模具認(rèn)知 教案 教案16

授課時(shí)間2課時(shí)教學(xué)目的教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)更新、補(bǔ)內(nèi)容4.2塑料的工藝性能4.2.1熱塑性塑料的工藝性能4.3塑料模具的組成及其作用教學(xué)過程及時(shí)間分配導(dǎo)入5分鐘新授68分鐘隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，新型塑料品種的不斷開發(fā)和利用，“以塑代鋼、以塑代木”等應(yīng)用范圍的逐漸擴(kuò)大，塑料應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，塑料模具占模具總量的比例逐年提高，塑料模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景非常好。4.1塑料的組成及分類4.1.1塑料的概念及組成1.塑料的概念塑料一般是以合成樹脂為主要成分，加入一定量的添加劑制成的高分子材料。由于添加劑的種類、性能和添加量不同，塑料的品種和作用多種多樣，可滿足不同的生產(chǎn)和生活需要。塑料在一定的溫度和壓力下，可以用模具使其成形為具有一定形狀和尺寸的塑料制件，并且在常溫下能保持其結(jié)構(gòu)形狀不變。2.添加劑添加劑包括填充劑、增塑劑、潤滑劑、穩(wěn)定劑、固化劑和著色(1)填充劑填充劑又稱填料，時(shí)塑料中重要的成分，但并不是所有的塑料中都含有此成分。填充劑與塑料中的其他成分物理混合，并與樹脂膠粘在一起。填充劑在塑料中的作用一是降低塑料成本、二是改善塑科的某些性能，擴(kuò)大塑料的應(yīng)用范圍。如聚乙烯、聚氯乙烯等塑料中加人鈣質(zhì)填料，便成為十分廉價(jià)的具有足夠剛性和耐熱性的鈣塑料；若加入玻璃纖維填料，能提高塑料的力學(xué)性能；若加入石棉填料，能提高塑料的耐熱性。有的填充劑還可以使塑料具有特殊性能，如導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、導(dǎo)熱性等。常用的填充劑有木粉、紙漿、云母、石棉、玻璃纖維等。塑料中的填充劑含量一般為20%-50%。(2)增塑劑增塑劑的作用是提高塑料的可塑性和柔軟性(如硝酸纖維、酪酸纖維、聚氯乙烯等的可塑性很小，柔韌性也很差),但增塑劑的加入會(huì)降低塑料的穩(wěn)定性、介電性能和機(jī)械強(qiáng)度，因此在塑料中應(yīng)增塑劑的含量不能太高。常用的增塑劑有鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯等。(3)穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑的作用是抑制或防止塑料在儲(chǔ)存、加工和使用過程中產(chǎn)生降解，使加工順利并保證塑件具有一定的使用壽命。所謂降解教學(xué)過程及時(shí)間分配是指塑料在熱、力、氧、水、光、射線等作用下，導(dǎo)致大分子斷鏈或分子結(jié)構(gòu)發(fā)生有害變化。穩(wěn)定劑可分為熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑等。常用的穩(wěn)定劑有硬脂酸鹽、鉛的化合物、環(huán)氧化合物等。其加入量一般為塑料的0.3%～0.5%。(4)潤滑劑善塑料的流動(dòng)性，便于成形，并提高塑件表面光澤度。常用的潤滑劑有硬脂酸、石蠟和金屬皂類等，其加入量一般小于1%。(5)固化劑反應(yīng)，由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)，或者加快交聯(lián)反應(yīng)速度。固化劑一般多用在熱固性塑料中，常用的固化劑有氧化鎂。(6)著色劑著色劑主要起美觀裝飾作用。著色劑品種很多，但大體分為有機(jī)顏料、無機(jī)顏料和染料三大類。要使塑料具有特殊的光學(xué)性能，可在塑料中加入珠光著色劑、磷光著色劑和熒光著色劑等。塑料的添加劑還有防靜電劑、阻燃劑、發(fā)泡劑、導(dǎo)電劑和導(dǎo)磁劑等。并不是每一種塑料都需要加入全部的添加劑，而是根據(jù)塑料品種和塑件使用要求，按需要有選擇地加入某些添加劑。4.1.2塑料的分類塑料種類很多，通常可按照以下兩種方法進(jìn)行分類。1.按照塑料中樹脂的分子結(jié)構(gòu)和熱性能分類(1)熱塑性塑料融流動(dòng)，冷卻后能硬化成一定形狀的塑料。在成形過程中只有物理變化而無化學(xué)變化，因而受熱后可多次成形，廢料可回收再利用。