
材料成型工艺是零件设计与制造的核心环节,直接关系到部件的性能、成本与生产效率。本章节对塑料与橡胶的主流成型工艺进行系统梳理,涵盖原理要点、工艺特征、优缺点及典型应用。
Part 1 塑料 成型工艺
一、注塑成型
1、注射成型
原理概述:将粒料或粉料经加热熔融后,借助注射设备的压力将熔融料注入到闭合模具腔中,冷却后形成定型件。该工艺适合高产出、复杂几何与高尺寸精度的塑件。
要点与特征:影响质量的关键变量包括注入压力、注塑温度与保压时间,模具温度和材料流动性也会显著影响成型效果。优点在于成型周期短、易实现自动化,能制造带有嵌件或复杂轮廓的部件;缺点是设备与模具投资较高,单件小批量时成本较高。
应用领域:家用与工业设备外壳、厨具、电子配件、玩具、汽车零部件等。
2、嵌件注塑
定义与要点:在模具腔内先定位并固定预置的异材质嵌件,随后注入树脂使嵌件与塑件连成一体。该过程往往需要专门的定位与固 закреп装置,成品实现了一体化结构。
优缺点与应用:多嵌件组合可提升装配效率、实现电气绝缘与导电功能的结合、减少后续装配工序。缺点在于工艺与设备复杂、成本较高,通常用于需要嵌件的高性能部件,如带嵌件的外壳、连接部位等。
3、双色注塑
定义与原理:在同一模具中分阶段注入两种不同颜色或材料的塑料,形成双色表面或层次结构,提升外观与功能性。
要点与特征:可通过核心料与皮层料的搭配实现不同刚性、柔软度或表面特性;核心层可使用轻量化材料、软质皮层或具有特定表面功能的材料,以提升性能并控制成本。应用范围广泛,常用于带有装饰花纹、触感差异或需要防护涂层的部件。
4、微发泡注塑工艺
定义与原理:通过引入发泡剂(如超临界流体)在低至中等压力下实现树脂内部产生微小孔洞,从而显著减轻制品重量并改善翘曲与尺寸稳定性。成型过程通常包括气体溶解、低压灌注模腔以及成形冷却。
工艺要点与优势:该工艺能在不牺牲强度的前提下降低重量,缩短成型周期,提升翘曲控制与尺寸稳定性。应用领域包括汽车内部件、仪表板、内饰部件等,需要轻量化和高刚性的场景。
5、纳米注塑成型(NMT)
定义与机制:将纳米级表面处理或纳米级界面改性技术与注塑相结合,使塑料在金属表面实现高强度的一体成形,获得金属外观与高强度兼具的部件。
工艺要点:纳米级界面增强提高了粘结与成型可靠性,显著简化结构件设计,同时实现更轻量化。材料组合方面常见铝、镁、铜、不锈钢等金属,以及 PPS、PBT、PA 系列等塑料。
应用趋势:手机外壳、笔记本等电子设备外壳,以及对外观与结构强度要求较高的部件。
二、挤出成型(型材)
定义与原理:通过螺杆持续送出熔融塑料至具有特定截面的机头,经过定型装置冷却固化,获得管材、棒材、薄膜、板材等型材产品。该工艺适合热塑性材料,也能处理部分热固性材料与增强塑料。
工艺特点:设备投资相对较低、工艺控制简单,具备连续化生产能力,成品截面可通过更换机头实现多样化。优点包括产量大、产品质量一致、适应性广。应用领域覆盖管材、薄膜、棒材、线材、板材、窗框、电缆包覆层等。
设计要点:机头形状直接决定最终截面,定型与冷却条件影响尺寸均匀性与表面质量。
供应与选型:行业内常见的挤出设备厂商覆盖多国品牌,选择时需结合材料特性、产线规模与后续加工需求。
三、压延成型(片材、薄膜)
定义与原理:将塑料原料在一系列加热辊之间通过挤出与展延作用加工,连续成型为薄膜或片材。
工艺特点:成膜质量上乘、适合大批量生产,便于实现自动化。需要占地较大且设备复杂,且对生产公差与涂覆性能要求较高。
应用领域:PVC 薄膜/薄板、人造革、壁纸、地板材料等。HJC黄金城集团
设备与工艺要点:辊筒组配与压延压力、温度控制对薄膜厚度与均匀性影响显著,关键在于整线的配套与稳定性。
四、吹塑成型
定义与分支:以挤出为基础的热塑性材料成型方法,利用空气压力使热塑材坯在模腔内膨胀定型分成薄膜吹塑与中空吹塑两大类。
薄膜吹塑:通过环形模头挤出薄管并吹胀成薄膜,随后卷绕成卷。
中空吹塑:将塑料型坯在模具中经气体压力膨胀成空腔制品,常分为挤出吹塑、注射吹塑、拉伸吹塑三种方式。
