力。（5）抗霉性：指塑料对霉菌的抵抗能力。
3.塑料的力学性能
塑料的力学性能主要包括抗拉强度、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、硬度、摩擦系数及磨耗等。
磨耗是塑料试样与特定的砂纸摩擦一定时间后损失的体积，其他指标与金属的力学性能指标有相似的意义。
4.塑料的热性能
塑料的热性能主要包括线膨胀系数、导热系数、玻璃化温度、耐热性、热变形温度、熔体指数、热稳定性、热分解温度、耐燃性等。（1）玻璃化温度：塑料从黏流态或高弹态（橡胶态）向玻璃态（固态）转变（或反向转变）的温度。（2）耐热性：塑料在外力作用下受热而不变形的性质，用热变形温度或马丁耐热温度衡量。
提示
测定热变形温度和马丁耐热温度的原理：将塑料试样置于等速升温的环境中，并在试样上施加一定的弯矩，测定其达到一定弯曲变形量时的温度。热变形温度适合测量常温下是硬质的塑料和板料的耐热性。马丁耐热温度适合测量耐热性小于60℃的塑料。（3）熔体指数：热塑性塑料在一定的温度和压力下，其熔体在10min内通过标准毛细管的质量，以g/10min表示，是反映塑料在熔融状态下流动性的一个量值。（4）热稳定性：塑料在加工或使用过程中受热而不分解变质的性质。（5）热分解温度：塑料在受热时发生分解的温度，是衡量塑料热稳定性的一个指标。塑料加热时应控制在此温度以下。（6）耐燃性：塑料接触火焰时抵制燃烧或离开火焰时阻碍继续燃烧的能力。
5.塑料的电性能
塑料的电性能包括表面电阻率、体积电阻率、介电常数、介电强度、耐电弧性、介电损耗等，是衡量塑料在各种频率的电流作用下表现出来的性能。1.2.2 塑料的工艺性能
1.热固性塑料的工艺性能（1）收缩性（缩水）：热固性塑料在高温下成型后冷却至室温，其尺寸会发生收缩的特性称为收缩性，用收缩率表示，其表达式为：δ=（L−L）/L×100%。式中δ为塑料的收缩率，L为模具在室温时m11m的尺寸（mm），L为塑件产品在室温时的尺寸（mm）。1
① 造成收缩的原因。
a.化学结构发生变化：热固性塑料在成型过程中，分子结构从线型过渡到体型结构后密度增大，必然导致体积减小，从而造成收缩。
b.热收缩：塑料的膨胀系数要比钢材大，其收缩也比钢材大，故塑料制品尺寸要比模具尺寸小。
c.弹性恢复：塑料在型腔中成型时有很大的压力，一旦开模后压力消失，塑料制品产生弹性恢复而胀大，可抵消一部分收缩。
d.塑性变形：当模具打开时，塑料受的压力降低，但模具仍紧压制品的四周，可使制品局部变形，造成局部收缩。
② 影响收缩，造成收缩率波动的原因。
a.塑料的种类：不同的塑料，由于其分子结构的差异，其收缩是不同的。同一种塑料，由于分子量和填料的品种含量的不同，收缩率也有差别。一般的树脂含量高，分子量大、填料为有机物时收缩较大。
b.塑料制品结构：同一种塑料，由于制品的形状、尺寸、壁厚、有无嵌件、嵌件多少、如何分布等因素也会造成收缩变化，使收缩率波动。一般制品越复杂、壁薄、嵌件多且均匀分布的收缩率较小。
c.成型工艺：预热情况、成型温度、模具温度、成型压力、保压时间、冷却速度等也会使收缩率产生波动。一般地，有预热、成型温度较低，压力较大，保压时间长的产品收缩率较小。
d.后收缩和后处理收缩：塑料件在成型时，由于受到成型压力和剪切应力作用，加上各向异性及成型工艺影响，使产品存在残余应力，脱模后使产品尺寸发生变化，称为后收缩。有时产品在成型后，需要进行热处理，也会使尺寸发生变化，引起收缩，称为后处理收缩。
e.其他原因：塑件的收缩具有方向性。塑料成型时其流动方向上收缩较大，垂直于流动方向上收缩较小。填料分布不均匀，也会造成收缩不均匀。
总之，引起收缩和造成收缩波动的原因很复杂，设计时必须全面考虑，从而获得合格的产品。（2）流动性。塑料在一定温度与压力下，充满模具型腔的能力称为塑料的流动性。衡量塑料流动性的指标通常用拉西格流动性表示。测定拉西格流动性的标准压模，如图1.1所示。将待测塑料预压成圆锭置于压模上端的圆柱孔中，将其加热至一定温度，给顶部的活动柱塞一定压力，熔融的塑料会从下端的模孔中挤出。我们测量其挤出的长度即为拉西格流动值，单位是mm。数值越大，流动性越好。图1.1 拉西格流动性测定用压模
① 影响塑料流动性的因素。
a.不同品种的塑料，其流动性不同。
b.同种塑料由于其分子量、填料的性质和含量、颗粒的形状与大小、含水量、增塑剂和润滑剂含量的不同，其流动性也不同。一般来说，树脂分子量小，填料呈球状，增塑剂含量高的塑料流动性大。同种塑料的流动性分成三等，即拉西格流动值为100～130mm、131～150mm、151～180mm三个等级。
