作者：黄晓燕,许强
出版社：电子工业出版社
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注塑模具应用技术试读：
前言
随着国民经济的飞速发展，人们对塑料产品的需求量越来越大，特别是注塑产品，已成为工业、农业、国防、科技和人们日常生活中不可缺少的制品。现代产品设计人员要能设计出好的注塑产品，必须在了解注塑原料的性能、成型工艺和设备的基础上，具备合理设计注塑模具的能力。我们按照高职高专工业设计专业对注塑模相关知识、技术和能力的人才培养目标，编写了这本《注塑模具应用技术》。
本书第1章至第4章是注塑模设计必备的基础知识，介绍了塑料的成型特性、注塑产品的设计、注塑成型工艺和成型设备；第5章至第12章全面、系统地阐述了注塑模各大结构和系统的设计，是本书学习的重点，包括注塑模基本结构、分型面和浇注排气系统、成型零部件、结构零部件、合模导向机构、推出机构、侧向分型与抽芯机构、温度调节系统；第13章介绍了注塑模材料的选择和热处理；第14章通过对汽车继电器盒盖注塑模设计过程的详细说明，让读者综合前面所学知识，快速掌握注塑模的设计步骤和技巧；第15章对无流道凝料注塑、热固性塑料注塑、精密注塑、气体辅助注塑、共注塑等最新成果做了较为详细的介绍。本书力求理论联系实际，既反映先进的设计理念，又总结出实用的设计经验。
本书编者为多年从事注塑成型工艺及模具设计教学和科研的工作者，书中内容既是教学工作中经验的积累和总结，也是同行们努力探索和共同创造的结果。参加本书编写的有成都大学的许强，广东技术师范学院的王晓军，成都工业学院的黄晓燕、刘健、彭丽、李波、陈睿、王迪、刘勇。PPT由成都大学的许强制作。
本书由黄晓燕教授主编，许强任副主编，杨占尧教授主审。
本书编写过程中得到了作者所在单位领导及同行的大力支持，同时对书中所引用的文献资料的作者一并表示感谢。由于编者水平有限，书中错误和不足之处恳请读者批评指正。编著者第1章 塑料成型基础本章重点·讲解塑料的组成、特点和在工业中的应用·讲解塑料的分类和成型性能·讲解常用塑料的性能和应用学习目的
通过本章的学习，了解塑料的主要成分和高分子的空间构型，掌握塑料的组成、特点和分类，掌握塑料主要的成型性能，从而全面认识和了解塑料这种高分子材料的应用。
随着高分子合成技术、材料改性技术及成型工艺的不断发展，塑料在工业产品与日常用品中获得了广泛的应用。本章介绍塑料的定义、特点、组成和分类，并重点介绍塑料的成型工艺特性和常用塑料的主要性能及应用。1.1 塑料及其应用
塑料是以树脂为主要成分，在一定温度和压力下具有可塑性，且模塑成型后，能保持形状、尺寸不变，并满足一定使用性能的高分子材料。高分子是含有原子数目多、分子量高、分子链长的巨型分子。正是由于高分子的特殊结构，才使塑料具有许多其他材料所不具有的优异性能。1.1.1 塑料概述
塑料中的主要成分是树脂，树脂有天然树脂和合成树脂，塑料大多采用合成树脂。合成树脂是采用人工合成方法，将低分子化合物单体聚合成高分子化合物，它们的相对分子量一般都大于一万，有的甚至可以达到百万级，所以也常将它们称为聚合物或高聚物。制备合成树脂的原料主要来自于石油。树脂虽然是塑料中的主要成分，但是单纯的树脂往往不能满足成型生产中的工艺要求和成型后的使用要求，必须在树脂中添加一定数量的添加剂，并通过这些添加剂来改善塑料的性能。例如，加入增塑剂可以改善塑料的流动性能和成型性能。加入稳定剂可以提高塑料寿命，增强塑料抗老化的能力。因此，塑料是一种由树脂和添加剂组合而成的高分子化合物。1.1.2 高分子构型
高聚物中大分子链的空间构型有3种形式：线型、支链状线型及体型。
1．线型
线型分子即大分子呈线状，如图1-1（a）所示。在性能上，线型分子构成的高聚物一般是可熔的，且可以反复受热成型，并能在溶剂中溶解。如高密度聚乙烯、聚苯乙烯等。
2．支链状线型
支链状线型分子的主链也是线状，但主链上还生出或多或少长短不等的支链，如图1-1（b）所示。支链状线型分子构成的高聚物受热时可以熔融，也能溶于特定的有机溶剂。因为存在着支链，使分子间的间距拉大，结构不太紧密，故机械强度较低，但溶解能力与可塑性较高，如低密度聚乙烯等。
3．体型
体型分子的主链同样是长链形状，但这些长链之间有短链横跨连接，并在三维空间相互交联，短链连接较为密集，从而形成网状结构的体型分子，如图1-1（c）所示。体型高聚物硬而脆，在高温中不熔融，无可塑性，在有机溶剂中也不溶解，所以不能再次成型，如成型硬化后的热固性塑料。图1-1 大分子链空间构型1.1.3 塑料的特点
塑料和金属材料及其他材料相比，有着一系列优点，如密度小、重量轻、化学稳定性高、绝缘性能好、易于造型、生产效率高、成本低等。但也存在许多缺陷，如抗老化性、耐热性、抗静电性、耐燃性及机械强度普遍低于金属等。
1．密度小，重量轻33
塑料的密度约为0.9～2.3g/cm，大多数都在1.0～1.4g/cm左右。3其中聚4-甲基丁烯-1的密度最小，约为0.83g/cm，相当于钢材密度的0.11和铝材的0.5左右。如果采用发泡工艺生产泡沫塑料，则塑料的3密度可以小到0.01～0.5g/cm。故“以塑代钢”是产品轻量化的一个很重要的途径。例如，美国波音747客机有2 500个重量达2 000kg的零部件是用塑料制造的，美国全塑火箭中所用的玻璃钢占总重量80%以上。
2．比强度高
比强度是指强度与密度的比值，由于塑料的密度小，所以比强度高。表1-1为几种金属与塑料的比强度。表1-1 几种金属与塑料的比强度
3．光学性能，容易着色
大多数塑料可制成透明或半透明制品，且容易着色，可具有鲜艳的色彩。表1-2为几种塑料的透光率与玻璃的比较。表1-2 几种塑料和玻璃的透光率
4．绝缘性和绝热性能好
塑料原子内部一般都没有自由电子和离子，所以大多数塑料都具有良好的绝缘性能及很低的介电损耗。塑料是现代电工行业和电器行业不可缺少的原材料，许多电器用的插头、插座、开关、手柄等都是用塑料制成的。由于塑料的传热系数低，其绝热、隔热性能也很好。
5．化学稳定性高
