掌握 ABS 注塑成型：材料、工艺和设计卓越

ABS 是制造中最常用的热塑性塑料之一，在韧性、抗冲击性和经济性之间实现了良好的平衡。尽管 ABS 可以通过多种方式进行加工，包括挤出式 3D 打印，但由于塑料的熔点相对较低且流动特性良好，因此 ABS 的塑料注射成型是首选制造工艺。

注塑 ABS 零件随处可见。汽车仪表板、家用电器外壳，甚至乐高积木都是使用 ABS 注塑成型制成的日常用品的一部分，受益于这种低成本材料理想的机械性能。从医疗保健到建筑等各个行业都可以找到更多应用。

本文借鉴了我们多年来为满意的客户提供注塑成型服务的经验，介绍了 ABS 注塑成型的基础知识，探讨了工艺参数、材料和填料选项、表面处理技术等。

什么是 ABS？

丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS) 于 1954 年由博格华纳公司首次上市，是一种常见的热塑性聚合物，以其抗冲击性、韧性和刚性而闻名。由苯乙烯和丙烯腈在聚丁二烯存在下聚合而成。

ABS的三种组分贡献了不同的材料性能：

• A 丙烯腈赋予材料一定程度的耐化学性和热稳定性。
• B utadiene 具有韧性和抗冲击性。
• S 苯乙烯提供刚性和光泽度。

整体而言，该材料相对坚固、耐用且重量轻。而且由于它是一种热塑性塑料，因此可以熔化成型，然后反复重新熔化，而不会出现明显的降解。这使其适用于注塑成型以及吹塑成型、3D 打印和材料挤出等其他工艺。

对于注塑成型，ABS 以塑料颗粒的形式提供。这些是小而均匀的颗粒，通过将材料挤压成长条，然后将其切成小块而制成。 ABS 颗粒每公斤的成本仅为几美元，远低于 3D 打印长丝等其他材料形式，并且可以轻松放入注塑机的料斗中进行熔化。

ABS 注塑工艺

ABS 注塑成型是一种快速、经济的大批量制造塑料零件的制造工艺。由于注塑机是大型且昂贵的设备，因此该过程通常由专门的制造商执行。

该过程从获取 ABS 颗粒开始，将其送入注塑机的料斗中。往复螺杆将热塑性树脂颗粒推入加热的机筒中，并在 180–240 °C 左右的温度下熔化。然后将熔融的 ABS 在压力下注入模具型腔，使材料成型。

熔融的 ABS 在模具内冷却并固化。由于塑料具有良好的流动性能，通常可以毫无问题地实现精细细节。这使得 ABS 注塑成型非常适合生产需要精确几何形状和详细表面纹理的复杂零件。 凝固后，打开模具并使用顶针将零件顶出。根据模具尺寸和其他因素，整体注塑周期时间可以从大约 10 秒到长达两分钟不等。

ABS 注塑的优缺点

ABS 是一种流行的注塑热塑性塑料，相当容易加工并具有良好的机械性能。 ABS 注塑唯一显着的缺点与材料本身有关，而不是与材料和工艺的结合有关。

优点

• 良好的流动性
• 良好的机械性能，例如强度和韧性
• 由于材料可以轻松填充模具型腔的角落，因此可以实现精细特征
• 低成本材料
• 不需要特别高的温度
• 易于后处理

缺点

• 耐热性相当低
• 抗紫外线能力相当低

ABS注塑参数

与其他热塑性塑料相比，ABS 注塑参数处于中间范围，温度和压力适中，使得该材料比聚碳酸酯 (PC) 或增强尼龙等材料更易于加工。但是，这些参数可能会根据 ABS 等级、零件几何形状和其他因素的不同而有所不同。

当谈到ABS注塑温度时，请注意ABS的实际熔体温度会略高于料筒温度。熔体温度可以用高温计测量。

• 料筒温度 ：180–240 °C，通用 ABS 通常需要比耐热 ABS (190–240 °C) 稍低的温度 (180–230 °C)。阻燃等级可能需要稍低的温度。枪管前部温度最高，后部温度最低。
• 模具温度 ：50–80 °C，在良好表面光洁度所需的较高温度和可产生更快循环时间的较低温度之间取得平衡。模具温度控制是以所需方式生产零件的好方法。
• 注射压力 ：10,000–20,000psi，耐热等级或薄壁和精细特征的零件需要更高的压力。
• 注射速度 ：慢到中等。
• 水分控制 ：ABS颗粒具有吸湿性，应存放在干燥的地方。为了防止成型过程中出现问题，颗粒可以在 80 °C 左右的温度下干燥几个小时。

