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1、项目1 选择与分析塑料原料,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 ：PE、PVC、PP、PC、ABS、P
2、A、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，高温下容易降解和
3、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,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
4、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，ABS 3）特种塑料：环氧树脂、光敏塑料、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
5、（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：单位时间的切应变, 在外力的作用下抵抗剪切变形的
6、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）聚合物的黏性流动, 入口效应, 离
7、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
8、力降低，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
9、的工艺特性,（3）相容性,（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,（
10、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(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
11、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,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,
