模具设计指南
HDPE主要用来制作吹塑瓶子等中空制品，其次用作注塑成型，制作周转箱、旋塞、小载荷齿轮、轴承、电气元件支架等。
LDPE(高压低密度聚乙烯，俗称软胶)分子结构之间有较多的支链，密度
0.910g/cm3~0.925g/cm3,结晶度55%~65%。易于透气透湿，有优良的电绝缘性能和耐化学性能，柔软性、伸长率、耐冲击性、透光率比HDPE好，机械强度稍差，耐热性能较差，不耐光和热老化。
大量用作挤塑包装薄膜、薄片、包装容器、电线电缆包皮和软性注塑、挤塑件。 HDPE、LDPE在性能上的相同点：
1. 吸水率较低，成型加工前可以不进行干燥处理。 2. 聚乙烯为剪敏性材料，粘度受剪切速率的影响更明显。 3. 收缩率较大且方向性明显，制品容易翘曲变形。
4. 由於聚乙烯是結晶型聚合物，它的結晶均勻程度直接影響到製品密度的分布。所以，要求模具的冷卻水佈置儘可能均勻，使密度均勻，保證製品尺寸和形狀精度。
2.3.2 模具设计时应注意：
1).聚乙烯分子有取向现象，这将导致取向方向的收缩率大于垂直方向的收缩率而引起的翘曲、扭曲变形，以及对制品性能产生的影响。为了避免这种现象，模具设计时应注意浇口位置的确定和收缩率的选择。
2).聚乙烯质地柔软光滑，易脱模，对于侧壁带浅凹槽的制品，可采取强行脱模的方式进行脱模。
3). 由于聚乙烯流动性较好，排气槽的深度应控制在0.03mm以下。 2.4 聚丙烯
[ CH2 CH ] n
聚丙烯(Polypropylene,简称PP，俗称百折软胶)
由丙烯聚合而成，分子式为： CH
3
属于结晶形高聚物，有着质轻、无毒、无味的特点，而且还具有耐腐蚀、耐高温、机械强度高的特点。注射用的聚丙烯树脂为白色、有蜡状感的颗粒。
聚丙烯容易燃烧，火焰上端呈黄色，下端蓝色，冒少量黑烟并熔融滴落，离火后 能继续燃烧，散发出石油味。
聚丙烯大致分为单一的聚丙烯均聚体和改进冲击性能的乙烯—丙烯共聚体两种。共 聚的聚丙烯制品其耐冲击性比均聚聚丙烯有所改善。
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2.4.1 PP性能上的主要优点：
1).由于在熔融温度下流动性好，成型工艺较宽，且各向异性比PE小，故特别适于制作各种形状简单的制品，制品的表面光泽、染色效果、外伤痕留等方面优于PE料.
2).通用塑料中，PP的耐热性最好。其制品可在100℃下煮沸消毒，适于制成餐具、水壶等及需要进行高温灭菌处理的医疗器械。热变形溫度为100℃~105℃,可在100℃以上長期使用。
3).屈服强度高，有很高的弯曲疲劳寿命。用PP制作的活动铰链，在厚度适当的情况下(如0.25~0.5mm),能承受7000万次的折叠弯曲而未有大的损坏。
4).密度较小，为目前已知的塑料中密度最小的品种之一。常见塑料的密度范围见附表 2-2 。
表 2-2：常见塑料密度范围
塑料名称 HDPE LDPE PP GPPS HIPS ABS PC 2.4.2 PP 性能的主要缺点：
1.由于是结晶聚合物，成型收缩率比无定形聚合物如PS、ABS、PC等大。成型时尺寸又易受温度、压力、冷却速度的影响，会出现不同程度的翘曲、变形，厚薄转折处易产生凸陷，因而不适于制造尺寸精度要求高或易出现变形缺陷的产品。
2.刚性不足，不宜作受力机械构件。特别是制品上的缺口对应力十分敏感，因而 设计时要避免尖角缺口的存在。
3.耐候性较差。在阳光下易受紫外线辐射而加速塑料老化，使制品变硬开裂、染 色消退或发生迁移。 2.4.3 模具设计：
密度范围 0.941~0.965 0.91~0.925 0.90~0.91 1.04~1.06 1.04~1.05 1.04~1.06 1.2 塑料名称 POM PA6 PA66 SPVC TPU PMMA PBT 密度范围 1.41~1.43 1.12~1.15 1.15 1.16~1.35 1.2 1.17~1.20 1.26~1.30 09/30/16 page 12of184
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1).成型收缩率大，选择浇口位置时应满足熔体以较平衡的流动秩序充填型腔，确保制品各个方向的收缩一致。
2).带铰链的制品应注意浇口位置的选择，要求熔体的流动方向垂直于铰链的轴心线。
3).由于PP的流动性较好，排气槽深度不可超过0.03mm。 2.5 聚苯乙烯
聚苯乙烯(Polystyrene，简称PS、GPS，俗称通用级PS或硬胶)是一种无定形透明的热塑性塑料，先由苯与乙烯加成得乙苯，再由乙苯制得苯乙烯，最后由苯乙烯加聚反应得聚苯乙烯。化学结构式为：
聚苯乙烯容易燃烧，火焰为橙黄色，浓黑烟炭束，软化、起泡，散发出苯乙烯单体味。
2.5.1 PS性能的主要优点：
1). 光学性能好。其透光率达88%~92%,可用作一般透明或滤光材料器件，如仪表 、收录机上的刻度 盘、电盘指示灯、自行车尾灯的透光外罩等。