优点与应用:壁厚均匀、废边小、后加工需求低,适合大批量生产小型精细件。广泛用于容器、薄膜、瓶体、喷壶、油箱等。
供应与选型:全球多家知名吹塑设备商提供整线解决方案,选型需结合制品壁厚、瓶型与产能需求。
五、压制成型
定义与分类:针对热固性与增强塑料,按加工方式可分为模压成型与层压成型两类。
1)模压成型(压缩模塑)
原理要点:将热固性树脂或增强材料预热、加压入模,在模具内固化成型。
工艺特征:制品密实、尺寸稳定、表面光洁、无浇口。适用于电器部件、餐具把手、瓶盖、座便器等领域。
2)层压成型
原理要点:以层片材料为填料,在热压条件下把相同或不同材料的多层结合成一体。
工艺特征:成品质地坚实、表面平整,常用于增强塑料板、管材、棒材及模型件等。
应用导向:多层材质的组合可提升力学性能与耐用性,常用于结构件与承载部件的制造。
六、压注成型
定义与要点:在模具腔内进行塑化并浇注的热固性工艺,属于传递成型的延伸。与传统压缩成型的区别在于成型前通常已完成模具闭合,料流经浇注系统进入腔内。
优点与局限:能够加工外形复杂、薄壁或带精密嵌件的制件,成型周期较短、密度与强度通常较高。但废料、浇口修整量较大,模具结构更复杂,对工艺条件的要求也更高。
适用场景:大型、复杂、薄壁且需嵌件的橡胶/塑料部件。
七、滚塑成型
定义与工艺要点:将塑料原料放入模具,模具在两轴上持续旋转并受热,使材料在模腔表面逐层涂覆并逐步成形,冷却定型后脱模获得制品。
优点与应用:设计灵活、变型成本低、原材料利用率高,特别适合大尺寸部件与复杂曲面的生产。常见应用包括水球、浮球、外壳、灯罩、户外用品等。
厂商与选型:滚塑设备多为专用机型,选型需结合产品尺寸、壁厚分布与产能需求。
八、滴塑成型
定义与要点:利用材料在黏流状态下按预定形状喷涂或滴落,随后在常温下固化,形成所需的实体部件。
优点与应用:成品透明度高、光泽好,耐磨、抗水与抗污染性能优良,常用于透明饰件、特征性表面效果的部件及配件。
典型应用:透明手套、装饰件、特定气雾产品等。
九、吸塑成型
定义与要点:把片材在模具腔内软化后通过真空吸附成型,模具可为凹模、凸模或混合模式。
优点与应用:设备简单、模具成本低、成型速度快、成品表面质量高,广泛用于包装、一次性餐具、容器、养殖托盘等领域。
工艺变体:包括凹模真空、凸模真空、先后抽真空、吹泡真空、柱塞推下真空等多种配置,以适应不同材料与形状需求。
十、搪塑成型
定义与要点:将未固化的糊状塑料倒入预热模具,靠热胀固化贴模内壁,然后将未固化材料抽出并对壁面进行热处理,最终脱模得到空心制品。
工艺特征:设备成本相对低、生产速度较快,但厚度与重量的精确控制较难。
应用领域:对触感与视觉要求较高的高端部件,如仪表板与特色玩具等。
Part 2 橡胶 成型工艺
一、注射成型
定义与要点:通过注射系统将预热橡胶料射入模具腔并进行硫化定型,形成连续的高质量橡胶制件。过程包括进料、软化预热、注射、硫化定型与取出。
优点与应用:生产连续性好、尺寸公差严格、周期短、成本效益高,适用于大型、厚壁、结构复杂且产量较高的橡胶件。
二、压缩成型
定义与要点:把预先加工好的橡胶半成品放入敞开模具腔,闭模后进行加压与加热硫化,使部件成形。
优点与应用:可加工较复杂形状、成本相对低、生产效率较高,常用于密封件、垫片、带嵌件的橡胶制品、轮胎与胶鞋等。
三、传递模塑成型
定义与要点:将橡胶半成品放入模具腔,通过传递机构和浇注系统实现充填并硫化定型。
优点与应用:适合大型、复杂、薄壁且带嵌件的橡胶制品,模内压力大、加工细节丰富,生产效率较高。
四、挤出成形
定义与要点:橡胶经加热塑化后由螺杆或柱塞推动连续流动,通过口型模实现成形,得到型材、管材和大体积半成品。
工艺特征:具备连续生产、成本低、易自动化的优势;设备简单、维修方便,口型模结构简单且耐用。
应用领域:轮胎带、胶管、覆线材料等半成品制造,以及金属丝/线绳的胶覆加工。
整体上,该系列成型工艺覆盖了塑料与橡胶材料从粒料到制品的广泛加工路径。不同工艺之间的选择取决于材料特性、制品几何形状、所需的机械性能以及产量与成本目标。
