《塑料模塑工艺与塑料模设计 第2版 教学课件 ppt 作者 翁其金 1-5 第三章 塑料的模塑工艺》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塑料模塑工艺与塑料模设计 第2版 教学课件 ppt 作者 翁其金 1-5 第三章 塑料的模塑工艺（121页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、塑料模塑工艺与塑料模设计（第2版）,主编 翁其金,第三章 塑料的模塑工艺,塑料模塑工艺与塑料模设计（第2版）,第三章 塑料的模塑工艺,第一节 注射模塑工艺 第二节 压缩模塑工艺 第三节 挤 出 工 艺 第四节 其他模塑工艺简介 第五节 塑料制品的工艺性 第六节 塑料模塑工艺规程的编制,第一节 注射模塑工艺,一、注射成型原理 注射模塑又称为注射成型，是热塑性塑料制品生产的一种重要方法。 1.柱塞式注射机的注射成型 柱塞式注射机的注射成型工作原理如图31所示。 (1) 塑化不均匀 塑化是指塑料在料筒内借助加热和机械功使其软化成具有良好可塑性的均匀熔体的过程。 (2) 注射压力损失大 (3) 注射量
2、的提高受到限制,第一节 注射模塑工艺,图3-1 柱塞式注射机注射成型原理图 1型芯 2推件板 3塑料件 4凹模 5喷嘴 6分流梭 7加热器 8料筒 9料斗 10柱塞,第一节 注射模塑工艺,2.螺杆式注射机的注射成型 为了克服柱塞式注射机注射成型存在的缺点，通常采用螺杆式注射成型。目前移动螺杆式注射机在注射机中的 比例占优势，其工作原理如图3-2所示。移动螺杆式注射机工作循环如图3-3所示。,第一节 注射模塑工艺,图3-2 螺杆式注射机注射成型原理图 1料斗 2螺杆转动传动装置 3注射液压缸 4螺杆 5加热器 6喷嘴 7模具,第一节 注射模塑工艺,图3-3 螺杆式注射机成型工作循环,第一节 注射
3、模塑工艺,二、注射成型工艺过程 注射成型工艺过程的确定是注射工艺规程制定的中心环节，它包括成型前的准备、注射过程、制品的后处理。,第一节 注射模塑工艺,1.注射成型前的准备 为了使注射成型顺利进行，保证塑料制品质量，在注射成型之前应进行如下准备工作： (1) 原料的检验和预处理 在成型前应对原料进行外观和工艺性能检验，内容包括色泽、粒度及均匀性、流动性(熔体指数、粘度)、热稳定性、收缩性、水分含量等。 (2) 嵌件的预热 为了满足装配和使用强度的要求，塑料制品内常要嵌入金属嵌件。 (3) 料筒的清洗 在注射成型之前，如果注射机料筒中原来残存的塑料与将要使用的塑料不同或颜色不一致时，一般都要进行
4、清洗。,第一节 注射模塑工艺,(4) 脱模剂的选用 注射成型时，塑料制品的脱模主要是依赖于合理的工艺条件和正确的模具设计，但由于制品本身的复杂性或工艺条件控制不稳定，可能造成脱模困难，所以在实际生产中通常使用脱模剂。,表3-1 雾化脱模剂的种类及性能,第一节 注射模塑工艺,2.注射过程 完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模等步骤。但就塑料在注射成型中的实质变化来说，是塑料的塑化和熔体充满型腔与冷却定型两大过程。,第一节 注射模塑工艺,塑料的塑化 塑化进行得如何直接关系到塑料制品的产量和质量。 (2) 熔体充满型腔与冷却定型 这一过程包括用螺杆或柱塞推动塑化后的黏流态的塑料熔体注
5、入并充满塑料模型腔，熔体在压力下的冷却凝固定型，直至塑料制品脱模。压力的变化如图3-4所示。1) 充模阶段。 2) 压实阶段。 3) 倒流阶段。 4) 冻结后的冷却阶段。 3.塑料制品的后处理,第一节 注射模塑工艺,图3-4 成型过程中塑料压力的变化 型腔内最大压力 浇口冻结时的压力 脱模时残余压力 t时间,第一节 注射模塑工艺,三、注射成型工艺条件的选择和控制 注射成型最主要的工艺条件是温度、压力和时间。 1.温度 在注射成型中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度。前两种温度主要影响塑料的塑化和塑料充满型腔；后一种温度主要影响充满型腔和冷却固化。 (1) 料筒的温度 关于料筒温度的选
