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1、塑料成型工艺及模具设计第一章 绪论1、塑料材料一、塑料的组成1、树脂 2、填充剂 3、增塑剂 4、着色剂 5、润滑剂 6、稳定剂 、硬化剂 、发泡剂 9其它(阻燃剂、防静电剂、防霉剂等）二、塑料的分类1、 按树脂的分子结构和热性能分：(）热塑性塑料： 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、AB、有机玻璃、尼龙、聚风等（30多种，常用30多种)。特性:可回收()热固性塑料:当温度达到一定值后,分子变为体形结构,树脂变得既不熔融,也不溶解,形状固定下来不再变化 ,称为固化。酚醛、脲醛。特性:不能回收再用。2、 按塑料性能及用途分类（1)通用塑料:指产量大、用途广、价格低的塑料。(2）工程塑料：在工程
2、中作结构材料的塑料主要有ABS、聚酰胺（PA）、聚甲醛（PO)、聚碳酸酯(PC),聚苯醚（PPO)、聚砜(PSF）（3)增强塑料：玻璃钢，在塑料中加入纤维料作为增强材料。(）特殊用途塑料:环氧塑料等。三、塑料的性能和用途（1） 质量轻，密度为钢的1/6；(2)比强度高;（3）耐腐蚀能力强；（)绝缘性好;(5）光学性能好;(6)多种防护性能（防水、防幅射、防光）2、塑料的可加工性一、塑料的加工适应性 图二、塑料的可挤压性三、塑料的可模塑性 图12 图1塑料可模塑性、塑料的主要成型力法一、注射成型（注塑成型） 主要用热塑性塑料，也用于热固性塑料。二、挤出成型（挤塑成型) 主要用热塑性塑料三、压缩成
3、型（压制成型） 用于热固性塑料四、中空成型(吹塑成型） 热塑性塑料第二章 塑料成型理论概论1、塑料的流变性一、牛顿型流体牛顿在研究低分好液体时发现切应力与剪切速率之间存在着如下关系。为比例常数称为牛顿粘度（-1）表示单位时间内的切应变，称为剪切速率。 此式说明，液层单位表面上所施加的切应力与液层间的速度梯度/dr成正比,为著名的牛顿粘性定律。l 真正属于牛顿型流体是气体，低分子化合物的液体。二、非牛顿型流体定温下在某段剪切速率的范围内,粘性流体所受的切应力与剪切速率具有指数函数的关系。 (n1）式中:k与对某一种粘性流体而言均为常数,称为稠度，值愈高，流体粘度愈大，n为牛顿指数，对于假塑性流体
4、,n1。n值离整数愈远，液体的非牛顿性越强。 三、影响粘度的因素1、温度的影响温度，粘度，图272、 压力的影响 压力,粘度,图2 3、 剪切速率的影响剪切速率或切应力,粘度，图94、 聚合物结构因素的影响图2102、塑料加工过程的物理和化学变化一、聚合物的结晶分为结晶形和无定形两类聚合物的结晶是在一定的外界条件下发生的,具有结晶能力的聚合物即可结晶,也可以不结晶。能够结晶的常用塑料有:聚乙烯（PE),聚丙烯（P)，尼龙(A)等。不易或不易结晶的常用塑料有：聚苯乙烯（S）、(ABS)、有机玻璃（PMMA)、聚砜（PS) 结晶度聚合物结晶的不完全性。它是指聚合物内结晶组织的体积与聚合物总体积之比
5、。 聚合物能否结晶重要条件是：分子空间排列的规整性。二、结晶度对塑料制品的影响 1、密度 结晶度,分子链已排列成紧密而有序，分子间作用力，密度、力学性能 结晶度,抗拉强度,钢度,冲击韧度下降3、 翘曲 结晶度,体积,收缩， 翘曲4、 光亮度 结晶度，光亮度三、影响结晶度的因素、温度 聚合物的结晶条件，结晶度都取决于熔体温度和聚合物在熔融状态的停留时间。 当熔体温度较高时,注射成型时应采用较低度的模温和较短的注射时间。2、压力和切应力压力，结晶温度,即在较高于正常的熔化温度结晶。熔体受很大切应力作用时导致微晶生成。3、分子结构聚合物分子结构越简单,越规则，则结晶越快，结晶程度越高。 4、添加剂有
6、的添加剂能促进结晶,有的阻碍结晶,在塑料件生产中,往往加入添加剂,起“成核剂”的作用，改善塑料件的性能。四、聚合物取向1、取向的概念结晶聚合物的微晶粒子在应力作用下形成的有序排列叫做取向结构。拉伸取向由拉应力引起的,取向方位与应力作用方向一致。流动取向由切应力作用下沿着熔体流动方向形成的。2、取向对塑件性能的影响(1)对力学性能的影响在取向轴平行方向的抗拉强度,与取向轴垂直方向抗拉强度。（2） 取向使塑料具有各向异性除对力学性能影响外,在光学、热学,电学等性能方面均呈现出明显的各向异性。* 在塑料成型生产中,可以利用聚合物的取向来提高塑件的性能。五、聚合物的降解降解指聚合物成型时在高温、氧应力
7、及水分等作用下发生的化学分解反应。降解的实质是聚合物分子结构发生变化。降解种类：(）热降解 聚合物因受高温的时间过长而引起的降解称为热降解。(2)氧化降解 聚合物经常与空气中的氧气接触,在化学链较弱的部位产生一种氧结构，从而导致降解。（3） 水降解 当聚合物分子结构中含有容易被水解的碳杂链基团或氧化基团时,在成型温度和压力下,这些基团很容易被聚合物中的水分子分解,这种现象为水降解。（4） 应力降解在成型过程中，聚合物分子链在一定的应力作用下发生断裂而引起的降解称为应力降解。六、聚合物的交联(硬化)聚合物在加工过程中形成网状结构的称为交联。采用压缩和压注等到成型方法来生产热固性塑料制品,就是典型