注塑成型用 ABS 材料

ABS 有多种用于注塑成型的牌号和品种，具有不同的分子结构和添加剂，适合不同的应用。在某些情况下，可能会使用回收的 ABS。

• 通用 ABS 提供韧性、刚性和易于加工性的平衡。
• 高强度 ABS 含有额外的丁二烯橡胶，可为承受高应力的部件提供更高的抗冲击性。
• 高热 ABS 含有额外的丙烯腈，可增强热稳定性，使其可用于汽车等行业。
• 阻燃ABS 使用添加剂来降低可燃性，通常用于电气设备。
• 透明 ABS 旨在为医疗保健等领域的使用提供更高水平的透明度。
• 金属电镀ABS 是一种改良牌号，旨在很好地粘附在金属涂层上，适用于淋浴喷头等物品。
• 医疗级 ABS 提供生物相容性并可灭菌；此类材料可能已获得美国食品和药物管理局等机构的批准。
• 再生 ABS 主要由再生 ABS 制成，其性能通常与原生 ABS 相当。

ABS 注塑颗粒的一些主要化学品生产商包括 LG Chem、SABIC 和 RTP Company。

一些 ABS 颗粒与增强剂混合。这些可以包括玻璃纤维 ，增加刚度和尺寸稳定性，以及矿物质  例如碳酸钙，它可以增加刚性和耐热性。阻燃 ABS 牌号可以通过添加卤化化合物来制成 、磷基化学品或氢氧化铝等无机化合物。

常见的 ABS 共混物包括PC/ABS ，其耐热性比纯ABS更高，PVC/ABS ，提供更好的耐化学性。 ABS/尼龙  共混物可以提供比纯 ABS 更高的耐磨性。

ABS 颗粒也可以与热稳定颜料混合  在成型过程中生产颜色均匀的批量零件。尽管两者都可以使用，但母粒浓缩物比干颜料产生更好的效果。

ABS 模具材料

用于大批量 ABS 生产的注塑模具通常由 P20、H13 或 S7 等硬化工具钢制成。较短的运行适合低成本的铝模具，尽管它们比钢模具磨损得更快。由于ABS良好的流动性能，模具可以相对复杂并包含精细特征，从而可以生产尺寸精度一致的复杂零件。

ABS 成型件的表面处理

顶出后，ABS 成型件可以通过后处理步骤进行改进，首先进行修整和去毛刺以去除多余的材料，然后进行精加工处理以提高零件的表面光洁度质量。

可以使用不同的表面精加工方法来实现 ABS 零件所需的表面粗糙度，其中金刚石抛光轮非常适合光泽度，而干喷砂则适合粗糙纹理。对于大批量或中批量的零件，向金属模具添加纹理通常比对单个塑料成型件进行后处理更具成本效益，因为这只需要执行一次。

流程 函数 ABS 兼容性 打磨和抛光平滑表面并去除痕迹易于执行蒸汽平滑创建有光泽的密封表面丙酮或丁酮绘画和涂层添加颜色并可增加保护性能与表面粘合良好电镀装饰性或功能性需要预涂层移印添加徽标或文字良好的油墨附着力

ABS 注塑设计指南

开发 ABS 注塑成型零件设计的工程师必须考虑注塑成型工艺的局限性，并在较小程度上考虑 ABS 塑料在成型工艺背景下的具体功能。模制 ABS 的制造设计 (DFM) 原则包括壁厚限制和拔模角度。

设计规则

壁厚

1.1–3.5 毫米

所有注塑零件都有推荐的壁厚范围。太薄，模具将难以填充且零件太脆弱；太厚，材料可能会在整个模腔中以不均匀的速度冷却。 ABS 需要比聚酯、乙缩醛和丙烯酸等其他塑料稍厚的壁，但比聚氨酯要薄。

拔模角度

0.5–1°

注塑设计中加入了拔模角，以便零件可以轻松地从模具中弹出。由于拔模斜度对于所有模制塑料零件至关重要，因此此处推荐的角度并非特定于 ABS。具有纹理表面的零件除外；由于它们会与模具内部产生更大的摩擦，因此建议拔模角为 2–3°。

