什么是注塑成型？– 定义、类型和材料

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注塑成型是一种允许大量生产零件的制造工艺。它的工作原理是将熔融材料注入模具（在美国称为“模具”）。它通常用作大规模生产过程，以制造数千件相同的物品。注塑成型材料包括金属、玻璃、弹性体和糖果，尽管它最常用于热塑性和热固性聚合物。

它是如何工作的？
注塑成型的第一阶段是创建模具本身。大多数模具由金属制成，通常是铝或钢，并经过精密加工以匹配它们要生产的产品的特性。

一旦模具制造商制造出模具，零件材料就会被送入加热的桶中，并使用螺旋形螺杆混合。加热带熔化桶中的材料，然后将熔化的金属或熔化的塑料材料送入模腔，在那里冷却并硬化，与模具的形状相匹配。通过使用从外部温度控制器循环水或油的冷却管路，可以缩短冷却时间。模具工具安装在板模（或“压板”）上，一旦材料凝固，板模就会打开，以便顶针可以将零件从模具中顶出。

在一种称为双射模具的注塑成型中，可以将不同的材料组合成一个部件。该技术可用于为塑料产品增加柔软触感，为零件添加颜色或生产具有不同性能特征的物品。

模具可以由单个或多个型腔制成。多型腔模具可以在每个型腔中具有相同的零件，也可以是唯一的以创建不同几何形状的零件。铝模具不适合大批量生产或尺寸公差窄的零件，因为它们的机械性能较差，并且容易因注射和合模力而磨损、变形和损坏。虽然钢模具更耐用，但它们也比铝模具更昂贵。

注塑成型
注塑成型工艺需要仔细设计，包括零件的形状和特征、零件和模具的材料以及成型机的性能。因此，注塑成型时需要考虑各种因素。

注塑成型注意事项
在进行注塑成型之前，需要牢记许多注意事项：

1.财务
考虑到机器和模具本身的成本，注塑制造的进入成本可能很高。

2.生产数量
重要的是要确定您希望制造多少零件，以便决定注塑成型是否是最具成本效益的生产方法。

3. 设计因素
最大限度地减少零件数量并简化物品的几何形状将使注塑成型更加容易。此外，模具的设计对于防止生产过程中的缺陷很重要。

4.生产注意事项
最小化循环时间将有助于生产，使用带有热流道模具和经过深思熟虑的工具的机器也是如此。这种微小的变化和使用热流道系统可以为您的零件节省生产。最小化组装要求也可以节省成本，尤其是当您生产成千上万甚至数百万个零件时。

如何降低模具成本？
注塑成型可能是一个昂贵的过程，但有几种方法可以降低模具成本，包括：

消除底切
删除不必要的功能
使用核心腔方法
减少装饰性饰面
设计自配对的零件
修改和重新使用现有模具
监控DFM分析
使用多腔或系列模具
考虑您的零件尺寸
什么时候使用注塑成型？
注塑成型用于制造一系列广泛使用的产品，包括瓶盖等常见塑料制品以及遥控器外壳、注射器等。它也常用于制造较大的物品，例如车身面板。

注塑成型主要用于需要从模具制造成千上万个相同零件的地方。

类型
有许多不同的注塑工艺变体，包括：

立方体成型
压铸
气体辅助注射成型
液体硅橡胶注射成型
金属注射成型
微注射成型
反应注射成型
薄壁注塑成型
使用的材料
可以使用多种不同的材料进行注塑成型，包括金属、玻璃、弹性体、糖果以及最常见的热塑性和热固性聚合物。

材料可以组合在一起，为成品部件提供不同的特性和效果。

优点
注塑成型的主要优势是能够扩大生产规模以生产大量零件。一旦涵盖了设计和模具的初始成本，制造成本就非常低。随着生产更多零件，生产成本下降。

与 CNC 加工等传统制造工艺相比，注塑成型产生的浪费也最少，后者会去除多余的材料。尽管如此，注塑成型确实会产生一些废料，主要来自浇道、流道、浇口位置以及从零件型腔泄漏的任何溢出材料（也称为“飞边”）。

注塑成型的最后一个优点是它允许生产许多相同的零件，这使得零件在大批量生产中具有可靠性和一致性。

缺点
虽然注射成型有其优点，但该工艺也有许多缺点。

注塑成型的前期成本可能很高，尤其是在模具方面。在您可以生产任何零件之前，需要创建一个原型零件。完成后，需要创建和测试原型模具。这一切都需要时间和金钱才能完成，而且可能是一个代价高昂的过程。