如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯丙烯(PS)、ABS(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚物)、聚酰胺(又稱尼龍、錦綸，PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚甲基丙烯酸甲酯(又稱有機(jī)玻璃，PMMA)、聚砜(PSU)、聚苯醚(PPO)、氟塑(2)熱固性塑料熱固性塑料是指加熱溫度達(dá)到一定程度后能成為不熔性物質(zhì)，使形狀固化下來不再改變的塑料。此時(shí)，即使加熱到接近分解的溫度也無法軟化，而且也不會(huì)溶解在溶劑中，再次受熱時(shí)不再具有可塑性，因此加工的余料和廢品不能回收再利用。如酚醛樹脂(PF)、環(huán)氧樹脂(EP)、氨基樹脂(通常把脲醛樹脂(又稱電玉，UF)和三聚氰胺甲醛樹脂(MF)統(tǒng)稱為氨基樹脂，UF/MF)、不飽教學(xué)過程及時(shí)間分配和聚酯等。2.按塑料的性能和用途分類(1)通用塑料產(chǎn)量大，用途廣，價(jià)格低。主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料六大品種。它們可作為日常生活用品、包裝材料以及一般小型機(jī)械零件材料，約占塑料總產(chǎn)量的75%以上。(2)工程塑料工程塑料是指可以作為工程結(jié)構(gòu)材料使用的一類塑料。它的力學(xué)性能優(yōu)良，能在較廣溫度范圍內(nèi)承受應(yīng)力，在較為苛刻的化學(xué)及物理環(huán)境中應(yīng)用。常見的工程塑料有聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚、ABS、聚砜、聚四氟乙烯等。這類材料在汽車、機(jī)械、化工等部門用來制造機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)零部件。工程塑料與通用塑料相比，它們產(chǎn)量較小，價(jià)格較高，但具有優(yōu)異的力學(xué)性能、電性能、化學(xué)性能、耐磨性、耐熱性、耐蝕性、自潤滑性以及尺寸穩(wěn)定性，它們具有某些金屬的性能，因而可代替一些金屬材料用做結(jié)構(gòu)零部件。(3)增強(qiáng)塑料種新型的復(fù)合材料。這種新型的復(fù)合材料可進(jìn)一步改善塑料的力學(xué)性能、比強(qiáng)度和比剛度。又分為熱塑性增強(qiáng)塑料和熱固性增強(qiáng)塑料(又稱玻璃鋼)。(4)特殊塑料特殊塑料是指具有某些特殊性能、用于特殊用途的塑料。這類塑料有高的耐熱性或高的電絕緣性及耐蝕性等，如醫(yī)用塑料、光敏塑料、導(dǎo)磁塑料、導(dǎo)熱塑料、耐輻射塑料等。這類塑料產(chǎn)量小，價(jià)格較貴，性能優(yōu)異。4.2塑料的工藝性能些性能直接影響成形方法和塑件質(zhì)量。1.收縮性寸或體積發(fā)生縮小的現(xiàn)象。它可用相對收縮量的百分率表示，即收縮率。成形后塑件的收縮，稱為成形收縮。影響塑件成形收縮的因素很多，但主要有塑件的品種、塑件的形狀和結(jié)構(gòu)、模具的結(jié)構(gòu)、成形工藝，因此模具設(shè)計(jì)時(shí)必須綜合考慮各個(gè)因素，合理教學(xué)過程及時(shí)間分配選擇塑件的收縮率。2.流動(dòng)性和黏度流動(dòng)性是指塑料在一定的溫度及壓力作用下，充滿模具型腔的能力。熱塑性塑料通常采用熔融指數(shù)和螺旋線長度來表示其流動(dòng)性，熔融指數(shù)大，則塑料的流動(dòng)性好，成形時(shí)可以用較小的壓力充滿模具型腔；熔融指數(shù)小則流動(dòng)性差。性差；反之則流動(dòng)性好。3.塑料的相容性下不產(chǎn)生分離，相容、共混的能力，又稱為塑料的共混性。這種塑料的共混材料通常稱為塑料合金，可得到共聚物的綜合性能。如聚碳酸酯和ABS相容，可改善聚碳酸酯的工藝性。若塑料不相容，則混熔時(shí)塑料會(huì)出現(xiàn)分層、脫皮等表面缺陷。其冷凝時(shí)有無結(jié)晶現(xiàn)象，可分為結(jié)晶型塑料和非結(jié)晶型(又稱無定型)塑料兩大類。結(jié)晶型塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚酰胺(尼龍)、聚氯化醚、氟塑料等，非結(jié)晶型塑料有聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、有機(jī)玻璃、ABS、聚氯乙烯、聚苯醚等。