c.塑料的流动性还与模具结构，表面粗糙度，预热成型工艺条件（温度，压力）等有关。
② 塑料流动性对塑料制品的质量、模具设计及成型工艺的影响。流动性过大，易造成溢料，制品内部产生疏松、粘模等问题，造成脱模和清理困难；但流动性太小，会造成充模困难，产生缺料等现象；所以应根据制品的结构、尺寸来选择适当流动性的塑料。模具设计时根据塑料的流动性来考虑分型面、浇注系统和进料方向。成型工艺的条件也对流动性产生影响，例如，提高成型温度和压力时，会使流动性增大。
③ 提高塑料流动性。在塑料中加入增塑剂和润滑剂，加大浇注系统的截面，提高表面粗糙度，减少转角，提高成型温度和压力等。（3）比容和压缩率（压缩比）。比容是单位质量塑料所占的体积，3单位是cm/g。压缩率是成型前塑料原材料的体积与成型后制品的体积之比，其值恒大于1。造成压缩率恒大于1的原因是因为塑料的原材料较松散，在压力作用下成型后体积减小所造成的。
比容和压缩率大的塑料，要求加料较大，内部充气也较多，成型时排气困难，成型周期长，生产率低；比容和压缩率小，对成型有利，但也会造成加料量不准确。
不同品种的塑料的比容和压缩率不同，同种的塑料也会因为塑料的形状、颗粒度及均匀性的不同，造成比容和压缩率的波动。（4）水分和挥发物的含量。塑料中的水分和挥发物一方面来自塑料原材料生产过程中遗留下来，以及成型生产之前在运输、保管期间吸收空气中的水分；另一方面来自成型过程中塑料发生化学反应产生的副产品。
如果塑料中水分和挥发物含量过多又处理不及时，会造成塑料流动性增大，易产生溢料、成型周期长、收缩率大，产品易产生气泡、疏松、变形、翘曲、波纹等缺陷。有的挥发物还对模具有腐蚀作用，刺激人的感官。因此，在成型时应尽量消除其有害作用。例如，进行预热干燥、模具上开设排气槽排气、模具型腔表面镀铬防腐等。（5）固化特性。热固性塑料在成型过程中树脂发生交联反应，分子结构由线型变为体型，塑料由既可熔化又可溶解变成既不可熔化又不可溶解的状态。这个过程称为固化（熟化）。
固化速度是指热固性塑料试样在固化过程中每硬化1mm厚度所需要的时间，单位为秒（s）。固化速度与塑料的品种、制品的形状、壁厚、是否有预热、成型温度、预压等因素有关。采用预压、预热、提高成型温度、延长加压时间都能加快固化速度。固化速度并不是越快越好，应与成型方法、制品大小及复杂程度相适应。一般地，要求其在塑化和充模时固化速度较慢，有利于充满型腔；而在充满型腔后则应加快固化速度，减少成型时间。形状复杂、尺寸较大的制品应降低固化速度，否则无法成型。
总之，如何通过控制成型工艺条件来控制固化速度是热固性塑料成型中的关键问题之一。
常用热固性塑料的使用性能、成型性能及用途见表1.1。表1.1 常用热固性塑料的使用性能、成型性能及用途
2.热塑性塑料的工艺性能（1）收缩性。热塑性塑料的收缩性基本上与热固性塑料的收缩性相同。（2）塑料状态与加工性。热塑性塑料在一定的压力下，随着温度的变化，呈现三种状态，其塑料状态与成型加工性的关系如图1.2所示。
① 玻璃态：玻璃态（结晶型树脂是结晶态）树脂是坚硬的固体，不易进行大变形量的加工，但可以进行车、铣、钻等切削加工。
② 高弹态：在T～T（或T）之间时，树脂是橡胶状态的弹性gfm体，称为高弹态，可进行真空成型、压延成型、中空成型、冲压、锻造等。因为高弹态具有可逆性，为了得到所需形状和尺寸的塑料制品，必须把成型后的制品迅速冷却到T以下的温度，防止变形恢复。g
③ 黏流态：在T（或T）～T之间时，树脂是黏性流体，通常fmd把这种液体状态的聚合物称为熔体。在这种状态下成型后具有不可逆的性质，一经成型和冷却后，其形状永远保持下来，可进行注射、吹塑、挤出等成型加工。值得注意的是，在黏流态的温度范围内，温度过高，会使熔体黏度大大降低，流动性增加，导致溢料、扭曲等问题，如果温度达到T附近时，会使聚合物分解。因此T（或T）、T是进dfmd行成型加工的重要参数。图1.2 塑料状态与成型加工性的关系1—非结晶型树脂；2—结晶型树脂；T—玻璃化温度；T—非结晶型塑料黏流温度；T—结晶型gfm塑料熔点；T—热分解温度d（3）黏度和流动性。
① 黏度：塑料熔体内部抵抗流动的阻力。影响黏度的因素有两个方面。一方面，不同的塑料因其本身的树脂分子结构，塑料组成的不同而具有不同的黏度。另一方面，受到成型工艺中的温度、压力、剪切应力（或剪切速度）的影响。一般地，黏度随剪切应力（或剪切速度）的增加而降低，随温度升高而下降，随压力增高而增大。
