塑料模具基本知识

1、塑料的概念

    ◆聚合物(polymer)，又可称为高分子或巨分子(macromolecules)，也是一般所俗称的塑料(plastics)或树脂(resin)。所谓塑料，其实它是合成树脂中的一种，形状跟天然树脂中的松树脂相似，但因又经过化学的力量来合成，而被称之为塑料。    ◆根据美国材料试验协会所下的定义，塑料乃是一种以高分子量有机物质为主要成分的材料，它在加工完成时呈现固态形状，在制造以及加工过程中，可以借流动(flow)来造型。

    因此，经由此说明我们可以得到以下几项了解：

    ●它是高分子有机化合物

    ●它可以多种型态存在例如液体固体胶体溶液等

    ●它可以成形(moldable)

    ●种类繁多因为不同的单体组成所以造成不同之塑料

    ●用途广泛产品呈现多样化

    ●具有不同的性质

    ●可以用不同的加工方法(processingmethod)

2、塑料的分类

    聚合物是由许多较小而结构简单的小分子(monomer)，借共价键来组合而成的。聚合物的种类繁多，一般若是以对热之变化来分类，它可以分为两大类：

    ◆热固性塑料（ThermosetPlastics)：指的是加热后，会使分子构造结合成网状型态。一旦结合成网状聚合体，即使再加热也不会软化，显示出所谓的非可逆变化，是分子构造发生变化(化学变化)所致。

    ◆热塑性塑料(Thermoplastics)：指加热后会熔化，可流动至模具冷却后成型，再加热后又会熔化的塑料；即可运用加热及冷却，使其产生可逆变化(液态←→固态)，是所谓的物理变化。

    ●按照塑料的应用情况，热塑性塑料又可分为通用塑料、工程塑料、高性能工程塑料等三类。

    通用的热塑性塑料其连续的使用温度在100℃以下，聚乙烯、聚氯乙稀、聚丙烯、聚苯乙烯并称为四大通用塑料。

    工程塑料一般是指工作应力大于150MPa，连续工作温度能超过150℃以上的塑料。通常把聚酰胺（尼龙）、聚碳酸脂、聚甲醛、聚苯醚和热塑性聚酯称为五大工程塑料。

3、常用塑料的特性

    ◆ABS的特性

    丙烯腈--丁二烯--苯二烯(ABS)共聚物

    结构式

    性质丙烯腈提供耐热及抗化性，丁二烯提供韧性及耐冲击性，苯乙烯提供延展性及加工性

    优点1、坚硬，易押出2、易染色3、难燃4、耐冲击5、表面性佳

    缺点1、耐溶剂性差2、低介电强度3、低拉伸率

    用途把手、外壳、行李箱、冰箱衬垫、家电制品

    ◆PC（聚碳酸酯）

    聚碳酸酯(PC)

    结构式

    性质为非结晶性热塑性塑料

    优点

1、具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广

2、高度透明性及自由染色性

3、H.D.T.高

4、耐疲劳性佳

5、耐候性佳

6、电气特性优

7、无味无臭对人体无害符合卫生安全

8、成形收缩率低、尺寸安定性良好

    缺点

形品设计不良易产生内部应力问题

    用途电子电器：CD片、开关、家电外壳、信号筒、电话机汽车：保险杆、分电盘、安全玻璃工业零件：照相机本体、机具外壳、安全帽、潜水镜、安全镜片

    ◆POM（聚缩醛）

    聚缩醛(POM)

    结构式

    性质为结晶性热可塑性塑料，具明显熔点165~175℃，性质最接近金属，一般称其为塑钢

    优点

1、具高机械强度和刚性

2、最高的疲劳强度

3、环境抵抗性、耐有机溶剂性佳

4、耐反复冲击性强

5、广泛的使用温度范围(-40℃~120℃)

6、良好的电气性质

7、复原性良好

8、具自已润滑性、耐磨性良好

9、尺寸安定性优

    缺点

1、加工过程若长时间高温下易起热分解

2、无自熄性

3、抗酸性差

4、成形收缩率大

    用途电子电器：洗衣机、果汁机零件、定时器组件汽车：车把零件、电动窗零件工业零件：机械零件、齿轮、把手、玩具、螺杆

◆PP（聚丙烯)

    聚丙烯(PP)

