塑料成型應用手冊

1、塑料成型應用手冊學習情境一塑料成型概貌認識第一講緒論、塑料概論一 .教學要求與目的了解塑料成型的基本概念，了解塑料成型技術發(fā)展趨勢。了解聚合物,塑料的 概念；掌握聚合物的結構，組成，分類；了解聚合物的性能。二教學重點與難點塑料盛型技企發(fā)展的趨勢；聚合物的結構、組成、分類及其性能三.授課內容(一)緒論L塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展(1)塑料：以高分子量的合成樹脂為主要成分，在一定條件下(如溫度，壓力等)可 塑制成一定形狀且在常溫下保持形狀不變的材料。(2)塑料工業(yè)含義：L塑料生產2.塑料制件生產塑料之間生產過程與成型方法：成型加工E料制件裝 配型 成 射縮注出塑壓注塑結泡延材它(3)塑料具有的特殊優(yōu)點a

2、密度小、質量輕。b.比強度高(鋼的拉伸比強度為160Mpa,玻璃纖維增強的塑料高達 170-400MPa) c絕緣性能好，介電損耗低。d.化學穩(wěn)定性高。如聚四氟乙烯(PTFE)e.減磨、耐磨性能好。f.許多塑料有透光性能、絕熱性能和防水、防透氣、防輻射等特殊性能。2 .塑料成型工業(yè)在生產中的重要地位塑料成型工業(yè)是從事塑料模具的制造和塑料制件的生產。塑料成型工業(yè)在基礎工業(yè)中的地位和對國民經濟的影響顯得日益重要。3 .塑料成型技術的發(fā)展趨勢1 1) CAD/CAE/CAM技術的快速發(fā)展和推廣應用(2)各種模具新材料的研制和應用模具材料直接影響到模具的制造工藝、模具的使用壽命、塑件的成型質量 和模具

3、的加工成本。(3)塑料制件的微型化、大型化和精密化德國已研究出注射量只有0.1g的微型注射機可生產0.05g左右的微型注射 成型塑件。我國已能生產0.5g的微型注射機，可生產0.1g左右的微型塑件。法國已擁有注射量為L7X105g的超大型注射機，合模力達到150MN。美國和日本分別制造出注射量為LOX 105g和9.6X 104g的超大型注射機。國產注射機注射量也達到了 3.5X 104g,合模力達到80MN©(4)模具的標準化GB/T125551990是大型注射模架的國家標準GB/T125561990是中小型注射模架的國家標準塑料模具零件的國家標準從推桿的GB/4169.1-198

4、4到模具技術條件的 GB/4169.121984 總計 12 個。(5)快速成形技術是八十年代后期發(fā)展起來的新興先進制造技術，是現(xiàn)代工業(yè)從的規(guī)模批量 生產轉變?yōu)樾∨總€性化生產，產品的生命周期越來越短，同時對產品質量和 外觀設計水平的要求也越來越高而產生的?？焖俪尚渭夹g是由CAD模型直接驅動的快速制造復雜形狀三維物理實體的技術的總稱，其基本過程是:成形過程的難度與待成形的物理實體形狀的復雜程度無關快速成型技術的優(yōu)點：大大縮短新品研制周期，可使模型或模具制造時間縮短數(shù)倍甚至數(shù)十倍；原型的復制性、互換性高，制作工藝與制造原型的幾何形狀無關，在加工 復雜曲面時更顯優(yōu)越；加工周期短，成本低，成本與產品

5、復雜程度無關，一般制造費用降低50 %加工周期節(jié)約70%以上；B可及時發(fā)現(xiàn)產品設計錯誤并盡更改；B高度技術集成，可實現(xiàn)設計制造一體化。B快速成形典型工藝a.熔融擠壓快速成形利用熱塑性塑料的熱熔性、粘結性，在計算機控制下層層堆積成型工作原理將絲狀材料送進噴頭，在噴頭內被加熱熔化，噴頭沿零件截面輪廓和填充 軌跡運動，同時將熔化的材料擠出，材料迅速固化，并于下層的材料粘結，堆 積成型。b.熔融擠壓快速成形特點B最形材料種類較多，成形塑件強度好b熔融擠壓工藝的材料一般是熱塑性塑料，如ABS、PC、PC/ABS、PPSF 等°0 B尺寸精度較高，表面質量較好，易于裝配B材料利用率高B成型速度較

6、快一般可達1550立方厘米/小時（相當于1550克/小時），最高速度已接近 100立方厘米/小時?？焖倌＞呒夹g自20世紀80年代開始，歐美發(fā)達國家對塑料制品的快速模具技術進行了 系統(tǒng)研究，到目前為止，已形成了 3種比較成熟的適應中小批量生產的快速模 具制造工藝，即真空注型工藝、低壓灌注工藝以及高溫樹脂型腔模工藝。4 .塑料模具的分類注射模壓縮模壓注模擠出模氣動成型模（二）塑料概論1、聚合物分子的結構特點（1）基本概念1）塑料的主要成分是樹脂f樹脂分為天然樹脂和合成樹脂2）聚合物：是由一種或幾種簡單化合物通過聚合反應而生成的一種高分子 化合物。合成樹脂就是一種聚合物，簡稱高聚物或聚合物（2）聚合

7、物的特點：1）含原子數(shù)量多，一個高分子中含有幾千個、幾萬個、甚至幾百萬個原子。2）分子量大，高分子化合物的分子量一般可自幾萬至幾十萬、幾百萬甚至 上千萬。例如尼龍分子的分子量為二萬三千左右，天然橡膠的為四十萬。3）分子長度相對于低分子長，例如低分子乙烯的長度約為0.0005 pm,而 高分子聚乙烯的長度則為6.8U m,是前者的13600倍。（3）聚合物的分類：1）聚合物大分子基本上都屬于長鏈狀結構，按結構不同可分為：a）線型聚合物b）帶有支鏈的線型聚合物c）體型聚合物2）按分子結構及熱性能不同分a）熱塑性（PE、PP、PVC、PS、ABS. PMMA. PA、POM、PC 等）b）熱固性（酚