② 流动性：热塑性塑料的流动性是指塑料在一定的温度和压力下充满型腔的能力，可以用熔体指数来衡量，其数值用熔体指数测定仪测定。即在一个筒内装入一定量的塑料并加热至规定的温度，在一定的压力下将熔融的塑料从固定直径的毛细管中压出，每10min所压出的塑料质量即为该塑料的熔体指数，单位为g/10min。
③ 黏度与流动性的关系：黏度大，流动性差；黏度小，流动性好。
提示
我们常按流动性大小将塑料分为三类：
流动性好：聚酰胺、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙稀、醋酸纤维素等。
流动性中等：改性的聚苯乙烯、ABS、AS、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、氯化聚醚等。
流动性差：聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜等。（4）吸水性。吸水性表示塑料吸收水分的能力。一般分为两类：一类为具有吸水或黏附水分倾向的塑料，例如，聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚砜、ABS等。这类塑料必须在成型前进行干燥处理去除水分，否则水分在成型设备的高温料筒中变成气体并促使塑料发生水解，导致塑料起泡和流动性下降，严重影响制品质量。因此，必须严格控制塑料的含水量。一般不超过0.4%，ABS应不超过0.2%。（5）结晶性。结晶性是塑料在冷凝时是否具有结晶的特性。根据其特性，可将塑料分为结晶型和非结晶型两种：结晶型塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚四氯乙烯、聚甲醛、聚酰胺等；非结晶型塑料有聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、ABS、聚砜等。
一般地，结晶型塑料是不透明或半透明的；非结晶型塑料是透明的，但也有例外，例如，ABS是非结晶型塑料却不透明。结晶型塑料一般使用性能较好，但由于加热熔化需要吸收较多热量，冷却凝固时放出热量也多，因而必须注意成型设备的选用和冷却装置的设计；结晶型塑料收缩大，容易产生缩孔和气孔，并且各向异性明显，内应力大，制品容易产生变形和翘曲。同时结晶型塑料的结晶—熔化温度范围窄，易发生未熔塑料注入模具或堵塞浇口，应引起足够重视。
应当指出，结晶型塑料不可能形成完全的晶体，一般只有一定程度的结晶，其结晶程度随成型条件的变化而改变。如果熔体温度、模具温度高，熔体冷却速度慢，结晶度就越大；相反，则结晶度就越小。结晶度大的塑料密度大，强度、硬度高，刚度、耐磨性好，耐化学性和电性能好。结晶度小的塑料密度小，柔软性、透明性较好，伸长率和冲击韧性较好。因此，可以通过控制成型条件来控制塑料的结晶度从而控制其性能。（6）热敏性。热敏性是指某些热稳定差的塑料，在温度高和受热时间长的情况下产生降解、分解、变色的特性。具有这种特性的塑料称为热敏性塑料，例如，硬聚氯乙烯、聚甲醛等。
热敏性塑料发生分解、降解，不但影响塑料性能，而且会产生一些有毒和腐蚀性气体（如HCl气体），对人体、模具造成损害。为了防止分解和降解，可在塑料中加入热稳定剂，正确控制模具温度和成型时间，对模具和设备采取防腐措施（如镀铬）等。（7）应力开裂。有些塑料质地较脆，成型时又容易产生内应力，在外力作用下容易产生开裂。为防止开裂，可在塑料中加入增强材料加以改性。采用正确的成型工艺，对塑料制品进行后处理，合理设计制品的结构，在模具上采取措施等，来防止开裂。（8）熔体破裂。塑料在恒温下通过喷嘴孔或浇口等狭小部位时，流速超过一定值后，挤出的熔体表面会发生明显的横向凹凸不平或外形畸变至使其肢离或断裂，这种现象称为熔体破裂。熔体破裂会影响制品的外观和性能。为防止熔体破裂可以增大喷嘴、浇口、流道的截面尺寸，减小压力和注射速度。
常用热塑性塑料的使用性能、成型性能及用途见表1.2。表1.2 常用热塑性塑料的使用性能、成型性能及用途续表续表续表
习题1