    结构式

    性质极轻之塑料，密度仅为0.9g/cm3加工性质毋须预热干燥

    优点

1、易染色

2、耐湿性佳

3、耐化性佳

4、高铰链特性

5、耐冲击性

    缺点

1、复杂之异形押出不易

2、易被紫外线分解

3、不易接合

4、易氧化

    用途水管、胶膜、胶布、电线蔽护材料、容器、汽车保险杆、仪表板、铰链

    ◆PA（尼龙）

    聚酰胺(PA、尼龙Nylon)

    结构式[NH(CH2)mNHCO(CH2)n-2CO]

性质结晶性热可塑性塑料，有明显熔点，Nylon6Tm为220~230℃，Nylon66则为260~270℃，Nylon本身具吸水基故有吸水性，成形前须干燥，温度过高干燥则尼龙粒变色

    优点

1、具高抗张强度

2、耐韧、耐冲击性特优

3、自润性、耐磨性佳、耐药品性优

4、低温特性佳

5、具自熄性

    缺点

尼龙吸湿性高、长期尺寸精密度及物性受影响。

    用途电子电器：连接器、卷线轴、定时器、护盖断路器、开关壳座汽车：散热风扇、门把、油箱盖、进气隔栅、水箱护盖、灯座工业零件：椅座、自行车框、溜冰鞋底座、纺织梭、踏板、滑轮

    ◆PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）

    聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

    结构式

    性质非晶体聚合物，92%光线穿透率，热变性温度介于74°C~102°C间

    优点

1、高光学透明性

2、耐候性佳

3、刚性佳

4、易染色

    缺点

1、耐化性差

2、长期时用温度最高93°C3、应力集中处，较易碎化

    用途灯罩、窗玻璃、标示牌、光学透镜、硬式隐形眼镜、汽车零件。

4 模具的重要特性

1.模具的基本构成

（a）前模（母模）（定模）﹑

（b）后模（公模）（动模）﹑

（c）嵌件（镶件）﹑

（d）行位（滑块）、

（e）斜顶﹑

（f）顶针﹑

（g）浇口（入水口）

2.模具制品形状对制品的影响壁厚﹐几何形状﹐会影响成形收缩率﹐脱模斜度大小

3.入水口对制品收缩率的影响入水口的尺寸大则收缩率小﹐尺寸小则收缩率大﹐料流方向平行则收缩率大﹐垂直方向则收缩小

4.模具壁厚过大﹑壁厚过小的影响壁厚过大﹕

（a）增加成本

（b）延长成形时间﹐生產效率降低

（c）品质难管控﹐易出现气泡﹐缩孔﹐凹陷等壁厚过小﹕

（i）塑料在模具内流动的阻力大。如形状较復杂的﹐成形会困难

（ii）强度较差如果塑件的壁厚不均匀﹐那么成形过程后会收缩不匀﹐不仅造成气泡﹑凹陷﹑变形还会存在较大的内应力。壁厚与壁薄的交界处避免有锐角﹐过度要綬和﹐厚度应沿著塑料流动的方向逐渐减校

5.圆角（R位）设置圆角（R位）增加强度﹐使塑件不致变形或裂纹

6.加强筋

（1）為了确保制品的强度和刚性﹐又不使塑件壁厚﹐可在塑件适当的部位设置加强筋﹐防止变形﹐在某些情况下﹐还可以改善成形中塑料流动的问题。

（2）加强筋的厚度不可超过塑件的50%﹐通常大约在20%左右

（3）加强筋应比塑件的平面低

7.孔

（a）孔的周边容易產生熔接痕﹐降低了塑件的强度﹐注意﹕孔与孔﹑孔与塑件之间的距离一般应取孔的两倍以上

（b）孔的边缘可用凸台加强孔的强度

（c）盲孔的深度不可超过孔径直径的4倍

（d）螺丝孔特别应注意孔的强度﹐孔径的尺寸大校如果孔径太大打入螺丝后会有打滑的现象，如果孔径太小则会有打不入螺丝或打爆螺丝柱。

（e）孔柱太长（高）应注意模具排气不良

（f）孔径的深度最好是不超过孔径的8倍

（g）带有台阶的孔﹐型芯分别固定在定﹑动模两侧﹐很难保証同心度﹐而且在两个型芯的接合位易產生毛边﹐所以应将任一方的型芯（孔径）增大0.5MM以上﹐由另一端的导向成形

8.模具的嵌件﹑行位﹑斜顶模具的嵌件﹐行位和斜顶通常都是镶在模具的动模上﹐如果嵌合的不严密就会有毛边。