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1、第3章 塑料的组成与工艺特性 （时间：3次课，6学时）第3章 塑料的组成与工艺特性 n塑料模是应用最广泛的一类模具。国外先进国家对发展塑料模很重视，塑料塑料模是应用最广泛的一类模具。国外先进国家对发展塑料模很重视，塑料模比例一般占模比例一般占30% 40%。近年来，我国塑料模具的种类、设计水平与。近年来，我国塑料模具的种类、设计水平与制造精度发展也很快。本章将对塑料基本知识、塑料成型工艺、塑料制件制造精度发展也很快。本章将对塑料基本知识、塑料成型工艺、塑料制件结构、塑料成型设备进行详细介绍，可为后续章节的塑料模具设计与制造结构、塑料成型设备进行详细介绍，可为后续章节的塑料模具设计与制造打好基础
2、。打好基础。n本章要点：本章要点：塑料的组成、类型与作用以及成型工艺特性塑料的组成、类型与作用以及成型工艺特性 、注射、压缩成型、注射、压缩成型工艺、塑料成型制件的结构工艺性、塑料注射成型的组成以及有关参数的工艺、塑料成型制件的结构工艺性、塑料注射成型的组成以及有关参数的校核。校核。n本章难点：本章难点：注射成型工艺注射成型工艺第第3章章 塑料的组成与工艺特性塑料的组成与工艺特性 n3.1 塑料的组成与工艺特性塑料的组成与工艺特性 n3.2 塑料成型工艺与塑料制件的结构工艺特塑料成型工艺与塑料制件的结构工艺特性性 n3.3 塑压设备简介塑压设备简介 3.1 塑料的组成与工艺特性塑料的组成与工艺
3、特性u3.1.1 塑料的组成、类型与应用塑料的组成、类型与应用 u3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 3.1 塑料的组成与工艺特性塑料的组成与工艺特性n塑料模具成型的是塑料制件，塑料的种类繁塑料模具成型的是塑料制件，塑料的种类繁多、特性各异，本节将介绍常用塑料的组成多、特性各异，本节将介绍常用塑料的组成成分与塑压时的工艺特性。成分与塑压时的工艺特性。 3.1.1 塑料的组成、类型与应用塑料的组成、类型与应用n1.塑料的组成n塑料是以树脂为主要成分，并加入其他添加剂的高分子材料，它在一定的温度和压力条件塑料是以树脂为主要成分，并加入其他添加剂的高分子材料，它在一定的温度
4、和压力条件下具有流动性，可以被成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状不下具有流动性，可以被成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状不发生变化。发生变化。n树脂分为天然树脂和合成树脂两大类型，天然树脂有从树木分泌出来的脂物，如松香；有树脂分为天然树脂和合成树脂两大类型，天然树脂有从树木分泌出来的脂物，如松香；有热带昆虫的分泌物，如虫胶；有从石油中得到的，如沥青。合成树脂是用人工合成的方法热带昆虫的分泌物，如虫胶；有从石油中得到的，如沥青。合成树脂是用人工合成的方法制成的树脂，如环氧树脂、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、氨基树脂等。因为天然树脂产制成的树脂，如环氧树脂
5、、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、氨基树脂等。因为天然树脂产量有限，性能较差等原因，远远不能满足目前工业生产的需要，所以在生产中，一般都是量有限，性能较差等原因，远远不能满足目前工业生产的需要，所以在生产中，一般都是采用合成树脂。各种合成树脂都是人工将低分子化合物单体通过合成方法生产出的高分子采用合成树脂。各种合成树脂都是人工将低分子化合物单体通过合成方法生产出的高分子化合物，它们的相对分子质量一般都大于化合物，它们的相对分子质量一般都大于1万，有的甚至可以达到百万级，所以化学上也万，有的甚至可以达到百万级，所以化学上也常将它们称为聚合物或高聚物。常将它们称为聚合物或高聚物。n聚合物虽然是塑料中的
6、主要成分，但是单纯的聚合物性能往往不能满足成型生产中的工艺聚合物虽然是塑料中的主要成分，但是单纯的聚合物性能往往不能满足成型生产中的工艺要求和成型后的使用要求，要想克服这一缺陷，必须在聚合物中添加一定数量的如填充剂、要求和成型后的使用要求，要想克服这一缺陷，必须在聚合物中添加一定数量的如填充剂、增塑剂、稳定剂、着色剂、润滑剂等助剂。例如，添加增塑剂可以改善聚合物的流动性能增塑剂、稳定剂、着色剂、润滑剂等助剂。例如，添加增塑剂可以改善聚合物的流动性能和成型性能，添加增强剂可以提高聚合物的强度，等等。因此可以认为，塑料是一种由聚和成型性能，添加增强剂可以提高聚合物的强度，等等。因此可以认为，塑料是
7、一种由聚合物和某些助剂结合而成的高分子化合物。合物和某些助剂结合而成的高分子化合物。 3.1.1 塑料的组成、类型与应用塑料的组成、类型与应用n2.塑料的类型n塑料的品种很多，塑料的分类方法也很多。塑料的品种很多，塑料的分类方法也很多。n(1)按塑料中合成树脂的分子结构及热性能分为热塑性塑料和热固性塑料。这是一个较科学的分类方法，因为它反按塑料中合成树脂的分子结构及热性能分为热塑性塑料和热固性塑料。这是一个较科学的分类方法，因为它反映了高聚物的结构特点、物理性能、化学性能及成型特性。映了高聚物的结构特点、物理性能、化学性能及成型特性。n热塑性塑料：这种塑料中树脂的分子是线型或支链型结构。它在加
8、热时软化并熔融，成为可流动的粘稠液体热塑性塑料：这种塑料中树脂的分子是线型或支链型结构。它在加热时软化并熔融，成为可流动的粘稠液体(即聚合物熔即聚合物熔体体)，可成型为一定形状，冷却后保持已成型的形状。如果再次加热，又可以软化并熔融，可再次成型为一定形状的制品，可成型为一定形状，冷却后保持已成型的形状。如果再次加热，又可以软化并熔融，可再次成型为一定形状的制品，如此可反复多次。因此，在塑料加工过程中产生的边角料及废品可以回收掺入原料中使用。在上述过程中，一般只有物如此可反复多次。因此，在塑料加工过程中产生的边角料及废品可以回收掺入原料中使用。在上述过程中，一般只有物理变化而无化学变化。属于热塑
9、性塑料的有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈理变化而无化学变化。属于热塑性塑料的有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯丁二烯-苯乙烯共聚物苯乙烯共聚物(ABS塑料塑料)，聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃有机玻璃)、聚酰胺、聚酰胺(尼龙尼龙)、聚甲醛、聚碳酸酯、热塑性的聚酯、聚砜、聚苯醚、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、热塑性的聚酯、聚砜、聚苯醚、聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚全氟乙丙烯、氯化聚醚等。聚三氟乙烯、聚全氟乙丙烯、氯化聚醚等。n热固性塑料：这类塑料中树脂的分子最终是呈体型结构。它在受热之初，因分子呈线型结构，故具有可塑性和可熔性，热固性塑料：这类塑料中树脂
10、的分子最终是呈体型结构。它在受热之初，因分子呈线型结构，故具有可塑性和可熔性，可成型为一定形状，当继续加热时，线型高聚物分子主链间形成化学键结合可成型为一定形状，当继续加热时，线型高聚物分子主链间形成化学键结合(即交联即交联)，分子呈网型结构，当温度达到一，分子呈网型结构，当温度达到一定值后，交联反应进一步发展，分子变为体型结构，树脂变为既不熔融也不溶解，形状固定下来不再变化，称为固化。定值后，交联反应进一步发展，分子变为体型结构，树脂变为既不熔融也不溶解，形状固定下来不再变化，称为固化。如果再加热，不再软化，不再具有可塑性。因此制品一旦损坏便不能回收再用。在上述成型过程中，既有物理变化又有如
11、果再加热，不再软化，不再具有可塑性。因此制品一旦损坏便不能回收再用。在上述成型过程中，既有物理变化又有化学变化。属于热固性塑料的有酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、有机硅塑料、硅酮塑料等。化学变化。属于热固性塑料的有酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、有机硅塑料、硅酮塑料等。n(2)按塑料的性能及用途，可分为通用塑料、工程塑料和增强塑料。按塑料的性能及用途，可分为通用塑料、工程塑料和增强塑料。n通用塑料：通用塑料是指产量大、用途广、价格低的塑料。酚醛塑料、氨基塑料、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙通用塑料：通用塑料是指产量大、用途广、价格低的塑料。酚醛塑料、氨
12、基塑料、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等六大品种塑料属于通用塑料。烯等六大品种塑料属于通用塑料。n工程塑料：工程塑料是指在工程技术中作为结构材料的塑料，这类塑料的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、尺寸稳定性等工程塑料：工程塑料是指在工程技术中作为结构材料的塑料，这类塑料的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、尺寸稳定性等均较高。由于它既有一定的金属特性，又有塑料的优良性能，所以在机器制造、轻工、电子、日用、宇航、导弹、原子均较高。由于它既有一定的金属特性，又有塑料的优良性能，所以在机器制造、轻工、电子、日用、宇航、导弹、原子能等工程技术部门得到广泛应用。目前在工程上使用较多的塑料有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛
13、、热塑性的聚酯、聚苯醚、能等工程技术部门得到广泛应用。目前在工程上使用较多的塑料有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、热塑性的聚酯、聚苯醚、ABS塑料、聚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺等。塑料、聚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺等。n增强塑料：在塑料中加入玻璃纤维、碳纤维等填料作为增强材料，以进一步改善塑料的力学、电气性能，这种新型的树增强塑料：在塑料中加入玻璃纤维、碳纤维等填料作为增强材料，以进一步改善塑料的力学、电气性能，这种新型的树脂基复合材料通常称为增强塑料。增强塑料具有优良的力学性能，比强度和比刚度高。增强塑料分为热固性增强塑料和脂基复合材料通常称为增强塑料。增强塑料具有优良的力学性能，比强度和比刚度高。增强塑
14、料分为热固性增强塑料和热塑性增强塑料。热塑性增强塑料。 3.1.1 塑料的组成、类型与应用塑料的组成、类型与应用n3.塑料的特点及应用n作为日常用品，塑料的用途已经广为人知，而且由于它们的一些特殊优点，塑料在工业中的应用也已经非常普遍，主要表现如下。作为日常用品，塑料的用途已经广为人知，而且由于它们的一些特殊优点，塑料在工业中的应用也已经非常普遍，主要表现如下。n(1)密度小、质量轻密度小、质量轻n塑料的密度约为塑料的密度约为(0.9 2.3)g/cm3，但大多数都在，但大多数都在(1.0 1.4)g/cm3左右，其中聚左右，其中聚4-甲基丁烯甲基丁烯1的密度最小，大约的密度最小，大约0.83
15、 g/cm3，只相当于，只相当于钢材密度的钢材密度的0.11和铝材的和铝材的0.3左右，如果采用发泡工艺生产泡沫塑料，则塑料的密度将会更小，其数值可以小到左右，如果采用发泡工艺生产泡沫塑料，则塑料的密度将会更小，其数值可以小到(0.01 0.5)gcm3。n塑料具有这样小的密度意味着在同样体积下，塑料制品要比金属制品轻得多。因此，若要减轻工业产品的重量，将金属制品改换成塑料制品是一塑料具有这样小的密度意味着在同样体积下，塑料制品要比金属制品轻得多。因此，若要减轻工业产品的重量，将金属制品改换成塑料制品是一个很重要的途径，即所谓的个很重要的途径，即所谓的“以塑代钢以塑代钢”。利用塑料减重的方法在
16、汽车工业中应用得最多，这就是人们经常讲到的汽车塑料化问题，汽车塑料化的。利用塑料减重的方法在汽车工业中应用得最多，这就是人们经常讲到的汽车塑料化问题，汽车塑料化的主要目的是减轻车重、降低油耗。从而提高经济效益，促使世界各国汽车工业采取各种方法和措施来加速汽车零件塑料化的发展步伐。除此之外，主要目的是减轻车重、降低油耗。从而提高经济效益，促使世界各国汽车工业采取各种方法和措施来加速汽车零件塑料化的发展步伐。除此之外，塑料零件在航空航天工业中应用也很多，例如，美国波音塑料零件在航空航天工业中应用也很多，例如，美国波音747客机有客机有2500个总重量达个总重量达2 t的零部件是用塑料制造的，美国全
17、塑火箭中所用的玻璃的零部件是用塑料制造的，美国全塑火箭中所用的玻璃钢占总重量钢占总重量80。飞机和火箭使用塑料零件除了减重之外，还能满足其他一些特殊的性能要求。飞机和火箭使用塑料零件除了减重之外，还能满足其他一些特殊的性能要求。n(2)比强度高比强度高n按单位质量计算的强度称为比强度，由于塑料的密度小，所以其比强度比较高，若按比强度大小来评价材料的使用性能，则一些特殊的塑料品种按单位质量计算的强度称为比强度，由于塑料的密度小，所以其比强度比较高，若按比强度大小来评价材料的使用性能，则一些特殊的塑料品种将会名列前茅。例如，一般钢材的拉伸比强度约将会名列前茅。例如，一般钢材的拉伸比强度约160MP
18、a，而用玻璃纤维增强的塑料拉伸比强度可高达，而用玻璃纤维增强的塑料拉伸比强度可高达(170 400)MPa。n(3)绝缘性能好、介电损耗低绝缘性能好、介电损耗低n金属导电是其原子结构中自由电子和离子作用的结果，而塑料原子内部金属导电是其原子结构中自由电子和离子作用的结果，而塑料原子内部般都没有自由电子和离子，所以大多数塑料都具有良好的绝缘性能以及般都没有自由电子和离子，所以大多数塑料都具有良好的绝缘性能以及很低的介电损耗。因此，塑料是现代电工行业和电器行业不可缺少的原材料，许多电器用的插头、插座，开关、手柄等等，都是用塑料制成的。很低的介电损耗。因此，塑料是现代电工行业和电器行业不可缺少的原材
19、料，许多电器用的插头、插座，开关、手柄等等，都是用塑料制成的。n(4)化学稳定性高化学稳定性高n生产实践和科学试验已经表明，绝大多数塑料的化学稳定性都很高，它们对酸、碱和许多化学药物都具有良好的耐腐蚀能力，其中聚四氟乙烯塑生产实践和科学试验已经表明，绝大多数塑料的化学稳定性都很高，它们对酸、碱和许多化学药物都具有良好的耐腐蚀能力，其中聚四氟乙烯塑料的化学稳定性最高，它的抗腐蚀能力比黄金还要好，可以承受料的化学稳定性最高，它的抗腐蚀能力比黄金还要好，可以承受“王水王水”(镪酸镪酸)的腐蚀，所以称为的腐蚀，所以称为“塑料王塑料王”。n由于塑料的化学稳定性高，所以它们在化学工业中应用很广泛，可以用来
20、制作各种管道、密封件和换热器等。由于塑料的化学稳定性高，所以它们在化学工业中应用很广泛，可以用来制作各种管道、密封件和换热器等。3.1.1 塑料的组成、类型与应用塑料的组成、类型与应用n(5)减摩、耐磨性能好减摩、耐磨性能好n如果用塑料制作机械零件，并在摩擦磨损的工作条件下应用，那么大多数塑料都具有良好的减摩和耐磨如果用塑料制作机械零件，并在摩擦磨损的工作条件下应用，那么大多数塑料都具有良好的减摩和耐磨性能，它们可以在水、油或带有腐蚀性的液体中工作，也可以在半干摩擦或者完全干摩擦的条件下工作，性能，它们可以在水、油或带有腐蚀性的液体中工作，也可以在半干摩擦或者完全干摩擦的条件下工作，这是一般金
21、属零件无法与其相比的。因此，现代工业中已有许多齿轮、轴承和密封圈等机械零件开始采这是一般金属零件无法与其相比的。因此，现代工业中已有许多齿轮、轴承和密封圈等机械零件开始采用塑料制造，特别是对塑料配方进行特殊设计后，还可以使用塑料制造自润滑轴承。用塑料制造，特别是对塑料配方进行特殊设计后，还可以使用塑料制造自润滑轴承。n(6)减振、隔音性能好减振、隔音性能好n塑料的减振和隔音性能来自于聚合物大分子的柔韧性和弹性。一般来讲，塑料的柔韧性要比金属大得多，塑料的减振和隔音性能来自于聚合物大分子的柔韧性和弹性。一般来讲，塑料的柔韧性要比金属大得多，所以当其遭到频繁的机械冲击和振动时，内部将产生粘性内耗，
22、这种内耗可以把塑料从外部吸收进来的所以当其遭到频繁的机械冲击和振动时，内部将产生粘性内耗，这种内耗可以把塑料从外部吸收进来的机械能量转换成内部热能，从而也就起到了吸振和减振的作用。塑料是现代工业中减振隔音性能极好的机械能量转换成内部热能，从而也就起到了吸振和减振的作用。塑料是现代工业中减振隔音性能极好的材料，不仅可以用于高速运转机械，而且还可以用作汽车中的一些结构零部件材料，不仅可以用于高速运转机械，而且还可以用作汽车中的一些结构零部件(如保险杠和内装饰板等如保险杠和内装饰板等)。据报道，国外一些轿车已经开始采用碳纤维增强塑料制造板簧。据报道，国外一些轿车已经开始采用碳纤维增强塑料制造板簧。n
23、除了上述几点之外，许多塑料还都具有透光和绝热性能，还可以与金属一样进行电镀、着色和焊接，从除了上述几点之外，许多塑料还都具有透光和绝热性能，还可以与金属一样进行电镀、着色和焊接，从而使得塑料制品能够具有丰富的色彩和各种各样的结构形式。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透而使得塑料制品能够具有丰富的色彩和各种各样的结构形式。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射以及耐瞬时烧蚀等特殊性能。气、防辐射以及耐瞬时烧蚀等特殊性能。n塑料虽然具有以上诸多优点和广泛用途，但它们还有一些比较严重的缺陷至今未能克服塑料虽然具有以上诸多优点和广泛用途，但它们还有一些比较严重的缺陷至今未能克服(如不耐热，容
24、如不耐热，容易在阳光、大气、压力和某些介质作用下老化，等等易在阳光、大气、压力和某些介质作用下老化，等等)。这些缺陷的存在，严重地影响了塑料应用范围。这些缺陷的存在，严重地影响了塑料应用范围进一步扩大，使得塑料制品在许多领域还不能从根本上取代金属制品。例如，被称为耐高温塑料的聚酰进一步扩大，使得塑料制品在许多领域还不能从根本上取代金属制品。例如，被称为耐高温塑料的聚酰亚胺和聚四氟乙烯等，能够连续工作的最高温度也只不过亚胺和聚四氟乙烯等，能够连续工作的最高温度也只不过250，这与许多金属材料是无法相比的。在，这与许多金属材料是无法相比的。在成型加工生产中，塑料还具有加热时线膨胀系数大、冷却后成型
25、收缩率大等工艺问题，这些问题常常使成型加工生产中，塑料还具有加热时线膨胀系数大、冷却后成型收缩率大等工艺问题，这些问题常常使得塑料制品的精度不容易控制，因此从精度方面讲，塑料制品的使用范围也受到一定限制。换句话说就得塑料制品的精度不容易控制，因此从精度方面讲，塑料制品的使用范围也受到一定限制。换句话说就是，如果采用成型加工的方法生产塑料制品，要达到某一精度所遇到的加工难度要比金属制品成型时来是，如果采用成型加工的方法生产塑料制品，要达到某一精度所遇到的加工难度要比金属制品成型时来得大。因此，在目前的塑料成型工业中，塑料制品的精度得大。因此，在目前的塑料成型工业中，塑料制品的精度(即公差等级即公
26、差等级)有其自己单独的标准，一般都不有其自己单独的标准，一般都不套用金属制品的精度。套用金属制品的精度。3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 n塑料的成型工艺特性是塑料在成型过程中表现出来的特有性质，模具设计者必须对塑料的成型工艺特性塑料的成型工艺特性是塑料在成型过程中表现出来的特有性质，模具设计者必须对塑料的成型工艺特性有充分的了解。下面以注射成型为例介绍热塑性塑料的成型工艺特性。常见热塑性塑料的成型工艺特性有充分的了解。下面以注射成型为例介绍热塑性塑料的成型工艺特性。常见热塑性塑料的成型工艺特性见表见表3.1。对于热固性塑料的工艺特性请参照有关资料。对于热固性塑料的
