塑料材料及成型加工

塑料材料及成型加工1第一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二塑料材料熱固性塑料:

熱固性塑料是支化聚合物，分支固定在主鏈上。這就產(chǎn)生了非常牢固的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，無法再改變形狀.

熱固性塑料是在加熱時永久硬化并在冷卻至室溫后仍保持硬化狀態(tài)的塑料---不可逆熱塑性塑料熱塑性塑料是在加熱時軟化并流動，在冷卻時硬化的塑料---可逆工程塑料通用塑料*熱固性塑料和熱塑性塑料是相差極大的不同類型塑料2ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二聚合物的特性受三個因素的影響：1?；瘜W(xué)組成：加成反應(yīng)：單體單元組合在一起，上千遍地重復(fù)用于制造聚乙烯、聚苯乙烯和PVC縮聚反應(yīng)：通常情況下水是這種縮聚反應(yīng)的副產(chǎn)品用于制造尼龍、聚碳酸酯和聚苯醚2。聚合物鏈的形狀。3。聚合物鏈的排列方式。3ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二重點討論熱塑性塑料：熱塑性塑料被分為兩大類：工程塑料和通用塑料共同特征：抗腐蝕（塑料不容易腐爛）耐熱和絕緣相當(dāng)強的剛度和硬度區(qū)別：工程塑料具有耐高溫性能和阻燃性能在溫度超過華氏212度時仍能保持其硬度。而通用塑料在此溫度之上就會失去支承能力。4ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二熱固性塑料和熱塑性塑料的加工區(qū)別:

第一次加熱熱固性塑料時，原材料塑料融化直至開始流動。然后加壓將材料壓進模具內(nèi)。然后繼續(xù)加熱，完成交聯(lián)過程。這一過程使材料固化，當(dāng)模具打開時，熱的零件脫離模具。如果有注口或流道結(jié)塊，這部分就成為廢品。不能重復(fù)加工熱固性塑料。

加工熱塑性塑料。加熱使材料融化并開始流動。加壓將材料壓進模具內(nèi)。然后冷卻塑料至室溫使零件固化。所有廢品、注和流道結(jié)塊都可以重新粉碎再利用。相比，熱塑性塑料的浪費相對少得多。

工程和通用塑料里，還分為無定形和結(jié)晶型兩種無定形塑料的軟化溫度范圍很廣，需要加熱到高于軟化點以上很多才能確保有很好的流動性。結(jié)晶材料有很明顯的熔點。溫度高于這一點材料才具有很好的流動性能，因此加工范圍就窄聚丙烯和聚乙烯是例外，有很廣的軟化溫度范圍，和尼龍相比，它們的結(jié)晶度要小得多。尼龍具有很高的結(jié)晶度，從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時很明顯。5ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二選擇材料的關(guān)鍵因素部件決定其性能部件性能決定零件的原材料原材料決定采用的加工工具加工工具和原材料決定加工工藝（熱塑性塑料）對于每種塑料，甚至是每種塑料中的每個牌號，我們都需要了解最佳加工方式。

6ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二PPABSPEPVCPAPOMPC塑料原材料性能簡介7ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二1.PP塑料(聚丙烯)----Polypropylene比重:0.9-0.91克/立方厘米成型收縮率:1.0-2.5%物料性能:密度小,強度剛度,硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響,但低溫時變脆,不耐模易老化.適于制作一般機械零件,耐腐蝕零件和絕緣零件成型性能:1.結(jié)晶料,吸濕性小,易發(fā)生融體破裂,長期與熱金屬接觸易分解.2.流動性好,但收縮范圍及收縮值大,易發(fā)生縮孔.凹痕,變形.3.冷卻速度快,澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱,并注意控制成型溫度.料溫低方向方向性明顯.低溫高壓時尤其明顯,模具溫度低于50度時,塑件不光滑,易產(chǎn)生熔接不良,留痕,90度以上易發(fā)生翹曲變形4.塑料壁厚須均勻,避免缺膠,尖角,以防應(yīng)力集中.8ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二2.ABS塑料(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)--AcrylonitrileButadieneStyrene比重:1.05克/立方厘米成型收縮率:0.4-0.7%物料性能1、綜合性能較好,沖擊強度較高,化學(xué)穩(wěn)定性,電性能良好.2、與有機玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理.3、有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別。4、流動性比HIPS差一點，比PMMA、PC等好，柔韌性好。適于制作一般機械零件,減磨耐磨零件,傳動零件和電訊零件.成型性能1.無定形料,流動性中等,吸濕大,必須充分干燥2.宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解3、如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫,或者改變?nèi)胨坏确椒ā?、如成形耐熱級或阻燃級材料，模具需增加排氣位置。9ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二3.PE塑料(聚乙烯)----AcrylonitrileButadieneStyrene比重:0.94-0.96克/立方厘米成型收縮率:1.5-3.6%物料性能耐腐蝕性,電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良,可以氯化,可用玻璃纖維增強.低壓聚乙烯的熔點,剛性,硬度和強度較高,吸水性小,有良好的電性能和耐輻射性;高壓聚乙烯的柔軟性,伸長率,沖擊強度和滲透性較好;超高分子量聚乙烯沖擊強度高,耐疲勞,耐磨.-低壓聚乙烯適于制作耐腐蝕零件和絕緣零件;-高壓聚乙烯適于制作薄膜等;-超高分子量聚乙烯適于制作減震,耐磨及傳動零件.10ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二成型性能：1.結(jié)晶料,吸濕小,不須充分干燥,流動性極好流動性對壓力敏感,成型時宜用高壓注射,料溫均勻,填充速度快,保壓充分.不宜用直接澆口,以防收縮不均,內(nèi)應(yīng)力增大.注意選擇澆口位置,防止產(chǎn)生縮孔和變形.2.收縮范圍和收縮值大,方向性明顯,易變形翹曲.冷卻速度宜慢,模具設(shè)冷料穴,并有冷卻系統(tǒng).3.加熱時間不宜過長,否則會發(fā)生分解,灼傷.4.軟質(zhì)塑件有較淺的側(cè)凹槽時,可強行脫模.5.可能發(fā)生融體破裂,不宜與有機溶劑接觸,以防開裂.11ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二4.PVC(聚氯乙烯)--Poly(VinylChloride)