1.填空题（1）塑料一般由______和______组成。（2）添加剂一般分为______、______、______、______、______、______等几种。（3）填充剂分为______填充剂和______填充剂。（4）增塑剂的主要作用是使塑料的______性、_____性和_____性得到改善，降低_____性和_____性。（5）着色剂包括______和______。（6）常用的润滑剂有______、______和______。（7）稳定剂可分为______、______和______三种。（8）塑料的物料形式一般有______、______和______。（9）塑料按分子结构及热性能可分为______和______两大类。（10）塑料按性能和用途可分为______、______和______三大类。（11）通用塑料主要有______、______、______、______、______、______六大类。（12）常用工程塑料有______、______、______、______。（13）玻璃钢是______的俗称。（14）熔体指数是衡量______的一个重要指标。（15）热分解温度是衡量______的一个指标。（16）塑料的流动性通常用______表示。（17）拉西格流动值的单位是______，数值越______，流动性越好。（18）热塑性塑料加热时会呈现三种状态，即______、______、______。
2.判断题（1）填充剂是塑料中重要的、必不可少的组成成分。（）（2）稳定剂的作用是防止成型过程中产生粘模。（）（3）塑料比金属材料的强度和硬度要高得多。（）（4）热固性塑料可以回收利用。（）（5）ABS是我们常用的塑料，所以是通用塑料。（）（6）玻璃钢硬度较高，常用于建筑业，所以是工程塑料。（）（7）酚醛塑料是用的最多的热固性塑料。（）（8）塑料的比强度和比刚度较高，所以塑料的抗拉强度和硬度要比钢材好得多。（）（9）塑料加热时如果温度超过玻璃化温度，将产生降解。（）（10）熔体指数值越高，其流动性越差。（）（11）马丁耐热温度一般适合测量耐热性较高的塑料。（）（12）热分解温度越高，其热稳定性越好。（）（13）任何塑料都具有收缩性。（）（14）每种塑料的流动性分为三个等级。（）（15）温度越高，塑料的黏度越低，流动性增加。（）（16）塑料具有吸水性，但对成型无任何影响。（）（17）结晶型塑料一般是透明的。（）（18）PⅤC塑料是非热敏性塑料。（）（19）PE塑料吸水性较大，需进行干燥处理。（）
3.问答题（1）塑料有哪些优良的特性?（2）热塑性塑料和热固性塑料各有什么特点?（3）塑料的化学性能主要有哪些?（4）塑料的热性能主要有哪些?（5）塑料的收缩性是由哪些因素造成的?（6）影响塑料流动性的因素有哪些?（7）流动性过大和过小会造成哪些影响?（8）比容和压缩率较大的塑料会造成什么问题?（9）热塑性塑料加热时的几个重要温度与塑料状态有什么关系?请详细说明。（10）黏度与流动性有何关系?（11）降低黏度有哪几个措施?（12）流动性有好、中、差之分，常用塑料流动性好、中、差各有哪些?（13）为什么要对具有吸水性的塑料进行干燥?（14）结晶性塑料有何特点?哪些常用塑料是结晶型塑料?（15）什么是热敏性?哪些塑料具有热敏性?（16）什么是熔体破裂?如何防止熔体破裂?
第2章 塑料的模塑工艺
2.1 注射模塑工艺
2.1.1 注射模塑原理注射模塑又称注射成型，是现代生产塑料制品的一种重要方法，几乎可以成型所有的热塑性塑料，并且也可成功地应用于某些热固性塑料的成型。注射模塑是通过注射机来实现的。注射机的基本作用有两个：一是将固态的塑料加热熔融，使其达到黏流状态；二是将黏流态的塑料以高压注入模具型腔。
为了适应塑料制品业的不断发展，注射机的类型也呈多元化的发展和改进，类型不断增多。这里只介绍应用最多的两类注射机的工作原理。
1.柱塞式注射机
柱塞式注射机的工作原理如图2.1所示。图2.1 柱塞式注射机的工作原理1—型芯；2—推件板；3—塑料件；4—凹模；5—喷嘴；6—分流梭；7—加热器；8—料筒；9—料斗；10—柱塞
图2.1（a）所示的是模具合模前的状态。模具合模前，柱塞退回至料斗的进料口后面，料斗中塑料通过进料口进入料筒。
图2.1（b）所示的是模具的合模状态。合模机构将定（前）模和动（后）模闭合，柱塞将落入料筒中，粒料或粉料向右推进到加热料筒中，同时料筒前部分已熔融成黏流态的塑料，在柱塞的高压、高速的推动下通过喷嘴和模具的浇注系统射入已闭合的模具型腔中。型腔中的塑料熔体在较大的压力下逐渐冷却固化，保持型腔所具有的形状。
图2.1（c）所示的是模具开模后的状态。柱塞复位退回至料斗进料口之后，合模机构将模具打开，由推出机构的推件板将产品推出，完成一个成型周期。以后不断重复以上动作，周期性地进行注射成型。
2.螺杆式注射机