绝大多数塑料的化学稳定性都很高，它们对酸、碱和许多化学药物都具有良好的耐腐蚀能力，所以在化学工业中应用很广泛，用来制作各种管道、密封件和换热器等。其中聚四氟乙烯塑料的化学稳定性最高，它的抗腐蚀能力比黄金还要好，可以承受“王水”（强酸）的腐蚀，俗称“塑料王”。
6．减摩、耐磨性能好
大多数塑料都具有良好的减摩和耐磨性能，它们可以在水、油或带有腐蚀性的液体中工作，也可以在半干摩擦或者完全干摩擦的条件下工作，这是一般金属零件无法比拟的。因此，塑料齿轮、轴承和密封圈等应用广泛，采用特殊配方的塑料还可以制造自润滑轴承。
7．减振、隔音性能好
塑料的减振和隔音性能来自于聚合物大分子的柔韧性和弹性。塑料的柔韧性要比金属大得多，当其遭到频繁的机械冲击和振动时，内部将产生黏性内耗，这种内耗可以把塑料从外部吸收进来的机械能量转换成内部热能，从而起到吸振和减振的作用。塑料是现代工业中减振、隔音性能极好的材料，不仅可以用于高速运转的机械，还可以用做汽车中的一些结构零部件，如保险杠和内装饰板等，国外一些轿车已经开始采用碳纤维增强塑料制造板簧。
8．成型加工方便
塑料通过加热、加压，可模塑成各种形状的制品，且易于切削、植入嵌件、焊接、表面处理、二次加工等，从而使得塑料制品具有复杂的结构，精加工成本也低于金属制品，适宜大批量生产。
除了上述几点之外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射以及耐瞬时烧蚀等特殊性能。塑料虽然具有以上诸多优点和广泛用途，但也有一些较严重的缺点，如不耐热，容易在阳光、大气、压力和某些介质作用下老化，长期受载荷容易蠕变等。在成型加工中，塑料还具有流动性、热胀冷缩等工艺问题，因此，塑料制品的尺寸大小和尺寸精度也受到一定限制。1.1.4 塑料在工业生产中的应用
塑料工业是一门新兴工业，从1909年实现以纯粹化学合成方法生产塑料算起，世界塑料工业的发展也仅有100年的历史。1927年聚氯乙烯塑料问世以来，随着高分子化学技术的发展，各种性能的塑料，特别是聚酰胺、聚甲醛、ABS、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚与氟塑料等工程塑料发展迅速，其速度超过了聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯与聚苯乙烯4种通用塑料，使塑件在工业产品与生活用品方面获得广泛的应用，以塑料代替金属的实例比比皆是。
我国的塑料工业起步于20世纪50年代，从新中国初期第一次人工合成酚醛塑料至今，我国的塑料工业发展速度迅猛，塑料工业已形成具有相当规模的完整体系，从塑料的生产、成型加工、塑料机械设备、模具工业到科研、人才培养等方面都取得了可喜的成绩，为塑料制品的应用开拓了更广阔的领域。特别是近30年，塑料用量几乎每5年翻一番，产量和品种都大大增加，塑料新产品、新工艺、新设备的开发与应用层出不穷。目前，塑料制品已深入到国民经济的各个部门中，特别是在办公机器、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、航空、交通、通信、轻工、建材业、日用品及家用电器行业中，零件塑料化的趋势不断加强，并且陆续出现全塑产品。塑料已渗透到人们生活和生产的各个领域，成为不可缺少的原材料。1.2 塑料的组成
塑料中的主要成分是树脂。除了树脂之外，塑料中还含有多种成分的添加剂。1.2.1 树脂
树脂是塑料的主要成分，决定了塑料的主要性能，如物理、化学、机械、电气等方面的性能及成型性能。单一组分的塑料中，树脂几乎是100%；多组分塑料中，树脂呈均匀的连续相，起黏结剂的作用，将各种添加剂黏合成一个整体，使制品能获得预定的使用性能。1.2.2 填充剂
填充剂又称填料，通常对聚合物呈惰性。在聚合物中添加填充剂的主要目的是为了改善塑料的成型性能、减小塑料中的聚合物用量以及提高塑料的某些性能。如塑料的硬度、刚度、强度、电绝缘度、导电性、耐热性、成型收缩率，塑件尺寸稳定性等都可通过添加相应的填充剂得到改善。常用的填充剂有粉状、纤维状和片状3种。粉状填料主要有木粉、滑石粉、云母粉、石英粉、石墨粉、金属粉等。纤维状填料主要有玻璃纤维、碳纤维、金属丝、棉花、亚麻等。片状填料主要有纸张、石棉布、棉布等。1.2.3 增塑剂
增塑剂可提高塑料的弹性、可塑性、流动性，改善塑料的低温脆性，使塑料变得柔软和抗震。增塑剂加入聚合物后，其分子可插入到大分子链之间，削弱了聚合物大分子之间的作用力，从而黏导致聚合物的粘流温度和玻璃化温度下降，度也随之减小，故流动性提高。增塑剂加入聚合物后，还能提高塑料的伸长率、抗冲击性能及耐寒性能，但其硬度、强度和弹性模量有所下降。最典型的例子是聚氯乙烯，加入适量的增塑剂后，得到软质聚氯乙烯。1.2.4 稳定剂
为了防止或抑制不正常的降解和交联，需要在聚合物中添加一些能够稳定其化学性质的物质，这些物质称为稳定剂。根据发挥作用的不同，可分为热稳定剂、抗氧化剂和光稳定剂。生产中，稳定剂的添加量一般大于2%，也有少数情况下高达5%。
1．热稳定剂
热稳定剂的主要作用是抑制注塑成型过程中可能发生的热降解反应，以保证制品能顺利成型并获得良好的质量。除此之外，热稳定剂也能防止或延缓塑料制品在储存、使用过程中因光、热、氧化作用而引起的降解，这对提高制品使用寿命有一定的作用。
2．抗氧化剂
抗氧化剂的主要作用是预防或抑制聚合物发生氧化降解反应。聚合物在高温下容易氧化降解，若同时还有光辐射或重金属化合物作用，还会产生氧化脱氢和双键断裂反应，从而导致塑料变色、龟裂和强度下降等缺陷。
3．光稳定剂
光稳定剂的主要作用是防止塑料在阳光、灯光和高能射线辐照下出现降解和性能变坏等现象，提高塑料抗老化的能力。1.2.5 润滑剂
润滑剂可以改善塑料在注塑成型过程中的流动性能，并减少或避免塑料熔体对设备及模具的黏附和摩擦。润滑剂用量要适量，常低于1%，多了会降低塑料的机械强度，并使塑件表面起霜，影响塑件外观质量。润滑剂可分为内润滑剂和外润滑剂两种。
1．内润滑剂
内润滑剂溶于塑料内部，减少聚合物分子间的摩擦，增加塑料成型时的流动性。
