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     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(diǎn)是在一定溫度下，經(jīng)一定時(shí)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(jiān)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(diǎn)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(hào)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(jì)時(shí)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(shí)的彈性恢復(fù)、塑性變形等原因?qū)е滤芗撃＠鋮s到室溫后其尺寸縮小，為此型腔設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮予以補(bǔ)償。     （2）收縮方向性成形時(shí)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(shí)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(shí)則方向性更為明顯。因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)，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(shí)不能全部消失，故塑件在應(yīng)力狀態(tài)下成形時(shí)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(shí)內(nèi)變化最大，24小時(shí)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(shí)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(huì)導(dǎo)致塑件尺寸發(fā)生變化。故模具設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)高精度塑件則應(yīng)考慮后收縮及后處理收縮的誤差并予以補(bǔ)償。      2、收縮率計(jì)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(shí)=（a-b）/b×100             (1-2)      Q計(jì)=（c-b）/b×100          式中：Q實(shí)—實(shí)際收縮率（%）                Q計(jì)—計(jì)算收縮率（%）                a —塑件在成形溫度時(shí)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(shí)際收縮率為表示塑件實(shí)際所發(fā)生的收縮，因其值與計(jì)算收縮相差很小，所以模具設(shè)計(jì)時(shí)以Q計(jì)為設(shè)計(jì)參數(shù)來計(jì)算型腔及型芯尺寸。      3、影響收縮率變化的因素在實(shí)際成形時(shí)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(gè)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(duì)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(duì)收縮率及方向性影響也較大，尤其在擠塑及注射成形時(shí)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(shí)間、填裝料形式及硬化均勻性對(duì)收縮率及方向性都有影響。        如上所述模具設(shè)計(jì)時(shí)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(duì)擠塑或注射成形時(shí)，則常需按塑件各部位的形狀、尺寸、壁厚等特點(diǎn)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(shí)調(diào)整各項(xiàng)成形條件也能夠適當(dāng)?shù)馗淖兯芗氖湛s情況。       （二）流 動(dòng) 性      塑料在一定溫度與壓力下填充型腔的能力稱為流動(dòng)性。這是模具設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的一個(gè)重要工藝參數(shù)。流動(dòng)性大易造成溢料過多，填充型腔不密實(shí)，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(dòng)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(dòng)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(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)流動(dòng)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(dòng)性通常以拉西格流動(dòng)性（以毫米計(jì)）來表示。數(shù)值大則流動(dòng)性好，每一品種的塑料通常分三個(gè)不同等級(jí)的流動(dòng)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(duì)填充不利時(shí)，應(yīng)采用流動(dòng)性較好的塑料。擠塑成形時(shí)應(yīng)選用拉西格流動(dòng)性150mm以上的塑料，注射成形時(shí)應(yīng)用拉西格流動(dòng)性200mm以上的塑料。為了保證每批塑料都有相同的流動(dòng)性，在實(shí)際中常用并批方法來調(diào)節(jié)，即將同一品種而流動(dòng)性有差異的塑料加以配用，使各批塑料流動(dòng)性互相補(bǔ)償，以保證塑件質(zhì)量。常用塑料的拉西格流動(dòng)性值詳見表1-1，但必須指出塑料的注動(dòng)性除了決定于塑料品種外，在填充型腔時(shí)還常受各種因素的影響而使塑料實(shí)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(dòng)性。反之，預(yù)熱或成形條件不良、模具結(jié)構(gòu)不良流動(dòng)阻力大或塑料貯存期過長(zhǎng)、超期、貯存溫度高（尤其對(duì)氨基塑料）等則都會(huì)導(dǎo)致塑料填充型腔時(shí)實(shí)際的流動(dòng)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(jì)）。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(shí)又說明塑粉內(nèi)充氣多，排氣困難，成形周期長(zhǎng)，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(dòng)性增大填充型腔，與此同時(shí)發(fā)生縮合反應(yīng)，交聯(lián)密度不斷增加，流動(dòng)性迅速下降，融料逐漸固化。模具設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)硬化速度快，保持流動(dòng)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(shí)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(dòng)性的條件下，盡量提高其硬化速度，一般預(yù)熱溫度高，時(shí)間長(zhǎng)（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(shí)間長(zhǎng)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(shí)應(yīng)要求在塑化、填充時(shí)化學(xué)反應(yīng)慢、硬化慢，應(yīng)保持較長(zhǎng)時(shí)間的流動(dòng)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(shí)流動(dòng)性增大、易溢料、保持時(shí)間長(zhǎng)、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(shí)也會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)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(duì)吸濕性強(qiáng)的料，尤其在潮濕季節(jié)即使對(duì)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(shí)在縮合反應(yīng)時(shí)要發(fā)生縮合水分，這些成分都需在成形時(shí)變成氣體排出模外，有的氣體對(duì)模具有腐蝕作用，對(duì)人體也有刺激作用。為此在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)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(shí)設(shè)排氣工序。   二、成 形 特 性      在模具設(shè)計(jì)必須掌握所用塑料的成形特性及成形時(shí)的工藝特性。    1、工藝特性  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(dòng)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(shí)間長(zhǎng)。      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(shí)不宜采用容量法加料。