螺杆式注射机的工作原理如图2.2所示，当模具由合模机构打开，产品被推出时，螺杆在电动机和变速机构的带动下做旋转运动。料斗中的塑料粒料或粉料由进料口进入螺杆的槽中，并随着螺杆的旋转沿着槽的螺旋方向向前输送。在输送的过程中吸收料筒外部加热器放出的热量逐步升温，直至熔融成黏流态，逐渐在顶部聚集并产生一定的压力。当压力达到一定值时，将螺杆向后推，使旋转的螺杆退回，顶部的空间逐渐增大，熔体逐渐增多。当螺杆退回至顶位置（顶部已塑化好足够塑料）时，由控制系统将螺杆停止旋转和后退。整个过程称为预塑，如图2.2（a）所示。预塑完成后，合模机构将模具闭合，注射液压缸活塞将停止旋转的螺杆按一定的压力和速度向前推进，将顶部已塑化好的熔体经喷嘴和模具浇注系统射入模具型腔，如图2.2（b）所示，此时喷嘴仍与模具接触并保持一定的压力，防止塑料倒流（保压），并随时补充因塑料冷却收缩形成的空隙（补塑）。经过一段时间后，型腔中的熔体逐渐冷却固化，保持型腔的形状，如图2.2（c）所示。接着喷嘴随注射机构一起退回，并由控制系统使螺杆旋转，由合模机构将模具打开，取出产品，完成一个成型周期。
3.两种注射机性能的比较（1）柱塞式注射机。柱塞式注射机结构简单，制造费用较低，但由于塑料在料筒中的移动只靠柱塞推动，没有混合作用。筒内塑料在外层的温度较高，先熔融，而内层由于塑料导热性差尚未熔融。如果等到内层熔融，外层可能由于长时间高温而降解，所以造成塑化不均匀，制品内应力较大。另外，柱塞式注射机由于上述原因，料筒直径不会太大，塑化能力有限，因此注射量不大，一般只在60g以下；其压力损失也特别大，主要是消耗于压实固体塑料和克服塑料与料筒内壁的摩擦阻力，有效压力仅为油压缸的30%～50%。（2）螺杆式注射机。螺杆式注射机因其料筒中间是螺杆，塑料基本上在料筒的内壁处受热，加上螺杆的旋转，得到良好的混合和均匀的塑化。改善了模塑工艺，提高了制品的质量。料筒直径可适当提高，使料筒空间增大，提高了注射量，适用于热敏性塑料、流动性较差的塑料及大中型塑料制品。同时螺杆式注射机的生产周期短，生产效益高，容易实现生产自动化，但设备昂贵，模具较复杂。
螺杆式注射机克服了柱塞式注射机的缺点，具有较大的优势。目前，螺杆式注射机正逐渐取代柱塞式注射机。图2.2 螺杆式注射机的工作原理1—料斗；2—螺杆转动传动装置；3—注射液压缸；4—螺杆；5—加热器；6—喷嘴；7—模具2.1.2 注射成型工艺过程
注射成型工艺过程包括成型前准备、注射过程、塑料制品后处理。
1.成型前准备（1）原材料的检验和预处理：对原材料外观和工艺性能进行检验，包括色泽、粒度、均匀性、流动性（熔体指数、黏度）、热稳定性、收缩率、水分含量等。对吸水性大的原材料要进行预热干燥、在原料中加入着色剂或其他方式的预处理。（2）嵌件的预热：因为金属和塑料的收缩率差别较大，制品冷却时会在嵌件周围产生较大的内应力，导致强度下降甚至开裂。将嵌件加热，使其产生一定的膨胀，抵消一部分塑料的收缩，可以有效地防止开裂并减少内应力的产生。（3）料筒的清洗：在生产不同的塑料产品时，应先将注射机料筒中原来残存的塑料清洗出来，一般采用换料清洗法，即以新料逐步将料筒中旧料挤出喷嘴，达到清洗的目的。（4）正确选用脱模剂：由于制品的复杂性和工艺条件的不稳定性，可能造成脱模困难，因此在实际生产中常会使用脱模剂。常用脱模剂有三种：硬脂酸锌、液体石蜡和硅油。目前已有雾化脱模剂，其效果比人工喷涂要好得多。液体石蜡用于聚酰胺塑料件的脱模。硬脂酸锌除聚酰胺塑料外，一般塑料均可使用。硅油脱模效果好，但其价格较贵，适应性较差。
2.注射过程
完整的塑料注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却、脱模等步骤，但实质上是塑料的塑化和熔体充满型腔并冷却定型两大过程。（1）塑料的塑化：塑料在料筒内借助加热和机械功使其软化并熔融成为具有良好可塑性的均匀熔体的过程。塑化进行的效果直接关系到制品的产量和质量。对塑化的要求是，在规定的时间内塑化出足够的熔体，熔体在充入模具型腔之前应达到规定的成型温度，并且各点温度应均匀一致，不能局部温度过低或过高。
影响塑化的因素很多：注射机类型、螺杆结构、塑料的特性、料筒的温度、螺杆转速等。塑化是一个复杂的过程，在实际生产中必须重视这一过程的分析和控制，保证制品质量和生产过程的稳定。（2）熔体充满型腔并冷却定型：根据塑料充入型腔的变化情况，可将此过程分为充模、压实、倒流、冻结后冷却四个阶段。
① 充模阶段：注射机的螺杆或柱塞快速推进，将塑料熔体注入型腔直至型腔被完全充满。在这一过程中型腔内的压力从零逐渐上升，达到既定的压力值（注射液压缸的压力值）。在快速充模时，熔体流速较快，会与喷嘴和浇注系统产生大量的摩擦热，使熔体温度升高，流动性增加，充模所需压力较小。当慢速充模时，充模时间长，摩擦热较少，先进入型腔的熔体冷却较快，黏度增加，所需压力较大。快速充模，制品方向性较小，熔接强度高；慢速充模，制品方向性较大。当制品中镶有嵌件时，充模速度不宜过快。
