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1、项目1 选择与分析塑料原料 项目导入一相关知识 二项目实施 三一、 项目引入 某企业大批量生产塑料灯座，要求灯座具有足够的强度和耐磨 性能，外表面无瑕疵、美观、性能可靠，要求设计一套成型该塑件 的模具。通过本项目，完成对塑件材料的选择及对材料使用性能和 成型工艺性能的分析。图1-1 灯座二维图形图1-2 灯座三维图形二、相关知识 塑料是指以树脂为主要成份、加入添加剂其它在一定温度和压力下具有塑性 和流动性，可被模塑制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。组成：聚合物合成树脂（高分子有机物、简称高聚物，40 100%）和添 加剂天然树脂：橡胶、松香、虫胶、沥青等 1）树脂 合成树脂 ：P
2、E、PVC、PP、PC、ABS、PA、PF等 聚合反应、缩聚反应 2）添加剂（辅助材料）填充剂即填料（增量、改性）、稳定剂（防降解）、增塑剂（塑性、柔性、 流动性）、润滑剂（防粘模、改善流动性和表面光泽）、着色剂（装饰美观）、 发泡剂、增强材料。1. 塑料的组成 图1-3 塑料原料(一) 塑料的组成及性能 2塑料的通用性能(一) 塑料的组成及性能 （1） 塑料的优良性能1）密度小，重量轻，比强度和比刚度高2）多种优良的机械性能3）耐化学作用好4）电绝缘、绝热、隔声性能好5）成型和着色能力好 6）加工性能好7）自润滑性好 （2）塑料的不足性能1）机械强度低、2）尺寸精度低、3）耐热温度低另外，高
3、温下容易降解和老化；导热性能较差；吸湿性大，容易发 生水解老化；使用寿命短。1高聚物的结构特点（二）高聚物的结构线型、支链型、体型（如图）脆性大、塑性很低：热固性塑料 有弹性、塑性，可反复成型：热塑性塑料单个高分子结构 线型 支链型 网状2聚合物分子链的聚集状态（二）高聚物的结构结晶型塑料非结晶型塑料（线性无定型)结构结晶造成分子的紧密聚集状态，增强了分子间的作 用力，使聚合物的抗拉强度、硬度、熔点、耐热性和 耐化学性提高；弹性模量、伸长率和冲击强度则降低 ，表面粗糙度值增大，而且还会导致塑件的透明度降 低甚至丧失。2. 按塑料的成型性能分类（三）塑料的分类（1） 热塑性塑料成型受热前呈线型分
4、子链或支链型结构，成型后转变为具有线型分子链或支链型结构，加热变软，冷却固化可逆的聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、有机玻璃（聚甲基丙烯酸 甲脂）PMMA、 尼龙（聚酰胺）PA （2） 热固性塑料网状分子链结构，固化后： 不可逆.电木（酚醛树脂PF）、环氧树脂 EP表1-1 常用塑料名称及英文代号2. 按塑料的应用范围分类 （三）塑料的分类（2）按用途1） 通用塑料：指产量大，用途广。价格低廉的一类塑料。如： 聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑 料产量的60%2）工程塑料：指机械性能高，可替代金属而作工程材料的一类， 尼龙，聚甲醛，ABS3）特种塑料：环氧树脂、光
5、敏塑料、导磁塑料、耐高温塑料等。（3）按聚集状态结晶型塑料和非结晶型塑料（线性无定性型塑料） 结晶度 （四）聚合物的热力学性能和成型加工适应性塑料在恒定压力下，随着加工温度的变化，存在三种状态：高聚物形变温度曲线g: 玻璃化温度f: 粘流化温度b ：称脆化温度d: 热分解温度非结晶型塑料（无定形)（四）聚合物的热力学性能和成型加工适应性图1-6 聚合物的温度、力学状态及成型加工适应性 1线形无定形 2结晶型1黏度与剪切稀化效应（五）聚合物的黏性流动 流体在管内一般有两种流动状态：层流和湍流（1）牛顿流体（低分子物质及少部分聚合物如PC、PA等）：牛顿流体的流变方程式为 : 切应力 剪切速率：单
6、位时间的切应变 在外力的作用下抵抗剪切变形的能力,代表黏度 为常数1黏度与剪切稀化效应（五）聚合物的黏性流动 （2 ）非牛顿流体（大部分聚合物）：流变方程式为 : 非牛顿流体的表观黏度。非常数，为变量表征： 在外力的作用下抵抗剪切变形的能力。与流体本身和温度以及剪切速率有关 n与聚合物的温度有关 1黏度与剪切稀化效应（五）聚合物的黏性流动 在注射成型中，除了热固性聚合物和少数热塑性聚合物外，大多数聚 合物熔体均有近似假塑性液体流变学的性质。不同类型流体的流变曲线1 膨胀性流体； 2 牛顿流体； 3 假塑性流体剪切变稀（3） 假塑性液体的流变学性质3聚合物熔体在模内的流动现象（五）聚合物的黏性流
