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1、第3章 塑塑料模具具设计3.1 塑料概概述3.1.1 塑塑料的组组成及特特性1塑料料的基本本组成塑料是以以合成树树脂为主主要成分分，加入入适量的的添加剂剂（助剂剂）组成成的。（1）合合成树脂脂 合成树树脂属于于高分子子聚合物物，是塑塑料组成成中基本本的、必必不可少少的成分分。它决决定了塑塑料的类类型和基基本性能能，如物物理性能能、化学学性能、力力学性能能和电性性能等。（2）添添加剂（助助剂） 添添加剂包包括填充充剂、增增塑剂、稳稳定剂、润润滑剂和和着色剂剂等。1）填充充剂（填填料）填充剂在在塑料中中主要起起两个作作用：一一是减少少树脂含含量，降降低塑料料成本；二是能能够改善善塑料的的性能，扩扩
2、大了塑塑料的应应用范围围。如聚聚乙烯（PPE）、聚聚氯乙烯烯（PVVC）树树脂中加加入钙质质填料后后，可得得到价格格低廉的的具有刚刚性和耐耐热性的的钙塑料料；把玻玻璃纤维维加入到到塑料中中，可大大幅度提提高塑料料的力学学性能；有的填填充剂还还可以使使塑料具具有树脂脂所没有有的性能能，如导导电性、导导磁性、导导热性等等。填充剂有有多种，按按其化学学结构可可分为有有机填料料和无机机填料；按其外外观形状状可分为为粉状填填料、纤纤维状填填料、片片状填料料等；按按来源可可分为矿矿物性填填料、植植物性填填料、合合成填料料等；按按功能可可分为增增量型填填料、增增强型填填料、阻阻燃型填填料、导导电型填填料、耐
3、耐热型填填料等。常常用的填填充剂有有木粉、碳碳酸钙、滑滑石粉、玻玻璃纤维维、纸浆浆等。塑塑料中填填充剂含含量一般般为200%550%。2）增塑塑剂增塑剂是是现代塑塑料工业业最大的的助剂品品种，使使用增塑塑剂能够够增加树树脂的塑塑性、柔柔韧性和和延伸性性，改善善成型性性能。降降低刚性性和脆性性。增塑塑剂的加加入会降降低塑料料的稳定定性、介介电性和和机械强强度，因因此在塑塑料中应应尽可能能地减少少增塑剂剂的含量量。选用增塑塑剂的要要求是增增塑剂与与树脂的的相容性性好，不不易挥发发、化学学稳定性性好，光光、热稳稳定性好好，还要要求无毒毒、无臭臭、无色色、不易易燃烧、价价廉等。常常用的增增塑剂有有邻苯
4、二二甲酸二二丁酯（DDBP）、邻邻苯二甲甲酸二辛辛酯（DDOP）、柠柠檬酸三三丁酯、磷磷酸三甲甲苯酯、癸癸二酸二二辛酯等等。3）稳定定剂在塑料中中加入稳稳定剂，能能够有效效地抑制制或降低低树脂在在加工或或使用过过程中产产生有害害的化学学变化，提提高塑料料的耐热热、耐光光性能，延延缓塑料料材料的的降解、老老化过程程，延长长塑料制制品的使使用寿命命。选用稳定定剂首先先要求与与树脂的的相容性性好，其其次要求求在成型型过程中中最好不不分解，挥挥发性小小，无色色、耐油油、耐化化学药品品等。常常用的稳稳定剂有有热稳定定剂、光光稳定剂剂、抗氧氧剂等。稳稳定剂用用量一般般为塑料料的0.3%0.55%。润润滑剂
5、的的含量一一般小于于1%。4）润滑滑剂润滑剂的的主要作作用是防防止塑料料在成型型过程中中发生粘粘附，有有利于脱脱模，改改善塑料料的流动动性，减减少磨擦擦，并提提高塑料料表面光光泽程度度。润滑滑剂分为为外润滑滑剂和内内润滑剂剂两种。常常用的润润滑剂有有硬酯酸酸、硬酯酯酸皂类类、酰胺胺类、石石蜡等。5）着色色剂着色剂又又称色母母料，它它能使塑塑料制件件具有各各种色彩彩，起装装饰和美美观的作作用，同同时还能能提高塑塑料的光光稳定性性、热稳稳定性和和耐候性性。一般对着着色剂的的要求是是：性能能稳定、着着色力强强、色泽泽鲜艳、分分散性好好，且具具有耐热热、耐光光等性能能。着色色剂包括括颜料和和染料。颜颜