6、择，涉及的因素很多，主要有以下几方面： 1) 塑料的黏流温度或熔点。 2) 聚合物的相对分子质量及相对分子质量分布。 3) 注射机的类型。 4) 塑料制品及模具结构特点。,第一节 注射模塑工艺,(2) 喷嘴温度 喷嘴温度通常比料筒的温度低，以防熔体在直通式喷嘴上可能发生的“流延”现象。 (3) 模具温度 模具的温度对塑料熔体的流动和制品的内在性能及表面质量影响很大。 2.压力 注射成型过程需要控制的压力有塑化压力和注射压力。 (1) 塑化压力 所谓塑化压力是指采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔体在螺杆转动后退时所受到的压力。 (2) 注射压力 注射压力是指柱塞或螺杆顶部对塑料所施加的压力。,第一节
7、 注射模塑工艺,3.时间(成型周期) 完成一次注射成型过程所需的时间称为成型周期。它所包括的部分见表32。 4.常用塑料的注射成型工艺条件,第一节 注射模塑工艺,四、注射成型新技术 1.多组分注射成型 共注射成型是指用具有两个或两个以上注射单元的注射机，将不同品种或不同颜色的塑料，同时或先后注入模具型腔的成型方法。这种方法可以生产多种颜色或多种塑料的复合制品。双色注射和双层注射就是属于共注射成型。双花纹注射机示意图如图3-5所示。 双层注射成型原理图如图3-6所示。,第一节 注射模塑工艺,图3-5 双色花纹注射机示意图,第一节 注射模塑工艺,图3-6 双层注射成型原理图,第一节 注射模塑工艺,
8、2.流动注射成型 流动注射成型所用的注射机是稍加改进的普通移动螺杆式注射机。其特点是塑化的熔体不是储存在料筒内，然后周期性地进行注射，而是不断塑化并不断挤入模腔，待模腔充满后，螺杆停止转动，模腔内的熔体在螺杆原有的轴向推力作用下，保持适当时间(图37a和图37b)，冷却定型后即可取出制品(图37c)。这种注射成型实际上是挤出成型和注射成型的综合应用。,图3-7 流动注射成型过程,第一节 注射模塑工艺,图3-8 反应注射 a) 反应注射设备组成 b) 混合器工作循环 c) 混合工作循环停止 d) A、B组分混合注射,第一节 注射模塑工艺,3.反应注射成型 反应注射的基本原理是将两种或两种以上能够
9、发生化学反应的液态单体或低聚物的塑料组分，混合后注入模具型腔，混合料在型腔内产生化学反应固化而成型为具有一定形状和尺寸的塑料制品。 反应注射成型的特点： 1) 反应注射成型是通过液态物料快速充模，产生交联或聚合而固化成型，而不是热塑性塑料注射成型那样，通过塑料熔体充模，冷却凝固成型；也不是热固性塑料注射成型那样，通过塑料熔体充模，产生交联固化成型。 2) 液态物料粘度低，流动性好，注射压力和锁模力小，适用于成型面积大、壁薄、形状复杂的制品。,第二节 压缩模塑工艺,一、压缩模塑原理 压缩模塑又称为模压成型或压制。它的成型方法是先将粉状、粒状、碎屑状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具加料腔中(图3
10、9a)，然后合模加压(图39b)，使其成型并固化，从而获得所需要的塑料制品，如图39c所示。压缩模塑的工作循环如图3-10所示。,图3-9 压缩模塑原理图 1凸模固定板 2上凸模 3凹模 4下凸模 5凸模固定板 6垫板,第二节 压缩模塑工艺,图3-10 压缩模塑工作循环图,第二节 压缩模塑工艺,二、压缩模塑工艺过程 1.压缩模塑前的准备 (1) 预压 压缩模塑前，为了成型时操作的方便和提高制品的质量，可利用预压模将粉状或纤维状的热固性塑料在预压机上压成重量一定、形状一致的锭料。压塑模塑采用预压锭料有以下特点： 1) 模压成型时加料简单、迅速、准确，避免了因加料太多或太少而造成废品。 2) 降低
11、压制时塑料的压缩率，从而减小模具的加料腔尺寸。 3) 便于模压形状复杂或带精细嵌件的制品。 4) 可以提高预热温度，缩短预热时间和固化时间。 5) 避免加料过程压塑粉飞扬，改善劳动条件。,第二节 压缩模塑工艺,(2) 预热和干燥 有的塑料在模塑前需要进行加热。 热板预热 将塑料放在一个用电、煤气或蒸汽加热到规定温度而又能作水平转动的金属板上进行预热，也可利用塑料成型压力机的下压板的空位进行预热 2) 烘箱预热 把塑料放在烘箱内预热。 3) 红外线预热 红外线灯照射进行预热。 4) 高频加热 图3-11是高频电热塑料示意图。,第二节 压缩模塑工艺,图3-11 高频电热塑料示意图,第二节 压缩模塑