27、工艺特性请参照有关资料。n1.收缩特性与收缩率n塑料制品从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其尺寸或体积发生收缩变化的现象叫做制品的收缩特塑料制品从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其尺寸或体积发生收缩变化的现象叫做制品的收缩特性。引起制品收缩的原因除了热胀冷缩之外，还与注射成型时的许多工艺条件及模具因素有关，所以它性。引起制品收缩的原因除了热胀冷缩之外，还与注射成型时的许多工艺条件及模具因素有关，所以它不是成型塑料固有的特性，通过调整注射工艺参数或修改模具结构，可以缩小或改善制品尺寸的收缩情不是成型塑料固有的特性，通过调整注射工艺参数或修改模具结构，可以缩小或改善制品尺寸的收缩情况，故生产中
28、也常常把这种收缩特性叫做成型收缩。况，故生产中也常常把这种收缩特性叫做成型收缩。n成型收缩具有两种主要形式：线尺寸收缩、后收缩。以及一种普遍性的特征：收缩的方向性。成型收缩具有两种主要形式：线尺寸收缩、后收缩。以及一种普遍性的特征：收缩的方向性。n线尺寸收缩：由于热胀冷缩以及制品内部的物理或力学变化等原因，导致制品脱模冷却到室温后发生的线尺寸收缩：由于热胀冷缩以及制品内部的物理或力学变化等原因，导致制品脱模冷却到室温后发生的尺寸缩小现象叫做线尺寸收缩，这种收缩在设计模具的成型零部件时必须予以考虑，以求通过设计对它尺寸缩小现象叫做线尺寸收缩，这种收缩在设计模具的成型零部件时必须予以考虑，以求通过
29、设计对它进行补偿，避免制品尺寸出现超差。进行补偿，避免制品尺寸出现超差。n后收缩：塑料制品脱模后，因各种残余应力的松弛将会产生时效变形，由时效变形引起制品尺寸缩小的后收缩：塑料制品脱模后，因各种残余应力的松弛将会产生时效变形，由时效变形引起制品尺寸缩小的现象叫做后收缩。一般来讲，制品脱模后现象叫做后收缩。一般来讲，制品脱模后l0 h内的后收缩比较显著，内的后收缩比较显著，24 h后基本定型，但要达到最终后基本定型，但要达到最终的稳定状态，往往需要很长时间。另外还要注意，热塑性塑料的后收缩比热固性塑料大。的稳定状态，往往需要很长时间。另外还要注意，热塑性塑料的后收缩比热固性塑料大。n收缩的方向性
30、：前已述及注射成型时的取向效应会导致制品各向异性，由于各向异性的存在，制品的收收缩的方向性：前已述及注射成型时的取向效应会导致制品各向异性，由于各向异性的存在，制品的收缩量也会因方向不同而有差异。通常情况下，沿着取向的方位强度高，收缩大，而与取向垂直的方位强缩量也会因方向不同而有差异。通常情况下，沿着取向的方位强度高，收缩大，而与取向垂直的方位强度低，收缩小，这种现象叫做收缩的方向性，由于收缩具有方向性，则制品内各个方向的收缩量之间将度低，收缩小，这种现象叫做收缩的方向性，由于收缩具有方向性，则制品内各个方向的收缩量之间将会存在收缩差。如果收缩差很大，就意味着制品收缩很不均匀，在此情况下，制品
31、形状将会产生较大的会存在收缩差。如果收缩差很大，就意味着制品收缩很不均匀，在此情况下，制品形状将会产生较大的翘曲变形，影响制品的形状精度，这是生产中很不希望发生的问题。翘曲变形，影响制品的形状精度，这是生产中很不希望发生的问题。 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 n实际收缩率表示制品实际所发生的收缩特性，因成型温度下的制品尺寸不便测量，以及实际收缩率和计算收缩率的差值实际收缩率表示制品实际所发生的收缩特性，因成型温度下的制品尺寸不便测量，以及实际收缩率和计算收缩率的差值很小很小(因金属模具的收缩率比塑料制
32、品收缩率小得多之缘故因金属模具的收缩率比塑料制品收缩率小得多之缘故)，所以生产中往往使用计算收缩率近似代替实际收缩率。，所以生产中往往使用计算收缩率近似代替实际收缩率。n影响成型塑料或塑料制品收缩的因素很多，如聚合物的品种和结构、塑料助剂影响成型塑料或塑料制品收缩的因素很多，如聚合物的品种和结构、塑料助剂(尤其是填料的性质尤其是填料的性质)以及制品的工艺特点，以及制品的工艺特点，注射成型工艺条件和模具结构等等。下面简介如下：注射成型工艺条件和模具结构等等。下面简介如下：n(1)塑料品种塑料品种 塑料品种不同，其收缩率也各不相同。同种塑料由于其各种组分的比例不同，分子量大小不同，收缩塑料品种不同
33、，其收缩率也各不相同。同种塑料由于其各种组分的比例不同，分子量大小不同，收缩率也不相同。例如，树脂的相对分子质量高，填料为有机填料，树脂含量较多，则该类塑料的收缩率就大。率也不相同。例如，树脂的相对分子质量高，填料为有机填料，树脂含量较多，则该类塑料的收缩率就大。n(2)塑件结构塑件结构 塑件的形状、尺寸、壁厚、有无嵌件、嵌件数量及其分布对收缩率的大小都有很大的影响。一般来说，塑件的形状、尺寸、壁厚、有无嵌件、嵌件数量及其分布对收缩率的大小都有很大的影响。一般来说，塑件的形状复杂、尺寸较小、壁薄、有嵌件、嵌件数量多且对称分布，其收缩率较小。塑件的形状复杂、尺寸较小、壁薄、有嵌件、嵌件数量多且对
34、称分布，其收缩率较小。n(3)模具结构模具结构 模具的分型面、浇口形式及尺寸等因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。采模具的分型面、浇口形式及尺寸等因素直接影响料流方向、密度分布、保压补缩作用及成型时间。采用直接浇口或大截面的浇口，可减少收缩，但各向异性大，沿料流方向收缩小，沿垂直料流方向收缩大；反之，当浇口用直接浇口或大截面的浇口，可减少收缩，但各向异性大，沿料流方向收缩小，沿垂直料流方向收缩大；反之，当浇口的厚度较小时，浇口部分会过早凝结硬化，型腔内的塑料收缩后得不到及时补充，收缩较大。点浇口凝封快，在制件条的厚度较小时，浇口部分会过早凝结硬化，型腔内的塑料收缩后得不到及
35、时补充，收缩较大。点浇口凝封快，在制件条件允许的情况下，可设多点浇口，可有效地延长保压时间和增大型腔压力，使收缩率减少。件允许的情况下，可设多点浇口，可有效地延长保压时间和增大型腔压力，使收缩率减少。n(4)成型工艺条件成型工艺条件 模具温度高，熔料冷却慢，则密度高，收缩大。尤其是对于结晶型塑料，因其结晶度高，体积变模具温度高，熔料冷却慢，则密度高，收缩大。尤其是对于结晶型塑料，因其结晶度高，体积变化大，故收缩更大。模具温度分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关，直接影响到各部位收缩率的大小及方向性。此化大，故收缩更大。模具温度分布与塑件内外冷却及密度均匀性也有关，直接影响到各部位收缩率的大小及
36、方向性。此外，成型压力及保压时间对收缩也有较大的影响。压力高、时间长的收缩小，但方向性大；注射压力高、熔料粘度小、外，成型压力及保压时间对收缩也有较大的影响。压力高、时间长的收缩小，但方向性大；注射压力高、熔料粘度小、层间切应力小和脱模后弹性恢复大的，收缩可相应减少；料温高的，则收缩大，但方向性小，因此在成型时调整模温、层间切应力小和脱模后弹性恢复大的，收缩可相应减少；料温高的，则收缩大，但方向性小，因此在成型时调整模温、压力、注射速度及冷却时间等因素也可适当的改变塑料收缩情况。压力、注射速度及冷却时间等因素也可适当的改变塑料收缩情况。n由于影响塑料收缩率变化的因素很多，而且复杂，所以收缩率是
37、在一定范围内变化的。在模具设计时应根据以上因素综由于影响塑料收缩率变化的因素很多，而且复杂，所以收缩率是在一定范围内变化的。在模具设计时应根据以上因素综合考虑选取塑料的收缩率。常用的各种塑料的收缩率见有关手册。合考虑选取塑料的收缩率。常用的各种塑料的收缩率见有关手册。 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 n3.流动性n流动性即指可挤压性与可成型性，因此可用熔融指数和螺旋流动试验值表征热塑性成型塑料的流动性，流动性即指可挤压性与可成型性，因此可用熔
38、融指数和螺旋流动试验值表征热塑性成型塑料的流动性，其中熔体指数使用最多。对于热固性成型塑料的流动性，生产中主要用拉西格试验值表征，注射成型用其中熔体指数使用最多。对于热固性成型塑料的流动性，生产中主要用拉西格试验值表征，注射成型用的热固性塑料的拉西格试验值，一般都要求大于的热固性塑料的拉西格试验值，一般都要求大于200 mm。n对于注射成型用的热塑性塑料，如果制品形状一般，通常要求熔融指数能够达到对于注射成型用的热塑性塑料，如果制品形状一般，通常要求熔融指数能够达到(1 2)g左右；如果左右；如果是薄壁制品，则要求达到是薄壁制品，则要求达到(3 6)g；如果制品形状既复杂又壁薄，那么在保证制品
39、使用要求的前提下，；如果制品形状既复杂又壁薄，那么在保证制品使用要求的前提下，还可以使用熔体指数更高一些的成型塑料，如国外一些用来成型薄壁深筒的成型塑料，其熔融指数高达还可以使用熔体指数更高一些的成型塑料，如国外一些用来成型薄壁深筒的成型塑料，其熔融指数高达20 g以上。如果按照模具设计要求，大致可按流动性的好坏把常用的热塑性塑料分为三类：以上。如果按照模具设计要求，大致可按流动性的好坏把常用的热塑性塑料分为三类：n流动性好的塑料：聚酰胺，聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素和聚流动性好的塑料：聚酰胺，聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素和聚4甲基戊烯等。甲基戊烯等。n流动性中等的塑料：改性聚
40、苯乙烯流动性中等的塑料：改性聚苯乙烯(如如ABS和和AS)、聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲醛和氯化聚醚等。、聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲醛和氯化聚醚等。n流动性差的塑料：聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、聚芳砜和氟塑料等。流动性差的塑料：聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、聚芳砜和氟塑料等。n影响成型塑料流动性的因素很多，除了自身结构性能之外，主要是所承受的温度、压力和剪切作用等工影响成型塑料流动性的因素很多，除了自身结构性能之外，主要是所承受的温度、压力和剪切作用等工艺因素及模具结构。主要为：艺因素及模具结构。主要为：n(1)温度温度 料温高，则流动性大，但不同塑料也各有差异。聚苯乙烯、聚丙烯、有机玻璃