2．外润滑剂
外润滑剂与聚合物的相溶性很低，成型时从塑料内部析出至表面，形成薄薄的润滑膜，减少塑料与模具之间的摩擦力，防止粘模。1.2.6 着色剂
着色剂可使塑件色彩丰富，美观宜人，并满足一定的使用性能。如要使塑料具有特别的光学性能，可加入金属絮片、珠光色料、磷光色料或荧光色料。着色剂可分为无机颜料、有机颜料、有机染料3类。着色剂用量一般为0.01%～0.02%，一味提高用量并不能加重色泽和鲜艳程度。选用时，除考虑着色效果外，应着重考虑塑件的用途。如对盛放食品的塑料器皿，需选用无毒、无臭的着色剂。1.2.7 抗静电剂
抗静电剂是防止塑件在加工和使用过程中因摩擦产生静电的积聚。静电除了影响塑件的性能，还会造成安全隐患。如矿井下使用的聚乙烯、聚氯乙烯等塑料管道，若产生静电会引起瓦斯爆炸。1.2.8 发泡剂
发泡剂可使塑料形成蜂窝状泡孔结构，它主要用来增大塑料制品的体积和减轻重量，同时也可提高防震性能。发泡机理可分为物理发泡和化学发泡两种类型。物理发泡是通过液体发泡剂蒸发膨胀形成泡孔，化学发泡是通过发泡剂受热分解产生气体形成泡孔。1.2.9 交联剂
交联剂添加在聚合物中能促使聚合物进行交联反应或加快交联反应速度，一般多用在热固性塑料中，可以促使制品加速硬化，又称为固化剂或硬化剂。如环氧树脂只能在加入胺类等交联剂后才能固化成型为坚硬的塑件。1.2.10 其他助剂
1．阻燃剂
阻燃剂是添加在聚合物中可以阻止或延缓塑料燃烧的化学物质。
2．驱避剂
驱避剂是添加在聚合物中防止老鼠、昆虫、细菌和霉菌危害的化学物质。
3．偶联剂
偶联剂是添加在聚合物中能提高聚合物和增塑剂、填充剂等界面间结合力的化学物质。
4．开口剂
开口剂是添加在聚合物中防止塑料薄膜层之间粘连的化学物质。1.3 塑料的分类
塑料的种类多，分类方法也很多。常用的分类方法主要是按塑料的受热行为和用途来分类。1.3.1 热塑性塑料和热固性塑料
根据塑料的受热行为和树脂的分子结构，塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料。
1．热塑性塑料
热塑性塑料的大分子空间构型呈线型或支链型，大分子链比较容易活动，受热时分子间可以互相移动，具有较好的塑性，固化成型后，如再加热又可变软，可反复进行多次成型。常见的热塑性塑料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、ABS、有机玻璃（聚甲基丙烯酸酯，PMMA）、聚甲醛（POM）、聚酰胺（尼龙，PA）、聚碳酸酯（PC）、苯乙烯-丙烯腈（SAN）等。这类塑料的优点是成型工艺简单，具有相当高的物理和机械性能，并能反复回收使用，但缺点是耐热性和刚性较差。
2．热固性塑料
热固性塑料的大分子空间构型呈线型或支链型，加热初期具有一定的可塑性，软化后可制成各种形状的制品，但是过一段时间，随着网状交联的逐渐形成，便会固化成体型而失去塑性，再加热也不会再软化，再受高热即被分解破坏。常见的热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂（EP）、氨基树脂、醋酸树脂、尿醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯、聚氨基甲酸酯（PUR）等。这类塑料的成型工艺比较麻烦，不利于连续生产，生产效率较低，而且不能反复利用。但具有较高的耐热性，受压也不易变形。
3．热塑性塑料和热固性塑料比较
表1-3对热塑性塑料和热固性塑料在成型方面的主要区别进行了归纳比较。表1-3 热塑性塑料与热固性塑料的区别1.3.2 通用塑料、工程塑料和特种塑料
根据塑料的用途，塑料可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。
1．通用塑料
通用塑料一般指产量大、用途广、价格低廉的一类塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、氨基树脂等。
2．工程塑料
工程塑料一般指机械强度高，可代替金属而用做工程材料的塑料，如制作机械零件、电子仪器仪表、设备结构件等。这类塑料包括聚苯醚（PPO）、ABS、尼龙、聚甲醛、聚砜(PSF)、聚对二甲苯、聚酰亚胺（PI）等。
3．特种塑料
特种塑料一般又称为功能塑料，是指具有特殊功能，可做结构材料或特殊用途的塑料，如医用塑料、导电塑料等。如聚砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚芳酯、热塑性氟塑料、芳香族聚酰胺、聚苯酯、聚四氟乙烯以及交联型聚氨基双马来酰亚胺、聚三嗪（BT树脂）、交联型聚酰亚胺酰亚胺、耐热环氧等。1.4 塑料的成型性能
塑料的成型特性是塑料在成型加工过程中表现出来的特有性质，模具设计者要对塑料的成型工艺特性有充分的认识和了解，才能设计出结构合理的模具来。1.4.1 收缩性
塑件从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其尺寸或体积会发生收缩变化，这种性质称为收缩性。收缩性的大小以单位长度塑件收缩量的百分数来表示，称为收缩率。由于成型模具与塑料的线膨胀系数不同，收缩率分为实际收缩率和计算收缩率两种，其计算公式如下：式中：S——实际收缩率；s
S——计算收缩率；j
a——模具或塑件在成型温度时的尺寸；
b——塑件在室温时的尺寸；
c——模具在室温时的尺寸。
实际收缩率表示塑件实际所发生的收缩。因成型温度下的塑件尺寸不便测量以及实际收缩率和计算收缩率相差很小，所以生产中常采用计算收缩率，但在大型、精密模具成型零件尺寸计算时则应采用实际收缩率。
引起塑件收缩的原因除了热胀冷缩、脱模时的弹性恢复及塑性变形外，还与注塑成型时的许多工艺条件及模具因素有关。此外，塑件脱模后残余应力的缓慢释放和必要的后处理工艺也会使塑件产生后收缩。由于影响塑料收缩率变化的因素很多，而且相当复杂，所以收缩率是在一定范围内变化的。在模具设计时，应根据以上因素综合考虑选取塑料的收缩率。1.4.2 流动性