比重:1.38克/立方厘米

成型收縮率:0.6-1.5%

物料性能力學(xué)性能,電性能優(yōu)良,耐酸堿力極強,化學(xué)穩(wěn)定性好,但軟化點低.適于制作薄板,電線電纜絕緣層,密封件等.成型性能1.無定形料,吸濕小,流動性差.為了提高流動性,防止發(fā)生氣泡,塑料可預(yù)先干燥.模具澆注系統(tǒng)宜粗短,澆口截面宜大,不得有死角.模具須冷卻,表面鍍鉻.2.極易分解,在200度溫度下與鋼.銅接觸更易分解,分解時逸出腐蝕.刺激性氣體.成型溫度范圍小.3.采用螺桿式注射機噴嘴時,孔徑宜大,以防死角滯料.好不帶鑲件,如有鑲件應(yīng)預(yù)熱.12ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二5.PA塑料(尼龍)—(聚酰胺)----Polyamide比重:PA6-1.14克/立方厘米PA66-1.15克/立方厘米PA1010-1.05克/立方厘米成型收縮率:PA6-0.8-2.5%PA66-1.5-2.2%

物料性能：堅韌,耐磨,耐油,耐水,抗酶菌,但吸水大.

尼龍6彈性好,沖擊強度高,吸水較大尼龍66性能優(yōu)于尼龍6,強度高,耐磨性好尼龍610與尼龍66相似,但吸水小,剛度低尼龍1010半透明,吸水小,耐寒性較好適于制作一般機械零件,減磨耐磨零件,傳動零件13ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二成型性能:1.結(jié)晶料,熔點較高熔融溫度范圍窄,熱穩(wěn)定性差,料溫超過300度、滯留時間超過30min即分解。較易吸濕,需干燥,含水量不得超過0.3%.2.流動性好,易溢料。宜用自鎖時噴嘴,并應(yīng)加熱。3.成型收縮范圍及收縮率大,方向性明顯,易發(fā)生縮孔、變形等。4.模溫按塑件壁厚在20-90度范圍內(nèi)選取,注射壓力按注射機類型、料溫、塑件形狀尺寸、模具澆注系統(tǒng)選定，成型周期按塑件壁厚選定。樹脂粘度小時，注射、冷卻時間應(yīng)取長，5.模具澆注系統(tǒng)的形式和尺寸，增大流道和澆口尺寸可減少縮水。

14ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二6.POM塑料(聚甲醛)---Polyoxymethylene(Polyformaldehyde)

比重:0.94-0.96克/立方厘米成型收縮率:1.5-3.6%

物料性能：綜合性能較好，強度、剛度高，減磨耐磨性好，吸水小，尺寸穩(wěn)定性好，但熱穩(wěn)定性差，易燃燒，在大氣中暴曬易老化。適于制作減磨耐磨零件,傳動零件,以及化工,儀表等零件成型性能1.結(jié)晶料,熔融范圍窄，熔融和凝固快，料溫稍低于熔融溫度即發(fā)生結(jié)晶。流動性中等。吸濕小，可不經(jīng)干燥處理。2.摩擦系數(shù)低，彈性好，塑件表面易產(chǎn)生皺紋花樣的表面缺陷。3.極易分解，分解溫度為240度。分解時有刺激性和腐蝕性氣體發(fā)生。故模具鋼材宜選用耐腐蝕性的材料制作。15ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二7.PC塑料(聚碳酸脂)—Polycarbonate比重:1.18-1.20克/立方厘米