41、、料温高，则流动性大，但不同塑料也各有差异。聚苯乙烯、聚丙烯、有机玻璃、ABS、AS、聚碳酸酯、醋酸纤维素等塑料的流动性随温度变化的影响较大；聚乙烯、聚甲醛的流动性受温度、聚碳酸酯、醋酸纤维素等塑料的流动性随温度变化的影响较大；聚乙烯、聚甲醛的流动性受温度变化的影响较小。变化的影响较小。 n(2)压力压力 注射压力增大，则熔料受剪切作用大，流动性也增大，尤其是聚乙烯和聚甲醛较为敏感。注射压力增大，则熔料受剪切作用大，流动性也增大，尤其是聚乙烯和聚甲醛较为敏感。n(3)模具结构模具结构 浇注系统的形式、尺寸、结构浇注系统的形式、尺寸、结构(如型腔表面粗糙度、浇道截面厚度、型腔形式、排气如型腔表面
42、粗糙度、浇道截面厚度、型腔形式、排气系统系统)、冷却系统的设计和熔料的流动阻力等因素都会直接影响熔料的流动性。凡促使料温降低、流动、冷却系统的设计和熔料的流动阻力等因素都会直接影响熔料的流动性。凡促使料温降低、流动阻力增加的因素，都会使流动性降低。阻力增加的因素，都会使流动性降低。 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 n4.热敏性和水敏性n(1)热敏性热敏性n各种塑料的化学结构在热量作用下均有可能发生变化，这种变化对热量作用的敏感程度称各种塑料的化学结构在热量作用下均有可能发生变化，这种变化对热量作用的敏感程度称为塑料的热敏性。热敏性很强的塑料通常简称为热敏性塑料，热
43、塑性的热敏性塑料在成型为塑料的热敏性。热敏性很强的塑料通常简称为热敏性塑料，热塑性的热敏性塑料在成型过程中很容易在不太高的温度下发生热分解、热降解、或在加热时间较长的情况下发生过过程中很容易在不太高的温度下发生热分解、热降解、或在加热时间较长的情况下发生过热降解，从而影响制品的性能、色泽和表面质量等。另外，塑料熔体发生热分解或热降解热降解，从而影响制品的性能、色泽和表面质量等。另外，塑料熔体发生热分解或热降解时，还会释放出一些挥发性气体，这些气体中有的会对人体、模具和注射机产生刺激或腐时，还会释放出一些挥发性气体，这些气体中有的会对人体、模具和注射机产生刺激或腐蚀，甚至带有一定毒性。因此，制订
44、成型工艺、设计模具和选用注射机时均应对这一问题蚀，甚至带有一定毒性。因此，制订成型工艺、设计模具和选用注射机时均应对这一问题加以注意。一般来讲，对于热敏性塑料制品，通常都要选用螺杆式注射机，流道截面也应加以注意。一般来讲，对于热敏性塑料制品，通常都要选用螺杆式注射机，流道截面也应取大一些取大一些(避免过大的摩擦热避免过大的摩擦热)，注射机筒内壁，流道和模腔表壁应镀铬，熔体在模内流动，注射机筒内壁，流道和模腔表壁应镀铬，熔体在模内流动时不得有死角和滞料现象，生产操作时应严格控制加热时间、螺杆转速和背压，以及注射时不得有死角和滞料现象，生产操作时应严格控制加热时间、螺杆转速和背压，以及注射温度和模
45、具温度等等。总之一句话，就是要想尽办法避免出现不正常的热降解，必须时还温度和模具温度等等。总之一句话，就是要想尽办法避免出现不正常的热降解，必须时还要在成型塑料中添加热稳定剂。属于热敏性塑料的有硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯要在成型塑料中添加热稳定剂。属于热敏性塑料的有硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物、聚甲醛和聚三氟氯乙烯等。共聚物、聚甲醛和聚三氟氯乙烯等。n(2)水敏性水敏性n顾名思义，成型塑料的水敏性即指它在高温下对水降解的敏感性。典型的水敏性塑料有聚顾名思义，成型塑料的水敏性即指它在高温下对水降解的敏感性。典型的水敏性塑料有聚碳酸酯等，对于它们必须在成型前进行干燥处理，以防止它们
46、在高温成型过程中发生水降碳酸酯等，对于它们必须在成型前进行干燥处理，以防止它们在高温成型过程中发生水降解。解。3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 n5.应力开裂与熔体破裂n(1)应力开裂应力开裂n有些塑料对应力作用很敏感，成型后不仅容易在制品中形成残余应力，而且还经常会在不大的外力或溶有些塑料对应力作用很敏感，成型后不仅容易在制品中形成残余应力，而且还经常会在不大的外力或溶剂作用下脆化断裂，这种现象叫做应力开裂。为了避免制品出现应力开裂现象。除了必须在成型塑料中剂作用下脆化断裂，这种现象叫做应力开裂。为了避免制品出现应力开裂现象。除了必须在成型塑料中添加适当的助剂来提
47、高制品的抗裂性外，还应注意对塑料进行干燥处理并选择合理的工艺条件，以减小添加适当的助剂来提高制品的抗裂性外，还应注意对塑料进行干燥处理并选择合理的工艺条件，以减小残余应力和增加抗裂性。如果从制品的工艺性和模具结构方面想办法，也可以在一定程度上防止应力开残余应力和增加抗裂性。如果从制品的工艺性和模具结构方面想办法，也可以在一定程度上防止应力开裂。例如，选择合理的制品形状并尽量不设置嵌件，可以减小应力集中，以及使用较大的脱模斜度、合裂。例如，选择合理的制品形状并尽量不设置嵌件，可以减小应力集中，以及使用较大的脱模斜度、合理地布置浇口位置和顶出零件的位置，也有利于减小残余应力或脱模力，这些措施均对避
48、免应力开裂有理地布置浇口位置和顶出零件的位置，也有利于减小残余应力或脱模力，这些措施均对避免应力开裂有一定作用。除了上述措施之外，对制品进行热处理消除残余应力后，也能提高它的抗破裂能力，必要时一定作用。除了上述措施之外，对制品进行热处理消除残余应力后，也能提高它的抗破裂能力，必要时还可以注明制品使用要求，禁止与溶剂接触，以免发生不正常的应力开裂。还可以注明制品使用要求，禁止与溶剂接触，以免发生不正常的应力开裂。n(2)熔体破裂熔体破裂n这是一种因切应力或切变速率过大而引起的成型缺陷，生产中必须尽力避免。为此，可选用熔体指数较这是一种因切应力或切变速率过大而引起的成型缺陷，生产中必须尽力避免。为
49、此，可选用熔体指数较大的成型塑料，或者适当地增大喷嘴、流道和浇口的截面积。另外，降低注射速度、提高熔体温度对于大的成型塑料，或者适当地增大喷嘴、流道和浇口的截面积。另外，降低注射速度、提高熔体温度对于防止熔体破裂也有作用。防止熔体破裂也有作用。n6.热性能n注射成型时，对成型塑料的热性能需要考虑三方面的问题，即比热容、热传导率注射成型时，对成型塑料的热性能需要考虑三方面的问题，即比热容、热传导率(导热系数和热扩散系导热系数和热扩散系数数)以及热变形温度。塑料的比热容大时，意味着它在机筒中塑化需要较多热量，应选择塑化能力高的以及热变形温度。塑料的比热容大时，意味着它在机筒中塑化需要较多热量，应选
50、择塑化能力高的注射机。热传导率低，意味着成型后的制品冷却速度慢，需要加强模具对制品的冷却效果。热变形温度注射机。热传导率低，意味着成型后的制品冷却速度慢，需要加强模具对制品的冷却效果。热变形温度高时，意味着能在较高的温度下使制品脱模，这样做有利于提高生产率。通常，比热容小、热传导率高高时，意味着能在较高的温度下使制品脱模，这样做有利于提高生产率。通常，比热容小、热传导率高的塑料能适用于热流道注射模；如果需要高速成型，除要求比热容小和热传导率高之外，热变形温度也的塑料能适用于热流道注射模；如果需要高速成型，除要求比热容小和热传导率高之外，热变形温度也要求比较高，否则就不容易缩短成型周期，也谈不上
51、高速成型。要求比较高，否则就不容易缩短成型周期，也谈不上高速成型。3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 n7.吸湿性和水性n由于各种成型塑料含有的助剂不同，它们对水分的亲疏程度也不同，为此，可按由于各种成型塑料含有的助剂不同，它们对水分的亲疏程度也不同，为此，可按吸湿或附水分能力的大小，将各种塑料分为吸湿性吸湿或附水分能力的大小，将各种塑料分为吸湿性(包括粘水性包括粘水性)和不吸湿性和不吸湿性(包包括不粘水性括不粘水性)两大类型。虽然两者之间没有十分明确的界限，但根据生产经验可两大类型。虽然两者之间没有十分明确的界限，但根据生产经验可以认为，聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲基丙烯
52、酸甲酯、以认为，聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、ABS、聚砜和纤维素酯、聚砜和纤维素酯(醚醚)等等都属于前者，而聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和氟塑料等属于后者。都属于前者，而聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和氟塑料等属于后者。n很显然，吸湿性很显然，吸湿性(或粘水性或粘水性)塑料在注射成型过程中比较容易发生水降解和气泡。塑料在注射成型过程中比较容易发生水降解和气泡。因此，成型之前必须按照工艺要求对它们进行预热干燥处理，必要时还应在注射因此，成型之前必须按照工艺要求对它们进行预热干燥处理，必要时还应在注射机料斗内设置红外线加热装置，以免干燥后的塑料进入机筒前在料斗中再次吸湿机料斗内设置红外线加热装置，以
53、免干燥后的塑料进入机筒前在料斗中再次吸湿或粘水。常用塑料成型之前允许的含水量参见有关手册。或粘水。常用塑料成型之前允许的含水量参见有关手册。n8.硬化特性n硬化特性专指热固性塑料的交联反应，合理的硬化时间和硬化速度不仅与塑料的硬化特性专指热固性塑料的交联反应，合理的硬化时间和硬化速度不仅与塑料的品种有关，而且还受制品的形状、壁厚及模具温度等因素影响，为了不使制品出品种有关，而且还受制品的形状、壁厚及模具温度等因素影响，为了不使制品出现过熟或欠熟缺陷，除严格控制工艺条件和改善模具结构之外，还必须在生产中现过熟或欠熟缺陷，除严格控制工艺条件和改善模具结构之外，还必须在生产中不断积累经验。不断积累经
54、验。 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性