5.熱敏性和水敏性熱時(shí)間長的情況下產(chǎn)生分解、降解火變色的特性。這種特性會(huì)影響塑件性能和表面質(zhì)量等。酯等。水敏性塑料在成形中，即使含有少量水分，也會(huì)在高溫及高壓下發(fā)生水解，因此這類塑料在成形前必須進(jìn)行干燥處理。6.吸濕性粘附水分的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、氟塑7.應(yīng)力開裂應(yīng)力開裂是指某些塑料在成形時(shí)易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力使塑件質(zhì)脆易裂，塑件在不大的外力或溶劑作用下即發(fā)生開裂，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力開裂。8.熔體破裂教學(xué)過程及時(shí)間分配過一定值后，溶體表面發(fā)生明顯的橫向凹凸不平或外形畸變導(dǎo)致其肢離或斷裂的現(xiàn)象。4.2.2熱固性塑料的工藝性能1.收縮性熱固性塑料成形收縮的形式及其影響因素與熱塑性塑料類似。2.流動(dòng)性常以拉西格流動(dòng)值來表示其流動(dòng)性。選用塑料的流動(dòng)性應(yīng)與塑件結(jié)構(gòu)和要求、成形工藝及成形條件相適應(yīng)，對面積大、嵌件多及薄壁復(fù)雜塑件，應(yīng)選流動(dòng)性好的塑料。3.水分和揮發(fā)物含量塑料中的水分和揮發(fā)物一方面來源于塑料原材料生產(chǎn)過程中未除凈及運(yùn)輸、儲(chǔ)存中吸收空氣中的水分，另一方面來自成形過程中塑料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物。塑料中適量的水分及揮發(fā)物含量，在塑料成形中可起增塑作用，有利于提高充模流動(dòng)性，有利于成形。過多或過少都會(huì)產(chǎn)生缺陷，降低塑件性能。比體積是指單位質(zhì)量塑料所占的體積，是粉料堆積密度的倒數(shù)，單位為cm3/g。壓縮率是指成形前塑件所用材料的體積與成形后塑件的體積之比，其值恒大于1。5.固化速度固化速度是指熱固性塑料在固化過程中每硬化1mm厚度所需要的時(shí)間。固化速度與塑料品種、塑件壁厚、結(jié)構(gòu)形狀、成形溫度、預(yù)熱及預(yù)壓等因素有關(guān)，還與成形工藝方法有關(guān)。4.3塑料模具的組成及其作用無論哪一種類型的注塑模都包含定模和動(dòng)模兩個(gè)部分。定模安裝在注射機(jī)的固定模板上，在整個(gè)注射過程和推件過程中是不能夠移動(dòng)的；而動(dòng)模安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上，可隨移動(dòng)模板的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)模具的開合。模具閉合后，注射機(jī)便向模具注射熔融塑料，待塑料制件冷卻定型后，動(dòng)模與定模分離，由推出機(jī)構(gòu)將塑料制件推出，即完成一個(gè)制件的成形過程。如圖4-1所示，A-A剖面左側(cè)為動(dòng)模，A-A剖面右側(cè)為定模。以下主要討論塑料模具中使用最多的注塑模具。若按照注塑模具中各個(gè)零部件所起的作用分析，注塑模具主要由成型零部件、澆注系統(tǒng)、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、調(diào)溫系統(tǒng)、支承零件和定位零件以及排氣系統(tǒng)等八大部分組成。教學(xué)過程及時(shí)間分配1.成型零部件和表面質(zhì)量的零部件，是塑料模具的核心部分。如型芯(凸模)、型腔板(凹模)、型腔鑲件、螺紋型芯、螺紋型環(huán)等，合模后這些零件構(gòu)成模具的型腔，如圖1所示。2AA圖1模具的成型零部件1-型芯(凸模)2-塑料制件3-型腔板(凹模)2.澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)又稱流道系統(tǒng)，它是熔融塑料從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具型腔所流經(jīng)的通道，通常由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。它直接關(guān)系到塑料制件的成形質(zhì)量和生產(chǎn)效率，如圖2所示為主流道垂直于模具分型面的澆注系統(tǒng)，分型面為A-A。