工程塑料

塑料零件看起来简单，但选错材料返工的代价不比金属低。很多人只认"尼龙"或"赛钢"，结果要么成本超标，要么尺寸不稳定。这篇从实际加工角度出发：什么场景用什么材料，加工时要注意什么，采购时怎么避免踩坑。

选哪种工程塑料？

别急着翻牌号手册。先看你的零件要干什么，直接对号入座。

应用场景	推荐材料	理由
齿轮、轴套、滑动件	POM（赛钢）	最好加工的工程塑料，摩擦系数低，尺寸稳定，成本中等。80% 的塑料结构件用 POM 就够了。
耐磨衬板、导轨、垫块	UHMWPE	耐磨性极佳，极轻（密度 0.93），成本比 PTFE 低很多。食品级可选。
轴承、滑轮、承受载荷的结构件	PA66（尼龙）	韧性好，耐磨，强度比 POM 高。但吸水膨胀是硬伤，精密件要提前烘干。
耐高温结构件（200°C+）	PEEK	260°C 持续使用，化学稳定性好。但材料贵（POM 的 10 倍以上），刀具磨损大。
电气绝缘 + 高温（170°C）	PEI（Ultem）	阻燃，介电强度高。比 PEEK 便宜。PCB 载板、电气外壳常用。
密封件、低摩擦衬套	PTFE（特氟龙）	摩擦系数最低（0.04），耐化学性无敌。但极难机加工，能注塑就别切削。
透明件、防护罩、视窗	PC（聚碳酸酯）	高透明，抗冲击。但容易刮花，不耐化学溶剂。
要绝缘、要透明、还要耐冲击	PC	比亚克力韧得多，不容易碎。飞机舷窗、安全面罩都是 PC。
半导体 / 医疗植入 / 航空	PEEK	生物相容，耐灭菌， certified 级别可选。但交期长、价格高，先确认是否真有必要。
预算有限 + 大批量	POM 或 HDPE	POM 加工效率最高（省机时），HDPE 材料费最低。大批量考虑注塑更划算。

数据速查

参数	POM	PEEK	PA66	PTFE	PEI	PC	UHMWPE
密度 (g/cm³)	1.41	1.30	1.14	2.20	1.27	1.20	0.93
抗拉 (MPa)	60–70	90–100	75–85	25–35	100–105	60–70	30–40
最高使用温度	85–100°C	250–260°C	80–120°C	260°C	170°C	115–130°C	80–100°C
摩擦系数	0.2–0.35	0.3–0.4	0.2–0.4	0.04–0.10	0.3–0.4	0.35–0.5	0.10–0.20
吸水率 (24h)	0.2%	0.1%	1.5–2.5%	<0.01%	0.25%	0.15%	<0.01%
加工性	优	难	良	很难	一般	良	一般
成本等级	中	极高	中低	高	高	中低	低
相对成本（POM=1x）	1.0x	10–15x	0.8–1.2x	3–5x	5–8x	0.7–1.0x	0.5–0.8x
典型用途	齿轮、轴套、接头	航空、医疗植入	轴承、耐磨件	密封件、衬套	电气、航空	透明盖板、镜片	耐磨衬板、导轨

成本 vs 性能取舍 POM 是工程塑料的"万能牌号"——加工快、尺寸稳、成本适中。PEEK 性能碾压一切，但价格也碾压一切。能用 POM 解决的，别用 PEEK。PTFE 看着便宜（公斤价不高），但加工工时可能是 POM 的 5 倍，算总账不一定省。