8、醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧塑料、聚鄰苯二甲酸、二烯丙酯、有 機硅塑料、硅酮塑料）3）聚合物的結構按照分子排列的幾何特征，可分：a）結晶型聚合物b）無定形聚合物（遠程無序，近程有序）注：結晶只發(fā)生在線型聚合物和含交聯(lián)不多的體型聚合物中。2、聚合物的熱力學性能（1）聚合物的物理狀態(tài)：1）定義：聚合物在不同溫度下所表現(xiàn)出來的分子熱運動特征稱為聚合物的 物理狀態(tài)。2）分類：j 玻璃態(tài)（結晶態(tài)）高彈態(tài)粘流態(tài)（2）聚合物的熱力學曲線:1線型無定形聚合物；2線型結晶聚合物3、聚合物的流變學性質流變學一研究物質變形與流動的科學。粘流態(tài)的聚合物在外力作用下，相互交纏卷曲的大分子鏈將會沿受力方向 發(fā)生解纏，伸直以及相

9、對滑移，從而表現(xiàn)出一種變形量很大的宏觀流動。聚合物的流變學主要研究聚合物在外力作用下產生的應力、應變和應變速 率等力學現(xiàn)象與自身粘度之間的關系,以及影響這些關系的各種因素O(1)牛頓流動規(guī)律：牛頓在研究液體流動時發(fā)現(xiàn)，溫度一定時，低分子液體在流動時的切應力 和剪切速率之間存在著如下關系：加式中一液層之間的單位距離內的速度差，稱為速度梯度曳不一單位時間內的切應變，稱為剪切速率。V比例常數(shù)，稱為剪切粘度或牛頓粘度。凡是液體層流時符合牛頓流動規(guī)律的通稱牛頓流體，其特征為應變隨應力 作用的時間線性地增加，且粘度保持不變(定溫情況下)，應變具有不可逆性 質，應力解除后應變以永久變形保持下來。(2)指數(shù)流

10、動規(guī)律：r=4S=唁)=罰式中K與聚合物和溫度有關的常數(shù)，可反映聚合物熔體的粘稠性，稱為粘度 系數(shù)；I】一與聚合物和溫度有關的常數(shù)，可反映聚合物熔體偏離牛頓流體性質的程度，稱為非牛頓指數(shù)。注：在注射成型中，只有少數(shù)聚合物熔體的粘度對剪切速率不敏嬤如PA、PC等，除常把它們近似視為牛 頓流體外，其它絕大多數(shù)的聚合物熔體都表現(xiàn)為非牛頓流體這些聚合物熔體都近似地服從指數(shù)流動規(guī)律。 上式可改寫為：(1.5) (L6)于是，式（L5）改寫為(1.7)”式中一非牛頓液體的表觀粘度O就表觀粘度的力學性質而言，它與牛頓粘度相同。但是，表觀粘度表征的 是非牛頓液體（服從指數(shù)流動規(guī)律）在外力的左右下抵抗剪切變形的

11、能力。由 于非牛頓液體的流動規(guī)律比較復雜，表觀粘度除與流體本身的性質以及溫度有 關以外，還受剪切速率的影響，這就意味著外力的大小及其作用時間也能改變 流體的粘稠性。（3）影響聚合物流變學性質的因素1）聚合物結構對粘度的影響分子結構相對分子質量相對分子質量分布（聚合物內大分子之間相對分子質量的差異）2）溫度對粘度的影響注射成型生產中，依靠提高溫度降低熔體粘度以改善流動性的工藝控制方 法，主要適用于粘度對剪切速率不太敏感或其熔體近似服從牛頓流動規(guī)律的聚 合物，如PMMA、PC、PA_66等這些材料不需要增加很多溫度而它們的粘度卻 下降不少。3）壓力對粘度的影響粘度對壓力的敏感性會因聚合物不同而不同

12、。通常認為，聚合物熔體的壓 縮率越大，其粘度對壓力的敏感性越強（4）熱固性聚合物的流變學性質4、聚合物熔體在成型過程中的流動狀態(tài)（1）熔體在圓形導管內的流動：a8攻"二稿室（2）在扁形導槽內的流動:（3）成型過程中的流動狀態(tài)分析m ii ii .塑料聚合物熔體在注射機內的旋轉螺桿與料筒之間進行輸送、壓縮、熔 融塑化，并將塑化好的熔體儲存在料筒的端部。n.儲存在料筒端部的熔體受螺桿的向前推壓力并通過噴嘴、模具的主流道、 分流道和澆口，開始射入模腔內。DL塑料熔體經澆口射入模具型腔過程中的流動、相變與固化。（4）速度分布與末端效應V / Vm1）速度分布：2）端末效應（與聚合物的彈性有關

13、）簡單地說：熔體在入口端出現(xiàn)壓力降，在出口端出現(xiàn)膨脹的現(xiàn)象稱為端末 效應，亦分別稱為入口效應和離模膨脹效應。產生入口效應的原因：聚合物液體以收斂流動方式進入導管入口時，它必須變形以適應它在新的 且有適當壓縮性的流道內流動，但聚合物熔體具有彈性，也就是對變形具有抵 抗力，因此，就必須消耗適當?shù)哪芰浚聪南喈數(shù)膲毫?，來完成在這段管 內的變形。熔體各點的速度在進入導管前后是不同的，為調整速度，也要消耗 一定的壓力降。產生離模膨脹的原因（解釋之一）聚合物熔體從導管中流出后，周圍壓力大大減小，甚至完全消失，這意味 著聚合物內的大分子突然變得自由了，因此，前段流動中儲存于大分子中的彈 性變形能量被釋放

14、出來，致使在流動變形中已經伸展開的大分子鏈重新恢復卷 曲，各分子鏈的間距隨著增大，從而導致聚合物內自由空間增大，于是體積相 應發(fā)生膨脹。入口效應和出模膨脹效應通常對塑料的成型都是不利的，特別是 在注射成型、擠出成型和拉絲過程中，可能導致產品變形和扭曲，降低塑件的 尺寸穩(wěn)定性，并可能在塑件內產生內應力，降低塑件物理和力學性能。增加管 子或口模的平直部分長度，適當降低成型時的壓力和提高成型溫度，并對擠出 物加以適當速度的牽引或拉伸等，均有利于減小或消除端末效應帶來的不利影 響。5、聚合物在成型過程中的物理和化學變化要求：了解聚合物加工過程中產生的結晶、取向、降解和交聯(lián)等現(xiàn)象的物理和化 學變化的特點