6、料分为为无机颜颜料和有有机颜料料。着色色剂用量量一般为为塑料的的0.00100.022%。2塑料料的特性性（1）密密度小，质质量轻 塑料密密度一般般在0.832.22kg/dm33之间，只只有钢的的1/881/4，铝铝的1/2。（2）比比强度和和比刚度度高 塑塑料的强强度和刚刚度比金金属差，但但塑料密密度小，比比强度（b/）相当高，尤其以各种高强度的纤维状、片状的金属或非金属为填料制成的增强塑料，其强度比一般钢材的比强度还高。塑料的比刚度（又称比弹性模量，E/表示）也较高。（3）化化学稳定定性好 塑料对对酸、碱碱、盐、气气体和蒸蒸汽具有有良好的的抗腐蚀蚀作用。（4）电电绝缘性性能好 塑料具具有
7、优良良的电绝绝缘性能能和耐电电弧性。（5）绝绝热、隔隔声性能能好 塑塑料具有有良好的的绝热保保温和隔隔声性能能。（6）耐耐磨性、自自润滑性性好 塑塑料的摩摩擦系数数小、磨磨损率低低、耐磨磨性高、自自润滑性性好。（7）成成型性能能好 塑塑料在一一定条件件下具有有良好的的塑性，可可用高生生产率的的成型方方法制造造各种塑塑料制品品。（8）粘粘结性能能好 塑塑料一般般都具有有一定的的粘结性性能，可可以与其其它非金金属或金金属材料料牢固粘粘结而制制成复合合材料和和结构零零件。（9）多多种防护护性能 除上述述的耐腐腐蚀性和和绝缘性性能外，塑塑料还具具有防水水、防潮潮、防透透气、防防辐射、防防震等多多种防护
8、护性能。有有些塑料料还具有有特殊防防护性能能，如耐耐高温、耐耐超低温温等。3.1.2 塑料料的分类类塑料的品品种很多多，分类类的方法法也很多多。1按塑塑料中树树脂的分分子结构构及其特特性分类类（1）热热塑性塑塑料热塑性塑塑料中树树脂的分分子是线线型或支支链型结结构。受受热后能能软化或或熔融，可可进行成成型加工工，冷却却后硬化化，成型型为一定定形状的的制品。若若再加热热，又可可软化并并熔融，可可再次进进行成型型加工，如如此可反反复进行行多次，可可回收再再利用。其其成型过过程一般般只有物物理变化化。常见见的热塑塑性塑料料有聚乙乙烯、聚聚丙烯、聚聚氯乙烯烯、聚苯苯乙烯、AABS塑塑料、聚聚酰胺、聚聚
9、甲醛等等。（2）热热固性塑塑料热固性塑塑料中树树脂的分分子是呈呈立体网网状结构构。受热热之初，其其分子结结构为线线型或支支链型，可可以软化化或熔融融，成型型一定的的形状，继继续加热热时，分分子发生生交联反反应，最最终呈体体型结构构，即固固化成型型。如果果再加热热，不再再软化，也也不可回回收再利利用。其其成型过过程既有有物理变变化又有有化学变变化。常常见的热热固性塑塑料有酚酚醛塑料料、氨基基塑料、环环氧塑料料、脲醛醛塑料等等。2按塑塑料的用用途分类类（1）通通用塑料料通用塑料料一般只只能作为为非结构构材料使使用，它它的产量量大，用用途广，价价格低，性性能一般般。主要要有聚乙乙烯、聚聚丙烯、聚聚氯
10、乙烯烯、酚醛醛塑料和和氨基塑塑料六大大品种，约约占塑料料总产量量的800%。（2）工工程塑料料工程塑料料可作为为工程结结构材料料。与通通用塑料料相比，产产量小，价价格较高高，但具具有优良良的力学学性能、电电性能、化化学性能能以及耐耐热性、耐耐磨性和和尺寸稳稳定性，能能在较广广温度范范围内承承受机械械应力和和较为苛苛刻的化化学及物物理环境境中使用用。常见见的工程程塑料有有聚甲醛醛、聚酰酰胺、聚聚碳酸酯酯、ABBS塑料料、聚砜砜、有机机玻璃等等。（3）功功能塑料料功能塑料料是指用用于特种种环境中中，具有有某一方方面的特特殊性能能的塑料料。主要要有医用用塑料、光光敏塑料料、导磁磁塑料、高高耐热性性塑