塑料在一定的温度、压力作用下充填模具型腔的能力，称为塑料的流动性。塑料的流动性差，就不容易充满型腔，易产生缺料或熔接痕等缺陷，因此需要较大的成型压力才能成型。相反，塑料的流动性好，可以用较小的成型压力充满型腔。但流动性太好，会在成型时产生严重的溢边。
流动性的大小与塑料的分子结构有关。具有线型分子而没有或很少有交联结构的树脂流动性大。塑料中加入填料，会降低树脂的流动性，而加入增塑剂或润滑剂，则可增加塑料的流动性。
设计模具时，设计人员习惯运用塑料的溢料间隙来确定浇注系统的尺寸、模具零件间的配合间隙等。所谓溢料间隙是指熔体塑料在成型高压下不得溢入的最大间隙值。根据溢料间隙大小，塑料的流动性分为好、中等、差三个等级。表1-4是常用热塑性塑料溢料间隙与流动性的关系。表1-4 常用热塑性塑料溢料间隙与流动性
热固性塑料的流动性通常以拉西格流动值来表示，拉西格流动值大，则表明流动性好。表1-5是热固性塑料流动性等级及应用。表1-5 热固性塑料流动性等级及应用1.4.3 相容性
相容性是指两种或两种以上不同品种的塑料，在熔融状态不产生相互分离现象的能力。如果两种塑料不相容，则混熔后塑件会出现分层、脱皮等质量缺陷。不同塑料的相容性与其分子结构有一定关系，分子结构相似的塑料较易相容，如高压聚乙烯、低压聚乙烯和聚丙烯彼此之间容易混熔。分子结构不同的塑料较难相容，如聚乙烯和聚苯乙烯之间的混熔。
塑料的相容性又称为共混性。通过塑料的这一性质，可得到类似共聚物的综合性能，这是改进塑料性能的重要途径之一，如聚碳酸酯和聚丙烯塑料混熔，就能改善聚碳酸酯的脆性，提高熔体的流动性。1.4.4 吸湿性
吸湿性是指塑料对水分的亲疏程度。按吸湿或黏附水分能力的大小，可将塑料分为吸湿性塑料和不吸湿性塑料两大类。前一类塑料具有吸湿或黏附水分倾向，如聚酰胺、ABS、聚碳酸酯、聚苯醚和聚枫等。后一类塑料的吸湿或黏附水分极小，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和氟塑料等。
吸湿性塑料在注塑成型过程中比较容易发生水降解，成型后塑件上容易出现气泡、银丝、斑纹等缺陷。因此，在成型前必须进行干燥处理，必要时，还应在注塑机料斗内设置红外线加热装置，以免干燥后的塑料进入机筒前在料斗中再次吸湿。1.4.5 热敏性
热敏性是指塑料的化学性质对热量作用的敏感程度，热敏性很强的塑料称为热敏性塑料。热敏性塑料在成型过程中很容易在不太高的温度下发生热降解，从而影响塑件的性能、色泽和表面质量等。同时，塑料熔体发生热降解时会释放出一些挥发性气体，这些气体对人体、模具和注塑机都有刺激、腐蚀作用或毒性。为防止热敏性塑料在成型过程中出现降解现象，应采取相应的措施，如选用螺杆式注塑机；流道截面取大一些，以避免过大的摩擦热；注塑机料筒内壁、流道和模腔表壁镀铬；模具内不得有死角，以避免熔体在模内流动时发生滞料；生产时严格控制成型工艺条件等。必要时还可在塑料中添加热稳定剂。常见的热敏性塑料有硬聚氯乙烯、聚氯乙烯、醋酸乙烯共聚物、聚甲醛和聚三氟氯乙烯等。1.4.6 比容和压缩率3
比容是指单位质量的松散塑料所占的体积，单位为 cm/g；压缩率是指塑料的体积与塑件的体积之比，其值恒大于1。比容和压缩率都表示粉状或短纤维状塑料的松散性，它们都可用来确定模具加料室的大小。此外，比容和压缩率较大时，塑料内充气增多，排气困难，成型周期变长，生产率降低；比容和压缩率较小时，压缩、压注容易成型，而且压锭重量也较准确。但比容太小，则影响塑料的松散性，以容积法装料时造成塑件重量不准确。1.4.7 硬化速度
硬化是指塑料成型时完成交联反应的过程。硬化速度通常以塑料试样硬化每1mm厚度所需的秒数来表示，此值越小，硬化速度越快。硬化速度与塑料品种、塑件形状、壁厚、成型温度及是否预热、预压等有密切关系。例如，采用压锭、预热、提高成型温度和增长加压时间等措施，都能显著加快硬化速度。此外，硬化速度还应适合成型方法的要求。例如，压注或注塑成型时，应要求在塑化、填充时化学反应慢，硬化慢，以保持长时间的流动状态，但当充满型腔后，在高温、高压下应快速硬化。硬化速度慢的塑料会使成型周期变长，生产率降低；硬化速度快的塑料，则不能成型复杂的塑件。1.4.8 水分及挥发物
塑料中的水分及挥发物，一方面来自塑料自身，另一方面则来自成型过程中塑料发生化学反应的副产物。塑料中水分及挥发物的含量对塑件的物理、力学和介电性能都有很大的影响。塑料中水分及挥发物含量大时，塑件易产生气泡、内应力和塑性变形，使机械强度降低。压制时，由于温度和压力的作用，大多数水分及挥发物会逸出，但尚未逸出时，它将占据着一定的体积，这会严重阻碍化学反应的有效发生，其结果是当塑件冷却后，会造成组织疏松。当逸出时，挥发物气体又像一把利剑一样割裂塑件，使塑件产生龟裂，降低机械强度和介电性能。此外，水分及挥发物含量过多时，会促使流动性过大，容易溢料，成型周期增长，收缩率增大，使塑件容易发生翘曲、波纹及光泽不好等现象。但是，塑料中水分及挥发物的含量不足，也会导致流动性不良，成型困难，同时也不利于压锭。水分及挥发物在成型时变成的气体必须排出模外，因为有些气体对模具有腐蚀作用，对人体也有刺激作用。为此，设计模具时应对这种特征有所了解，并采取相应的措施。1.5 常用塑料的性能及应用
塑料已广泛应用于家用电器、仪器仪表、机械制造、化工、医疗卫生、建筑器材、农用器械、日用五金及兵器、航空航天和原子能工业中，已成为木材、皮革和金属材料的良好代用品。1.5.1 常用通用塑料
1．聚乙烯（热塑性塑料）
聚乙烯（PE）是乙烯高分子聚合物的总称，根据聚合的方式不同，有高密度聚乙烯（HDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）和低密度聚乙烯（LDPE）。聚乙烯无毒、无味，乳白色。密度为0.91～0.96g/3cm，耐腐性及绝缘性能优良，尤其是高频绝缘性。高密度聚乙烯的熔点、刚性、硬度和强度较高，吸水性小，有突出的电性能和良好的耐辐射性；低密度聚乙烯的柔韧性、伸长率、冲击强度和透明性较好；超高分子量聚乙烯的冲击强度高，抗疲劳、耐磨性好。