15、以及成型工藝條件對它們的影響。（1）成型過程中聚合物的結晶1）結晶聚合物：聚合物在從高溫熔體向低溫固態(tài)轉變的過程中，若其分子鏈構型（結構形 態(tài)）能夠得到規(guī)整排列，則該聚合物為結晶聚合物。（如：PE、PTFE、POM 等）2）結晶度：結晶型聚合物的結晶區(qū)在聚合物中所占的重量百分數(shù)。（大多數(shù)聚合物的 結晶度約為10%60%,但有些也可能達到很高的數(shù)值，如PP的結晶度達到 70%95%, HDPE和PTFE的也能超過90%）3）結晶過程：4）影響結晶的因素B溫度B壓力和切應力增大壓力可使聚合物在高于正常情況下的熔化溫度發(fā)生結晶；切應力可導 致微晶生成，產生均勻的微晶結構B分子結構聚合物分子結構越簡單

16、、越規(guī)整，結晶越快，結晶度越高，同一種聚合物 的最大結晶速率隨相對分子質量的增大而減小。B添加劑5）結晶對塑件性能的影響B(tài)密度密度隨結晶度的增大而提高。B力學性能抗拉強度隨結晶度的增大而提高；沖擊韌性將下降；彈性模量將減小。B熱性能結晶有助于提高聚合物的軟化溫度和熱變形溫度。B翹曲結晶程度越高，體積收縮越大，因此結晶態(tài)塑件比非結晶態(tài)塑件更容易因 收縮不均而發(fā)生翹曲。B表面粗糙度和透明度結晶后，塑件表面粗糙度將降低，而透明度會減小或喪失。b 結晶型塑料有 PE、PP、PTFE、POM. PA、CPT 等b非結晶型塑料有PS、PMMA> PC、ABS、PSU等一般來說，結晶型塑料是不透明的或

17、半透明的，非結晶型塑料是透明的。特例：聚4.甲基戊烯/為結晶型塑料卻高度透明性；ABS為非結晶型塑料 卻不透明。6）成型結晶塑料時應注意下列問題B料溫上升到成型溫度所需的熱量多，要用塑化能力大的設備B冷凝時放出熱量大，要充分冷卻B熔態(tài)與固態(tài)的比重差大，成型收縮大，易發(fā)生縮孔、氣孔B各向異性顯著，內應力大B結晶熔點范圍窄，易發(fā)生未熔粉末注入模具或堵塞澆口（2）成型過程中的取向作用1）取向的概念聚合物大多分子及其鏈段或結晶聚合物的微晶粒子在應力作用下形成的有 序排列叫做取向結構。2）分類B按應力性質不同分拉伸取向一由拉應力引起，取向方向與拉伸方向一致流動取向在切應力作用下沿著熔體流動方向形成的B按

18、流動性質不同，取向結構可分為單軸取向一取向結構單元均沿著一個流動方向有序排列多軸取向一結構單元可沿兩個或兩個以上流動方向有序排列B按結晶與非結晶聚合物分結晶取向非結晶取向2）取向對塑件性能的影響B(tài)取向對塑件力學性能的影響對單軸取向而言，取向后在取向平行方向的抗拉強度大為增強，而與取向 軸垂直方向的抗拉強度則有所減弱；而雙軸取向的薄片或薄膜在平面的任何方 向上均有較高的抗拉強度、斷裂伸長率和沖擊韌度，抗撕裂能力也有所提高。B取向使塑件具有各向異性（在光、熱、電等方面）B取向對其它性能的影響聚合物的玻璃化溫度隨取向程度的提高而上升；取向程度越大，回縮或熱 收縮越大。綜上所述，聚合物的取向對塑件的性

19、能影響很大。在塑料成型生產中，可 以利用聚合物的取向來提高塑件的性能，例如吹塑薄膜就是利用聚合物雙軸取 向原理來提高其性能的，但并不是說聚合物取向對塑件性能均有益處，在生產 厚度較大的塑件時，就應力圖消除取向現(xiàn)象，使塑件不致發(fā)生翹曲變形或裂紋, 從而保證塑件質量。1未取向區(qū)2高度取向區(qū)3中等取向區(qū)4一輕度取向區(qū)聚合物熔體從澆口流入模腔時,熔體處于充模的初期階段，料流呈輻射狀, 所以形成平面取向結構。熔體與型腔表壁接觸后，開始實現(xiàn)充模過程，在這個 過程中，先與型腔表壁接觸熔體迅速冷卻，形成一個來不及取向的薄殼，以后 的熔體將在薄殼內流動。由于薄殼對熔體的摩擦作用，其附近的熔體流動阻力 很大，熔體

20、內會產生很大的切應力，所以大分子能在此處高度取向。與此同時, 熔體中部所受摩擦最小，切應力也不太大，所以大分子一般只能輕度取向。而 在中部熔體與薄殼附近熔體之間的過渡區(qū)中，大分子取向程度中等。（3）成型過程中聚合物的降解1）概念 由于聚合物大分子受熱和應力的作用，或由于在高溫下受微量水 分、酸、堿等雜質及空氣中氧的作用，聚合物會發(fā)生相對分子量降低或大分子 結構改變等化學變化，這種現(xiàn)象叫降解或裂解。2）防治B嚴格控制原材料的技術指標和使用合格的原材料B使用前對聚合物進行嚴格的干燥B確定合理的加工工藝和加工條件B使用添加劑注：聚合物降解通常是有害的，但也有例外，如通過機械降解（根壓貨共 擠）作用使

21、聚合物之間或兩種聚合物的彈體之間進行接枝或嵌段聚合物配置共 聚物，以改良聚合物性能并擴大其應用范圍就是一例。（4）成型過程中聚合物的交聯(lián)1）硬化不足件的機械強度、耐熱、耐化學腐蝕性、電絕緣性等會下降；熱膨脹、內應 力、受力時的蠕變量等會增加；塑件缺少光澤，容易發(fā)生翹曲變形；有時甚至 會產生裂紋。2）過度硬化塑件機械強度不高、變色、發(fā)脆，表面有時會出現(xiàn)密集的小泡；可使塑件 產生焦化和裂解現(xiàn)象。四.作業(yè)布置P60.1.2.五.參考資料塑料模具設計與制造齊衛(wèi)東 高等教育出版社塑料成型工藝與模具設計屈華昌 高等教育出版社第二講塑料的組成及分類一 .教學要求與目的掌握塑料的結構，組成，分類；掌握熱塑性.

