塑料成型工艺与模具设计

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1、书名：塑料成型工艺与模具设计 第3版 ISBN： 978-7-111-48030-3 作者：屈华昌 张 俊 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件,第三章 塑料成型工艺与塑料 成型制件的结构工艺性,机 械 工 业 出 版 社 CHINA MACHINE PRESS,塑料成型工艺与模具设计（第3版）,第三章 塑料成型工艺与塑料成型制件的 结构工艺性,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性 第二节 塑料制件的结构工艺性,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,一、注射成型原理及其工艺特性 (一) 注射成型原理、特点及应用1.注射成型原理,图3-1 注射成型原理之一 1-柱塞 2-料斗 3-分流梭 4-加

2、热器 5-喷嘴 6-定模板 7-塑件 8-动模板,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,图3-2 注射成型原理之二 1-动模 2-塑件 3-定模 4-料斗 5-传动装置 6-液压缸 7-螺杆 8-加热器,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,2.注射成型的特点及应用 (二) 注射成型工艺1.成型前的准备2.注射过程3.塑件的后处理 (三)注射成型工艺的参数1.温度2.压力3.时间 常用塑料注射成型工艺条件见表3-1。 二、压缩成型原理及其工艺特性 (一) 压缩成型原理、特点与应用 压缩成型原理如图3-3所示。,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,表3-1 各种塑料的注射工艺参数塑料,第一节 塑料成

3、型原理与成型工艺特性,（续）,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,（续）,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,（续）,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,（续）,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,（续）,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,（续）,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,（续）,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,图3-3 压缩成型原理,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,(二) 压缩成型工艺过程 (三) 压缩成型的工艺参数1.压缩成型压力2.压缩成型温度,表3-2 热固性塑料的压缩成型温度和成型压力,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,3.压缩时间,表3-3 热固性塑料压缩成型

4、的工艺参数,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,三、压注成型原理及其工艺特性 (一)压注成型原理及其特点,图3-4 压注成型原理,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,(二)压注成型工艺过程 (三)压注成型工艺参数,表3-4 酚醛塑料压注成型的主要工艺参数,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,四、挤出成型原理及其工艺特性 (一) 挤出成型原理及其特点,图3-5 挤出成型原理 1-挤出机料筒 2-机头 3-定径装置 4-冷却装置 5-牵引装置 6-塑料管 7-切割装置,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,(二) 挤出成型工艺过程,图3-6 常见挤出工艺过程示意图

5、 a) 管材挤出 b) 片(板)材挤出 1-挤管机头 2-定型与冷却装置 3-牵引装置 4-切断装置 5-片(板)坯挤出机头 6-辗平与冷却装置 7-切边与牵引装置,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,(三) 挤出成型工艺参数(1) 温度,图3-7 挤出成型温度曲线 1-料筒温度曲线 2-螺杆温度曲线 3-物料(PE)的最高温度 4-物料(PE)的平均温度 5-物料(PE)的最低温度 D-料筒直径,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,表3-6 热塑性塑料挤出成型时的温度参数,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,(2) 压力 (3) 挤出速度 (4) 牵引速度,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性

6、,表3-7 几种塑料管材的挤出成型工艺参数,第二节 塑料制件的结构工艺性,一、尺寸及其精度,表3-8塑件公差数值表（GB/T14486-1993） /mm,第二节 塑料制件的结构工艺性,（续）,第二节 塑料制件的结构工艺性,（续）,第二节 塑料制件的结构工艺性,塑件的精度要求越高，模具的制造精度也越高，模具加工的难度与成本亦增高，同时塑件的废品率也会增加。,第二节 塑料制件的结构工艺性,（续）,第二节 塑料制件的结构工艺性,二、表面粗糙度 三、形状,表3-10 改变塑件形状以利模具成型的典型实例,第二节 塑料制件的结构工艺性,（续）,第二节 塑料制件的结构工艺性,塑件内侧凹较浅并允许带有圆角时

7、，则可以用整体凸模采取强制脱模的方法使塑件从凸模上脱下，如图3-8a所示。但此时塑件在脱模温度下应具有足够的弹性，以使塑件在强制脱下时不会变形，例如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等能适应这种情况。塑件外侧凹凸也可以强制脱模，如图3-8b所示。,图3-8 可强制脱模的侧向凹、凸 a)(A-B)100/B%5 % b)(A-B)100/C%5%,第二节 塑料制件的结构工艺性,四、斜度为了便于从塑件中抽出型芯或从型腔中脱出塑件，防止脱模时拉伤塑件，在设计时，必须使塑件内外表面沿脱模方向留有足够的斜度，在模具上即称为脱模斜度，如图3-9所示。,图3-9 脱模斜度,第二节 塑料制件的结构工艺性,一般情况下，脱模