② 压实阶段：又称补塑保压阶段，是指自熔体充满型腔时起，至柱塞或螺杆开始退回时止的过程。在压实阶段内，由于熔体冷却收缩，尺寸缩小，在型腔中形成空隙，压力减小。此时螺杆或柱塞在油缸压力作用下会继续缓慢前移，将料筒中的熔体继续注入型腔空隙，补充收缩造成的缺料，从而保持型腔中熔体压力与注射油缸的压力平衡（保压）。压实阶段对提高制品密度，减小收缩率，保证制品表面质量具有重要的作用。
③ 倒流阶段：这一阶段自螺杆或柱塞开始后退时起，至浇口处熔体冻结时止。当螺杆或柱塞后退时型腔内熔体压力大于浇注系统中的熔体压力，导致塑料倒流。浇注系统中浇口尺寸较小，总是最先冷却凝固。如果浇口处在压实阶段已经冷却凝固，倒流就不存在。否则，会导致倒流，从而使型腔内压力迅速下降。从上述分析不难看出，有无倒流取决于压实阶段时间。因此，压实阶段时间长短会直接影响制品的收缩率。
④ 冻结后的冷却阶段：这一阶段从浇口处的塑料完全冻结到制品从模具中脱模为止。在此阶段中，补塑和倒流均不再进行。型腔内熔体继续冷却、收缩、硬化、定型。脱模时，制品应有足够的刚度，不致产生翘曲和变形。因为熔体冷却收缩，型腔内压力会降低，形成真空，造成脱模困难，应引起重视。另外，冷却速度过快或模具温度不均匀，会造成制品各部位收缩不均匀，产生内应力。因此冷却速度必须适当，模具冷却应均匀一致。
3.塑料制品后处理
由于塑化不均匀或熔体在型腔中结晶，定向和冷却不均匀，以及嵌件的影响都会造成制品内部存在的一些内应力，导致制品在使用过程中产生变形或开裂。因此必须消除内应力。塑料制品消除内应力一般采用退火处理和调湿处理。退火处理是把制品放在一定温度的烘箱或液体介质（热水、热矿物油、甘油等）中一段时间，然后缓慢冷却。退火温度和时间应根据不同情况来决定。退火处理可以消除内应力，稳定尺寸、提高结晶度、稳定结晶体结构、提高制品的硬度和弹性模量，但会降低断裂伸长率。调湿处理主要用于聚酰胺类塑料制品。此类制品高温下易氧化变色，在空气中使用又容易吸水膨胀，需较长时间尺寸才能稳定。将这类制品刚脱模就放在热水中煮一段时间，可以隔绝空气，防止氧化，消除内应力，并能加速达到吸湿平衡，稳定尺寸，故称为调湿处理。调湿处理还可以改善制品的韧度、冲击韧性和强度，处理时的温度和时间应根据不同情况来制定。
注意
并非所有塑料制品一定都要经过后处理。例如，聚甲醛和氯化聚醚塑料制品，虽存在内应力，但能自行缓慢消除。制品要求不严格时，可以不必进行后处理。2.1.3 注射模塑工艺条件的选择和控制
在生产中，工艺条件的选择和控制是保证顺利成型和制品质量的关键。注射模塑最主要的工艺条件是温度、压力和时间。
1.温度
在注射成型过程中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度。前两个温度影响塑料的塑化和充模，后一个温度影响充模和冷却固化。（1）料筒温度：料筒温度分布是不均匀的，从料斗至喷嘴的温度是不断变化的，靠近料斗为后段，其温度较低，中段的温度最高，靠近喷嘴为前段，其温度略低于中段的温度。料筒温度应控制在塑料的黏流温度T或熔点T与分解温度T之间。为了防止塑料分解，对一fmd些黏流温度或熔点与分解温度范围较窄的塑料，料筒温度选择稍高于黏流温度或熔点就可以了；反之，对于上述范围较宽的塑料，料筒温度可比黏流温度或熔点高得多一些。对于热敏性塑料，不但要严格控制料筒的最高温度，还要控制塑料在料筒中停留的时间。成型时塑料黏度越大，制品壁较薄，充模阻力越大。为了提高熔体流动性，料筒温度应取高一些；反之，取低一些。另外，螺杆式注射机的料筒中塑料温度不但受料筒温度影响，还受到螺杆的剪切摩擦作用导致塑料温度升高，故其料筒温度可以略低一些，防止塑料过热分解。（2）喷嘴温度：喷嘴温度一般比料筒前段温度低一些。一是为了降低喷嘴处塑料的流动性，防止塑料由喷嘴口流出，产生“流涎”现象；二是塑料高速通过狭小的喷嘴口时会产生大量的摩擦热，使熔体温度上升较多。但喷嘴温度也不能太低，否则此处塑料可能产生凝固而将喷嘴口堵死或将喷嘴口处凝料注入型腔而影响制品质量。
总之，选择料筒和喷嘴温度要考虑很多的因素，在实际生产中要根据具体情况来分析，初步确定温度值，再通过对制品的直观分析和熔体的“空射”情况进行修正，才能达到较好的调整效果。（3）模具温度：模具应保持一定的温度，此温度应低于塑料的玻璃化温度或热变形温度，保证塑料熔体的凝固定型和脱模。此温度的选择和控制是否适当，对熔体的流动、制品的性能及表面质量影响很大。