55、热塑性塑料的成型工艺特性 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性 3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性3.1.2 热塑性塑料的成型工艺特性热塑性塑料的成型工艺特性3.2 塑料成型工艺与塑料制件塑料成型工艺与塑料制件的结构工艺特性的结构工艺特性 u3.2.1 注射成型原理及工艺特性注射成型原理及工艺特性 u3.2.2 压缩成型原理及工艺特性压缩成型原理及工艺特性 u3.2.3 其他成型方法的原理及工艺特性其他成型方法的原理及工艺特性 u3.2.4 塑料制品的结构工艺性塑料制品的结构工艺性 3
56、.2 塑料成型工艺与塑料制件塑料成型工艺与塑料制件的结构工艺特性的结构工艺特性 3.2.1 注射成型原理及工艺特性注射成型原理及工艺特性n塑料的种类很多，其成型方法也很多，有注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型、气动成型、泡沫塑料的种类很多，其成型方法也很多，有注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型、气动成型、泡沫成型等，其中前成型等，其中前4种方法最为常用。种方法最为常用。n1.注射成型原理及其成型特点n注射成型是热塑性塑料制品生产的一种重要方法。除少数热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以注射成型是热塑性塑料制品生产的一种重要方法。除少数热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成
57、型方法生产塑料制品。注射成型不仅用于热塑性塑料的成型，而且已经成功地应用于热固性塑用注射成型方法生产塑料制品。注射成型不仅用于热塑性塑料的成型，而且已经成功地应用于热固性塑料的成型。料的成型。n注射成型是通过注射机来实现的。目前，注射机的类型很多，并且为了适应塑料制品的不断更新，注射注射成型是通过注射机来实现的。目前，注射机的类型很多，并且为了适应塑料制品的不断更新，注射机的结构不断得到改进和发展。但无论哪一种注射机，其基本作用均有两个：机的结构不断得到改进和发展。但无论哪一种注射机，其基本作用均有两个：加热熔融塑料，使其加热熔融塑料，使其达到粘流状态；达到粘流状态；对粘流的塑料施加高压，使其
58、射入模具型腔。下面以螺杆式注射机的注射塑件为例对粘流的塑料施加高压，使其射入模具型腔。下面以螺杆式注射机的注射塑件为例介绍注射成型原理，其工作原理如图介绍注射成型原理，其工作原理如图3.2所示。所示。n首先是动模与定模闭合，接着液压缸活塞带动螺杆按要求的压力和速度，将已经熔融并积存于料筒端部首先是动模与定模闭合，接着液压缸活塞带动螺杆按要求的压力和速度，将已经熔融并积存于料筒端部的塑料经喷嘴射入模具型腔中。此时螺杆不转动的塑料经喷嘴射入模具型腔中。此时螺杆不转动(图图3.2(a)。当熔融塑料充满模具型腔后，螺杆对熔体。当熔融塑料充满模具型腔后，螺杆对熔体仍保持一定压力仍保持一定压力(即保压即保
59、压)，以阻止塑料的倒流，并向型腔内补充因制品冷却收缩所需要的塑料，以阻止塑料的倒流，并向型腔内补充因制品冷却收缩所需要的塑料(图图3.2(b)。经一定时间的保压后，活塞的压力消失，螺杆开始转动。此时由料斗落入料筒的塑料，随着。经一定时间的保压后，活塞的压力消失，螺杆开始转动。此时由料斗落入料筒的塑料，随着螺杆的转动沿着螺杆向前输送。在塑料向料筒前端输送的过程中，塑料受加热器加热和螺杆剪切摩擦热螺杆的转动沿着螺杆向前输送。在塑料向料筒前端输送的过程中，塑料受加热器加热和螺杆剪切摩擦热的影响而逐渐升温直至熔融成粘流状态，并建立起一定压力。当螺杆头部的熔体压力达到能够克服注射的影响而逐渐升温直至熔融
60、成粘流状态，并建立起一定压力。当螺杆头部的熔体压力达到能够克服注射液压缸活塞退回的阻力时，在螺杆转动的同时，逐步向后退回，料筒前端的熔体逐渐增多，当螺杆退到液压缸活塞退回的阻力时，在螺杆转动的同时，逐步向后退回，料筒前端的熔体逐渐增多，当螺杆退到预定位置时，即停止转动和后退。以上过程称为预塑预定位置时，即停止转动和后退。以上过程称为预塑(图图3.2(c)。在预塑过程或再稍长一些时间内，已。在预塑过程或再稍长一些时间内，已成型的塑料件在模具内冷却硬化。当塑料件完全冷却硬化后，模具打开，在推出机构作用下，塑料制品成型的塑料件在模具内冷却硬化。当塑料件完全冷却硬化后，模具打开，在推出机构作用下，塑料
61、制品被推出模具被推出模具(图图3.2(c)，即完成一个工作循环。移动螺杆式注射机工作循环可以用图，即完成一个工作循环。移动螺杆式注射机工作循环可以用图3.3表示。表示。n与柱塞式注射成型相比，螺杆式注射机注射成型可使塑料在料筒内得到良好的混合与塑化，改善了成型与柱塞式注射成型相比，螺杆式注射机注射成型可使塑料在料筒内得到良好的混合与塑化，改善了成型工艺，提高了塑料制品质量。同时还扩大了注射成型塑料品种的范围和最大注射量，对于热敏性塑料和工艺，提高了塑料制品质量。同时还扩大了注射成型塑料品种的范围和最大注射量，对于热敏性塑料和流动性差的塑料以及大、中型塑料制品，一般可用螺杆式注射机注射成型。流动
62、性差的塑料以及大、中型塑料制品，一般可用螺杆式注射机注射成型。3.2.1 注射成型原理及工艺特性注射成型原理及工艺特性3.2.1 注射成型原理及工艺特性注射成型原理及工艺特性3.2.1 注射成型原理及工艺特性注射成型原理及工艺特性n2.注射成型工艺过程n注射成型工艺包括成型前的准备、注射过程和塑件的后处理。注射成型工艺包括成型前的准备、注射过程和塑件的后处理。n(1)成型前的准备成型前的准备n原料与处理原料与处理 为了保证注射成型的正常进行和保证塑件质量，在注射成型前应做一定的准备工作，如对塑料原料进行外观为了保证注射成型的正常进行和保证塑件质量，在注射成型前应做一定的准备工作，如对塑料原料进
63、行外观检验，即检查原料的色泽、细度及均匀度等，必要时还应对塑料的工艺性能进行测试。对于吸湿性强的塑料，如尼龙、检验，即检查原料的色泽、细度及均匀度等，必要时还应对塑料的工艺性能进行测试。对于吸湿性强的塑料，如尼龙、聚碳酸酯、聚碳酸酯、ABS等，成型前应进行充分的预热干燥，除去物料中过多的水分和挥发物，以防止成型后塑件出现气泡和银等，成型前应进行充分的预热干燥，除去物料中过多的水分和挥发物，以防止成型后塑件出现气泡和银丝缺陷。丝缺陷。n清洗机筒清洗机筒 生产中，如需改变塑料品种、调换颜色，或发现成型过程中出现了热分解或降阶反应，则应对注射机料筒进行生产中，如需改变塑料品种、调换颜色，或发现成型过
64、程中出现了热分解或降阶反应，则应对注射机料筒进行清洗。通常，柱塞式注射机料筒存量大，必须将料筒拆卸清洗。对于螺杆式料筒，可采用对空注射法清洗。采用对空注清洗。通常，柱塞式注射机料筒存量大，必须将料筒拆卸清洗。对于螺杆式料筒，可采用对空注射法清洗。采用对空注射法清洗螺杆式料筒时，若欲更换的塑料的成型温度高于料筒内残料的成型温度时，应将料筒和喷嘴温度升高到欲换之射法清洗螺杆式料筒时，若欲更换的塑料的成型温度高于料筒内残料的成型温度时，应将料筒和喷嘴温度升高到欲换之塑料的最低成型温度，然后加入欲换塑料或其回料，并连续对空注射，直到将全部残料排除为止。若欲更换的塑料的成塑料的最低成型温度，然后加入欲换
65、塑料或其回料，并连续对空注射，直到将全部残料排除为止。若欲更换的塑料的成型温度低于料筒内残料的成型温度时，应将料筒和喷嘴温度升高到欲换之塑料的最高成型温度，切断电源，加入欲换塑型温度低于料筒内残料的成型温度时，应将料筒和喷嘴温度升高到欲换之塑料的最高成型温度，切断电源，加入欲换塑料的回料，并连续对空注射，直到将全部残料排除为止。当两种塑料成型温度相差不大时，不必变更温度，先用回头料，料的回料，并连续对空注射，直到将全部残料排除为止。当两种塑料成型温度相差不大时，不必变更温度，先用回头料，然后用欲换之塑料对空注射即可。残料属热敏性塑料时，应从流动性好，热稳定性好的聚乙烯、聚苯乙烯等塑料中选择然后
66、用欲换之塑料对空注射即可。残料属热敏性塑料时，应从流动性好，热稳定性好的聚乙烯、聚苯乙烯等塑料中选择粘度较高的品级作为过渡料对空注射。粘度较高的品级作为过渡料对空注射。n预热嵌件预热嵌件 对于有嵌件的塑料制件，由于金属与塑料的收缩率不同，嵌件周围的塑料容易出现收缩应力和裂纹，因此，成对于有嵌件的塑料制件，由于金属与塑料的收缩率不同，嵌件周围的塑料容易出现收缩应力和裂纹，因此，成型前可对嵌件进行预热，减小它在成型时与塑料熔体的温差，避免或抑制嵌件周围的塑料容易出现的收缩应力和裂纹。型前可对嵌件进行预热，减小它在成型时与塑料熔体的温差，避免或抑制嵌件周围的塑料容易出现的收缩应力和裂纹。在嵌件较小时
67、对分子链柔顺性大的塑料也可以不预热。在成型前，有时还需对模具进行预热。在嵌件较小时对分子链柔顺性大的塑料也可以不预热。在成型前，有时还需对模具进行预热。n选择脱模剂选择脱模剂 为了使塑料制件容易从模具内脱出，有的模具型腔或模具型芯还需涂上脱膜剂，常用的脱模剂有硬酯酸锌、为了使塑料制件容易从模具内脱出，有的模具型腔或模具型芯还需涂上脱膜剂，常用的脱模剂有硬酯酸锌、液体石蜡和硅油等。液体石蜡和硅油等。n(2)注射过程注射过程n完整的注射过程包括加料、塑化、充模、保压、倒流、冷却和脱模等几个阶段。完整的注射过程包括加料、塑化、充模、保压、倒流、冷却和脱模等几个阶段。n加料加料 将粒状或粉状塑料加入注
68、射机料斗，由柱塞或螺杆带入料筒进行加热。将粒状或粉状塑料加入注射机料斗，由柱塞或螺杆带入料筒进行加热。n塑化塑化 成型塑料在注射机料筒内经过加热、压实以及混料等作用以后，由松散的粉状颗粒或粒状的固态转变成连成型塑料在注射机料筒内经过加热、压实以及混料等作用以后，由松散的粉状颗粒或粒状的固态转变成连续的均化熔体的过程。续的均化熔体的过程。3.2.1 注射成型原理及工艺特性注射成型原理及工艺特性n充模充模 塑化好的塑料熔体在注射机柱塞或螺杆的推进作用下，以一定的压力和速度经过喷嘴和模具的浇注系统进入并充满模具型腔。塑化好的塑料熔体在注射机柱塞或螺杆的推进作用下，以一定的压力和速度经过喷嘴和模具的浇