POM（赛钢 / 夺钢 / 聚甲醛）

如果你不确定用哪种塑料，用 POM 大概率没错。它是 CNC 机加工塑料里综合表现最好的：切削干净、断屑利索、尺寸稳定、不吸水。大多数车间的"默认塑料件"材料。

加工最佳实践

工序	线速度 (m/min)	进给	刀具	备注
车削（粗）	300–500	0.15–0.30 mm/rev	双槽硬质合金	大进给、轻切削
车削（精）	500–800	0.08–0.15 mm/rev	锋利单槽刀片	表面光亮无毛刺
铣削	400–800	0.10–0.25 mm/tooth	2–3 刃立铣刀	顺铣优先
钻孔	50–100	0.10–0.20 mm/rev	标准麻花钻	深孔（>5D）用啄钻
攻丝	低速	手动或极慢进给	挤压丝锥优先	切削丝锥容易断屑不畅

吸湿性

POM 吸水率只有 0.2% 左右，是工程塑料里表现好的。一般不需要烘干就能加工。但如果你做公差在 ±0.02mm 以内的精密件，来料在仓库放久了建议 80°C 烘 2–3 小时再上机。

POM 的一个坑：内应力释放 POM 挤出棒材有残余内应力。粗加工后建议放置 24 小时再精加工，否则精加工完可能会慢慢变形。如果赶工期，粗加工后 80°C 烘箱放 4 小时也能加速释放。

PEEK —— 高性能，高成本

PEEK 是工程塑料的"天花板"。耐 260°C 高温、耐化学、耐磨、生物相容。航空发动机零件、医疗植入物、半导体夹具都在用。但它贵得离谱——材料费是 POM 的 10–15 倍，加工也慢。

什么时候值得用 PEEK？

情况	PEEK 值得？	替代方案
使用温度 >200°C	值得	PEI（170°C）如果温度够用
医疗植入物（生物相容）	值得	没有好的替代品
要求 FDA/USP Class VI 认证	值得	没有好的替代品
耐化学腐蚀（酸碱溶剂）	值得	PTFE（但不能承重）
"零件要结实耐用"	不值得	尼龙或 POM 就够了
"想用高端材料"	不值得	省下钱做更好的设计

PEEK 加工难点

PEEK 是半结晶材料，切削时刀具磨损比 POM 快 3–5 倍。两个核心问题：刀具和热管理。

问题	现象	解决
刀具磨损	普通硬质合金刀片几百件就钝了，表面开始拉毛	用金刚石涂层（Diamond-coated）或 PCD 刀片。贵但寿命是普通刀片的 5–10 倍。
热管理	PEEK 导热差（只有钢的 1/500），切削热集中在刀尖，局部温度高导致材料熔化粘刀	气吹冷却为主，切削液用得少（PEEK 不吸液，液冷效果有限）。降低线速度（100–200 m/min），增加进给。
毛刺	出口处容易产生毛刺	锋利刀具 + 支撑出口面
材料浪费	PEEK 棒材/板材很贵，废料比例直接影响成本	排样优化，能用板材下料别用大棒车。废料回收有渠道，别扔。

PEEK 烘干 来料必须在 120–150°C 烘箱中预干燥 3–4 小时。PEEK 虽然吸水率低（0.1%），但高温加工时微量水分会导致表面银纹和气泡。这个步骤不能省。

尼龙（PA6 / PA66）

尼龙韧性好、耐磨、强度在塑料里算高的，价格也不贵。问题是它吸水——而且吸水后会膨胀、变软。这是尼龙最大的坑，也是精密件设计必须考虑的。

吸水问题及解决方案

状态	含水量	尺寸变化	强度变化	建议
干态（烘干后）	<0.2%	基准尺寸	最高（脆一些）	精密件在此状态下加工
来料态	0.8–1.5%	+0.2–0.5%	中等	加工前必须烘干
平衡态（50% RH）	1.5–2.5%	+0.5–1.0%	最低（最韧）	使用环境的最终状态

尼龙精密件必须预烘干 PA66 在 80°C 烘箱中烘 4–6 小时（或在真空干燥箱 100°C 烘 2–3 小时），使含水量降至 0.2% 以下再加工。不烘干直接加工，加工完放几天零件尺寸就变了，公差全废。