聚乙烯是应用最广泛的塑料品种，可以挤出和压延各种薄膜，吹塑各种容器，挤出各种型材，注塑成型各种生活用品和工业产品。如文具、玩具、机器罩、盖、手柄、工具箱、周转箱、仪器仪表、传动零件等。
2．聚丙烯（热塑性塑料）
聚丙烯（PP）是丙烯的高分子聚合物，无色、无味、无毒。比3聚乙烯更透明、更轻。密度为0.90～0.91g/cm。不吸水，光泽性7好，易着色。有较高的抗疲劳、抗弯曲强度，可经受7×10次弯折而不断裂。适于作塑料铰链。有优良的耐腐性和高频绝缘性，不受温度影响，可在100℃左右使用，但低温易变脆，不耐磨，易老化。
聚丙烯的应用范围很广，适于作机械零件、耐腐和绝缘零件。如化工容器、管道、片材、叶轮、法兰、接头、绳索、打包带、纺织器材、电器零件、汽车配件等。
3．聚氯乙烯（热塑性塑料）
聚氯乙烯（PVC）是最早工业化生产的塑料品种之一，其产量仅次于聚乙烯，是第二大类塑料品种。聚氯乙烯为白色粉状颗粒，密度3为1.35～1.45g/cm，强度和硬度都比聚乙烯稍大。聚氯乙烯的热稳定性和耐光性较差，受热会引起不同程度的分解。由于加入增塑剂的量不同，可制得硬质聚氯乙烯和软质聚氯乙烯。
硬质聚氯乙烯有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能，力学强度高，电气性能优良，耐酸碱能力极强，化学稳定性好，但软化点低。适于制作化工用管材、棒、管、板、焊条等。软质聚氯乙烯伸长率大，力学强度、耐腐蚀性、绝缘性均低于硬质聚氯乙烯，适于作薄板、密封件、薄膜、电线电缆绝缘层等。
4．聚苯乙烯（热塑性塑料）
聚苯乙烯（PS）由单体苯乙烯聚合而成，也是目前广泛使用的塑料之一。聚苯乙烯无色、无味、透明、无毒。密度为1.04～1.16g/3cm，具有优良的高频绝缘性。透光率为88%～90%，仅次于有机玻璃。机械强度一般，但着色性、耐用性、化学稳定性良好。聚苯乙烯的主要缺点是脆性大，易产生应力开裂。
聚苯乙烯广泛应用于光学工业中，适于作绝缘透明件、装饰件、光学仪器等，如灯罩、照明器具、盖、建筑装饰品、日用品等。
5．酚醛塑料（热固性塑料）
酚醛塑料的刚性好，变形小，耐热、耐磨，可在150～200℃范围内长期使用，在有水润滑时摩擦因数很低，耐油、抗腐，绝缘性能优良。缺点是质脆，抗冲击强度差。
酚醛塑料适于作绝缘件、耐磨件、电器、仪表结构件，如运输导向轮、轴承、轴瓦等。
6．氨基塑料（热固性塑料）
氨基塑料（MF、UF）的着色性好，色泽鲜艳，外观光亮，密度3为1.5 g/cm，成型收缩率为0.6%～1.0%，成型温度为160～180℃。氨基塑料耐电弧性和电绝缘性良好，耐水、耐热性较好，有灭弧性能。
氨基塑料适于制作耐电弧的电工零件和防爆电器绝缘件，如灭弧罩、电器开关、矿用防爆电器、装饰材料等。1.5.2 常用工程塑料
1．苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（热塑性塑料）
苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS）是三元共聚物，它兼有三种组分3的优点。ABS无毒、无味、微黄色。密度为1.02～1.05g/cm，制品光泽较好，冲击韧性、力学强度较高，尺寸稳定，电性能、化学耐腐性好，易于成型和机械加工，可作双色成型件。
ABS具有优良的综合性能，应用十分广泛。它可以制作各种机械零件、减摩耐磨零件、传动件，如齿轮、轴承、叶轮、把手、汽车零件等。还可以制作各种家用电器，如电视机、电冰箱、洗衣机、录音机、电话机等的壳体、按键。还可以制作汽车上的保险杠、挡泥板、扶手、加热器及文体用品和日用品等。
2．苯乙烯-丙烯腈共聚物（热塑性塑料）
苯乙烯-丙烯腈（AS）二元共聚物。苯乙烯成分使AS坚硬、透明并易于加工，丙烯腈成分使AS具有化学稳定性和热稳定性。AS具有很强的承受载荷的能力、抗化学反应能力、抗热变形特性和几何稳定性。其拉伸弹性模量是热塑性塑料中较高的一种。AS中加入玻璃纤维添加剂可以增加强度和抗热变形能力，减小热膨胀系数。AS的软化温度约为110℃。载荷下挠曲变形温度约为100℃。AS的收缩率约为0.3%～0.7%。
AS广泛用于制作电气、日用品、汽车产品、化妆品包装等，如插座、壳体、电视机底座、卡带盒、车头灯盒、反光镜、仪表盘、餐具、食品刀具等。
3．聚碳酸酯（热塑性塑料）
聚碳酸酯（PC）是透明的无定形热塑性塑料，本色微黄，加少3量淡蓝色则为五色透明塑料，密度为1.2g/cm，透光率近90%，仅次于PMMA和PS。抗冲击性在热塑性塑料中位居前列，韧而刚。制件尺寸精度高，在较大的温度变化范围内保持其尺寸稳定性。收缩率为0.6%～0.8%，耐热，抗蠕变。吸水率低，绝缘性较好，耐蚀、耐磨性好，但高温易水解，相溶性差。
聚碳酸酯具有较优良的综合性能，常用来代替铜、锌、不锈钢等金属材料，广泛用于机械、电子等行业，如齿轮、轴承、绝缘透明件、照明件、医疗器械等。
4．聚酰胺（热塑性塑料）
聚酰胺（PA）俗称尼龙，是大分子链中含有酰胺基因的高分子聚合物制成的塑料总称，品种已多达几十种，如PA6、PA66、PA610、PA10、PA1010等。聚酰胺大多质地坚韧，无毒、无味。密度为1.0～31.01g/cm，结晶度为40%～60%。抗拉、抗压、耐磨，自润滑性很突出，坚韧，耐水，抗霉菌。但易吸水，收缩率大，尺寸稳定性较差。
聚酰胺具有优良的综合性能，应用广泛，适于制作各种机械、化工、电器零件及减摩耐磨零件。如齿轮、轴承、叶轮、密封圈、蜗杆、线圈骨架等。
5．聚甲醛（热塑性塑料）
聚甲醛（POM）是线型结晶型聚合物，根据聚合方法的不同，分为均聚甲醛和共聚甲醛。聚甲醛呈白色或淡黄色，均聚甲醛密度为331.43g/cm，共聚甲醛密度为1.41g/cm。综合性能良好，抗冲击、抗疲劳，减摩、耐磨性好，吸水小，尺寸稳定，但热稳定性差，易燃烧，长期曝晒易老化。
聚甲醛的综合性能优良，在机械、化工、仪表、电子、纺织等行业获得了广泛的应用，适于作减摩零件、传动件、化工容器及仪器仪表外壳等。如齿轮、轴承、轴套、保持架、水暖零件、管道、继电器等。