69、注系统进入并充满模具型腔。n保压保压 充模结束后，在注射机柱塞或螺杆推动下，熔体仍然保持压力进行补料，使料筒中的熔料继续进入型腔，以补充型腔中塑料的收充模结束后，在注射机柱塞或螺杆推动下，熔体仍然保持压力进行补料，使料筒中的熔料继续进入型腔，以补充型腔中塑料的收缩需要。保压时间应适当，过长的保压时间容易使塑料件产生内应力，引起塑件翘曲或开裂。保压结束后，柱塞或螺杆后退，型腔中的熔料压力缩需要。保压时间应适当，过长的保压时间容易使塑料件产生内应力，引起塑件翘曲或开裂。保压结束后，柱塞或螺杆后退，型腔中的熔料压力解除，这时，型腔中的熔料压力将比浇口前方的压力高。如果此时浇口尚未冻结，就会发生型腔中
70、熔料通过浇注系统倒流的现象，使塑料制件产解除，这时，型腔中的熔料压力将比浇口前方的压力高。如果此时浇口尚未冻结，就会发生型腔中熔料通过浇注系统倒流的现象，使塑料制件产生收缩、变形及质地疏松等缺陷。如果撤除注射压力时，浇口已经冻结，则倒流现象就不会存在。由此可见，倒流是否发生或倒流的程度如何，生收缩、变形及质地疏松等缺陷。如果撤除注射压力时，浇口已经冻结，则倒流现象就不会存在。由此可见，倒流是否发生或倒流的程度如何，均与保压时间有关。一般来讲，保压时间较长时，保压压力对模腔内的熔体作用时间也越长，倒流较小，塑件的收缩情况会有所减轻。而保压时均与保压时间有关。一般来讲，保压时间较长时，保压压力对模
71、腔内的熔体作用时间也越长，倒流较小，塑件的收缩情况会有所减轻。而保压时间短时，情况则刚好相反。间短时，情况则刚好相反。n浇口冻结后的冷却浇口冻结后的冷却 塑件在模内的冷却过程是指从浇口处的塑料熔体完全冻结时起到塑件将从模腔内推出为止的全部过程。在此阶段，塑件在模内的冷却过程是指从浇口处的塑料熔体完全冻结时起到塑件将从模腔内推出为止的全部过程。在此阶段，补缩或倒流均不再继续进行，型腔内的塑料继续冷却、硬化和定型。当脱模时，塑料制件具有足够的刚度，不致产生翘曲和变形。随着冷却过程补缩或倒流均不再继续进行，型腔内的塑料继续冷却、硬化和定型。当脱模时，塑料制件具有足够的刚度，不致产生翘曲和变形。随着冷
72、却过程的进行，温度继续下降，型腔内塑料收缩，压力下降，到开模时，型腔内的压力下降到最低值，但不一定等于外界大气压。型腔内压力与外界大的进行，温度继续下降，型腔内塑料收缩，压力下降，到开模时，型腔内的压力下降到最低值，但不一定等于外界大气压。型腔内压力与外界大气压力之差值称为残余压力，残余压力大小与塑件保压阶段的长短有关。残余压力为正值时，脱模较困难，塑件易刮伤或崩裂；残余压力为负值气压力之差值称为残余压力，残余压力大小与塑件保压阶段的长短有关。残余压力为正值时，脱模较困难，塑件易刮伤或崩裂；残余压力为负值时，塑件表面有缺陷或内部有真空泡。所以，只有在残余压力接近零时，脱模才较便利，并能获得满意
73、的塑件。塑件的冷却速度应适中。如果冷时，塑件表面有缺陷或内部有真空泡。所以，只有在残余压力接近零时，脱模才较便利，并能获得满意的塑件。塑件的冷却速度应适中。如果冷却过急，或模腔与塑料熔体接触的各部分温度不同，则会导致冷却不均和收缩率不一致，使塑件产生内应力，产生翘曲变形。却过急，或模腔与塑料熔体接触的各部分温度不同，则会导致冷却不均和收缩率不一致，使塑件产生内应力，产生翘曲变形。n脱模脱模 塑件冷却后即可开模，在推出机构的作用下，将塑料制件推出模外。塑件冷却后即可开模，在推出机构的作用下，将塑料制件推出模外。n(3)塑件的后处理塑件的后处理n由于塑化不均匀或由于塑料在型腔内的结晶、取向和冷却不
74、均匀及金属嵌件的影响等原因，塑料件内部不可避免地存在一些内应力，从而导致塑由于塑化不均匀或由于塑料在型腔内的结晶、取向和冷却不均匀及金属嵌件的影响等原因，塑料件内部不可避免地存在一些内应力，从而导致塑件在使用过程中产生变形或开裂。为了解决这些问题，可对塑件进行一些适当的后处理。常用的后处理方法有退火和调湿两种。件在使用过程中产生变形或开裂。为了解决这些问题，可对塑件进行一些适当的后处理。常用的后处理方法有退火和调湿两种。n退火处理退火处理 退火是将塑件放在定温的加热介质退火是将塑件放在定温的加热介质(如热水、热油、热空气和液体石蜡等如热水、热油、热空气和液体石蜡等)中保温一段时间的热处理过程。
75、利用退火时的热量，中保温一段时间的热处理过程。利用退火时的热量，能加速塑料中大分子松弛，从而消除塑件成型后的残余应力。退火温度一般在塑件实际使用温度以上能加速塑料中大分子松弛，从而消除塑件成型后的残余应力。退火温度一般在塑件实际使用温度以上10 20至热变形温度以下至热变形温度以下10 20之间进行选择和控制。退火时间以塑料品种及塑件厚度而定。一般取之间进行选择和控制。退火时间以塑料品种及塑件厚度而定。一般取4 h 24 h。n调湿处理调湿处理 调湿处理主要用于吸湿性很强且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件，调湿处理除了能在加热条件下消除残余应力外，还能使塑调湿处理主要用于吸湿性很强且又容易氧化的聚
76、酰胺等塑料制件，调湿处理除了能在加热条件下消除残余应力外，还能使塑件在加热介质中达到吸湿平衡，以防止在使用过程中发生尺寸变化。调湿处理所用的介质一般为沸水或醋酸钾溶液件在加热介质中达到吸湿平衡，以防止在使用过程中发生尺寸变化。调湿处理所用的介质一般为沸水或醋酸钾溶液(沸点为沸点为121)，加热温度为，加热温度为100 121。调湿时间取决于塑件厚度，厚度在。调湿时间取决于塑件厚度，厚度在1.5 mm 6 mm范围内的尼龙范围内的尼龙6，调湿时间取，调湿时间取2 h 96 h。3.2.1 注射成型原理及工艺特性注射成型原理及工艺特性3.2.1 注射成型原理及工艺特性注射成型原理及工艺特性n为了避
77、免熔料在料筒里过热降解，除必须严格控制熔体的最高温度外，还必须控制熔料在料筒里的滞留时间。通常，提为了避免熔料在料筒里过热降解，除必须严格控制熔体的最高温度外，还必须控制熔料在料筒里的滞留时间。通常，提高料筒温度以后，都要适当缩短熔体在料筒里的滞留时间。高料筒温度以后，都要适当缩短熔体在料筒里的滞留时间。n判断料筒温度是否合适，可采用对空注射法观察或直接观察塑件质量的好坏、对空注射时，如果料流均匀、光滑、无泡、判断料筒温度是否合适，可采用对空注射法观察或直接观察塑件质量的好坏、对空注射时，如果料流均匀、光滑、无泡、色泽均匀则说明料温合适；如果料流毛糙，有银丝或变色现象，则说明料温不合适。色泽均
78、匀则说明料温合适；如果料流毛糙，有银丝或变色现象，则说明料温不合适。n喷嘴温度喷嘴温度 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“流涎流涎”现象。虽然喷嘴温度低，现象。虽然喷嘴温度低，但当塑料熔体由狭小喷嘴经过时，会产生摩擦热，使进入模具的熔体温度升高，在快速注射时尤其是这样。喷嘴温度也但当塑料熔体由狭小喷嘴经过时，会产生摩擦热，使进入模具的熔体温度升高，在快速注射时尤其是这样。喷嘴温度也不能太低，否则，喷嘴处的塑料可能产生凝固而将喷嘴堵死，或将凝料注入型腔成为零件的一部分而影响制品的质量。不能太低，否则，喷嘴处的
79、塑料可能产生凝固而将喷嘴堵死，或将凝料注入型腔成为零件的一部分而影响制品的质量。n料筒和喷嘴的温度还应与其他工艺条件结合起来考虑，如采用较高的注射压力，料筒温度可以低些，相反，料筒温度应料筒和喷嘴的温度还应与其他工艺条件结合起来考虑，如采用较高的注射压力，料筒温度可以低些，相反，料筒温度应高些。如果成型周期长，塑料在料筒中受热时间长，料筒温度应稍低些。如果成型周期较短，则料筒温度应高些。高些。如果成型周期长，塑料在料筒中受热时间长，料筒温度应稍低些。如果成型周期较短，则料筒温度应高些。n可见，选择料筒和喷嘴温度需要考虑的因素很多，在生产中可根据经验数据，结合实际条件，初步确定适当的温度，然可见
80、，选择料筒和喷嘴温度需要考虑的因素很多，在生产中可根据经验数据，结合实际条件，初步确定适当的温度，然后通过对制品的直观分析和熔体的后通过对制品的直观分析和熔体的“对空注射对空注射”进行检查，进而对料筒和喷嘴温度进行调整。进行检查，进而对料筒和喷嘴温度进行调整。n模具温度模具温度 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。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。n模具必须保持一定的温度，这个温度应低于塑料的玻璃化温度或热变形温度，以保证塑料熔体凝固定型和脱模。模具必须保持一定的温度，这个温度应低于塑料的玻璃化温度或热变形温度，以保证塑料熔体凝固定型和脱模
81、。n模具温度的选定主要决定于塑料的特性、制品的结构与尺寸、制品的性能要求以及成型工艺条件。对于非结晶型的塑料，模具温度的选定主要决定于塑料的特性、制品的结构与尺寸、制品的性能要求以及成型工艺条件。对于非结晶型的塑料，模具的温度主要是影响熔体粘度，从而影响熔体充满型腔的能力和冷却时间。在保证顺利充满型腔的前提下，采用较低模具的温度主要是影响熔体粘度，从而影响熔体充满型腔的能力和冷却时间。在保证顺利充满型腔的前提下，采用较低的温度，可以缩短冷却时间，从而提高生产率。所以对于熔体粘度低的或中等的塑料的温度，可以缩短冷却时间，从而提高生产率。所以对于熔体粘度低的或中等的塑料(如聚苯乙烯、醋酸纤维素等如
82、聚苯乙烯、醋酸纤维素等)，模，模具温度可以偏低些。而对于熔体粘度高的塑料具温度可以偏低些。而对于熔体粘度高的塑料(如聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜等如聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜等)，则采用较高的模温，以保证熔体充满型，则采用较高的模温，以保证熔体充满型腔，缓和制品冷却速率的不均匀性，从而防止制品产生凹陷、内应力、开裂等缺陷。对于结晶型的塑料，其结晶度受冷腔，缓和制品冷却速率的不均匀性，从而防止制品产生凹陷、内应力、开裂等缺陷。对于结晶型的塑料，其结晶度受冷却速率的影响，而冷却速率又受模具温度的影响，也就是说，模具温度直接影响到塑料制品的结晶度和结晶构造，从而却速率的影响，而冷却速率又受模具温度的影响，也就