PA6 vs PA66

参数	PA6	PA66
强度	稍低	稍高（约 +10%）
熔点	220°C	260°C
吸水率	稍高（2.7%）	稍低（2.5%）
加工性	稍好（软一点）	稍硬
成本	便宜 10–20%	基准
选择建议	非关键件、大批量	要求强度和耐温的场景

尼龙含油（油尼龙） 如果零件是轴承或滑动件，可以考虑含油尼龙（MC 尼龙含油）。内部有润滑油，减少外部润滑需求。但含油尼龙强度比纯尼龙低 10–15%。

PTFE（特氟龙）

PTFE 有两个极端：性能极端好（最低摩擦系数、最强耐化学性），加工性极端差（软、蠕变、变形、粘刀）。如果你能选别的材料，就别用 PTFE。如果非用不可——通常是密封或低摩擦场景——那就做好心理准备。

为什么 PTFE 这么难加工？

问题	现象	解决
冷流（蠕变）	夹紧力一松，零件就变形了。加工完取下来尺寸就变了。	夹紧力要均匀且尽量小。用软爪 + 垫。必要时粗加工后松开重新夹紧再精加工。
热膨胀大	切削热导致局部膨胀，冷下来后尺寸缩小	低线速度（50–100 m/min），大量气吹冷却。不要用切削液——PTFE 不导热，液冷反而积热。
粘刀	切屑粘在刀刃上，拉毛表面	极锋利刀具，前角要大。抛光刃口的刀片效果最好。
回弹	钻完孔缩回去，孔径变小	钻孔要 oversize 0.1–0.2mm，或者铰孔

PTFE 公差现实 PTFE 的机加工公差很难做到 ±0.05mm 以内，大多数车间实际能做到 ±0.1–0.2mm 就不错了。如果图纸公差要求很严，先和客户沟通是否可以放宽。不是技术能力问题，是材料特性决定的。

装夹建议

PTFE 装夹是最头疼的环节。标准的三爪卡盘夹不住——夹紧了变形，松了飞出去。

薄壁件用软爪 + 均匀垫纸，夹紧力控制在刚好不转
板材加工用真空吸盘或双面胶带固定在垫板上
圆形棒材用带弹簧的辅助支撑套筒
精加工前松开夹具释放应力，重新轻夹再精车

PEI（Ultem）

PEI 是 PEEK 和普通工程塑料之间的折中选择。170°C 持续使用，阻燃（UL94 V-0），介电强度高。PCB 载板、航空内饰件、电气连接器外壳经常用。价格是 PEEK 的 1/2 到 1/3。

PEI 加工要点

参数	建议
线速度	150–300 m/min（比 POM 慢，比 PEEK 快）
进给	0.10–0.20 mm/tooth
刀具	未涂层硬质合金即可，不需要 PCD
冷却	气吹为主，可用微量切削液
烘干	150°C 烘 3–4 小时（同 PEEK）
内应力	粗加工后放置或烘烤释放应力再精加工

PEI 颜色标识 市场上 PEI 通常有三种颜色：琥珀色（标准 Ultem 1000）、黑色（含碳纤维增强）和透明（Ultem 1010）。黑色 GF 增强版强度高 30–50%，但加工时刀具磨损明显增加。透明版用于需要看到内部结构的场合（如医疗设备视窗）。

UHMWPE（超高分子量聚乙烯）

UHMWPE 是"便宜好用的耐磨塑料"。密度只有 0.93（比水轻），耐磨性极好，抗冲击，食品级可选。衬板、导轨、输送机链条导轨、冰场围板都用它。成本比 POM 还低。