；成型收縮率:0.5-0.8%

沖擊強度高，尺寸穩(wěn)定性好，無色透明，著色性好，電絕緣性、耐腐蝕性、耐磨性好，但自潤滑性差，有應(yīng)力開裂傾向，高溫易水解，與其它樹脂相溶性差。成型性能1.無定形料,熱穩(wěn)定性好，成型溫度范圍寬，流動性差。吸濕小，但對水敏感，須經(jīng)干燥處理。成型收縮率小，易發(fā)生熔融開裂和應(yīng)力集中，故應(yīng)嚴格控制成型條件，塑件須經(jīng)退火處理。2.熔融溫度高，粘度高，大于200g的塑件，宜用加熱式的延伸噴嘴。3.冷卻速度快，模具澆注系統(tǒng)以粗、短為原則，宜設(shè)冷料井，澆口宜取大，模具宜加熱。4.料溫過低會造成缺料，塑件無光澤，料溫過高易溢邊，塑件起泡。模溫低時收縮率、伸長率、抗沖擊強度高，抗彎、抗壓、抗張強度低。模溫超過120度時塑件冷卻慢，易變形粘模16ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二塑料制品的設(shè)計前提:滿足使用要求&符合塑料本身的特性

盡可能簡化結(jié)構(gòu)和模具、節(jié)省材料、便于成型17ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二制件設(shè)計中應(yīng)分別考慮如下因素：一、制件的形狀應(yīng)盡量簡單、便于成型。盡量避免或減少抽芯機構(gòu)二、制件的壁厚確定應(yīng)合理。(壁厚取決于塑件的使用要求)太薄會造成制品的強度和剛度不足，受力后容易產(chǎn)生翹曲變形，成型時流動阻力大，大型復(fù)雜的制品就難以充滿型腔。壁厚過大，不但浪費材料，而且加長成型周期，降低生產(chǎn)率，還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、翹曲等疵病注意以下幾點：

1.在滿足使用要求的前提下，盡量減小壁厚；

2.制件的各部位壁厚盡量均勻，以減小內(nèi)應(yīng)力和變形；

3.承受緊固力部位必須保證壓縮強度；

4.避免過厚部位產(chǎn)生縮孔和凹陷；

5.成型頂出時能承受沖擊力的沖擊。18ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二三、必須設(shè)置必要的脫模斜度保證順利脫模的前提下，盡量減小脫模斜度材料脫模斜度PA、POM、ABS40'-10°30'PC、PSV50'-2°PE、PP30'-1°熱固性塑料20'-1°19ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二具體確定脫模斜度時應(yīng)考慮以下幾點：

1．對于收縮率大的塑料制件應(yīng)選用較大的脫模斜度；

2．對于大尺寸制件或尺寸精度要求高的制件應(yīng)采用較小的脫模斜度；

3．制件壁厚較厚時，成型收縮增大，因此脫模斜度應(yīng)取大；

4．對于增強塑料脫模斜度宜取大；

5．含自潤滑劑等易脫模塑料可取小；

6．一般情況下脫模斜度不包括在制件公差范圍內(nèi)。20ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第二十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二單用增加壁厚的辦法，往往是不合理的，不僅大幅增加了制件的重量，而且易產(chǎn)生縮孔、凹痕等疵病.考慮設(shè)置加強筋—能提高制件的強度、防止和避免塑料的變形和翹曲

加強筋的方向應(yīng)與料流方向盡量保持一致，以防止充模時料流受到攪亂降低制件的韌性或影響制件外觀質(zhì)量。四．強度和剛度不足可考慮設(shè)計加強筋21ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第二十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二五．滿足使用要求的前提下制件的所有的轉(zhuǎn)角盡可能設(shè)

計成圓角，或者用圓弧過渡。圓角具有以下特點：

1、圓角可避免應(yīng)力集中，提高制件強度當(dāng)圓角半徑小于制件壁厚0.3倍時，應(yīng)力集中急劇增大，當(dāng)圓角半徑大于壁厚0.8倍時，應(yīng)力集中明顯變小。