83、是说，模具温度直接影响到塑料制品的结晶度和结晶构造，从而影响到制品的性能。因此，对结晶型塑料，选择模具温度不仅要考虑熔体充满型腔和成型周期问题，还要考虑塑料制品影响到制品的性能。因此，对结晶型塑料，选择模具温度不仅要考虑熔体充满型腔和成型周期问题，还要考虑塑料制品的结晶及其对性能的影响。结晶型塑料的模具温度怎样选择较合适呢？一般说来，模具温度高，冷却速率慢，为结晶充的结晶及其对性能的影响。结晶型塑料的模具温度怎样选择较合适呢？一般说来，模具温度高，冷却速率慢，为结晶充分进行创造了条件，因而得到的制品，结晶度较高，制品的硬度高、刚度大、耐磨性较好，但成型周期长，收缩率较大，分进行创造了条件，因而
84、得到的制品，结晶度较高，制品的硬度高、刚度大、耐磨性较好，但成型周期长，收缩率较大，制品较脆。当模具温度较低时，冷却速率大，制品内结晶度较低。对于玻璃化温度低的塑料制品较脆。当模具温度较低时，冷却速率大，制品内结晶度较低。对于玻璃化温度低的塑料(如聚烯烃如聚烯烃)还会产生后期结还会产生后期结晶过程，使制品后收缩增大。鉴于上述情况，对结晶型塑料，模具的温度取中等为宜。模具温度高的仅用于结晶速率很晶过程，使制品后收缩增大。鉴于上述情况，对结晶型塑料，模具的温度取中等为宜。模具温度高的仅用于结晶速率很小的塑料，如聚对苯二甲酸乙二小的塑料，如聚对苯二甲酸乙二(醇醇)酯等，模具温度还要根据制品的壁厚选择
85、。壁厚大的，模具温度一般应较高。以减酯等，模具温度还要根据制品的壁厚选择。壁厚大的，模具温度一般应较高。以减小内应力和防止制品出现凹陷等缺陷。小内应力和防止制品出现凹陷等缺陷。3.2.1 注射成型原理及工艺特性注射成型原理及工艺特性n(2)压力压力 n注射成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种，它们直接影响塑料的塑化和塑件质量。注射成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种，它们直接影响塑料的塑化和塑件质量。n塑化压力塑化压力 塑化压力又称背压，是指采用螺杆式注射机时，螺杆头部熔料在螺杆转动后退时所受塑化压力又称背压，是指采用螺杆式注射机时，螺杆头部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力。这种压
86、力的大小是可以通过液压系统中的溢流阀来调整的。注射中，塑化压力的大小是随螺到的压力。这种压力的大小是可以通过液压系统中的溢流阀来调整的。注射中，塑化压力的大小是随螺杆的设计、塑件质量的要求以及塑料的种类等的不同而确定的。如果这些情况和螺杆的转速都不变，则杆的设计、塑件质量的要求以及塑料的种类等的不同而确定的。如果这些情况和螺杆的转速都不变，则增加塑化压力时即会提高熔体的温度，并使熔体的温度均匀、色料混合均匀并排除熔体中的气体。但增增加塑化压力时即会提高熔体的温度，并使熔体的温度均匀、色料混合均匀并排除熔体中的气体。但增加塑化压力，则会降低塑化速率、延长成型周期，甚至可能导致塑料的降解。一般操作
87、中，在保证塑件加塑化压力，则会降低塑化速率、延长成型周期，甚至可能导致塑料的降解。一般操作中，在保证塑件质量的前提下，塑化压力应越低越好，其具体数值随所用塑料的品种而定，但通常很少超过质量的前提下，塑化压力应越低越好，其具体数值随所用塑料的品种而定，但通常很少超过2 MPa。注射聚甲醛时，较高的塑化压力注射聚甲醛时，较高的塑化压力(也就是较高的熔体温度也就是较高的熔体温度)会使塑件的表面质量提高，但也可能使塑料变会使塑件的表面质量提高，但也可能使塑料变色、塑化速率降低和流动性下降。对聚酰胺来说，塑化压力必须降低，否则塑化速率将很快降低，这是色、塑化速率降低和流动性下降。对聚酰胺来说，塑化压力必
88、须降低，否则塑化速率将很快降低，这是因为螺杆中逆流和漏流增加的缘故。如需增加料温，则应采用提高料筒温度的方法。聚乙烯的热稳定性因为螺杆中逆流和漏流增加的缘故。如需增加料温，则应采用提高料筒温度的方法。聚乙烯的热稳定性较高，提高塑化压力不会有降解的危险，这有利于混料和混色，不过塑化速率会随之降低。较高，提高塑化压力不会有降解的危险，这有利于混料和混色，不过塑化速率会随之降低。n注射压力注射压力 注射机的注射压力是指柱塞或螺杆头部轴向移动时其头部对塑料熔体所施加的压力。注射机的注射压力是指柱塞或螺杆头部轴向移动时其头部对塑料熔体所施加的压力。选择注射压力时，首先要考虑注射机允许的注射压力范围，注射
89、压力要在它的数值之内，才能进行合理选择注射压力时，首先要考虑注射机允许的注射压力范围，注射压力要在它的数值之内，才能进行合理的调整与控制。通常取的调整与控制。通常取(40 200)MPa之间，压力的大小可通过注射机的控制系统来调整。注射压力之间，压力的大小可通过注射机的控制系统来调整。注射压力的作用是克服塑料熔体从料筒流向型腔的流动阻力，给予熔体一定的充型速率以及对熔体进行压实等。的作用是克服塑料熔体从料筒流向型腔的流动阻力，给予熔体一定的充型速率以及对熔体进行压实等。n注射压力的大小取决于注射机的类型、塑料的品种、模具浇注系统的结构、尺寸与表面粗糙度、模具温注射压力的大小取决于注射机的类型、
90、塑料的品种、模具浇注系统的结构、尺寸与表面粗糙度、模具温度、塑件的壁厚及流程的大小等，关系十分复杂，目前难以作出具有定量关系的结论。在其他条件相同度、塑件的壁厚及流程的大小等，关系十分复杂，目前难以作出具有定量关系的结论。在其他条件相同的情况下，柱塞式注射机作用的注射压力应比螺杆式注射机作用的注射压力大，其原因在于塑料在柱塞的情况下，柱塞式注射机作用的注射压力应比螺杆式注射机作用的注射压力大，其原因在于塑料在柱塞式注射机料筒内的压力损耗比螺杆式注射机大。塑料流动阻力的另一决定因素是塑料与模具浇注系统及式注射机料筒内的压力损耗比螺杆式注射机大。塑料流动阻力的另一决定因素是塑料与模具浇注系统及型腔
91、之间的摩擦系数和熔融粘度，摩擦系数和熔融粘度越大时，注射压力应越高。同一种塑料的摩擦系型腔之间的摩擦系数和熔融粘度，摩擦系数和熔融粘度越大时，注射压力应越高。同一种塑料的摩擦系数和熔融粘度是随料筒温度和模具温度而变动的，此外，还与其是否加有润滑剂有关。数和熔融粘度是随料筒温度和模具温度而变动的，此外，还与其是否加有润滑剂有关。3.2.1 注射成型原理及工艺特性注射成型原理及工艺特性3.2.1 注射成型原理及工艺特性注射成型原理及工艺特性n成型周期直接影响到劳动生产率和注射机使用率，因此，生产中在保证质量的前提下应尽成型周期直接影响到劳动生产率和注射机使用率，因此，生产中在保证质量的前提下应尽量
92、缩短成型周期中各个阶段的有关时间。在整个成型周期中，以注射时间和冷却时间最重量缩短成型周期中各个阶段的有关时间。在整个成型周期中，以注射时间和冷却时间最重要，它们对塑件的质量均有决定性影响。注射时间中的充模时间与充模速度成正比，在生要，它们对塑件的质量均有决定性影响。注射时间中的充模时间与充模速度成正比，在生产中，充模时间产中，充模时间般为般为3 s 5 s。注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压实时间，。注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压实时间，在整个注射时间内所占的比例较大，在整个注射时间内所占的比例较大，般为般为20 s 25 s，(特厚塑件可高达特厚塑件可高达5 min 10
93、min)。在熔料冻结浇口之前，保压时间的多少，将对塑件密度和尺寸精度产生影响。保压。在熔料冻结浇口之前，保压时间的多少，将对塑件密度和尺寸精度产生影响。保压时间的长短不仅与塑件的结构尺寸有关，而且与料温、模温以及主流道和浇口的大小有关。时间的长短不仅与塑件的结构尺寸有关，而且与料温、模温以及主流道和浇口的大小有关。如果主流道和浇口的尺寸合理、工艺条件正常，通常以塑件收缩率波动范围最小的压实时如果主流道和浇口的尺寸合理、工艺条件正常，通常以塑件收缩率波动范围最小的压实时间为最佳值。间为最佳值。n冷却时间主要决定于塑件的厚度、塑料的热性能和结晶性能以及模具温度等。冷却时间的冷却时间主要决定于塑件的
94、厚度、塑料的热性能和结晶性能以及模具温度等。冷却时间的长短应以脱模时塑件不引起变形为原则，冷却时间一般在长短应以脱模时塑件不引起变形为原则，冷却时间一般在30 s 120 s之间。冷却时间过之间。冷却时间过长，不仅延长生产周期，降低生产效率，对复杂塑件还将造成脱模困难。成型周期中的其长，不仅延长生产周期，降低生产效率，对复杂塑件还将造成脱模困难。成型周期中的其他时间则与生产过程是否连续化和自动化，以及连续化和自动化的参与程度有关。他时间则与生产过程是否连续化和自动化，以及连续化和自动化的参与程度有关。 3.2.2 压缩成型原理及工艺特性压缩成型原理及工艺特性 n压缩成型又称为压制成型、压塑成型
95、、模压成型等。它的成型方法是将松散状的固态成型物料直接加入压缩成型又称为压制成型、压塑成型、模压成型等。它的成型方法是将松散状的固态成型物料直接加入到模具中，通过加热、加压方法使它们逐渐软化熔融，然后根据模腔形状进行流动成型，最终经过固化到模具中，通过加热、加压方法使它们逐渐软化熔融，然后根据模腔形状进行流动成型，最终经过固化转变为塑料塑件。转变为塑料塑件。n1.压缩成型原理及其特点n压缩成型原理如图压缩成型原理如图3.4所示。将粉状，粒状、碎屑状或纤维状的热固性塑料原料直接加入敞开的模具加所示。将粉状，粒状、碎屑状或纤维状的热固性塑料原料直接加入敞开的模具加料室内，如图料室内，如图3.4a所
96、示；然后合模加热，使塑料熔化，在合模压力的作用下，熔融塑料充满型腔各处，所示；然后合模加热，使塑料熔化，在合模压力的作用下，熔融塑料充满型腔各处，如图如图3.42b所示；这时，型腔中的塑料产生化学交联反应熔融塑料逐步转变为不熔的硬化定型的塑料制所示；这时，型腔中的塑料产生化学交联反应熔融塑料逐步转变为不熔的硬化定型的塑料制件，最后脱模将塑件从模具中取出，如图件，最后脱模将塑件从模具中取出，如图3.4c所示。所示。n压缩成型的特点是：塑料直接加入型腔内，压力机的压力是通过凸模直接传递给塑料，模具是在塑料最压缩成型的特点是：塑料直接加入型腔内，压力机的压力是通过凸模直接传递给塑料，模具是在塑料最终