22、熱固性塑料的工藝性能；了解 各種塑料的使用特性，成形特性。二.教學重點與難點熱塑性.熱固性塑料的工藝性能三.授課內容（一）塑料的組成合成樹脂+添加劑L合成樹脂 (40%100% )受熱軟化后可將塑料的其它組分加以粘合，并決定塑料的主要性能2.添加劑包括填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、著色劑和固化劑等添加 劑作用填充調整塑料的物理劑化學性能；提高材(填料強度；減少合成料)樹脂的用量；降低 塑料成本增塑提高塑件的可塑劑性和柔軟性但會 降低塑件的穩(wěn)定 性、介電性和機械 強度穩(wěn)定抑制和防止塑料劑在加工和使用過 程中因受熱、光及 氧等作用而分解 變質潤滑防止塑料在成型劑加工過程中粘附 在模具上提高塑常用

23、的各種添加 劑含量木粉、紙、棉屑、 硅石、硅藻土、 云母、石棉、石 金屬粉、玻璃纖 維、和碳纖維等20%50%不易揮發(fā)的高沸 點的液體有機化 合物或低熔點的 固體有機化合物硬脂酸鹽、鉛的 化合物及環(huán)氧化 合物0.3%-0.5%硬脂酸及其鹽類1%件的流動性著色劑有機顏料、無機 鹽料、染料0.01%-0.02%固化 劑促使合成樹脂進 行交聯(lián)反應或加 快交聯(lián)反應速度（二）塑料的分類1.按合成樹脂的分子結構及特性分b 熱塑性塑料 如：PE、PP、PS、PVC、PMMA、PA、POM、ABS、PC、PPO、PSU、PTFE 等B熱固性塑料如：酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧塑料、胭醛塑料、三聚帆胺 甲醛和不飽和

24、聚酯等2 .按塑料的用途分 通用塑料如：PE、PP、PS、PVC.酚醛塑料和氨基塑料 工程塑料 如：POM、PA、PC、PPO、ABS、PSU、PTFE、PMMA 和 環(huán)氧樹脂等 特殊塑料如：氟塑料、聚酰亞胺塑料、有機硅樹脂和環(huán)氧樹脂等3 .塑料成型的工藝特性塑料的工藝性能塑料在成形過程中表現(xiàn)出來的特有性質0收縮性 f流動性 執(zhí)塑性塑料j相容性 吸濕性 '熱敏性/收縮性流動性執(zhí)固性塑料比容和壓縮比 硬化速度1水分及揮發(fā)物含量（三）熱塑性塑料的工藝性能L收縮性塑件從模具中取出冷卻到室溫后，尺寸或體積收縮的特性稱為 收縮性成型收縮的大小可用收縮率來表示:Sx =X100%C hS產“100

25、%式中 Ss實際收縮率SJ計算收縮率a模具或塑件在成型溫度時的尺寸b塑件在室溫時的尺寸c模具在室溫時的尺寸B成型收縮的形式塑件的尺寸收縮：由于熱脹冷縮和塑件脫模時彈性恢復、塑性變形等原因，導致塑件脫模冷 卻到室溫后其尺寸縮小。收縮的方向性：塑料在成型時由于分子的取向作用使塑件呈現(xiàn)各向異性，沿料流方向（即 平行方向）收縮大，強度高，與料流垂直方向則收縮小，強度低。后收縮：塑件成型時，由于受成型壓力、切應力、各向異性、密度不均、填料分布 不均、模溫不一致、硬化不均和塑性變形等因素的影響，塑件內存在殘余應力。 當脫模后，由于應力趨向平衡及儲存條件的影響，使塑件再次收縮，這種收縮稱為后收縮。一般塑件在

26、脫模后101】內變化最大，241】后基本定型，但最后 穩(wěn)定要經過3060天。通常熱塑性塑料的后收縮比熱固性塑料大，擠塑和注射 的后收縮比壓縮成型大。后處理收縮：在某些情況下，塑件按其性能和工藝要求，成型后要進行熱處理，處理后 也會導致塑件尺寸收縮，這種收縮叫后處理收縮。在模具設計時，對高精度塑 件則應考慮后收縮及后處理收縮的偏差并予以補償。8影響塑件收縮的因素：塑料的品種各種塑料都有其各自的收縮率范圍，同一種塑料由于相對分子質量、填料 及配比等不同，則其收縮率及各向異性也不同。塑件的結構塑件的形狀、尺寸、壁厚、有無嵌件、嵌件數(shù)量及布局等對收縮率值有很大影響。塑件的形狀復雜、尺寸小、壁薄、帶嵌件

27、，收縮 率就小。模具結構模具的分型面、加壓方向、澆口形式、尺寸及分布等對收縮率及方向性影 響也很大，如采用直接澆口，澆口截面大，收縮小，但方向性明顯。成型工藝條件模具溫度高、塑件冷卻慢，則密度高、收縮大；注射壓力高、脫模后彈性 恢復大收縮?。槐簳r間長收縮小。2 .流動性：塑料在一定溫度、壓力作用下，填充模具型腔的性能，稱為塑料 的流動性。B塑料的流動性差，就不易充滿型腔，因此需要較大的成形壓力才能成形。B塑料的流動性好，可以用較小的成形壓力充滿型腔。但流動性太好，會使 塑料在成形時產生嚴重的溢邊，填充不密實，塑件組織疏松，易粘模。B熱塑性塑料的流動性常用熔融指數(shù)（單位g）、螺旋線長度（單位c