注塑成型也不适合作为单件生产大型零件。这是因为注塑机和模具的尺寸限制。对于注塑机的能力而言太大的项目需要创建为多个零件，然后再连接在一起。

最后一个缺点是大底切需要经验丰富的设计来避免，并且可能会增加您的项目费用。

应用
注塑成型用于需要可重复制造过程的一系列应用。这包括线轴、包装、瓶盖、玩具、梳子、乐器（和组件）、椅子、小桌子、存储容器、机械零件和汽车零部件等制造项目。

注塑成型是制造塑料零件最常用的方法，尤其是在大批量生产时。

常见问题：
注塑成型是否环保？
随着机械效率的提高以及热固性聚合物等材料能够承受极端温度和条件，注塑成型正变得更加环保。

尽管注塑成型存在一些材料浪费，但比许多其他制造工艺要少。当然，所使用的确切材料也会对环境产生影响，包括它们的使用寿命、它们是否可以来自回收材料以及它们的处理方式。还需要考虑所创建产品生命周期的碳足迹，包括制造过程中的碳足迹。

与十年前相比，现代注塑机的进步意味着它们现在使用的能源减少了 20% 到 50%。

注塑成型便宜吗？
成型成本与模具中的型腔数量相关。更少的空腔需要更少的加工工作，从而降低了制造注塑模具的制造成本。零件设计的复杂性也会影响成本，包括表面光洁度、公差、螺纹、细节和底切数量等因素。添加诸如此类的细节将增加成本，因为它们需要更多的工具。

最具成本效益的注塑成型类型是橡胶注塑成型，可生产高产量的耐用产品。此外，具有精确温度控制的一致硫化工艺可以通过减少废料来降低成本。

注塑成本是多少？
可以使用以下公式计算出注塑成型的确切成本：

模具价格=材料成本+设计+工艺和利润+增值税+试模成本+包装和运输成本。

在这些成本中，材料和零件约占总成本的 15-30%，加工和利润约占 30-50%。

考虑到这些因素，一个小型单腔注塑模具的成本在 1,000 美元到 5,000 美元之间。更大或更复杂的模具可能要花费 80,000 美元或更多。然而，平均而言，一个典型的模具成本约为 12,000 美元。

虽然模具工具的成本很高，但实际的注塑生产成本相对较低。

注塑成型中使用哪些塑料？
有超过 85,000 种可用的商业塑料材料选项和 45 个聚合物系列，有大量不同的塑料可用于注塑成型。其中，聚合物可大致分为两组；热固性和热塑性塑料。

最常用的塑料类型是高密度聚乙烯 (HDPE) 和低密度聚乙烯 (LDPE)。聚乙烯具有许多优点，包括高延展性、良好的拉伸强度、强大的抗冲击性、抗吸湿性和可回收性。

其他常用的注塑塑料包括：

1.丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）
这种坚韧、耐冲击的塑料被广泛应用于各行各业。ABS 具有良好的耐酸碱性能，还具有低收缩率和高尺寸稳定性。

2.聚碳酸酯（PC）
这种坚固、耐冲击的塑料具有低收缩率和良好的尺寸稳定性。PC 是一种具有不同光学透明等级的透明塑料，可提供高装饰性和良好的耐热性。

3. 脂肪族聚酰胺 (PPA)
有许多不同类型的 PPA（或尼龙），每种都有自己的优点。一般来说，尼龙具有高强度和耐温性以及耐化学性，除了能抵抗强酸和强碱。一些尼龙具有耐磨性，具有良好的硬度和刚度以及良好的冲击强度。

4.聚甲醛（POM）
这种塑料通常称为缩醛，具有高硬度、刚度、强度和韧性。它还具有良好的润滑性，耐碳氢化合物和有机溶剂。良好的弹性和滑爽性也为某些应用提供了优势。

5.聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）
PMMA，也称为亚克力，具有良好的光学性能、高光泽度和耐刮擦性。它还为具有薄截面和细截面的几何形状提供低收缩率和更少的下沉。

6.聚丙烯（PP）
这种廉价的树脂材料在某些等级中具有高抗冲击性，但在低温下可能会变脆（在丙烯均聚物的情况下）。共聚物具有更强的抗冲击性，而 PP 还具有耐磨、柔韧、可提供非常高的伸长率以及耐酸碱等优点。

7.聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）
良好的电气性能使 PBT 成为功率元件和汽车应用的理想选择。强度范围从中等到高，具体取决于玻璃填充物，未填充的等级坚韧而柔韧。PBT 还显示燃料、油、脂肪和许多溶剂，而且它也不会吸收味道。

8.聚苯砜（PPSU）

PPSU 是一种尺寸稳定的材料，具有高韧性、耐温性和耐热性，还耐辐射灭菌、碱和弱酸。

9.聚醚醚酮（PEEK）
这种高温、高性能树脂具有耐热性和阻燃性、出色的强度和尺寸稳定性，以及良好的耐化学性。

10.聚醚酰亚胺（PEI）
PEI（或 Ultem）具有耐高温性和阻燃性，以及出色的强度、尺寸稳定性和耐化学性。

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