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摘要：当前，塑料已经成为日常生产生活必不可少的重要材料之一，因其优越性在多个生产生活领域得到了较为广泛的应用。但是当前塑料制品的生产过程中，由于其加工工艺性能比较强，因此容易出现问题，在操作中稍微不注意就会进行多次修改，不但延误时间还浪费经济。基于此，本文从塑料的优点及分类入手，简要分析了塑料制件的结构设计与加工工艺的相关要点。
关键词：塑料制件；结构设计；加工工艺
1.塑料的优点及分类
一般来说，塑料的特点具备质量轻，化学性稳定，不锈蚀，电气绝缘性能好，同时根据实践来看，塑料的刚度与木材相近，拉伸强度一般在10～500MPa左右。塑料的优点是耐用、防水，良好的绝缘体，塑料还可以用于制备工业用料的燃料油和燃料气，这样可以降低原油消耗。
塑料的分类方面我们一般可以把它分为热固性与热可塑性这两大类。而热固性在实际中是无法重新塑造使用的，热可塑性一般是可再重复生产利用的，这些在实际应用中一般都接触过。
另外，塑料高分子的结构基本有两种类型，第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物；第二种是体型结构，笔者认为具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。有些高分子带有支链，称为支链高分子，属于线型结构。有些高分子虽然分子间有交联，但交联较少，称为网状结构，属于体型结构。实际操作中两种不同的结构，表现出两种相反的性能。线型结构高聚物由于有独立的分子存在，所以有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，因此它没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。
2.塑料制件的结构设计分析
对于塑料制件的结构设计，首先就是考虑它的总体结构，主要目的就是要使模具型腔易于制造，模具抽芯和推出机构要特简单。其次是在保障物理及化学性能基础上，做到设计的结构简单，壁厚均匀，使用要方便。
2.1塑料制作结构的尺寸、精度的把握
所谓尺寸就是它的大小程度。这个时候要考虑注射机的注射量、锁模力和模板尺寸的限制等问题，要综合考虑这些后，我们再去制作尺寸，相信会达到完美统一的效果。另外，所谓的精度，就是我们所说的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，塑料尺寸的精度主要受模具的制造精度、磨损程度和安装误差、塑料收缩率的波动和成型时工艺条件的变化以及塑料成型后的时效变化等方面的影响，因此我们应在满足需要的前提下，应尽可能设计得低一些。我们在精确度的确定上一般采用公差代号为MT，公差等级分7级来做衡量的标准。一般地，MT1级、2级精度最高；MT7级精度最低。另外对于它上孔的公差我们可采用基准孔，可取表中数值冠以（+）号；而对于塑件上轴的公差可采用基准轴，可取表中数值冠以（-）号。
2.2塑料制件表面粗糙度
塑料制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要比塑件的低1~2级。在模具的使用中，由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大，应随时给以抛光复原。另外，透明制件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明制件则根据使用情况而定，一般型腔的便面粗糙度要低于型芯的。
2.3塑料制件结构的形状
塑料制件结构的形状在满足使用要求的前提下，应使其有利于成型，特点是应尽量不采用侧向抽芯机构，因此塑件设计时应尽可能避免侧向凹凸形状或侧孔。因为，侧向分型与抽芯机构的模具结构不但提高了模具设计与制造成本，而且还会在分型面上留下飞边，增加后加工的工作量。某些塑件只要适当地改变其形状，即能避免使用侧向抽芯机构，使模具结构简化。
3.塑料的成型加工工艺方法