6．聚砜（热塑性塑料）
聚砜（PSF）是以苯环为主链，通过醚、异丙基、砜等基团形成的热塑性塑料，呈透明而略带琥珀色或象牙色的不透明体，密度为31.24g/cm。具有突出的耐热、耐氧化性能，可在−100～+150℃范围内长期使用。力学性能好，抗蠕变性比PC好，耐酸碱和高温蒸汽，在水、湿、高温下仍能保持良好的绝缘性，但不耐芳香烃和卤化烃。
聚砜适于制作高强度、高精度、耐热的机械零件，如齿轮、凸轮、排气阀、仪器仪表壳体等。也可制作尺寸精密、电器性能稳定的电器零件，如线圈骨架、电位器部件、计算机零件等。
7．聚苯醚（热塑性塑料）
聚苯醚（PPO）是聚2，6−二甲基−1，4−苯醚，呈白色，造粒后3呈透明琥珀色，密度为1.06～1.07g/cm。质地坚而韧，使用温度范围宽，−127～+121℃，耐磨性好，绝缘性优良，耐稀酸、碱、盐。耐水及蒸汽。吸水性小，在沸水中仍具有尺寸稳定性，耐污染，无毒。缺点是内应力大，易开裂，流动性差，抗疲劳强度较低。
聚苯醚适于作减摩耐磨零件、绝缘件、机械零件、电子设备结构件、传动件及医疗器械等，特别适用于潮湿、有负荷且需要电绝缘的场合。
8．氟塑料（热塑性塑料）
氟塑料是聚三氟氯乙烯（PCTFE）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚全氟乙丙烯（FEP或F46）、聚偏氟乙烯（PVDF）的总称。氟塑料具有优异的介电性能和耐化学腐蚀、耐高低温、防水、不黏、低摩擦系数、良好的自润滑性等性能。聚四氟乙烯树脂为白色粉末，外观如蜡状，3光滑、不黏，平均密度为2.2 g/cm，是最重的一种塑料。性能卓越，为一般热塑性塑料所不及，有“塑料王”之称。化学稳定性是所有塑料中最好的一种，对强酸、强碱及各种氧化剂等强腐蚀性介质都完全稳定，甚至沸腾的“王水”，原子工业中的强腐蚀剂五氟化铀对它都不起作用，其化学稳定性超过金、铂、玻璃、陶瓷等材料。聚四氟乙烯可在−195～+250℃长期使用，但冷流性大，不能注射。聚全氟乙烯除使用温度外，几乎具有聚四氟乙烯的全部优点。可挤压、模压及注射成型，自黏性好，可热焊。其摩擦系数是塑料中最低的。
氟塑料广泛应用于化工、电子、电气、航空、航天、半导体、机械、纺织、建筑、医药、汽车等工业领域，适于作抗腐、耐磨减摩件、绝缘件、医疗器件和传动件等，如飞机挂钩线、增压电缆、报警电缆、人工血管、人工心肺等。
9．聚甲基丙烯酸甲酯（热塑性塑料）
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）又称有机玻璃，透光性塑料，透光率为92%，优于普通硅玻璃。模塑成型性能较好的是改性有机玻璃####372和373。372成型性能较好，373有较高的耐冲击韧性。有机玻3璃密度为1.18 g/cm，比普通硅玻璃轻一半。而强度则为普通硅玻璃的10倍以上。轻、坚韧、易着色，绝缘性较好，耐一般的腐蚀，一般情况下，尺寸较稳定。最大缺点是表面硬度低，易于擦伤拉毛。
聚甲基丙烯酸甲酯适于制作各种光学镜片、透明管道、灯罩、油标、水标、工艺装饰品、大型透明屋顶、飞机的安全罩、汽车的玻璃窗等。
10．醋酸纤维素（热塑性塑料）
醋酸纤维素（CA）是纤维素分子中羟基用醋酸酸化后得到的一种化学改性的天然高聚物。其性能取决于乙酰化程度。高乙酰含量的醋酸纤维素(乙酰基含量40%～42%)，呈白色粒状、粉状或棉状固体，对光稳定，不易燃烧。在稀酸、汽油、矿物油中稳定。醋酸纤维素是一种非常易得的人造纤维，成本低，具有很好的编织性能。
醋酸纤维素主要用于工业产品和生活用品，如手柄、计算机及打字机的字母数字键、电话机壳、汽车方向盘、眼镜架及镜片、电影胶片、绝缘薄膜、玩具等。
11．有机硅塑料（热固性塑料）3
有机硅塑料（IS）的密度为1.75～1.95g/cm，成型收缩率为0.5%，成型温度为160～180℃，耐高低温，耐潮，电阻高，高频绝缘性好，耐辐射、臭氧。
有机硅塑料适于制作电器元件的塑封件，及耐高温、电弧和高频的绝缘件等。
12．硅酮塑料（热固性塑料）
硅酮塑料可在很宽频率和温度范围内保持良好的绝缘性能，可在−900～+300℃下长期使用。耐辐射，防水，化学稳定性好，抗裂性良好，可低压成型。
硅酮塑料适用于制作低压塑料整流器、半导体管及固体电路等。
13．环氧塑料（热固性塑料）
环氧塑料是以环氧树脂为基体的塑料。环氧塑料强度高，绝缘性优良，化学稳定性和耐有机溶剂性好，适于压缩成型和传递成型。
环氧塑料主要用于电子元器件的封装固定等。1.5.3 常用特种塑料
1．玻璃纤维增强塑料（GRP）
玻璃纤维增强塑料（GRP）是由合成树脂和玻璃纤维经复合工艺制作而成的一种功能型材料。具有重量轻、耐腐蚀、绝缘性能好、传热慢、容易着色、能通过电磁波等特性。
玻璃纤维增强塑料主要用来制作厚壁的结构零件，如玻璃雷达罩、飞机油箱、游艇体、浴盆等。
2．泡沫塑料
泡沫塑料是以树脂为基料，加入发泡剂等制成内部具有无数微小气孔的塑料。采用机械法、物理法、化学法进行气泡，具有质轻、隔热、隔音、防震、耐潮等特点，按内部气孔相连情况，可分为开孔型和闭孔型。按机械性能，可分为硬质和软质两类。常用泡沫塑料有聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料及脲醛泡沫塑料等。
硬质泡沫塑料可用做隔热保温材料、隔音防震材料等。软质泡沫塑料可用做衬垫、坐垫、拖鞋、泡沫人造革等。复习思考题
1．什么是塑料？
2．高分子的空间构型有哪些？
3．与金属材料及其他材料相比，塑料有什么特点？
4．塑料由什么组成？各组成成分有什么作用？
5．热塑性塑料和热固性塑料有什么区别？
6．塑料的成型性能有哪些？
7．了解常用通用塑料的主要性能。
8．了解常用工程塑料的主要性能。
9．了解常用特种塑料的主要性能。
10．到超市观察各种塑料制品，了解塑料在生活中的广泛应用。
11．参观塑料产品生产企业，收集、整理常用的塑料原料，观察原料的形状、色泽、透明性等。第2章 注塑产品设计本章重点·讲解塑件的设计原则·讲解塑件尺寸和表面质量的要求·讲解塑件造型设计的要点和方法·讲解塑件各种结构设计的原则、方法和技巧·讲解塑件装配设计方法学习目的
