在塑膠零件製造領域，無論是注塑成型、機加工還是擠出，每一道工序都佔有重要地位。 關於這些過程的困惑在許多行業中仍然存在。 這種混亂會對最終產品產生深遠的影響，無論是在成本還是性能方面。 幸運的是，通過塑膠專家的一些提示，為特定部件生產運行選擇正確的材料和工藝並不困難。 只需幾個問題和一些關於流程的知識，工程師就可以毫不費力地以目標成本獲得具有強大性能的零件。在塑膠零件製造領域，無論是注塑成型、機加工還是擠出，每一道工序都佔有重要地位。 關於這些過程的困惑在許多行業中仍然存在。 這種混亂會對最終產品產生深遠的影響，無論是在成本還是性能方面。 幸運的是，通過塑膠專家的一些提示，為特定部件生產運行選擇正確的材料和工藝並不困難。 只需幾個問題和一些關於流程的知識，工程師就可以毫不費力地以目標成本獲得具有強大性能的零件。
設計注意事項
在確定要使用的工藝或樹脂之前，需要瞭解一些事情。 這些包括：
- 性能要求 – 零件安裝後必須做什麼，以及它必須承受什麼樣的力和應力？
- 尺寸屬性 – 製造元件所需的尺寸和形狀是多少 – 以及它需要哪些表面品質？
- 目標成本 – 可以使用哪種預算？ 該預算如何在保持目標或低於目標的同時最大限度地提高零件性能？
對於設計工程師來說，前兩個是基本的，只需要應用知識來回答。 然而，成本是很少被很好地理解的東西。 這是因為在許多行業中普遍存在一種假設，即塑膠部件總是比其他材料（特別是金屬）製成的部件便宜。 這是一個糟糕的假設。 許多高性能聚合物在體積基礎上比最昂貴的金屬合金貴得多。 雖然注塑成型等工藝選項提供了從成型到最終成型的選項，有助於降低單位製造成本，但工程師必須考慮模具本身的成本。 注塑成型通常被認為是一種具有成本效益的選擇，因為預期的生產量會降低每個零件的成本。 然而，模具需要用極其耐用的金屬加工而成，以承受數千個零件，這可能會意外地推高專案總成本。
雖然即使考慮成本，注塑成型仍然是正確的工藝，但值得一提的是，從毛坯形狀加工部件可以減少對昂貴工具的需求，同時加快初始零件的交付速度。 此外，機械加工保持了精度優勢，這通常會帶來更好的性能和尺寸多功能性。
選擇材料
有數百種樹脂可供選擇，其中大多數具有多種等級和粘度。 將這個寬闊的領域縮小到少數幾個樹脂、牌號和粘度是材料選擇的首要任務，但要做到這一點，就意味著要回答幾個重要的問題。
選擇一種材料是因為其能夠在存在多個環境應力源的情況下提供多種性能特徵。 其中一些性能特徵包括強度，耐磨性和透明度，而環境壓力源可能包括極端溫度，磨蝕力或衝擊力，腐蝕性化學品和陽光。 總而言之，這些是聚合物供應商經常問的問題：
- 零件是否會經歷大量磨損，還是結構部件？
- 該元件的工作溫度範圍是什麼？
- 需要考慮哪些環境壓力因素？
- 零件必須滿足的最低強度要求是什麼？
- 是否有任何外觀要求，如顏色或透明度？
這些問題的答案將有助於縮小候選聚合物的範圍。
然而，這僅僅是個開始，因為每種樹脂都有各種等級，會影響性能。 每個等級都由不同的成分製成，必須仔細考慮樹脂成分。 以下是對不同等級的快速回顧，以及它們最適合什麼：
- 玻璃或碳增強樹脂牌號 – 這些牌號旨在實現卓越的強度和剛度。 它們還具有很強的尺寸穩定性。
- 含有石墨和 PTFE 的耐磨牌號 – 這些牌號專為實現最大的耐磨性而設計，並且摩擦力小。
- 未填充或玻璃增強牌號 – 這些牌號具有出色的隔熱或電絕緣性，這使其成為隔離器的理想材料選擇。
- 非增強型牌號 – 這些牌號具有最佳的耐化學性，如果最大應力水平足夠低，它們還可以提供出色的抗疲勞性。
選擇進程
此時，牌號選擇大多已確定，但最終選擇的樹脂也將取決於所選擇的工藝。 設計工程師應注意，工藝選擇會影響樹脂的選擇，並可能極大地影響專案的成本以及零件的性能。 同樣，有必要再次快速回顧，這次是在注塑成型和加工之間：
- 何時選擇加工 – 如果需要將零件製造到大尺寸（壁厚大於.5“或12mm），則加工是正確的選擇。 此外，如果衝擊強度和韌性是優先事項，或者零件需要在嚴格的公差範圍內製造而沒有牽伸，則加工最有意義。 最後，如果要保持較小的運行（一年內少於5，000個零件或更少），那麼加工將是一個具有成本效益的選擇。
- 何時選擇注塑成型 – 如果零件設計具有難以加工的特徵，或者需要更大的生產運行（每年超過5，000個零件），那麼注塑成型是正確的選擇。
即使樹脂和工藝都選擇了，也可能留下一些微調。 這可能需要聚合物供應商或製造商的投入。
一個常見的問題是，當選擇不是為加工而設計的樹脂牌號進行加工時。 擠出形狀幾乎總是使用高粘度樹脂生產，因為它們在擠出加工過程中和擠出后都具有出色的剛度和強度。 如果加工是首選的零件生產工藝，請確保選擇高粘度樹脂，因為這將確保可以生產出可加工的毛坯形狀。 在沒有一些專業指導的情況下破譯行業術語可能很棘手。 例如，一些聚合物，如Torlon 4203，表示低粘度等級，指定用於注塑成型薄壁零件，帶有L。大多數聚合物牌號也是數字標識的，並且為低粘度樹脂保留了特定的數位系列。 威格斯的150級PEEK就是一個例子，它是用於薄壁注塑成型零件的低粘度等級，而450等級是粘度較高的，針對的是具有較厚橫截面和所有擠壓形狀的零件。
簡而言之，注塑成型是最快，最有效的轉換途徑，但也存在啟動成本和交貨時間等挑戰。 從擠壓形狀加工零件可能是原型零件的最快途徑，但即使零件成為標準生產，也值得考慮。 所選材料可能聽起來相同，甚至可能帶有相同的樹脂商品名，但是當忽略這些考慮因素時，工藝差異和看似細微的等級差異可能會導致意想不到的結果。 最安全的途徑是儘早讓您的加工商參與材料選擇過程。 他們對許多聚合物牌號的經驗和理解是無價的，在發佈工程圖紙進行生產之前必須加以考慮。
關於生產階段的最終說明
許多設計工程師在注塑成型和加工之間轉換零件時感到沮喪。 使用相同的樹脂並不能保證相同的性能。 例如，機加工原型工作出色，但注塑成型的生產零件不會比功能更好的機加工零件花費數萬美元。 重要的是，設計工程師必須牢牢掌握這兩種工藝的含義，以及所考慮的工藝和樹脂牌號之間的突出差異。 除了已經提到的那些，這些差異還可以包括纖維取向，纖維長度，偶聯劑，著色添加劑，磨損率，韌性和許多其他性能屬性。
使用塑料進行設計時，材料和工藝的選擇可能很棘手，但是通過綜合考慮材料和工藝，您可以最大限度地提高設計成功的機會。