28、m）來 表示。B影響塑料流動性的因素塑料的分子結構與成分：具有線型分子結構塑料流動性好。加入填料，降低流動性，加入增塑劑和 潤滑劑，增加塑料的流動性。溫度：塑料溫度高，流動性好。在成形時可通過調節(jié)溫度控制流動性。PS、PP、 PA、PMMA. ABS、AS、PC、CA 對溫度敏感。壓力：注射壓力3受剪切作用t,流動性3模具結構：包括模具澆注系統(tǒng)的形式、尺寸和布置；冷卻系統(tǒng)設計的合理性；熔料流 動阻力等因素。凡促使熔料溫度降低，流動阻力增加的因素，都會使流動性降 低。3常用熱塑性塑料的流動性：流動性好尼龍PA、聚乙烯PE、聚苯乙烯PS、聚丙烯PP、醋酸纖維素CA。流動性中等ABS、有機玻璃PMM

29、A、聚甲醛POM、氯化聚醯CPT。流動性差聚碳酸酯PC、硬聚氯乙烯、聚苯酸PPO、聚硼PSU、氨塑料。3 .相容性（共混性）：指兩種或兩種以上不同品種的塑料，在熔融狀態(tài)下不 產生相分離現(xiàn)象的能力。不同塑料的相容性與其分子結構有一定關系，分子結構相似者較易相容； 反之較難。通過塑料的這一性質，可得到類似共聚物的綜合性能，這是改進塑料性能 的重要途徑之一。4 .吸濕性：表明塑料對水分的敏感程度。b具有吸濕或粘附水分傾向的塑料：PA、PC、PSU、ABS等；b既不吸濕也不易粘附水分的塑料：如PE、PP、POM等。注：凡是具有吸濕或粘附水分傾向的塑料，如成型前水分未去除，則在成 型過程中由于水分在成型

30、設備的高溫料筒中變?yōu)闅怏w并促使塑料發(fā)生水解，成 型后塑料出現(xiàn)氣泡、銀絲等缺陷。因此，對吸濕性和粘附水分傾向大的塑料， 在成型之前應進行干燥，使水分控制在0.50.2%以下5 .熱敏性：某些熱穩(wěn)定性差的塑料，在料溫高和受熱時間長的情況下就會產 生降解、分解、變色的特性。b熱敏性塑料：硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、 聚甲醛（POM）等。b解決方法：選用螺桿式注射機，流道截面取大一些（避免過大的摩擦熱）注射機筒內 壁、流道和模腔表壁鍍倍熔體在模內流動時不得有死角和滯料現(xiàn)象生產時嚴格 控制成型工藝條件（四）熱固性塑料的工藝性能L收縮率B產生收縮的原因熱收縮：是由于

31、熱脹冷縮而使塑件成型冷卻后所產生的收縮。熱收縮與模 具溫度成正比，是影響收縮的最主要因素。結構變化引起收縮：由于交聯(lián)反應, 分子由線性結構變?yōu)榫W(wǎng)狀結構，分子鏈間距縮小，結構變得緊密，而產生了體 積收縮。彈性恢復：塑件從模具中取出后作用在塑件上的壓力消失，由于彈性回復, 會造成塑件體積的負收縮（膨脹）。塑性變形：塑件脫模時，成型壓力迅速降低，但模壁緊壓在塑件周圍，使 其產生塑性變形。B影響收縮率的因素塑料品種：品種不同，收縮率不同，同種塑料，牌號不同，收縮率不同， 同種牌號，批次不同，收縮率也可能不同塑件結構：壁厚大，收縮率大，有嵌 件，收縮率小，形狀復雜，收縮率小模具結構成形工藝6 .流動性B

32、表示方法拉西格流動性（單位皿）B測定方法：將一定重量的被側塑料預壓成圓錠，將圓錠放入壓模中，在一定的溫度和 壓力下，測定它從模孔中擠出的長度（毛糙部分不計在內），即為拉西格流動 值B影響因素塑料品種加入填料，流動性降低，加入增塑劑，流動性增加。模具結構模具成型表面光滑，型腔形狀簡單，采用不溢式壓縮模等有利于改善流動 性。成型工藝采用壓錠及預熱和提高成型壓力，在低于塑料硬化溫度的條件下提高成型 溫度等都能提高塑料的流動性。7 .比容和壓縮率 松散塑料的體積 ”它的重量E'g比容:塑料粉體積小 塑件體積壓縮率=表示粉狀塑料的松散程度，用來確定壓縮模加料腔容積的大小。比容和壓 縮率大，要求加

33、料腔體積增大，同時成形困難。8 .硬化速度B硬化是指熱固性塑料成形時分子由線形向體型轉變，完成交聯(lián)反應的過 程O B硬化速度通常以塑料試樣硬化每1皿厚度所需的秒數(shù)來表示。B影響硬化速度的因素：塑料品種；塑件形狀及壁厚；成型溫度及是否預 熱、預壓等有密切關系。例如：采用預壓、預熱、提高成型溫度和增長加壓時間等措施，都能顯著 加快硬化速度。B硬化速度的調整：壓注或注射成形時，應要求在塑化、填充時化學反應 慢，硬化慢以保持長時間的流動狀態(tài)，但當充滿型腔后，在高溫、高壓下應快 速硬化。5 .水分和揮發(fā)物含量B來源制造時未除凈存儲、運輸過程中吸收（吸濕性塑料）成型時化學反應附產物B水發(fā)及揮發(fā)物含量過多的

34、影響易造成不易成型，塑件質量低等缺陷。例如：塑件易產生氣泡、內應力和 塑性變形，使機械強度降低；會促使流動性過大，容易溢料，成型周期增長， 收縮率增大，使塑件容易產生翹曲、波紋及光澤不好等現(xiàn)象。有害氣體對模具 和人體會有損害。注意：塑料中水分及揮發(fā)物的含量不足，也會導致流動性不良，成型困難, 同時不利于壓錠。B測定采用15 +0.2g的試驗用料，在烘箱中于103105C干燥30min后，其試驗 前后重量差M。設水分及揮發(fā)物的含量為X,貝打（五）常用塑料簡介L聚乙烯（PE） 是塑料工業(yè)中產量最大的品種。1）物理形態(tài)：無毒、無味，白色或乳白色，柔軟、半透明顆粒狀。使用溫度范圍 I8（rc；吸水性極