8、斜度不包括在塑件的公差范围内。,表3-11 塑件脱模斜度,第二节 塑料制件的结构工艺性,五、壁厚热塑性塑料易于成型薄壁塑件，最小壁厚能达到0.25mm，但一般不宜小于0.60.9mm，常取24mm。,表3-12 热固性塑件壁厚 (mm),第二节 塑料制件的结构工艺性,表3-13 热塑性塑件最小壁厚及推荐壁厚 (mm),第二节 塑料制件的结构工艺性,同一塑料零件的壁厚应尽可能一致，否则会因冷却或固化速度不同产生附加内应力，使塑件产生翘曲、缩孔、裂纹甚至开裂。塑件局部过厚，外表面会出现凹痕，内部会产生气泡。,表3-14 改善塑件壁厚的典型实例,第二节 塑料制件的结构工艺性,（续）,第二节 塑料制件

9、的结构工艺性,六、加强肋及其他防变形结构加强肋的主要作用是增加塑件强度和避免塑件变形翘曲。用增加壁厚的办法来提高塑件的强度，常常是不合理的，且易产生缩孔或凹陷，此时可采用加强肋以增加塑件强度。,表3-15 加强肋设计的典型实例,第二节 塑料制件的结构工艺性,（续）,第二节 塑料制件的结构工艺性,加强肋不应设计得过厚，一般应小于该处的壁厚，否则在其对应的壁上会产生凹陷。加强肋必须有足够的斜度，肋的底部应呈圆弧过渡。加强肋以设计得矮一些多一些为好。,图3-10 加强肋尺寸,第二节 塑料制件的结构工艺性,除了采用加强肋外，薄壳状的塑件可制成球面或拱曲面，这样可以有效地增加刚性和减少变形。,图3-11

10、 容器底与盖的加强,第二节 塑料制件的结构工艺性,图3-12 容器边缘的增强,图3-13 防止矩形薄壁容器侧壁内凹变形,第二节 塑料制件的结构工艺性,七、支承面及凸台通常采用的是底脚(三点或四点)支承或边框支承，如表3-16中序号1所列。,表3-16 支承面和固定凸台的结构,第二节 塑料制件的结构工艺性,八、圆角,图3-14 R/与应力集中系数的关系,第二节 塑料制件的结构工艺性,九、孔的设计孔应设置在不易削弱塑件强度的地方。相邻两孔之间和孔与边缘之间应保留适当距离。当两孔直径不一样时，按小的孔径取值。,表3-17 热固性塑件孔间距、孔边距与孔径关系 (mm),第二节 塑料制件的结构工艺性,塑

11、件上固定用孔和其他受力孔的周围可设计一凸边或凸台来加强。,图3-15 孔的加强,第二节 塑料制件的结构工艺性,(一) 通孔,图3-16 通孔的成型方法,第二节 塑料制件的结构工艺性,(二) 不通孔 各种塑料适宜成型的最小孔径和最大孔深见表3-18。,第二节 塑料制件的结构工艺性,（三） 异形孔对于斜孔或形状复杂的孔可采用拼合的型芯来成型，以避免侧向抽芯。,图3-17 用拼合型芯成型复杂孔,第二节 塑料制件的结构工艺性,十、螺纹设计塑件上的螺纹应选用螺牙尺寸较大者，螺纹直径较小时不宜采用细牙螺纹。,表3-19 螺纹选用范围,第二节 塑料制件的结构工艺性,螺纹直接成型的方法有：采用螺纹型芯或螺纹型

12、环在成型之后将塑件旋下； 外螺纹采用瓣合模成型，这时工效高，但精度较差，还带有不易除尽的飞边； 要求不高的螺纹(如瓶盖螺纹)用软塑料成型时，可强制脱模，这时螺牙断面最好设计得浅一些，且呈圆形或梯形断面。,图3-18 能强制脱模的圆牙螺纹,第二节 塑料制件的结构工艺性,为了防止螺孔最外圈的螺纹崩裂或变形，应使螺纹最外圈和最里圈留有台阶。,图3-19 塑件内螺纹的正误形状,图3-20 塑件外螺纹的正误形状,第二节 塑料制件的结构工艺性,螺纹的始端和终端应逐渐开始和结束，有一段过渡长度l。,表3-20 塑件上螺纹始末过渡部分长度 (mm),第二节 塑料制件的结构工艺性,在同一螺纹型芯或型环上有前后两