模具温度的选定主要决定于塑料的特性、制品的结构及尺寸、制品的性能要求和成型工艺条件。对于非结晶型塑料，模具温度主要影响塑料熔体的流动性和熔体冷却固化时间。在保证能够顺利充满型腔的前提下，采用较低的模温，可以缩短冷却时间，提高生产率。所以对黏度低或中等的塑料，模温可以选择低一些。而对一些黏度大的塑料则采用较高模温，增加塑料的流动性以保证熔体能顺利充满型腔，缓和制品的冷却不均匀，防止制品产生凹陷、内应力、开裂等缺陷。对于结晶型塑料，不但要考虑其流动性和冷却时间等因素，还要考虑到塑料的结晶度和结晶构造对制品性能的影响。一般来说，模具温度高，冷却速度慢，制品的结晶度较大，制品的硬度较高、刚度大、耐磨性较好，但成型周期长，生产效率低，制品收缩较大，质脆；而模温较低，冷却速度快，结晶度较低，使制品后收缩增大，并会产生后期结晶过程。因此，对结晶型塑料，模温取中等为宜，高模温只用于结晶速率很小的塑料。另外，制品壁厚的大小，也影响模温的选择。壁厚越大，模具温度应较高，以减小内应力和防止制品产生凹陷等缺陷。
常用热塑性塑料注射成型模温见表2.1。表2.1 常用热塑性塑料注射成型模温
需要指出的是熔体实际温度除了与上述的三个温度有关外，还与塑化压力、螺杆的结构、转速、长度等因素有关。例如，螺杆转速越高，熔体的温度也会增高。这些因素的影响不容忽视。
2.压力
注射模塑过程中应控制的压力有两个：一个是塑化压力，另一个是注射压力。（1）塑化压力：是指采用螺杆式注射机时，其顶部熔体使螺杆旋转后退从而对螺杆产生的压力，也可以说是熔体在此时受到的压力。塑化压力又称背压，其压力值可以通过注射机的液压系统来调节。塑化压力大，能提高熔体温度及均匀性，有利于色料的均匀混合，有利于排出熔体中的气体，但同时会降低塑化效率，延长模塑周期，增加塑料分解的可能性。因此，塑化压力应在保证产品质量的前提下，选择较低的为好，一般不应超过2.0MPa。塑化压力应根据塑料品种及其性能来定。热敏性塑料，易发生分解，应取低些；黏度大的塑料，应取高些，但螺杆传动系统易超载；黏度较小的，应取低些，否则将大大降低塑化效率。总的来说，塑化压力不宜太高。（2）注射压力：注射压力是指柱塞或螺杆顶部将料筒前端已塑化的塑料通过浇注系统注入型腔时施加的压力，其作用是克服熔体的流动阻力，使熔体具有一定的速率，压实熔体。因此，注射压力及保压时间对熔体充模及制品质量影响极大。
注射压力的大小取决于塑料的品种、注射机类型、模具结构、塑料制品的壁厚和流程及其他工艺条件，尤其是模具的浇注系统的结构和尺寸。一般情况下，注射压力越大，注射熔体速率越高，流动性增加，有利于薄壁、面积大、形状复杂、流程长的制品成型。
注射压力对模塑工艺的影响见表2.2。模内平均压强值见表2.3。表2.2 注射压力对模塑工艺的影响表2.3 模内平均压强值
对于熔体黏度大、冷却速度快的塑料，不采用较高的注射压力就不能充满型腔，造成表面不光滑、不均匀等缺陷。较高的注射压力会造成产品的残余应力较大，并产生较大的回弹，造成脱模困难。因此，注射压力要适当，一般情况下注射压力选择请查附录C。
从附录C中不难看出，高的注射压力对产品也有不利的一面，我们在塑料熔体能顺利充满型腔的情况下，应选用较小的注射压力。
必须指出，注射压力的确定要考虑的因素很多，也很复杂，并且压力在注射过程中也是变化的，尤其是大型产品。注射压力的最佳选择值应从生产中逐步调试得到，即先从较低的注射压力开始注射试模，再根据产品的质量问题逐渐调整，直至产品达到要求，最后确定其最佳压力值，并以此值为准。
3.时间（成型周期）
完成一次注射模塑过程（正常情况下，二次相邻的开模或合模之间）所需的时间称为成型周期，如图2.3所示。图2.3 成型周期的构成
成型周期直接影响生产效率和设备的利用率，应该在保证产品质量的前提下尽量缩短成型周期中的各段时间。
在成型周期中，注射时间和冷却时间所占的比例最大，是成型周期主要的组成部分，对制品的质量有决定性的作用。充模时间由充模时熔体的速率控制。在生产中，充模时间一般不超过 10s，而保压时间（压实时间）占的比例较大，一般为 20～120s，壁较厚的产品所需保压时间更长，有的可高达 5～10min。保压时间与料温、模温、主流道尺寸、浇口尺寸等有密切关系。通常将制品收缩率波动范围最小时的保压时间作为其最佳值。保压时间的确定对制品质量有重要的影响，应该适当确定。冷却时间主要决定于制品的壁厚、模温、塑料的热性能和结晶性能。冷却时间的确定应以保证制品脱模时不引起变形为原则，一般为30～120s。冷却时间太长，塑料的弹性降低，有时会造成制品脱模困难，强行脱模会导致制品应力过大甚至破裂。成型周期中其他因素与工人的操作水平、自动化程度及生产组织管理有关，应尽量减少这类时间，缩短成型周期。