无论是热塑性塑料还是热固性塑料，其成型都是在流动状态下进行的。所以，在选择原材料、考虑成型方法和决定工艺条件时，都必须认真研究不同品种塑料的流动性问题。加工热塑性塑料常用的方法有挤出、注射成型、压延、吹塑和热成型等，加工热固性塑料一般采用模压、传递模塑，也用注射成型。层压、模压和热成型是使塑料在平面上成型。下面本节主要选取几种塑料的成型加工工艺进行探讨。
3.1塑料挤出成型方法
挤出成型时将装入料斗的颗粒状物料被旋转的螺杆推入料筒，由于加热器的外热作用和螺杆对物料的搅拌、剪切、挤压、摩擦等产生的热作用，使物料沿螺杆轴线前进的方向不断升温熔融而呈流动状态，并不断推向机头。挤出成型时塑料加工工艺中应用最早、用途最广、适用性最强的成型方法。其具体工艺如下：①挤塑温度，在挤出工艺中，温度是影响塑化效果及产品质量的主要因素。②螺杆转速，螺杆转速直接影响挤出机产量和制品质量，其值决定于螺杆及挤出制品的尺寸和形状，以及原材料的种类等。③机头压力，增加熔融物料通过挤出机头时的压力，将导致产量降低，但能使产品质地实密，有利于提高制品的质量。④牵引速度，基础成型时连续生产制品的过程，所以要求对制品的牵引速度均匀稳定，并与挤出速度相符。
3.2塑料注射成型方法
这种方法我们是利用注射机将熔化的塑料快速注入模具中，并固化得到各种塑料制品的方法。据不完全统计，目前几乎所有的热塑性塑料均可采用此法，也可用于某些热固性塑料的成形。笔者也做了个粗略地统计，像注射成形占塑料件生产中的比重大概也是30%左右，它具有能一次成形的特点，形状复杂件、尺寸精确、生产率高等优点；但设备和模具费用较高，现在一般地主要用于大批量塑料件的生产过程中。具体生产线如图1所示。
图1 塑料注射成型的方法
在实际操作中，我们可以将粉粒状原料从右侧的料斗中加入料筒，当柱塞推进时原料就会被推入加热区，再次经过分流梭，通过喷嘴将熔融塑料注入模腔中，冷却后开模即得塑料制品。这一种方式比较简单，容易操作。
2.3塑料压制成型的方法
我们所说的这种方法是将固态的粒料或预制的片料加入模具中，我们对它通过加热和加压的方法，使其软化熔融，并在压力的作用下充满模腔，固化后得到塑料制件的方法。
在实际生产中，这种方法它具备模具简单，能生产大型制品，但经过笔者分析认为，这种方法在生产时生产周期长、效率低，较难实现自动化，难以生产厚壁制品及形状复杂的制品，一般很少被企业采用。
2.4塑料insert molding的方法
Insert molding即嵌入式成型，此类成型方案主要解决塑胶强度差、耐磨性不佳及其相关产品需要金属手感或特定复杂外观等普通塑胶成型无法达到特定要求的成型方案。如：风叶内嵌金属轴承、金属手机壳天线隔绝、装饰品外观嵌入式。
其中金属手机壳天线隔绝使用目前较为先进的成型方案——纳米成型。原理为：将金属零件通过化学处理，使其金属表面内部形成大量微小的孔；将处理后的金属零件放入高模温模具内，在注射入纳米型塑胶粒；塑胶在成型机压力下，充满金属内部小孔，形成金属与塑胶一体产品。
纳米注射难点在于如何让金属纳米孔的形成均匀，及如何改善因金属热胀冷缩导致的金属塑胶结合位置间隙及强度问题。
结束语：随着经济的发展，我国的塑料加工工业也随着逐步发展，这个时候它的适应能力也会出现较强的态势，为我国的轻工业发展提供了广阔的市场空间。在这样的形势下，这就要求我们必须掌握塑料制件的结构设计与加工工艺，从而实现塑料加工业的大发展。目前困扰着我国塑胶加工产业利润的主要原因在于我国目前主要优质塑胶粒子大部分仍然靠国外进口，如韩国三星、沙特SABIC、日本东丽等。
参考文献：
[1]简庆龙.塑料模具制造过程中生产成本分析与研究[D].广州：华南理工大学.2011.
[2]刘晓东.塑料的加工工艺及成型设备[J].工程塑料应用.2014（02）.
[3]李雪松.塑料成型加工工艺及应用探究[J].低碳世界.2016（04）.
论文作者:姚汉锋
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/3/22
标签：塑料论文; 制件论文; 结构论文; 模具论文; 热固性论文; 加工工艺论文; 方法论文; 《基层建设》2017年第35期论文;