35、小，且介電性能好，是最理想的高頻電絕緣材料。2）分類按聚合時采用壓力，分為高壓PE （低密度）：強度、耐熱性低，介電性、柔軟性、耐沖擊性、透明 性高中壓PE低壓PE （高密度）：強度、耐熱性高,介電性、柔軟性、耐沖擊性、透明 性低。3）用途:低壓聚乙烯用于制造塑料管、塑料板、塑料繩以及承載不高的零件；中壓 聚乙烯適宜的成型方法有高速吹塑成形.可制造瓶類、包裝用的薄膜以及各種 注射成形制品和旋轉成形制品；高壓聚乙烯常用于制作塑料薄膜、軟管、塑料 瓶以及電氣工業(yè)的絕緣零件和電纜外皮等。4）成形特點：收縮率范圍及收縮值大，方向性明顯，易變形、扭曲；流動性好且對壓力 變化敏感；注射成形時采用高壓注射，

36、慢速冷卻。塑件可強行脫模。6 .聚丙?。≒P）D物理特性.聚丙烯無色、無味、無毒。比聚乙烯更透明、更輕。它不吸水，光澤好， 易著色。介電性、耐水性、化學穩(wěn)定性好，易于加工成形。能在iooc以上的溫 度下進行消毒滅菌，其最低使用溫度可達與PE相比較：派收縮率大X力學性能好，特別抗彎曲疲勞強度高，定向拉伸后聚丙烯可制作較鏈，2）用途制作各種機械零件，如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件水蒸汽、各種酸堿等的輸送管道、化工容器和其他設備的襯里、表面涂層蓋和本體合一的箱殼、各種絕緣零件。3）成形特點成形收縮范圍及收縮率大易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，方向性強；流動性極 好易于成形；注射成形模具必須設計能

37、充分進行冷卻的冷卻回路，并注意控制 成形溫度。四.作業(yè)布置P60.3. 5. 6.五.參考資料塑料模具設計與制造 齊衛(wèi)東 高等教育出版社塑料模具設計手冊機械工業(yè)出版社第三講塑料成型工藝一 .教學目的與要求熟悉注射、壓縮、壓注、擠出成型工藝。二.教學重點與難點注射成型工藝三.授課內容（一）塑料成型工藝L注射成型原理及其成型特點1）注射成型原理：將粒狀或粉狀的塑料加入到注射機的料斗，在注射機內塑料受熱熔融并使 之保持流動狀態(tài)，然后在一定壓力下注人閉合的模具，經冷卻定型后，熔融的 塑料就固化成為所需的塑件。注射成型的特點：一優(yōu)點B成型周期短、生產效率高、易實現(xiàn)自動化B能成型形狀復雜、尺寸精確、帶有金

38、屬或非金屬嵌件的塑料制件B產品質量穩(wěn)定B適應范圍廣到目前為止，除氟塑料以外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用注射成型的 方法成型。另外，一些流動性好的熱固性塑料也可用注射成型。一缺點B注射設備價格較高B注射模具結構復雜B生產成本高、生產周期長、不適合于單件小批量的塑件生產建射成型原理卜銳喉液壓融2錢粳機煤3-移動也板；4攻桿；5-固定穰祗%控制臺; "料向及加熱/8科斗；9定，供料裝$ 10-在射槽R缸1）成形前準備：B原料外觀檢驗及工藝性能測定：包括塑料色澤、粒度及均勻性、流動性 （熔體指數(shù)、粘度）熱穩(wěn)定性及收縮率的檢驗。B塑料預熱和干燥：除去物料中過多的水分和揮發(fā)物，以防止成型后塑件

39、 表面有缺陷或發(fā)生降解，影響塑料制件的外觀和內在質量。物料干燥的方法： 小批量生產，采用烘箱干燥；大批量生產，采用沸騰干燥或真空干燥。B料筒清洗：當改變產品、更換原料及顏色時均需清洗料筒。B嵌件預熱：減少物料和嵌件的溫度差，降低嵌件周圍塑料的收縮應力， 保證塑件質量。B脫模劑的選用：常用脫模劑包括硬脂酸鋅、液態(tài)石蠟和硅油。2）注射過程：B加料 將粒狀或粉狀塑料加入注射機的料斗。B塑化 通過注射機加熱裝置的加熱，使得螺桿中的塑料原料熔融，成為 具有良好的可塑性的塑料熔體oB充模 塑化好的塑料熔體在注射機柱塞或螺桿的推動作用下，以一定的 壓力和速度經過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入并充滿模具型腔。B保壓

40、補縮 從熔體充滿型腔后，在注射機柱塞或螺桿推動下，熔體仍然 保持壓力進行補料，使料筒中的熔料繼續(xù)進入型腔，以補充型腔中塑料的收縮 需要，并且可以防止熔體倒流。B澆口凍結后的冷卻 經過一段時間使型腔內的熔融塑料凝固成固體，確 保當脫模時塑件有足夠的剛度，不致產生翹曲或變形。B脫模 塑件冷卻到一定的溫度,推出機構將塑件推出模外。后處理原因及作用：由于塑化不均勻或由于塑料在型腔內的結晶、取向和冷卻不均勻；或由于 金屬嵌件的影響或由于塑件的二次加工不當?shù)仍颍芗炔坎豢杀苊獾卮嬖?一些內應力，從而導致塑件在使用過程中產生變形或開裂，因此，應該設法消 除之。退火處理將塑件在定溫的加熱液體介質（如熱水、