2、圓角可有利于充模和脫模

對于一些流動性差的塑料或加入填料的塑料，制件設(shè)計圓角尤為重要，不僅可改善充模性能，而且可提高制品使用性能。

3、圓角有利于模具制造，提高模具強度

制件上設(shè)計了圓角，模具的對應(yīng)部位也呈圓角，這就增加了模具的堅固性，模具在淬火或使用時不致因應(yīng)力集中而開裂，因而也增加了模具的強度。22ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第二十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二六．合理確定制件的尺寸公差（根據(jù)使用要求和材料的特性）影響塑料制件尺寸精度的主要因素：塑料原料本身的特性，一般結(jié)晶型和半結(jié)晶型的塑料的收縮率比無定型的大，范圍也寬，因此制件尺寸精度也就有差異。成型工藝條件如料溫、模溫、注射壓力、保壓壓力、塑化背壓、注射速度、成型周期等都會影響成型收縮率的大小和波動范圍。模具的結(jié)構(gòu)如分型面選擇、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、排氣、模具的冷卻和加熱等以及模具的剛度等模具在使用過程中的磨損和模具導(dǎo)向部件的磨損七．塑料制件設(shè)計除了要注意上述各點外，還應(yīng)注意各種孔、側(cè)凹（凸）、螺紋和嵌件的設(shè)計23ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第二十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二塑料件的配色二、著色劑顏料是不能溶于普通溶劑的著色劑染料（分子結(jié)構(gòu)小，著色時易發(fā)生遷移）一、配色著色_定義：

配色就是在紅、黃、藍三種基本顏色基礎(chǔ)上，配出令人喜愛、符合色卡色差要求、經(jīng)濟并在加工、使用中不變色的色彩。

塑料著色還可賦予塑料多種功能：

-提高塑料耐光性和耐候性

-某些特殊功能（導(dǎo)電性、抗靜電性）24ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第二十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二三、配色著色工藝：色粉直接加入樹脂法色粉與塑料樹脂直接混合后，送入下一步制品成型工藝，工序短成本低，但工作環(huán)境差，著色力差，著色均勻性和質(zhì)量穩(wěn)定性差。色母粒法色母粒法是著色劑和載體樹脂、分散劑、其他助劑配制成一定濃度著色劑的粒料，制品成型時根據(jù)著色要求，加入一定量色母粒，使制品含有要求的著色劑量，達到著色要求。色母粒分類按樹脂（如ABS色母粒，PC色母粒，PP色母粒等）按著色樹脂加工藝（注塑、吹膜、擠出級三大類母粒）色母粒由于對顏料先進行預(yù)處理，有較高的著色力，用量可降低且質(zhì)量穩(wěn)定，運輸、貯存、使用方便、環(huán)境污染大為降低。色母粒的性能指標有色差、白度、黃度、黃變度、熱穩(wěn)定性、氧指數(shù)、熔體流動速率等，顏料的細度、遷移性、耐化學(xué)性、毒性也與色母粒性能有關(guān)25ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第二十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二四、配色管理和儀器

測色計及處理測得數(shù)據(jù)的計算機

五、電腦配色：(1)配色根據(jù)要求建立常用顏（染）料數(shù)據(jù)庫（制備基礎(chǔ)色板并輸入）。(2)配方修正修正電腦列出配方、其他來源配方，色差不合格時利用顯示器顯示的不一致的反射曲線直接通過鍵盤增減顏料量，直至兩條曲線基本重合，得出修正后配方；(3)顏色測量和色差控制(4)顏色管理26ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第二十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二模具設(shè)計影響模具結(jié)構(gòu)的一些因素：①型腔布置根據(jù)塑件的幾何結(jié)構(gòu)特點、尺寸精度要求、批量大小、模具制造難易、模具成本等確定型腔數(shù)量及其排列方式。②確定分型面。分型面的位置要有利于模具加工，排氣、脫模及成型操作，塑料制件的表面質(zhì)量等③確定澆注系統(tǒng)（主澆道、分澆道及澆口的形狀、位置、大小）和排氣系統(tǒng)（排氣的方法、排氣槽位置、大?。?。④選擇頂出方式（頂桿、頂管、推板、組合式頂出），決定側(cè)凹處理方法、抽芯方式。⑤決定冷卻、加熱方式及加熱冷卻溝槽的形狀、位置、加熱元件的安裝部位。⑥根據(jù)模具材料、強度計算或者經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定模具零件厚度及外形尺寸，外形結(jié)構(gòu)及所有連接、定位、導(dǎo)向件位置。⑦確定主要成型零件，結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式。⑧考慮模具各部分的強度，計算成型零件工作尺寸。⑨繪制模具圖

27ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第二十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二典型模具結(jié)構(gòu)一:28ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第二十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二典型模具結(jié)構(gòu)二:29ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第二十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二典型模具結(jié)構(gòu)三(側(cè)向抽芯):30ShanghaiYanfengJohnsonControlTechnicalCenter第三十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二熱塑性塑料成型：1、收縮率2、流動性常用塑料的流動性分為三類：

①流動性好

尼龍、