11、料及及高频绝绝缘性塑塑料等。这这类塑料料产量小小，价格格较贵，性性能优异异。3.1.3 塑料料的工艺艺性能1热塑塑性塑料料的工艺艺性能（1）收收缩性塑件从温温度较高高的模具具中取出出冷却到到室温后后，其尺尺寸或体体积会发发生收缩缩的现象象，称为为收缩性性。收缩缩性的大大小可用用相对收收缩量的的百分率率表示，即即收缩率率。收缩缩率分为为实际收收缩率SSs和计算算收缩率率Sj两种，其其计算公公式如下下： Ss = 1000% （3-1）Sj =1000% （33-2）式中 aa- 模具或或塑件在在成型温温度时的的尺寸；b- 塑件在在室温时时的尺寸寸；c- 模具在在室温时时的尺寸寸。在成型温温度下塑
12、塑件尺寸寸不便测测量，再再加上实实际收缩缩率和计计算收缩缩率相差差很小，所所以生产产中常采采用计算算收缩率率进行计计算。但但对于大大型及精精密模具具成型零零件尺寸寸计算时时则采用用实际收收缩率。（2）流流动性塑料在一一定的温温度和压压力作用用下，充充满模具具型腔能能力，称称为塑料料的流动动性。不不同的塑塑料流动动性各异异，同一一种塑料料不同牌牌号其流流动性也也不同。塑塑料的流流动性差差，成型型时就不不易充满满模具型型腔，故故需要较较大的成成型压力力才能成成型；相相反，塑塑料的流流动性好好，可以以用较小小的成型型压力便便可充满满型腔。但但流动性性太好，会会在成型型时产生生严重的的溢边。热热塑性塑
13、塑料可用用熔融指指数和阿阿基米德德螺旋线线长度来来表示流流动性大大小。（3）结结晶性热塑性塑塑料按其其冷凝时时有无结结晶现象象，可分分为结晶晶型塑料料和非结结晶型塑塑料（又又称无定定型塑料料）两大大类。所所谓结晶晶现象就就是塑料料由熔融融态到冷冷凝过程程中，分分子由无无次序的的自由运运动状态态而逐渐渐排列成成为正规规模型倾倾向的一一种现象象。属于于结晶型型塑料的的有聚乙乙烯、聚聚丙烯、聚聚四氟乙乙烯、聚聚甲醛、聚聚酰胺、氯氯化聚醚醚等；属属于非结结晶型的的塑料有有聚苯乙乙烯、聚聚碳酸酯酯、ABBS、聚聚砜、聚聚甲基丙丙烯酸甲甲酯等。一般来说说，结晶晶型塑料料是不透透明的或或半透明明的，非非结晶
14、型型塑料是是透明的的。但也也有例外外，如聚聚4-甲甲基戊烯烯-1为为结晶型型塑料，却却有高度度的透明明性；AABS塑塑料属于于非结晶晶型塑料料，却不不透明。结晶型塑塑料一般般使用性性能较好好，结晶晶时不大大可能形形成完全全的晶体体，一般般只能有有一定程程度的结结晶。结结晶度大大的塑料料密度大大，强度度、硬度度和刚度度高，耐耐磨性、耐耐化学性性和电性性能好；结晶度度小的塑塑料柔软软性、透透明性好好，伸长长率和冲冲击韧性性较大。（4）热热敏性热敏性是是指某些些塑料对对热较为为敏感，在在高温下下受热时时间长或或受剪切作作用力大时，料料温增高高而产生变变色、降降解、分解的的特性。具具有这种种特性的的塑
15、料称称为热敏敏性塑料料。如硬硬聚氯乙乙烯、醋醋酸乙烯烯共聚物物、聚甲醛醛、聚三氟氟氯乙烯烯等。 热敏性对对塑料的的成型加加工影响响很大。为为了防止止热敏性性塑料在在成型过过程中出出现分解解等现象象，一方方面在塑塑料中加加入一些些抗热敏敏性的热热稳定剂剂，并控控制成型型加工的的温度和和加工周周期，另另一方面面合理设设计模具具结构、选选择合适适的成型型设备。（5）吸吸湿性吸湿性是是指塑料料对水分分子的亲疏疏程度。按按吸湿能能力大小小，塑料料大致可可分为吸吸湿、粘粘附水分分及不吸吸水也不不易粘附附水分的的两种。塑塑料中含含水量必必须控制制在允许许范围内内，不然然在高温温、高压压下水分分变成气气体或发发生水解解作用，导致塑料起泡、流动性下降、外观及力学性能不良。因此对吸湿性强的塑料必须在成型前进行干燥处理。（6）应应力开裂裂及熔体体破裂有些塑料料如聚苯苯乙烯、聚聚碳酸酯酯、聚砜砜等对应应力敏感感，成型型时易产产生内应应力并质质脆易裂裂，塑件件在外力力或溶剂剂作用下下即发生生开裂，这这种现象象称为应应力开裂裂。为防止止这种缺缺陷产生生，一方方面可在在塑料中中加入增增强添加加剂加以以