41、熱油和液體石蠟等）或熱空氣循 環(huán)烘箱中靜置一段時間，然后緩慢冷卻至室溫的一種熱處理工藝。溫度：高于使用溫度10°15。或低于熱變形溫度10°20。時間：與塑料品種和塑件厚度有關一般可按每毫米約半小時計算。作用：消除塑件的內應力，穩(wěn)定塑件尺寸，提高結晶度、穩(wěn)定結晶結構， 從而提高其彈性模量和硬度。調濕處理將剛脫模的塑件放入加熱介質（如沸水、醋酸鉀溶液）中，加快吸濕平衡 速度的一種后處理方法。（主要用于吸濕性很強且又容易氧化的塑料，如PA）溫度：100121c （熱變形溫度高時取上限，反之取下限）。時間：保溫時間與塑件厚度有關，通常取29h。目的：消除殘余應力；使制品盡快達到吸

42、濕平衡，以防止在使用過程中發(fā) 生尺寸變化。2.注射成型的工藝參數(shù)1）溫度B料筒溫度料筒溫度應在粘流溫度（或熔點）和熱分解溫度之間。柱塞式料筒溫度高 于螺桿式料筒溫度1020C。塑件及模具結構特點：對于薄壁制件料筒溫度高 于厚壁制件；形狀復雜或帶有嵌件的制件料筒溫度也應高一些。料筒溫度的分布，一般遵循前高后低的原則，即料筒后端溫度最低，噴嘴溫度最高。對螺桿式注射機為防止因螺桿與熔料、熔料與熔料、熔料 與料筒之間的剪切摩擦熱而導致塑料熱降解，可使料筒前段溫度略低于中段。判斷料筒溫度是否合適，可采用對空注射法觀察或直接觀察塑件質量的好 壞。對空注射時，如果料流均勻、光滑、無泡、色澤均勻則說明料溫合適

43、；如 果料流毛糙，有銀絲或變色現(xiàn)象，則說明料溫不合適。B噴嘴溫度一般略低于料筒最高溫度，以防止熔料在噴嘴處產生流涎現(xiàn)象。但不能過 低，否則熔料在噴嘴處會出現(xiàn)早凝而將噴嘴堵塞，或者有早凝料注入模腔而影 響塑件的質量。B模具溫度模具溫度的高低決定于塑料的特性、塑件尺寸與結構、性能要求及其它工 藝條件。模具溫度t，流動性t ,密度和結晶度3收縮率和生產率1。模具溫度通常是由通入定溫的冷卻介質來控制的；也有靠熔料注入模具自 然升溫和自然散熱達到平衡的方式來保持一定的溫度；在特殊情況下，也可用 電阻絲和電阻加熱棒對模具加熱來保持模具的定溫。但無論怎樣，對塑料熔體 來說，都是冷卻的過程。2）壓力B塑化壓力

44、（背壓）：指采用螺桿式注射機時，螺桿頂部熔體在螺桿旋轉 后退時所受的壓力。塑化壓力增加，熔體的溫度及其均勻性提高、色料的混合均勻并排出熔體 中的氣體。但塑化速率降低，延長成型周期。一般操作中,在保證塑件質量的前提下,塑化壓力應越低越好,一般為6MPa 左右，通常很少超過20Mpa。b注射壓力指柱塞或螺桿頂部對塑料熔體所施加的壓力。作用：注射時克服熔體流動充模過程中的流動阻力，使熔體具有一定的充 模速率；保壓時對熔體進行壓實和防止倒流。大?。喝Q于注射機的類型、塑料的品種、模具結構、模具溫度、塑件的 壁厚及澆注系統(tǒng)的結構和尺寸等。一般情況下：粘度高的塑料注射壓力粘度低的塑料；薄壁、面積大、形狀復

45、雜塑件注射壓力高；模具結構簡單，澆口尺寸較大,注射壓力較低；柱塞式注射機注射壓力螺桿式注射機；料筒溫度、模具溫度高，注射壓力較低3）時間成型周期r充模時間 L保壓時間模內冷卻時間、.其他時間（開模、脫模、噴涂脫模劑、安放嵌件、合模時間）四、作業(yè)布置P60. 4.五、參考資料塑料模具設計與制造 齊衛(wèi)東 高等教育出版社塑料模具設計手冊機械工業(yè)出版社第四講塑件設計（一）一 .教學目的與要求熟悉塑件尺寸、精度、表面質量,了解塑件結構設計。2 .教學重點與難點塑件的結構設計3 .授課內容設計原則：B應考慮原材料的成型工藝性；B應考慮模具的總體結構，使模具型腔易于制造，模具抽芯和推出機構簡 單；B在保證塑

46、件使用性能、物理性能與力學性能、電性能等的前提下，力求 結構簡單，壁厚均勻，使用方便。1 .塑件尺寸及其精度1）塑件尺寸設計原則：B受到塑料的流動性制約，流動性好的塑料可以成形較大尺寸的塑件，反 之能成形的塑件尺寸就較小。B受成形設備的限制，注射成形的塑件尺寸要受到注射機的注射量、鎖模 力和模板尺寸的限制；壓縮和壓注成形的塑件尺寸要受到壓機最大壓力和壓機 工作臺面最大尺寸的限制。S在滿足使用要求的前提下，應盡量將塑件設計得緊湊、尺寸小巧一些。2）塑件尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產品圖中尺寸的符合程度，即所獲得塑件尺寸的 準確度。在滿足用要求的前提下，應盡可能設計得低一些。B塑件尺寸公差根據(jù)G

47、B/T14486工程塑料模塑塑料件尺寸公差標準確 定b塑件尺寸公差的代號為MT,公差等級分7級一般的：塑件上孔的公差采用單向正偏差；塑件上軸的公差采用單向負偏差；中心距及其他位置尺寸公差采用雙向等值偏差。2 .塑件表面質量1）塑件表面粗糙度GBC14234塑料件表面粗糙度標準不同加工方法和不同材料所能達到 的表面粗糙度決定因素：模具成形零件表面粗糙度表面粗糙度選擇：塑件的表面粗糙度一般為L60.2,而模具的表面粗糙度 數(shù)值要比塑件低12級。2）塑件表觀質量指塑件成形后的表觀缺陷狀態(tài)，如缺料、溢料、飛邊、凹陷氣孔、熔接痕、 皺紋、翹曲與收縮、尺寸不穩(wěn)定等。產生原因：由塑件成形工藝條件、塑件成形原