半径

0.5–1 毫米或 1/2 壁厚

不建议任何注塑零件使用尖角，因为它们可能会导致应力和流动问题，而 ABS 由于其脆性而特别敏感。相反，圆形的内角和外角有利于有效的成型和顶出。最小半径应约为壁厚的四分之一，但将该值增加到壁厚的一半将提供出色的强度。

排骨

肋板高度可达壁厚的 3 倍；筋厚度1/2壁厚

肋是垂直于模制件壁延伸的薄的凸起部分。它们用于增加强度，而无需使壁更厚，这通常需要更多材料并可能导致单独的问题。

老板

基础厚度 1/2 壁厚

凸台是凸起的圆柱形特征，可以在其中放置螺钉等紧固件而不会损坏零件。对于ABS零件，凸台的最大基底厚度应不超过零件壁厚的一半左右。

公差

0.1–0.3 毫米

对于大多数 ABS 模制品，公差不应小于 0.1 毫米左右。然而，对于非常小或精密的零件，可以指定 0.05 毫米的公差。一般来说，最好只在严格必要的情况下（例如，对于联锁零件）标注严格的公差，以避免过多的模具制造成本。

大门

浇口允许材料进入模具型腔。与其他塑料一样，浇口最好放置在零件的较厚部分。常见的是边缘浇口、销浇口和潜入式浇口。

通风口

0.02–0.05 毫米

模具排气有助于防止气穴，这是造成烧伤和空洞的原因。这些孔必须相当小，因为 ABS 具有良好的流动性，并且可以轻松地逸出较大的孔。

有用的软件功能

许多 CAD 工具都具有注塑成型特定功能，可以更轻松地设计 ABS 零件。这些功能可能包括：

• D F M分析 ：检查壁厚、拔模角度、底切和浇口位置，以确保提议的设计可成型。
• 流程分析 ：某些软件包可以提供先进的功能，例如模流分析、模拟熔融 ABS 在建议模腔中的行为，以及收缩预测和有限元分析 (FEA) 等其他功能。
• 模具创建 ：软件可以让用户根据零件的 3D 模型自动生成两部分模具，并配有顶针放置和其他功能。
• CAM 集成 ：一些平台与控制制造设备的 CAM 软件集成，尽管这与制造商比设计师更相关。

ABS注塑成型的应用

作为一种高度通用的热塑性塑料，ABS 注塑成型被广泛应用于许多行业，以制造从玩具到汽车零部件和建筑材料等各种产品。典型应用包括汽车零部件、消费电子产品外壳、医疗保健设备和工业零件。 下面我们看一些 ABS 模制零件示例，按行业分类。

• 汽车 ：许多车辆中都有模制 ABS 零件，特别是内饰。众所周知，福特和丰田等汽车制造商将 ABS 用于仪表板、手套箱和车门装饰等部件，这些部件不会承受高温，但仍需要高水平的韧性和尺寸稳定性，而宝马则在手套箱中使用 ABS/PC 混合物。 1968 年至 1988 年间，雪铁龙生产了一款非常不寻常的多功能车，名为 Mehari，其特点是采用彩色 ABS 车身外部。 ABS 注塑在汽车领域的优势之一是易于对零件进行着色、精加工和纹理处理，特别是对于美观的内饰组件。
• 消费电子产品 ：电子公司经常采用 ABS 注塑成型来制造耐用的外壳。例如，戴尔和惠普已将 ABS/PC 混合物用于笔记本电脑和电脑显示器外壳，将耐刮擦性与耐热性结合在一起，而众所周知，佳能和爱普生由于其刚性而依赖 ABS 来制造打印机外壳。另一种采用 ABS 外壳的流行消费电子产品是 PlayStation 4。（较新的 PlayStation 5 使用 ABS 和聚碳酸酯的混合物。）外壳通常具有相当薄的壁，因此适合注塑成型工艺。
• 消费品 ：除了电子产品之外，玩具（包括乐高积木）等许多消费品、塑料皮划艇等运动器材以及录音机等塑料乐器均由模制 ABS 制成。厨房用具和真空吸尘器的外壳也是 ABS 材料的理想选择。据了解，真空公司 Dyson 在其部分产品中使用了这种材料，因为真空产生的热量远低于 ABS 的热变形温度（约 80 °C）。
• 医疗保健 ：ABS 在医疗保健领域很受欢迎，用于医疗外壳和输送系统等部件，因为它可以进行消毒，但不能通过高压灭菌，因为涉及的温度太高。飞利浦医疗保健公司将 ABS 用于诊断设备外壳，如 IntraSight 装置上所示。 3M 将 ABS 用于吸入器和呼吸装置，充分利用了材料的轻质特性。模制 ABS 还可用于药物输送系统。
• 施工 ：在建筑和各种工业领域，耐热和阻燃等级的 ABS 可用于墙板、电气开关和外壳等部件。 ABS 管道和配件也很常见。在工业设备方面，Stanley Black &Decker 是一家在工具外壳和电力设备外壳中采用模制 ABS 的著名公司。