通过本章的学习，了解塑件的设计原则，掌握塑件尺寸精度选择的方法，了解塑件造型设计的常用方法和应用软件，掌握塑件结构设计、装配设计的原则和技巧，从而有针对性地进行注塑产品的设计训练。
注塑产品的设计应根据其使用要求和外观要求，从塑料的力学性能、艺术造型、成型工艺、模具设计和制造等多方面综合考虑。本章介绍塑件的设计原则、塑件的尺寸和表面质量、造型设计、结构设计、强度设计、装配设计等内容，并重点介绍塑件的结构工艺性能设计。2.1 塑件的设计原则
产品的使用性能是设计的出发点，也是设计必须要满足的，产品的设计主要根据塑件的使用要求，确定其应达到的外观质量、精度、耐热性、耐冲击性、耐腐蚀性和刚性等各种性能，然后选择能满足所需性能的塑料原料，在满足使用性能的前提下，充分考虑产品的成型工艺性和造型。塑件设计原则如下：（1）设计满足塑件使用要求的结构，并考虑塑件的外观要求。（2）针对塑料原料的不同物理性能选择符合塑件使用要求的塑料。（3）便于成型加工。（4）尽量简化模具结构。2.2 塑件的尺寸和表面质量
塑件的尺寸既不能过大，也不能过小，主要取决于塑料的流动性及成型设备的规格。而塑件的表面质量主要取决于塑料原料的性能和模具成型零件的表面粗糙度。2.2.1 尺寸和精度
塑件的尺寸精度一般不高，模具成型零件的制造误差、模具成型零件的磨损量、塑料成型收缩率的波动、安装配合误差、水平飞边厚度的波动等，都是影响塑件尺寸精度的主要因素。表2-1为常用材料模塑件公差等级的选用参考表，表2-2为我国1993年6月颁布的塑料件尺寸公差国家标准（GB/T 14486—1993）。表2-1 常用材料模塑件公差等级选用表 （GB/T 14486—1993）续表
确定塑件的尺寸精度时，应先按常用塑件公差等级的选用表和塑件使用要求决定塑件的公差等级，再按公差表查公差值。2.2.2 表面质量
塑件的表面质量主要是指塑件的表面粗糙度，同时还包括对塑件的光泽性、色彩均匀性、云纹、冷疤、表面缩陷、熔接痕、对拼缝、毛刺、推杆和去浇口痕迹等表面质量的要求。
塑件的表面粗糙度主要取决于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度应比塑件低1～2个等级。模具型腔的表面粗糙度对塑件的表面粗糙度起决定作用，型腔表面粗糙会使塑料的流动困难，并增大塑件的脱模阻力，使塑件脱模困难。一般型腔的表面粗糙度要求达到Ra0.2～0.4。透明制品型腔和型芯的粗糙度要求一致。非透明制品的型芯表面相对于型腔表面略为粗糙，以增大摩擦，使制品留在利于脱模的一边。表2-3是不同塑料材料表面粗糙度的取值范围。表2-3 注射成型不同材料所能达到的表面粗糙度 （GB/T 14234—1993）2.3 塑件造型设计
塑件的造型设计是对塑件的材料、构造、加工方法、功能性、合理性、经济性、审美性的推敲和设计，是一门涉及科学和美学、技术和艺术的新兴学科。它既不是自然科学中的工程技术设计，也不是艺术领域中的工艺美术设计，而是技术与艺术的有机结合，使人们在使用产品的同时，获得一种艺术享受。2.3.1 造型设计的基本要素
塑件的造型设计包括使用功能、工艺技术条件、艺术造型三个基本要素。
1．使用功能
使用功能是指塑件的用途，它是塑件造型的主要目的和最根本的使用要求，是产品赖以生存的根本所在。造型要充分体现功能的科学性、使用的合理性，物质功能对塑件的结构和造型起主导的、决定性的作用。
2．工艺技术条件
工艺技术条件包括塑件材料和成型技术手段，是塑件从材料变为制品的条件和过程。
3．艺术造型
艺术造型是对塑件的艺术欣赏要求，体现了产品的精神功能。
这三个基本要素是互相依赖、互相渗透的，任何一个塑件的设计都是综合考虑的结果。塑件造型中，除了考虑上述三个基本要素外，文化上的差异、时代的变迁、地方习俗、人们心理上的特点等也是影响塑件造型的因素。因此，造型设计既是物质产品设计，又是精神的艺术创造。设计师不仅是一位工程师，也应该是一位艺术家，应具备技术、艺术、社会经济、生理、心理、精神等多方面的知识和技能。2.3.2 造型设计的要点
任何一个塑件，都具有物质功能和精神功能。塑件的物质功能通过塑件的工程技术设计来保证，而塑件的精神功能则通过塑件的造型设计来体现。塑件外观的比例、色彩、材质、装饰等都会在使用者心里产生种种感受，这些感受就是塑件造型所产生的精神功能。
因此，塑件的造型设计应包括以下设计要点：（1）造型设计的核心是物质功能决定艺术造型，满足塑件的使用性能，是设计的首要任务，也是设计的重点。（2）造型设计是通过材质、结构和工艺手段来实现造型美的，因此它应充分反映“材质美”、“结构美”和“工艺美”。（3）造型设计应反映现代科学技术水平和物质文化生活面貌，体现当代的、民族的审美要求，具有强烈的时代性。（4）塑件的艺术造型应通过形体的塑造、线形的组织、色彩的功能、材质机理等艺术表现形式和使用舒适等，使人获得精神享受。（5）塑件造型的最终实现，是以现代化生产方式完成的，因此塑件的造型应满足成型性能，符合标准化、通用化、系列化和成批生产的要求。（6）造型设计具有物质产品的使用价值和艺术感染力的精神功能的双重作用。2.3.3 造型设计的基本原则
塑件造型设计的基本原则是实用、美观、经济。实用是塑件艺术造型的技术性能指标，指塑件具有先进和完善的多种功能，并保证塑件的使用性能得到最大程度的发挥。美观是艺术造型的审美性指标，它是材质、结构、形式、工艺等美感的综合，是塑件精神功能的具体表现。经济是艺术造型的经济效果指标，指合理的成本，是以最少投入获取最大的经济效益和社会效益。实用、美观、经济三者是密切相关缺一不可的。2.3.4 造型设计实例
塑件的造型设计、力学分析及图形绘制都可通过计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)来完成。设计人员通过人机交互的方式，直观、形象地在屏幕上建立塑件的几何模型，并从不同的角度审视造型设计效果，快速、准确地进行塑件性能的理论分析计算，并利用数据库和图形库完成塑件的结构设计、技术文件的编制及全部图纸的绘制和输出。CAD技术已成为塑件造型设计的先进的工具和主要手段，它不仅充分发挥了设计人员的智慧和创新性，而且大大提高了塑件设计的质量和效率。