48、材料選擇、模具總體設計等 多種因素造成的。3 .塑件結構設計滿足使用要求的前提下具有好的結構工藝性：是指塑件在滿足使用要求的 前提下，其結構應盡可能符合成形工藝要求，從而簡化模具結構，降低生產成 本。1）塑件結構工藝性設計應遵循的原則：在保證塑件的使用性能、物理、化學、介電性能與力學性能等的前提下， 盡量選用價格低廉和成形性能較好的塑料，并力求結構簡單、壁厚均勻、成形 方便。在設計塑件時應考慮其模具的總體結構，使模具型腔易于設計制造，模具 抽芯和推出機構簡單。在設計塑件時，應考慮原料的成形工藝性，如流動性、 收縮性等，塑件形狀有利于模具分型、排氣、補縮和冷卻。當設計的塑件外觀要 求較高時，應先

49、通過造型，而后逐步繪制圖樣。2）設計內容B形狀（塑件的內外表面形狀應在滿足使用要求的情況下盡可能易于成 形。）B脫模斜度一般的，材料性質脆、硬的，脫模斜度要求大，但在具體選擇脫模斜度時 還應注意以下幾點：凡塑件精度要求高的，應采用較小的脫模斜度凡較高、較大的尺寸，應選用較小的脫模斜度塑件形狀復雜的、不易脫模的應選用較大的脫模斜度塑件的收縮率大的應選用較大的斜度值塑件壁厚較厚時，會使成型收縮增大，脫模斜度應采用較大的數(shù)值如果要求脫模后塑件保持在型芯一邊，則塑件的內表面的脫模斜度可選的 比外表面小；反之，要求脫模后塑件留在型腔內,則塑件的外表面的脫模斜度 應小于內表面，但當內、外表面要求脫模斜度不

50、一致時，往往不能保證壁厚的 均勻增強塑料宜取大，含自潤滑劑的易脫模塑料可取小脫模斜度和塑件公差關 系：脫模斜度不包括在塑件公差范圍內，軸：大端尺寸保證要求，小端尺寸由斜度縮小孔：小端尺寸保證要求，大端尺寸由斜度擴大脫模斜度包括在塑件公差范圍內：大小端尺寸取兩極限，計算出脫模斜B壁厚熱塑性塑料與熱固性塑料相比允許較小的壁厚熱塑性塑料：最小壁厚允許到0.25 mm, 一般不宜小于060.9 mm常取24 mm熱固性塑料：小型塑件去.62.5 mm,大型塑件取328 mm壁厚與流程有關塑料品種t-L計算公式流動性好的 （如 PE、PA 等）f = | + Oj5|xO.61100)流動性中等（如 P

51、MMA、POM 等）=| +0_8|x0_7流動性差（如 PC、PSU 等）第五講塑件設計（二）1 .教學目的與要求 熟悉塑件尺寸、精度、表面質量,了解塑件結構設計。2 .教學重點與難點塑件的結構設計3 .授課內容B加強肋加強肋的作用： 在不增加壁厚的情況下提高塑件強度、剛度，避免翹曲變形。 在一定程度上可以改善塑料的充模流動性。高度L二（13）8肋 條 寬A=（l/4 1）5收縮角a=2根部R=(l/ 1/4)5加強肋的形狀尺寸:常引起局部凹陷頂部圓角r= 5注：加強肋加強肋設計要求：加強肋的厚度應小于塑件厚度，并與壁用圓弧過渡加強肋端面高度不應超過塑件高度，宜低于0.5mm以上盡量采用數(shù)個

52、高度較矮的肋代替孤立的高肋，肋與肋之間的距離應大于 肋寬的兩倍。加強肋的設置方向應與受力方向一致，并盡可能與熔體流動方向一致。平板狀塑件，加強肋應預料流方向平行不合理合理加強肋設計應矮一些不合理合理B支承面與凸臺 支承面設計上圖中，圖a不合理，應采用圖b結構和圖c結構。凸臺設計塑件上突出的錐臺或支承塊，為螺釘?shù)染o固件提供坐落部位，或加強塑件 上的孔的強度。凸臺設計原則：凸臺應盡可能設在塑件轉角處。應有足夠的脫模斜度。側面應設有角撐，以分散負荷壓應力。凸臺與基面接合處應有足量的圓弧過渡。凸臺直徑至少應為孔徑的兩倍。凸臺高度一般不應超過凸臺外徑的兩倍。凸臺壁厚不應超過基面壁厚的3/4,以1/2為好

53、。b圓角（不小于051mm, 一般外圓角R=L5內圓角Rl=0.5。）作用：避免應力集中，提高塑件強度改善熔體流動情況、便于脫模模具型腔不易因應力集中而開裂孔的設計（包括通孔、盲孔、異形孔、螺紋孔）設計原則：保證足夠強度，以滿足使用要求；盡量避免側孔。通孔的設計圖I. 25 通孔的成形方法注：壓縮成形時尤應注意，通孔深度應不超過孔徑的3775倍盲孔設計：壓注、注射成型，H<4d壓縮成型：平行加壓方向，H<2.5d；垂直加壓方向，H<2d直徑小于L5 mm或深度（H）大于上值時，應用機械加工的方式獲得 異形孔設計：采用拼合的方法來成形，避免側向抽芯。ffi k26 用a合ft!蒼成杉弁性孔B塑料螺紋設計螺紋成形方法：模具直接成形；機械加工成形設計原則：直徑不宜太小，外徑不小于4mm,內徑不小于2mm；塑件螺紋與金屬螺紋 配合長度不超過螺紋直徑的L52倍螺紋最外圈和最里圈留有臺階，防止螺紋 崩裂變形。8嵌件設計嵌件的材料：有色金屬、黑色金屬、非金屬。作用：提高強度、硬度、耐磨性、導電性、導磁性等；提高塑件的精度、尺寸穩(wěn)定性。設計原則：在塑件中可靠固定in在模具內的定位可靠：成形時嵌件與模板孔配合H8/F8嵌件周圍壁厚應足夠大，以保證強度和剛度B標記符號及表面彩飾注意事項標記符號應放在分型面的平行方向上，并有適當?shù)男倍龋?0° ）以便 于脫模。突出高度不小