但 UHMWPE 的加工性一般——不像 POM 那样断屑干净。切屑是连续的，容易缠绕。刀具要锋利，速度不能太高，否则切屑拉伤表面。

UHMWPE 不能粘接 UHMWPE 表面能极低，几乎任何胶水都粘不住。需要连接时用机械方式（螺栓、卡扣）或热板焊接。这限制了它在装配结构中的应用。

PC（聚碳酸酯）

PC 的主要卖点是透明 + 韧性。比亚克力（PMMA）韧 10 倍以上，不容易碎。防护面罩、透明外壳、灯罩常用。加工性不错，和 POM 差不多好切。

PC 的缺点：不耐溶剂（酒精就能让它产生裂纹——应力开裂），表面容易刮花。如果零件要求光学级透明度，CNC 加工完还需要抛光处理。

PC 应力开裂 PC 对化学应力开裂非常敏感。加工完的零件如果接触酒精、机油、甚至某些清洁剂，表面会产生微裂纹。不要在 PC 零件上用含醇的脱模剂或清洗剂。如果必须清洁，用中性肥皂水。

塑料表面处理

金属零件常见的表面处理在塑料上大多不适用。下表帮你快速判断。

表面处理	POM	PEEK	尼龙	PTFE	PEI	PC	备注
阳极氧化	不行	不行	不行	不行	不行	不行	只适用于铝/钛
喷砂	可以	可以	可以	勉强	可以	可以	细砂（120#以上），PTFE 容易变形
抛光	可以	可以	可以	不行	可以	可以	PC 抛光后可接近光学级
电镀	困难	不行	可以	不行	不行	困难	尼龙电镀前需化学粗化
喷涂/喷漆	附着力差	可以	可以	不行	可以	可以	POM 表面能低，漆容易掉
激光打标	可以	可以	可以	效果差	可以	可以	低功率，塑料会烧焦
染色	不行	不行	可以	不行	不行	可以	尼龙和 PC 可浸染

如果需要塑料件有金属外观 考虑真空镀膜（PVD）或电镀尼龙。直接买尼龙原料，加工完送去电镀，效果接近金属。但电镀后尺寸会增加 0.01–0.03mm，设计时预留。

塑料机加工要点

塑料和金属的切削逻辑完全不同。最大的区别是：塑料导热差、弹性大、有熔化风险。用金属加工的习惯去切塑料，大概率会出问题。

转速与进给

原则	说明
高转速、大进给	塑料切削的热量主要靠切屑带走，不是靠冷却液。进给太小切屑太薄，热量反而积累在刀尖。POM 精车可以开到 800 m/min。
锋利刀具	钝刀挤压塑料而不是切断它，导致表面烧焦、尺寸超差。塑料刀具的磨损判断标准比金属严格——稍有磨损就换。
前角要大	塑料刀具前角 5–15°（金属一般 0–6°）。大前角减少切削力，降低热量。
后角也要大	后角 8–15°。塑料弹性大，后角小了刀具后面会摩擦已加工表面。
出口支撑	塑料弹性大，钻通或铣通时出口容易产生毛刺和撕裂。在出口面加支撑板。

刀具选择

材料	推荐刀具	不推荐
POM / PC / 尼龙	未涂层硬质合金，锋利刃口	陶瓷刀（太脆）
PEEK	金刚石涂层或 PCD	未涂层（磨损太快）
PTFE	高速钢（HSS）或抛光硬质合金	涂层刀（涂层容易脱落）
PEI	未涂层硬质合金	PCD（杀鸡用牛刀）
UHMWPE	锋利未涂层硬质合金	钝刀（切屑缠绕）

冷却液注意事项

冷却方式	适用	不适用	原因
气吹（压缩空气）	所有塑料	—	最通用。吹走切屑，带走部分热量。不污染材料。
水溶性切削液	尼龙、POM	PEEK（烘干后）、PTFE	尼龙和 POM 吸液后会轻微膨胀，但不严重。PEEK 加工前刚烘干完，再泡液里没意义。
干切	PTFE	PEEK、PEI	PTFE 不吸液且不导热，液冷效果差。PEEK/PEI 干切会过热。

塑料切削的黄金法则 切屑带走热量。进给太小 = 切屑太薄 = 热量积累 = 材料熔化粘刀。宁可大进给降低转速，也别小进给高转速。判断标准：看切屑——应该是连续薄带或小碎片，不是粉末，更不是拉丝。