2).易于成型加工。因其比热低、熔融粘度低、塑化能力强、加热成型快，故模塑周期短。而且，成型温度和分解温度相距较远，可供选择范围广，加之结晶度低、尺寸稳定性好，被认为是一种标准的工艺塑料。
3).着色性能好。PS表面容易上色、印刷和金属化处理，染色范围广，注射成型温度可以调低，能适应多种耐温性差的有机颜料的着色，制出色彩鲜艳明快的制品。 2.5.2 PS性能的主要缺点：
1.其最大的缺点是性脆易裂。因其抗冲击强度低，在外力作用下易于产生银纹屈服而使材料表现为性脆易裂，制件仅能在较低的负载使用；耐磨性也较差，在稍大的磨擦碰刮作用下很易拉毛。
2.耐热温度较低。其制品的最高连续使用温度仅为60~80℃，不宜制作盛载开水和高热食品的容器。
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1. 此外，PS的热胀系数大，热承载力较差，嵌入螺母、螺钉、导柱、垫块之类金属元件的塑料制品，往往在嵌接处出现裂纹。
4. 成型加工工艺要求较高。虽然PS透明、易于成型，但如果加工工艺不善，将带 来不少问题，例如：
a). PS制品老化现象较明显，长时间光照或存放后，会出现混浊和发黄。 b). PS对热的敏感性很大，很易在不良的受热受压加工环境中发生降解。 2.5.3 PS的改性
为了改善PS强度较低、不耐热、性脆易裂的缺点，以PS为基质，与不同单体共聚或与共聚体、均聚体共混，可制得多种改性体。例如：高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、苯烯腈-苯乙烯共聚体(SAN)等等。HIPS它除了具有聚苯乙烯易于着色、易于加工的优点外 ，还具有较强的韧性和冲击强度、较大的弹性。SAN具有较高的耐应力开裂性以及耐油性、耐热性和耐化学腐蚀性。 2.5.4 模具设计：
1.PS的热胀系数与金属相差较大，在PS制品中不宜有金属嵌件，否则当环境温度变化时，制品极易出现应力开裂现象。
2.因PS性脆易裂，故制品的壁厚应尽可能均匀，不允许有缺口、尖角存在，厚薄相连处要用较大的圆弧过渡，以避免应力集中。
3.为防止制品因脱模不良而开裂或增加内应力，除了选择合理的脱模斜度外，还要有较大的有效顶出面积、有良好的顶出同步性。
4.PS对浇口形式无特殊要求，仅要求在浇口和制品连接处用较大的圆弧过度，以免在去浇口时损伤制品。 2.6 ABS
ABS( Acrylonitrile - Butadiene - Styrene)俗称超不碎胶，是一种高强度改性 PS，由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种组元以一定的比例共聚而成，化学结构式为：
[ ( CH2 CH )x ( C2H3 C2H3 )y ( CH2 CH )z ]n CN
三元结构的ABS兼具各组分的多种固有特性：丙烯腈能使制品有较高的强度和表面硬度，提高耐化学腐蚀性和耐热性；丁二烯使聚合物有一定的柔顺性，使制件在低温下
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具有一定的韧性和弹性、较高的冲击强度而不易脆折；苯乙烯使分子链保持刚性，使材质坚硬、带光泽，保留了良好的电性能和热流动性，易于加工成型和染色。
ABS本色为浅象牙色，不透明，无毒无味，属于无定形塑料。粘度适中，它的熔体流动性和温度、压力都有关系，其中压力的影响要大一些。
ABS树脂是一种缓慢燃烧的材料，燃烧时火焰呈黄色，冒黑烟，气味特殊，在继续燃烧时不会熔融滴落。 2.6.1 主要优点：
1.综合性能比较好：机械强度高；抗冲击能力强，低温时也不会迅速下降；缺口敏感性较好；抗蠕变性好，温度升高时也不会迅速下降；有一定的表面硬度，抗抓伤；耐磨性好，摩擦系数低；
2.电气性能好，受温度、湿度、频率变化影响小； 3.耐低温达-40℃； 4.耐酸、碱、盐、油、水；
5.可以用涂漆、印刷、电镀等方法对制品进行表面装饰； 6.较小的收缩率，较宽的成型工艺范围。 2.6.2 主要缺点：
1. 不耐有机溶剂，会被溶胀，也会被极性溶剂所溶解; 2. 耐候性较差，特别是耐紫外线性能不好；
3. 耐热性不够好。 普通ABS的热变形温度仅为95℃~98℃。 2.6.3 ABS的改性
ABS能与其他许多热塑性或热塑性塑料共混，改进这些塑料的加工和使用性能。 如将ABS加入PVC中，可提高其冲击韧性、耐燃性、抗老化和抗寒能力，并改善其加工性能；将ABS与PC共混，可提高抗冲击强度和耐热性；以甲基丙烯酸甲酯替代ABS中丙烯腈组分，可制得MBS塑料，即通常所说的透明ABS。综上所述，ABS是一类较理想的工程塑料，为各行业所广为采用。航空、造船、机械、电气、纺织、汽车、建筑等制造业都将ABS作为首选非金属材料。 2.6.4 模具设计 1. 排气
为防止在充模过程中出现排气不良、灼伤、熔接缝等缺陷，要求开设深度不大于0.04mm的排气槽。
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