13、段螺纹时，应使两段螺纹旋向相同，螺距相等。否则无法将塑件从螺纹型芯或型环上旋下来。 当螺距不等或旋向不同时，就需采用两段型芯或型环组合在一起的形式，成型后分段旋下。,图3-21 两段同轴齿轮螺纹的成型,第二节 塑料制件的结构工艺性,十一、齿轮设计辐板厚度H1应小于或等于轮缘厚度H，轮毂厚度H2应大于或等于轮缘厚度H，并相当于轴孔直径D，最小轮毂外径D1应为D的1.53倍。,图3-22 齿轮各部尺寸,第二节 塑料制件的结构工艺性,为了避免装配时产生应力，轴和孔应尽可能采用过渡配合而不采用过盈配合，并用销钉固定或半月形孔配合的形式传递扭矩。,图3-23 塑料齿轮固定形式,第二节 塑料制件的结构工艺

14、性,对于薄型齿轮，厚度不均匀能引起齿型歪斜，若用无毂无轮缘的齿轮可以很好地改善这种情况。但如在辐板上有大的孔时，因孔在成型时很少向中心收缩，会使齿轮歪斜；即轮毂和轮缘之间采用薄肋时，则能保证轮缘向中心收缩。,图3-24 塑料齿轮辐板结构,第二节 塑料制件的结构工艺性,十二、嵌件设计 (一) 嵌件的用途及形式,图3-25 常见金属嵌件形式,第二节 塑料制件的结构工艺性,其他特种用途的嵌件形式很多，如冲制的薄壁嵌件、薄壁管状嵌件等等。,图3-26 以黑色塑件作嵌件的透明仪表壳,第二节 塑料制件的结构工艺性,(二) 嵌件的设计1.嵌件与塑件应牢固连接为了防止嵌件受力时在塑件内转动或拔出，嵌件表面必须

15、设计成适当的凹凸状。,图3-27 嵌件在塑件内的固定,第二节 塑料制件的结构工艺性,2.嵌件在模内应可靠定位安放在模具内的嵌件，在成型过程中要受到塑料流的冲击，因此有可能发生位移和变形，同时塑料还可能挤入嵌件上预留的孔或螺纹中，影响嵌件使用，因此必须可靠定位。,图3-28 外螺纹嵌件在模内的定位,第二节 塑料制件的结构工艺性,当注射压力不大，且螺牙很细小(M3.5mm以下)时，内螺纹嵌件也可直接插在模具内的光杆上，塑料可能挤入一小段螺纹牙缝内，但并不妨碍多数螺纹牙，这样安放嵌件使操作大为简便。,图3-29 内螺纹嵌件在模内的定位,第二节 塑料制件的结构工艺性,无论杆形或环形嵌件，其高度都不宜超

16、过其定位部分直径的两倍，否则，塑料熔体的压力不但会使塑件移位，有时还会使嵌件变形。当嵌件过高或为细长杆状或片状时，应在模具上设支柱以免嵌件弯曲，但支柱的使用会使塑件上留下孔，设计时应考虑该孔不影响塑件的使用。,图3-30 细长嵌件在模内的支撑固定 1-嵌件 2-支柱,第二节 塑料制件的结构工艺性,3.嵌件周围的塑料层厚度,表3-21 金属嵌件周围塑料层厚度 (mm),第二节 塑料制件的结构工艺性,如图3-31所示的有菱形滚花的黄铜套，它带有四条开口槽及内螺纹，一个铜制十字形零件扣在里面，将此嵌件放入成型后的塑件的孔中，用手工或特制工具将十字形零件沿槽推动，黄铜套的菱形滚花部分即胀开而紧固。,图3-31 塑件成型后压入嵌件 1-内螺纹黄铜套 2-十字形零件,第二节 塑料制件的结构工艺性,十三、文字、符号及标记图3-32所示为凹坑凸字的形式，即在与塑件有文字地方对应的模具上镶上刻有字迹的镶块，为了避免镶嵌的痕迹，可将镶块周围的结合线作边框，则凹坑里的凸字无论在模具研磨抛光或塑件使用时，都不会因碰撞而损坏。,