使用 3ERP 实现可靠的注塑成型

考虑到注塑机械的尺寸和成本，工程师和产品设计师通常使用第三方注塑公司来制造零件或原型。这些公司通常也是模具制造方面的专家；产品设计师可能不需要模具制造的专业知识来实现他们的 3D 设计。

注塑公司通常会操作一系列锁模力各异的机器，具体取决于所需模具的尺寸。

3ERP 等公司能够实现从原型到批量生产的一系列 ABS 注塑项目。我们的专业知识使我们能够处理 DFM、模具制造、生产和表面精加工，确保最终产品符合最高的质量和精度标准。

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常见问题解答 (FAQ)

ABS 注塑模具的使用寿命有多长？

当成型 ABS 等易于加工的材料时，模具可以持续很长时间。制作精良的钢模具可以承受数十万甚至一百万次循环，而低成本的铝模具通常可以承受数万次循环，非常适合小批量成型。

ABS注塑平均多少钱？

与所有注塑材料一样，ABS 注塑成本最大的是模具的制作。简单的铝制模具的成本为数千美元，而钢制模具的成本通常高达 10,000 美元，对于复杂的多部件模具来说，成本要高得多。然而，每次 ABS 注射的成本非常低。与批量生产相比，小批量生产的每个零件预计要支付更多费用。

如何计算注塑成型用 ABS 的收缩率？

ABS 成型收缩率约为 0.4–0.7%。模具设计者必须将此因素应用于型腔尺寸，以确保最终成型品尺寸不会过小。

为什么 ABS 颗粒需要干燥？

ABS 是一种吸湿材料，这意味着它会吸收空气中的水分。如果 ABS 颗粒在注塑前吸收了多余的水，蒸发的水会导致诸如八字痕和空隙等问题。为了防止此类问题，颗粒可以在使用前在中等温度（80°C 左右）下干燥。

如何防止 ABS 成型件翘曲？

注塑 ABS 并不是特别困难，但通过保持一致的模具温度、使用均匀的壁厚以及缓慢冷却成品模制品可以最大限度地减少翘曲。

模制 ABS 零件可以在户外使用吗？

ABS 是一种相当适合户外使用的材料，具有一定程度的耐候性。然而，对于要求很高的户外应用，可以使用耐候 ABS 等级。此类材料经过精心设计，可提供卓越的抗紫外线能力，因此暴露在阳光下时不会随着时间的推移而降解。

为什么选择 ABS 注塑而不是 ABS 3D 打印？

这两种技术都有其优点。挤压式 FDM 3D 打印是制作一次性快速原型的绝佳选择，并且桌面 3D 打印机可以在非工业环境中运行。另一方面，注塑成型是制造薄而坚固且具有出色表面光洁度的零件的更好选择。在大批量生产中，注塑成型也比 3D 打印便宜得多。

ABS吹塑怎么样？

吹塑成型是一种用于制造薄而简单的零件（如塑料瓶）的工艺，使用模具内的预成型件进行充气，直至其粘在模具壁上。 ABS 可在吹塑过程中使用，适用于电子器件外壳、管道和软管等零件。然而，它缺乏其他常见吹塑热塑性塑料的透明度，并且比高密度聚乙烯 (HDPE) 和聚丙烯 (PP) 等材料更昂贵。

ABS 成型品有毒吗？

模制 ABS 很稳定，通常被认为是无毒的。然而，如果燃烧，它会释放有毒烟雾。未涂层的 ABS 也是可回收的，回收的 ABS 可以在注塑过程中重复使用。