采购建议

要点	说明
板材 vs 棒材	板材适合铣削平面件，材料利用率高。棒材适合车削回转件。PEEK 棒材比板材便宜约 20–30%。排样时优先考虑用棒料车还是用板料铣。
国产 vs 进口	POM 和尼龙国产完全够用（杜邦、宝理的代理商国内也有）。PEEK 建议用 Victrex 或 Solvay 的——国产 PEEK 批次稳定性差，性能波动可达 20%。
起订量	普通塑料（POM、尼龙、PC）市场上有大量库存，零切也行。PEEK 和 PEI 常见规格有库存，非标尺寸要预留 1–2 周交期。PTFE 板材一般都有，但大尺寸棒材要订。
牌号确认	POM 分均聚（Delrin）和共聚（Kepital、Tepcon）。均聚强度略高、更耐疲劳；共聚更耐酸碱、热稳定性更好。90% 的场景用哪个都行。
填充改性	很多塑料有填充版本：玻纤增强（+GF）、碳纤增强（+CF）、二硫化钼填充（+MoS2）。填充后强度和刚性提高，但加工刀具磨损显著增加。能用纯料就别用填充——除非设计确实需要。
颜色	黑色、白色、天然色最常见，库存足。其他颜色可能要订做（最小批量 500kg 粒料挤出）。小批量零件别指望选颜色——接受供应商有什么用什么。
来料检验	关键件建议抽检尺寸。塑料棒材/板材的公差比金属松：棒材直径公差通常 +0/-0.5mm，板材厚度公差 ±0.2–0.5mm。别拿金属的公差标准去卡塑料来料。

废料回收 PEEK 和 PTFE 的废料有人收（价格是原料的 30–50%），POM 和尼龙废料也有回收渠道。如果产量大，和供应商谈废料回收能抵消一部分材料成本。注意：回收料不能用于关键件（医疗、航空），只能降级使用。

常见错误

错误	后果	正确做法
尼龙精密件不烘干直接加工	加工完放几天尺寸膨胀 0.3–1.0%，公差全废，返工费比材料贵	PA66 在 80°C 烘 4–6 小时至含水量 <0.2% 再加工
用 PEEK 做普通结构件	材料成本超标 10 倍以上，客户/老板不接受报价	先用 POM 或尼龙评估，确认性能不够再升级 PEEK
PTFE 零件图纸标 ±0.02mm 公差	根本做不到。车间反复调试浪费大量工时，最后还是超差	PTFE 公差放宽到 ±0.1–0.2mm。如需精密配合，考虑用 POM 或尼龙
塑料用小进给高转速切削	切屑太薄，热量积累在刀尖，材料熔化粘刀，表面烧焦	大进给 + 适当转速。切屑必须是连续薄片，不是粉末
塑料粗加工完直接精加工	残余内应力释放导致精加工完零件变形	POM/PEEK 粗加工后烘烤或放置 24h 再精加工
PC 零件用酒精清洗	应力开裂，零件报废	用中性肥皂水清洗。PC 对溶剂极敏感
PEEK 不用金刚石涂层刀具	普通硬质合金刀片几百件就钝，频繁换刀降低效率	PEEK 用金刚石涂层或 PCD 刀片，寿命提高 5–10 倍
PTFE 用三爪卡盘硬夹	零件变形，加工完取下来尺寸不对	软爪 + 垫纸，轻夹。精加工前松开重夹释放应力
所有塑料用切削液冷却	PEEK 烘干后又吸液白烘了；PTFE 不导热液冷无效	优先用气吹。尼龙和 POM 可用切削液但非必要
设计塑料件时不预留热膨胀量	高速切削时局部温度升高，加工完冷下来尺寸偏小	精密件精加工时控制切削参数降低温升，或补偿 0.02–0.05mm
POM 注塑件当 CNC 件做	注塑件内应力分布不均匀，CNC 二次加工后变形	CNC 零件直接用挤出棒/板材，不要用注塑毛坯

← 铜合金

CNC 铣削 →