8、的交联。交联度不宜过高或过低度,过高会引起聚合物发脆、变色和起泡,交联度过低,聚合物机械强度，耐热性,电绝缘性等较差。制品表面灰暗,易产生微裂纹,吸水量也大。第三章 塑料制品的设计原则、制品的材料和几何形状一、制品的选材1、塑料的材料性能 强度、刚度、韧性、冲击2、塑料的物理性能 温度、光、绝热、绝缘、(如聚本乙稀、聚碳酸酯、聚丙烯PP)3、塑料的化学性能 溶剂 油、卫生程度、塑料的成型工艺性 见表31常用塑料特征一览表二、 成型工艺对制品几何形状的要求1、脱模斜度 一般取05。见表22、制品壁厚 壁厚应均匀,不同壁厚比不应超过：3,薄厚壁联接应缓慢过渡。热塑性塑料制品的壁厚，一般在4mm。壁
9、厚易产生气泡和凹陷，也不易冷却。表热塑性制品的壁厚推荐值,热固性塑料制品的厚度一般在16 mm之间,壁过厚既要增加塑压时间,制品内部又不易压实,壁过薄刚度差、易变形。表3热固性塑料制品最小壁厚推荐值。3、加强肋增加刚度和强度，防止制品翘曲变形。尺寸如图34、 圆角壁免应力集中,提高强度，改善熔体流动,便于脱模。图5圆角半径大小 图36孔间距与孔边距5、 孔表35不同孔径所对应的孔间(边）距值三、 分模面的确定在设计模具时首先需要确定分型面的位置，然后才能选择模具结构。分模面的设计是否合理,对制品的质量,工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大的影响。、分型面的形状和方位分型面的形状应尽可能简单
10、,以便制品脱模和模具制造。分型面可以是平面,阶梯面或曲面。如图31所示。根据分型面的不同方位，塑料制品可以全部在动模或全部在定模成型,还可在动、定模内同时成型。根据制品形状,浇注系统，顶出机构以及制品质量要求等因素综合考虑。2、分型面位置的选择原则(1）应开设在制品断面轮廓最大的部位。(2）分型面最好不选在制品光滑外表面或带圆弧的转角处。（)分型面应量选在能使制品留在动模内(317a）()有同轴度要求的制品,应把要求同轴的部分放在分型面的同一侧。(5) 应将抽芯或分型距离长的一边放在动、定模开模的方向,将短的一边作为侧向分型的抽芯。图3(6) 应将分型面设计料流的末端，以便于排气。()见图32
11、5 322金属嵌件的设计一、金属嵌件的形式二、金属嵌件的设计原则1、尽可能采用圆形或对称形状，以保证收缩均匀。2、嵌件圆周的壁厚应足够大。3、嵌件部分的周边应有倒角，以减少应力集中。、嵌件必须可靠定位。图327三、尺寸精度与表面粗糙度1、影响尺寸精度的因素（1）模具成型部件的制造误差。(2）模具成型部件表面磨损c（3)由收缩率波动引起的尺寸误差s。(4)模具配合间隙变化引起的误差j。(5)成型部件安装误差 .(z+c+sj+)制品规定的误差模具原因造成的总误差。、寸精度和公差的确定 塑料制品的无尺寸精度和公差国标对无公差要求的自由尺寸,采用标准中的级精度，压铸件12级, 见表310 表11*
12、孔类尺寸公差取正值，轴类尺寸的公差取负值,中心距尺寸公差取表中数值之半并冠以号。3、 表面粗糙度的确定（1)、型芯的表面粗糙度的级别高于型腔12级，(内孔没有要求）（2)、表面粗糙度要求越高,越难加工,越易磨损。()、为使制件外形美观，可对塑料制品进行表面装饰。 举例(压铸模不能有皮革纹）第四章 注射成型工艺、热塑性塑料的工艺性能一、塑料的成型收缩 设=实=设塑料制品的计算收缩率；实塑料制品的实际收缩率常温时的型腔尺寸;常温时的制品尺寸; a成型温度时的制品尺寸选取原则： （1)收缩率范围较小的塑料,取平均收缩率； （2)收缩率大，根据壁厚确定收缩率,厚壁取大值，薄壁取小值。 (3）采用留有修
13、模余量设计法,即内径取大值，外径取小值。二、塑料的流动性塑料的流动性是比较塑料成型加工难易的一项指标。 相对分子质量小，熔融指数高,螺旋线长度长,表现粘度小,流动比大则流动性好。流动性好的有：尼龙、聚乙烯,聚丙烯等。流动性一般的有：ABS、有机玻璃、聚甲醛。流动性差的有:聚碳酸酯，聚砜三、塑料的结晶性特点:1、需加热到一定温度，才能达到软化状态。 2、结晶形塑料需冷却时间较长,放热多。 3、收缩率大,053.0%,其它0.406 4、结晶度与冷却速度有关，应控制好模温。 5、各向异性显著，内应力大,易变形和翘曲。四、塑料的其它工艺性能热敏性、水敏性、应力敏感性,吸湿性等注射成型原理及工艺过程一、注射成型原理将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送入高温的料筒内加热熔融，使其成为粘流态熔体,然后在注射机柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过喷嘴,注入模具型腔,经充分保压冷却后,开启模具便可从模具中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。