12、工艺,2.压缩模塑过程 压缩模塑过程为加料、闭模、排气、固化、脱模、模具清理等。如果制品有嵌件，则在加料前应将嵌件安放好。首件生产需将压缩模放在压力机上预热至成型温度。 (1) 嵌件的安放 (2) 加料 加料的关键是加料量。 (3) 闭模 加料后即进行闭模。 (4) 排气 (5) 固化 (6) 脱模 脱模方法有机动推出脱模和手动推出脱模。 (7) 模具的清理,三、压缩模塑工艺条件的确定 压缩模塑工艺条件主要是成型温度、成型压力和模压时间。其中成型温度和模压时间有密切关系。 1.成型压力 成型压力是指模压时压力机对塑件单位投影面积上的压力。它的作用是迫使塑料充满型腔和让黏流态的塑料在压力作用下固
13、化。压力大小可按下式计算，即,式中 p成型压力(MPa)； F机所用压力机的公称压力(kN)，计算时通常取压力机的有效压力，即取公称压力的8090； A凸模与塑料接触部分的投影面积(mm2)。,第二节 压缩模塑工艺,如果模压时压力机主液压缸液压没有达到最高工作压力，则成型压力按下式计算，即,式中 pl压力机主液压缸实际压力； R主液压缸活塞的半径。 实际上，塑料在整个模塑周期内所受的压力与压缩模的类型有关，不一定都等于p。 成型压力对制品密度及其性能影响甚大。成型压力大，制品密度高，但压力增大到一定程度后，密度增加是有限的。密度大的制品，力学性能一般较高。压力小，则制品易产生气孔。,第二节 压
14、缩模塑工艺,第二节 压缩模塑工艺,2.成型温度 成型温度是指压制时所规定的模具温度。在这个温度下，塑料由玻璃态转变为黏流态，再变为固态。与热塑性塑料成型相比，热固性塑料成型模具的温度更重要。,图3-12 塑料温度和制品强度随时间 变化示意图 T成型温度 a塑料温度随时间的变化 b塑料制品强度随时间的变化 l塑料受压流动阶段 M塑料受热 膨胀阶段 N塑料固化阶段,第二节 压缩模塑工艺,3.模压时间 成型温度越高，模压时间越短。图313是以木粉为填料的酚醛塑料粉模压时，其成型温度与模压时间的关系。其他热固性塑料也有类似的关系。所以，在保证塑料制品质量的前提下，提高成型温度，可以缩短模压成型时间，从
15、而提高生产率。模压成型时间不仅取决于成型温度，而且与塑料的种类、制品的形状及厚度、压缩模的结构、预压和预热、成型压力等因素有关。制品复杂的，由于塑料在型腔中受热面积大，塑料流动时摩擦热多，所以模压时间反而短，但应控制适当的固化速度，以保证塑料充满型腔；制品厚度大的，模压时间要长，否则会造成制品内层固化程度不足；不溢式压缩模，排出气体和挥发物困难，所以模压时间比溢式压缩模的长；经过预压成锭料和预热的塑料，模压时间比粉料和不预热的要短；成型压力大的模压时间短。,第二节 压缩模塑工艺,图3-13 成型温度与模压时间的关系,第二节 压缩模塑工艺,4.常用热固性塑料压缩模塑工艺条件 常用热固性塑料压缩模
16、塑工艺条件见附表7。在实际生产中，对每一种塑料制品所采用的成型压力、成型温度和模压时间都应经过检查制品质量后确定。,第三节 挤 出 工 艺,一、挤出成型原理 挤出又称挤出模塑或挤出成型。它在热塑性塑料成型中，是一种用途广泛、所占比例很大的加工方法。,图3-14 实心型材挤出成型示意图 1冷却水入口 2料斗 3料筒 4加热器 5螺杆 6滤网 7过滤板(栅板) 8机头 9喷水装置 10冷却装置 11牵引装置 12卷料装置,第三节 挤 出 工 艺,二、挤出机的基本结构及其作用 挤出使用的设备主要是挤出机。目前使用最普遍的是单螺杆挤出机。挤出机的基本结构主要包括传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头及口模五部分。其中与挤出工艺直接有关的是料筒、螺杆、机头及口模。 1.料筒 2.螺杆 按照塑料在螺杆上运转及物态变化，螺杆工作部分课分为： (1) 加料段 加料段的作用是将自料斗加进的固态塑料加热并向前送至压缩段。 (2) 压缩段 压缩段又称