注射成型的工艺条件的正确选择对保证注射成型的顺利进行和制品质量至关重要。影响工艺条件的因素又十分复杂，要正确选择成型条件的各相关参数，既需要理论知识，还应具有较丰富的实践经验，并且在实际生产中还要通过观察制品质量和“空射”来进行校正，因此，下面提供的成型工艺条件数据仅供参考。
常用热塑性塑料注射成型工艺条件见附录A。热塑性塑料注射成型产生废品的类型及原因见表2.4。表2.4 热塑性塑料注射成型产生废品的类型及原因续表
2.2 注射机与注射模具的关系
2.2.1 注射机的组成及工作原理注射机主要由注射装置、合模装置、液压传动系统、电气控制系统及机架等组成，如图2.4所示。图2.4 注射机的组成1—锁模油缸；2—锁模机构；3—移动模板；4—顶出杆；5—固定模板；6—控制台；7—料筒及加热器；8—料斗；9—定量供料装置；10—注射油缸；a—模具的定模部分；b—模具的动模部分；c—塑料制品
工作时，模具的定模装在注射机的固定模板上，动模装在移动模板上，由锁模机构将模具的定模与动模合模并给予一定的压力锁紧，防止型腔中塑料熔体的压力将动模与定模顶开。注射装置在液压传动系统驱动下向左移动，最前端的喷嘴以一定压力顶住定模上的主流道衬套，将料筒中已塑化的塑料熔体以一定的压力注入型腔。经一定的时间冷却定型后，由合模机构将移动模板拉回，使模具的动模与定模分开，由顶出杆推动模具中的推出机构将产品由动模上推出。2.2.2 注射机的参数与模具的关系
注射模只有装在与其相适应的注射机上才能正常工作。因此，注射机的参数必须与注射模相匹配。注射机应该校核的基本参数有最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大和最小厚度、最大开模行程、注射机安装模板的尺寸和位置等。
1.最大注射量的校核
最大注射量就是某种型号的注射机一次所能注射塑料熔体量的最大值。由于不同的塑料制品大小不同，所需塑料量（体积或重量）有很大差别，从几克至几百克甚至更多。若最大注射量小于制品所需的塑料量，会造成制品不完整、内部疏松、强度下降等缺陷，而最大注射量太大，注射机的利用率降低，浪费电能，并可能使塑料产生分解。因此，为了保证注射成型正常进行，注射机的最大注射量应稍大于制品所需的塑料的质量（或体积）。值得注意的是，制品所需塑料量应包括流道凝料和飞边在内。通常制品所需塑料量（实际注射量）最好在最大注射量的80%以内。
最大注射量有容积标定和重量标定两种。（1）容积标定。
V≤0.8V制注3
式中 V——制品+流道凝料+飞边的总体积（cm）；制3
V——注射机最大注射容量（cm）；注
0.8——最大注射容量利用系数。（2）重量标定。
G≤0.8G制注
式中 G——制品+流道凝料+飞边的总重量（g）；制
G——最大注射重量（g）；注
0.8——最大注射重量利用系数。
2.最大注射压力的校核
塑料制品的注射压力与许多因素有关，例如，塑料种类，制品形状、尺寸、注射工艺条件、喷嘴、浇注系统等，很难确定一准确压力值。一般成型注射压力在70～150MPa范围选用，需在生产中调试。
P≤P制注
式中 P——成型某制品所需注射压力（MPa）；制
P——注射机最大注射压力（MPa）。注
3.最大锁模力的校核
锁模力又称合模力。最大的锁模力是指注射机的合模机构能对模具所施加的最大夹紧力。当熔体充满型腔时，注射压力在型腔内所产生的作用力总是力图使模具沿分型面胀开。为了使模具不被胀开，必须使合模力大于型腔内熔体压力与塑料制品及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积。
塑料熔体经过喷嘴和浇注系统再到达型腔各部位，其压力损失很大，压力损失与塑料的流动性、注射机类型、喷嘴形式、模具流道阻力、注射压力、保压压力、熔体温度、模具温度、注射速度、制品壁厚与形状、流程长短、保压时间等有关。型腔内的压力要比注射压力小得多，很难确定其压力损失的大小。因此，在实际工作中常采用型腔中熔体平均压力来校核。型腔内熔体压力确定后，锁模力就很容易校核了。
F≥PAsqf
式中 F——注射机的公称锁模力（N）；s
A——塑料制品及浇注系统在分型面上的投影面积之和f2（mm）；
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