7、动 入口效应 离模膨胀效应 图1-8 聚合物熔体在管道入口区和 出口区的流动图1-9 聚合物失稳流动时的 熔体概貌（PMMA 170） （1）端末效应（2）失稳流动和熔体破裂3聚合物熔体在模内的流动现象（五）聚合物的黏性流动 图1-11 熔体充模速度不同时的表现 图1-12 聚合物熔体绕不同断面形状 障碍物时的速度变化与流动情况（3）聚合物熔体的充模流动1热塑性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性 1）影响收缩的基本因素是：(1)塑料种类 (2)化学结构的变化 热固性塑料（交联、固化）、热塑性塑料(3)热收缩 塑料的膨胀系数比钢大，塑料件冷却收缩比模具大(4)弹性恢复 当塑料件脱模时，由于压力降
8、低，产生弹性恢复而胀大，这会减少总收缩。(5)塑料制品结构 制品结构复杂、壁薄、嵌件多且均匀分布的，则收缩率小 。(6)成型工艺 有预热，成型温度不高，成型压力较大，保压时间较长的，收缩率较小。(7)浇口的型式、尺寸及位置(注射模塑与传递模塑) （1）收缩性 1热塑性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性 （1）收缩性 实际收缩率2）收缩率计算收缩率 a-成型温度下塑料尺寸 b -室温下塑件尺寸 c -室温下模具尺寸注意:*收缩率是一个范围值(查手册可得Sman Smin)，设计时收缩率一般取平均值，但精确确定收缩率需反复实验求其平均值。 1热塑性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性 （3）相容性
9、（4）吸湿性（5）取向性（6）降解和热敏性2热固性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性 （1）收缩性同热塑性塑料的收缩性1）定义：2）测定值：衡量热固性塑料流动性的指标通常用拉西格流动性表示。 （2） 流动性 每一品种的塑料分为三个不同等级的流动性流动性较差(2580mm),适用于压制无嵌件、形状简单、厚度一般的塑 件；流动性中等(81131mm)，用于压制中等复杂程度的塑件；流动性好(131180mm)，可用于压制结构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑件，或用于压注成型。200mm以上，注射成型。2热固性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性 （3）比体积与压缩率1) 定义：比体积（比容）是单位质(
10、重)量塑料所占的体积；压缩率是塑料的体积与塑料制品体积之比，其值恒大于1。2）功用：比体积和压缩率都表示了各种塑料的松散程度，它们都可以作为确定加料腔 大小的依据；比体积和压缩率大，内部充气多，成型时排气困难，成型周期长，生产率低 。（4）水分和挥发物的含量1）来源：2）作用3）相应措施： 成型前预热干燥；模具中开排气槽或压制操作时设排气工步；模具表 面镀铬是防止腐蚀。（5）交联与硬化速度(固化特征) 硬化是指塑料成型时完成交联反应的过程。硬化速度通常以塑料试样硬化每1mm厚度所需的秒数来表示此值越小，硬化速度越快三、项目实施 灯座为电器类零件，需大批量生产，通过查表1-4及表1-5对多种塑料
11、的性能 与应用进行综合比较，材料品种可选择聚碳酸酯（PC）。（一）选择制件材料（二）分析制件材料使用性能 （三）分析塑料工艺性能 塑料品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点聚碳酸酯（ PC）属 于热塑 性塑料线形结构， 非结晶 型材料 ，透明工作温度 小于 130 ，耐 寒性 好， 脆化 温度 为 100 有一定的化学 稳定性 ，不耐 碱、酮 、酯等透光率较高，介电性能好， 吸水性小，但水敏性强 （含水量不得超过0.2% ），且吸水后会降解， 力学性能很好，抗冲击 抗蠕变性能突出，但耐 磨性较差熔融温度高（超过330才 严重分解），但熔体黏 度大；流动性差（溢边 值为0.06 mm）；
12、流动 性对温度变化敏感，冷 却速度快；成型收缩率 小；易产生应力集中结论 熔融温度高且熔体黏度大，对于大于200 g的塑件应用螺杆式注射机成型，喷嘴宜用敞开式延伸喷 嘴并加热，严格控制模具温度，一般在70120为宜，模具应用耐磨钢，并淬火。 水敏性强，加工前必须进行干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度显著下降等现象。 易产生应力集中，严格控制成型条件，塑件成型后退火处理，消除内应力；塑件壁不宜厚，避免 有尖角、缺口和金属嵌件造成应力集中，脱模斜度宜取2灯座制件为日常生活用品，要求具有一 定的强度和耐磨性能，中等精度，外表面 无瑕疵、美观、性能可靠。采用PC材料， 产品的使用性能基本能满足要求，但在成 型时，要注意选择合理的成型工艺，对原 料充分干燥，采用较高的温度和压力。 （四）结论