塑件的计算机辅助设计主要包括4个方面的内容，即塑件的几何造型设计、设计信息库的编制和调用、塑件分析计算及优化以及总装图和零件图的绘制。
目前，进行塑件设计的软件很多，主要以图形设计软件为主，如AutoCAD、CAXA、Pro/E、UG、SolidWorks等，可进行二维和三维图形的设计和绘制。图2-1是用Pro/E软件完成的部分塑件造型图。图2-1 塑件造型图2.4 塑件结构设计
塑件的结构直接关系着模具的结构。在满足塑件使用要求的前提下，应尽量使塑件结构简单，从而简化模具结构，降低模具成本。2.4.1 形状
设计塑件形状时要尽量避免侧孔、侧凹结构。对于某些因使用要求必须带侧凹、侧凸或侧孔的塑件，可以通过合理的设计，避免侧向抽芯。
图2-2（a）所示塑件上的侧孔需要由侧型芯来成型，模具结构较为复杂。如将孔改为图2-2 （b）所示孔形，则无须设侧型芯。图2-3（a）所示塑件内侧有凸结构，模具成型困难，改为图2-3（b）结构，模具结构简单。图2-4（a）所示侧凹需侧抽芯，改为图2-4（b）则取消了不必要的侧凹。图2-2 侧孔改进形式图2-3 内凸改进形式图2-4 取消塑件上不必要的侧凹结构2.4.2 壁厚
塑件壁厚应以满足塑件在使用时要求的强度、刚度、绝缘性、重量、尺寸稳定性和与其他零件的装配关系，并能使塑料熔体顺利充满整个型腔。塑件壁厚设计应遵循以下两点。
1．尽量减小壁厚
塑件允许的最小壁厚与塑料品种和塑件尺寸有关，表2-4为常用热塑性塑料推荐的壁厚值，表2-5为常用热固性塑料推荐的壁厚值。
2．尽可能保持壁厚均匀
一般情况下，应使壁厚差保持在30%以内。对于由塑件结构造成的壁厚差过大的情况，可采取将塑件过厚部分挖空的方法减小壁厚差，如图2-5所示。表2-4 常用热塑性塑料壁厚推荐值 单位：mm表2-5 常用热固性塑料壁厚推荐值 单位：mm图2-5 挖空塑件过厚部分使壁厚均匀2.4.3 脱模斜度
为便于塑件从模腔中脱出，在平行于脱模方向的塑件表面上，必须设有一定的斜度，此斜度称为脱模斜度。斜度留取方向，对于塑件内表面是以小端为基准，即保证径向基本尺寸，斜度向扩大方向取；塑件外表面则应以大端为基准，即保证径向基本尺寸，斜度向缩小方向取，如图2-6所示。图2-6 塑件上斜度留取方向
脱模斜度随制件形状、塑料种类、模具结构、表面精加工程度、精加工方向等而异。一般情况下，脱模斜度取1/30～1/60 (2°～1°)较适宜，实际工作中采用的最小脱模斜度为1/120(1/2°)。脱模斜度的选取，往往采用经验数据。如果在允许范围内取较大值，可使顶出更加容易，所以应尽可能采取较大的脱模斜度。
塑件高度在25mm以下时，可不考虑脱模斜度。但如果塑件结构复杂，即使脱模高度仅几毫米，也必须设计脱模斜度，如格子状塑件。表2-6～表2-8是脱模斜度的推荐值。表2-6 热塑性塑料件的脱模斜度表2-7 热固性塑料件上孔的脱模斜度表2-8 热固性塑料件外表面的脱模斜度2.4.4 圆角
带有尖角的塑件往往在其尖角处产生应力，集中而易于开裂。塑件圆角的作用如下。（1）分散载荷，增强及充分发挥塑件的机械强度。（2）改善塑料熔体的流动性，便于充满与脱模，消除壁部转折处的凹陷等缺陷。（3）便于模具的机械加工和热处理，从而提高模具的使用寿命。
因此，塑件上除了必须保留的尖角之外，所有转角处均应尽可能采用圆弧过渡。圆角半径大小的确定可参照图2-7和图2-8。图2-7 壁厚与圆角半径的关系图2-8 塑件圆角半径F-负荷 R-圆角半径 T-塑件壁厚合理的圆角半径：1/4≤R/T≤3/5或R≥0.4mmmin2.4.5 加强筋
设计加强筋的目的是为了提高塑件的强度和防止塑件翘曲变形，如图2-9所示。图2-9 采用加强筋改善壁厚
图2-10所示为典型加强筋的合理形状和尺寸比例，A为塑件厚度。
图2-11所示为容器的底部加强筋布置情况，图（a）由于加强筋交汇，厚度不均匀，易产生气泡、缩孔等，图（b）较合理。图2-10 加强筋典型尺寸图2-11 容器底部加强筋的布置2.4.6 支承面
塑件支承面设计成一个整面是不合理的，如图2-12（a）所示，因为平板状在成型收缩后很容易翘曲变形。常用的方法是以边框式或点式（三点或四点）结构作支承，如图2-12（b）和图2-12（c）所示。这样不仅可提高塑件的基面效果，而且还可以延长塑件的使用寿命。支承面设置加强筋时，筋的端部应低于支承面约0.5mm左右。图2-12 塑件的支承面2.4.7 孔
塑件有各种形状的孔，如通孔、盲孔、螺纹孔等，尽可能开设在不减弱塑件机械强度的部位，孔的形状也应力求使模具制造简单。
相邻两孔之间和孔与边缘之间的距离通常应等于或大于孔的直径，如图2-13所示。图2-13 塑件上的孔距S=S=d12
通孔可用一端固定的单一成型杆，如图2-14（a）所示，或各端分别固定的对接成型杆来成型，如图2-14（b）所示。盲孔则用一端支承的成型杆来成型，但在成型过程中，由于物料流动产生的压力不平衡，容易使型芯折断或弯曲，所以盲孔的深度取决于孔的直径，其关系如表2-9所示。图2-14 通孔的成型表2-9 盲孔深度与其直径的关系 单位：mm2.4.8 标记、符号、图案和文字
塑件上常带有产品型号、名称、文字说明及装饰用的花纹图案。这些文字图案一般以在塑件上凸起为好，一是美观，二是模具容易制造，但凸起的文字图案容易磨损。如果使这些文字图案等凹入塑件表面，虽不易磨损，但不仅不美观，模具也难以加工制造。解决的方法是仍使这些文字图案在塑件上凸起，但塑件带文字图案的部位应低于塑件主体表面。模具上成型文字图案的部分加工成镶件，镶入模腔主体，使其高出型腔主体表面，如图2-15所示。文字图案的高度一般为0.2～0.5mm，线条宽度为0.3～0.8mm。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]