如圖3所示為主流道平行于模具分型面的澆注系統(tǒng)，分型面為B-B。教學(xué)過程及時(shí)間分配AA531789IA圖2主流道垂直于模具分型面的澆注系統(tǒng)1-冷料穴2-分流道3-澆口4-型芯5-塑料制件6-定位圈7-主流道襯套8-主流道9-拉料桿B41B圖3主流道平行于模具分型面的澆注系統(tǒng)1-型腔2-冷料穴3-澆口4-分流道5-主流道3.推出機(jī)構(gòu)推出機(jī)構(gòu)是指在開模過程中將塑料制件及澆注系統(tǒng)凝料推出或頂出的裝置，又稱頂出機(jī)構(gòu)。如推桿、推桿固定板、推板、拉料桿、復(fù)位桿等，有些推出機(jī)構(gòu)中還增加了推件板，有些推出機(jī)構(gòu)使用推管代替推桿等，如圖4所示。教學(xué)過程及時(shí)間分配125圖4常用推出機(jī)構(gòu)1-拉料桿2-復(fù)位桿3-推桿4-推桿固定板5-推板4.合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為了確保動(dòng)模和定模在合模時(shí)能正確對中，在模具中必須設(shè)置導(dǎo)向部件。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分為動(dòng)模與定模之間的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和塑件推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。前者是保證動(dòng)模與定模合模時(shí)的準(zhǔn)確對合，以保證塑料制件形狀和尺寸的準(zhǔn)確度，如導(dǎo)柱和導(dǎo)套；后者是避免塑件被推出過程中推出板歪斜而設(shè)置的，如推板導(dǎo)柱和推板導(dǎo)套，如圖5和圖6所示。12圖5動(dòng)模與定模之間的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)第1講第1頁教學(xué)過程及時(shí)間分配圖6頂出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)1-推板2-推板導(dǎo)柱3-推板導(dǎo)套5.側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)成形(如圖7中側(cè)向型芯滑塊2),而且開模推出塑料制件以前，必須先進(jìn)行側(cè)向分型，即，將側(cè)向型芯從塑料制件上抽出，以便塑料制件順利脫模。使側(cè)向型芯移動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。如圖7中側(cè)向型芯滑塊2、斜導(dǎo)柱3和楔緊塊4等共同組成模具的側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。模具合模時(shí)，側(cè)向型芯滑塊2和模具的主型芯1及型腔板6共同構(gòu)成模具的型腔，斜導(dǎo)柱3與側(cè)型芯滑塊上的孔配合，楔緊塊4等零件將側(cè)型芯滑塊鎖緊，如圖7(a)所示。模具開模時(shí)，模具的動(dòng)模和側(cè)型芯滑塊2開始移動(dòng)，逐漸遠(yuǎn)離定模。開模力通過斜導(dǎo)柱3作用于側(cè)型芯滑塊2上，迫使側(cè)型芯滑塊2在型芯固定板的導(dǎo)滑槽內(nèi)做側(cè)向移動(dòng)(向左移動(dòng)V?),實(shí)現(xiàn)側(cè)向分型抽芯運(yùn)動(dòng)，所以側(cè)型芯滑塊隨著動(dòng)模向下移動(dòng) (V?)的同時(shí)，還向左移動(dòng)(側(cè)抽芯運(yùn)動(dòng)V?),也就是沿著斜導(dǎo)柱移動(dòng)V側(cè)。如圖7(b)所示為模具開模狀態(tài)。第1講第1頁教學(xué)過程及時(shí)間分配44532916781-型芯(凸模)5-塑料制件V1圖7常用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)2-側(cè)向型芯滑塊3-斜導(dǎo)柱4-楔緊塊6-型腔板7-拉料桿8-動(dòng)模板9-推桿6.調(diào)溫系統(tǒng)調(diào)溫系統(tǒng)包括冷卻裝置和加熱裝置。為了對模具的溫度進(jìn)行控制，模具需要加熱時(shí)在模具內(nèi)部或周圍安裝加熱元件，熱流道注塑模冷卻時(shí)在模具內(nèi)部需要開設(shè)冷