97、成型时才完全闭合。其优点是，没有浇注系统，料耗少，使用的设备为一般的压力机，模具比较简单，终成型时才完全闭合。其优点是，没有浇注系统，料耗少，使用的设备为一般的压力机，模具比较简单，可以压制较大平面的塑料制品或利用多型腔模一次压制多个制品。压制时，由于塑料在型腔内直接受压可以压制较大平面的塑料制品或利用多型腔模一次压制多个制品。压制时，由于塑料在型腔内直接受压成型，所以有利于模压成型流动性较差的以纤维为填料的塑料，而且塑料制品收缩较小、变形小，各向成型，所以有利于模压成型流动性较差的以纤维为填料的塑料，而且塑料制品收缩较小、变形小，各向性能比较均匀。压缩成型的缺点是：生产周期长、效率低，不容易
98、压制形状复杂、壁厚相差较大的塑料性能比较均匀。压缩成型的缺点是：生产周期长、效率低，不容易压制形状复杂、壁厚相差较大的塑料制品；不容易获得尺寸精确尤其是高度尺寸精确的塑料制品；而且不能压制带有精细和易断嵌件的塑料制品；不容易获得尺寸精确尤其是高度尺寸精确的塑料制品；而且不能压制带有精细和易断嵌件的塑料件。件。n用于压缩成型的塑料有：酚醛塑料、氨基塑料、不饱和聚酯塑料、聚酰亚胺等，其中酚醛塑料和氨基塑用于压缩成型的塑料有：酚醛塑料、氨基塑料、不饱和聚酯塑料、聚酰亚胺等，其中酚醛塑料和氨基塑料使用最广泛。料使用最广泛。n2.压缩成型工艺n压缩成型工艺循环过程如图压缩成型工艺循环过程如图3.5所示。
99、所示。3.2.2 压缩成型原理及工艺特性压缩成型原理及工艺特性 n(1)压缩成型前的准备压缩成型前的准备n预热与干燥预热与干燥 在成型前，应对热固性塑料进行加热。加热的目的有两个：一是对塑料进行预热，以便对压缩模提在成型前，应对热固性塑料进行加热。加热的目的有两个：一是对塑料进行预热，以便对压缩模提供具有一定温度的热料，使塑料在模内受热均匀，缩短模压成型周期；二是对塑料进行干燥，防止塑料中带有过多的水供具有一定温度的热料，使塑料在模内受热均匀，缩短模压成型周期；二是对塑料进行干燥，防止塑料中带有过多的水分和低分子挥发物，确保塑料制件的成型质量。预热与干燥的常用设备是烘箱和红外线加热炉。分和低分
100、子挥发物，确保塑料制件的成型质量。预热与干燥的常用设备是烘箱和红外线加热炉。n预压预压 由于热固性塑料的比容比较大，所以在压缩成型前，在室温或稍高于室温的条件下，将松散的粉状、粒状、由于热固性塑料的比容比较大，所以在压缩成型前，在室温或稍高于室温的条件下，将松散的粉状、粒状、碎屑状、片状或长纤维状的成型物料压实成重量一定、形状一致的塑料型坯，使其能比较容易地被放入压缩模加料室。碎屑状、片状或长纤维状的成型物料压实成重量一定、形状一致的塑料型坯，使其能比较容易地被放入压缩模加料室。预压坯料的形状一般为圆片形或圆盘形，也可以压成与塑件相似的形状。预压压力通常可在预压坯料的形状一般为圆片形或圆盘形，
101、也可以压成与塑件相似的形状。预压压力通常可在40 MPa 200 MPa范围内范围内选择，经过预压后的坯料密度最好能达到塑件密度的选择，经过预压后的坯料密度最好能达到塑件密度的80左右，以保证坯料有一定的强度。左右，以保证坯料有一定的强度。n(2)压缩成型过程压缩成型过程 n压缩成型过程一般可分为加料，闭模、排气、固化和脱模等几个阶段。若塑料制件带有嵌件，加料前应将预热嵌件放入压缩成型过程一般可分为加料，闭模、排气、固化和脱模等几个阶段。若塑料制件带有嵌件，加料前应将预热嵌件放入模具型腔内。首件生产需将压缩模放在压力机上预热至成型温度。模具型腔内。首件生产需将压缩模放在压力机上预热至成型温度。
102、n加料加料 加料就是在模具型腔中加入已预热的定量的物料，这是压缩成型生产的重要环节。加料是否准确，将直接加料就是在模具型腔中加入已预热的定量的物料，这是压缩成型生产的重要环节。加料是否准确，将直接影响到塑件的密度和尺寸精度。影响到塑件的密度和尺寸精度。n常用的加料方法有体积质量法、容量法和记数法三种。体积质量法需用衡器称量物料的体积质量大小，然后加入到模具常用的加料方法有体积质量法、容量法和记数法三种。体积质量法需用衡器称量物料的体积质量大小，然后加入到模具内，采用该方法可以准确地控制加料量，但操作不方便。容量法是使具有一定容积或带有容积标度的容器向模具内加料，内，采用该方法可以准确地控制加料
103、量，但操作不方便。容量法是使具有一定容积或带有容积标度的容器向模具内加料，这种方法操作简便，但加料量的控制不够准确。记数法适用于预压坯料。对于形状较大或较复杂的模腔，还应根据物料这种方法操作简便，但加料量的控制不够准确。记数法适用于预压坯料。对于形状较大或较复杂的模腔，还应根据物料在模具中的流动情况和模腔中各部位用料量的多少，合理地堆放物料，以免造成塑件密度不均或缺料现象。在模具中的流动情况和模腔中各部位用料量的多少，合理地堆放物料，以免造成塑件密度不均或缺料现象。n闭模闭模 加料完成后进行闭模，即通过压力使模具内成型零部件闭合成与塑件形状一致的模腔。当凸模尚未接触物加料完成后进行闭模，即通过
104、压力使模具内成型零部件闭合成与塑件形状一致的模腔。当凸模尚未接触物料之前，应尽量使闭模速度加快，以缩短成型周期和塑料过早固化和过多降解。而在凸模接触物料以后，闭模速度应放料之前，应尽量使闭模速度加快，以缩短成型周期和塑料过早固化和过多降解。而在凸模接触物料以后，闭模速度应放慢，以避免模具中嵌件和成型杆件的位移和损坏，同时也有利于空气的顺利排放，避免物料被空气排出模外而造成缺料。慢，以避免模具中嵌件和成型杆件的位移和损坏，同时也有利于空气的顺利排放，避免物料被空气排出模外而造成缺料。闭模时间一般为几秒至几十秒不等。闭模时间一般为几秒至几十秒不等。3.2.2 压缩成型原理及工艺特性压缩成型原理及工
105、艺特性 n排气排气 压缩热固性塑料时，成型物料在模腔中会放出相当数量的水蒸气、低分子挥发物以及在交联反应和体积收压缩热固性塑料时，成型物料在模腔中会放出相当数量的水蒸气、低分子挥发物以及在交联反应和体积收缩时产生的气体，因此，模具闭模后有时还需卸压以排出模腔中的气体，否则，会延长物料传热过程，延长熔料固化时缩时产生的气体，因此，模具闭模后有时还需卸压以排出模腔中的气体，否则，会延长物料传热过程，延长熔料固化时间，且塑件表面还会出现烧糊、烧焦和气泡等现象，表面光泽也不好。排气的次数和时间应按需要而定，通常为间，且塑件表面还会出现烧糊、烧焦和气泡等现象，表面光泽也不好。排气的次数和时间应按需要而定
106、，通常为1 3次，每次时间为次，每次时间为3 s 20 s。n固化固化 压缩成型热固性塑料时，塑料依靠交联反应固化定型的过程称为固化或硬化。热固性塑料的交联反应程度压缩成型热固性塑料时，塑料依靠交联反应固化定型的过程称为固化或硬化。热固性塑料的交联反应程度即硬化程度不一定达到即硬化程度不一定达到100，其硬化程度的高低与塑料品种、模具温度及成型压力等因素有关。当这些因素一定时，其硬化程度的高低与塑料品种、模具温度及成型压力等因素有关。当这些因素一定时，硬化程度主要取决于硬化时间。最佳硬化时间应以硬化程度适中时为准。固化速率不高的塑料，有时也不必将整个固化硬化程度主要取决于硬化时间。最佳硬化时间
107、应以硬化程度适中时为准。固化速率不高的塑料，有时也不必将整个固化过程放在模内完成，只要塑件能够完整地脱模即可结束固化，因为拖长固化时间会降低生产效率。提前结束固化时间的过程放在模内完成，只要塑件能够完整地脱模即可结束固化，因为拖长固化时间会降低生产效率。提前结束固化时间的塑件需用后烘的方法来完成它的固化。通常酚醛压缩塑件的后烘温度范围为塑件需用后烘的方法来完成它的固化。通常酚醛压缩塑件的后烘温度范围为90 150，时间为几小时至几十小时不，时间为几小时至几十小时不等，视塑件的厚薄而定。模内固化时间决定于塑料的种类、塑件的厚度、物料的形状以及预热和成型的温度等，一般由等，视塑件的厚薄而定。模内固
108、化时间决定于塑料的种类、塑件的厚度、物料的形状以及预热和成型的温度等，一般由半分钟至数分钟不等。具体时间的长短需由实验方法确定，过长或过短对塑件的性能都会产生不利的影响。半分钟至数分钟不等。具体时间的长短需由实验方法确定，过长或过短对塑件的性能都会产生不利的影响。n脱模脱模 固化过程完成以后，压力机将卸载回程，并将模具开启，推出机构将塑件推出模外。带有侧向型芯或嵌件固化过程完成以后，压力机将卸载回程，并将模具开启，推出机构将塑件推出模外。带有侧向型芯或嵌件时，必须先用专用工具将它们拧脱，才能脱模。时，必须先用专用工具将它们拧脱，才能脱模。n热固性塑料制件与热塑性塑料制件的脱模条件不同。对于热塑
109、性塑料制件，必须使其在模具中冷却到其自身具有一定强热固性塑料制件与热塑性塑料制件的脱模条件不同。对于热塑性塑料制件，必须使其在模具中冷却到其自身具有一定强度和刚度之后，才能脱模；但对于热固性塑料制件，其脱模条件应以其在热模中的硬化程度达到适中时为准。在大批量度和刚度之后，才能脱模；但对于热固性塑料制件，其脱模条件应以其在热模中的硬化程度达到适中时为准。在大批量生产中为了缩短成型周期，提高生产效率，亦可在制件尚未达到硬化程度适中的情况下进行脱模，但此时必须注意制件生产中为了缩短成型周期，提高生产效率，亦可在制件尚未达到硬化程度适中的情况下进行脱模，但此时必须注意制件应有足够的强度和刚度以保证它在
110、脱模过程中不发生变形和损坏。对于硬化程度不足而提前脱模的制件，必须将它们集应有足够的强度和刚度以保证它在脱模过程中不发生变形和损坏。对于硬化程度不足而提前脱模的制件，必须将它们集中起来进行后烘处理。中起来进行后烘处理。n(3)压后处理压后处理 塑件脱模以后，对模具应进行清理，有时还要对塑件进行后处理。塑件脱模以后，对模具应进行清理，有时还要对塑件进行后处理。n模具的清理模具的清理 脱模后，要用铜签或铜刷去除留在模内的碎屑、飞边等，然后再用压缩空气将其吹净。如果这些杂脱模后，要用铜签或铜刷去除留在模内的碎屑、飞边等，然后再用压缩空气将其吹净。如果这些杂物留在下次成型的塑件中，将会严重影响塑件的质
111、量。物留在下次成型的塑件中，将会严重影响塑件的质量。n塑件的后处理塑件的后处理 塑件的后处理主要是指退火处理，其主要作用是清除内应力，提高尺寸稳定性，减少塑件的变形塑件的后处理主要是指退火处理，其主要作用是清除内应力，提高尺寸稳定性，减少塑件的变形与开裂。进一步交联固化，可以提高塑件电性能和机械性能。退火规范应根据塑件材料、形状、嵌件等情况确定。厚壁与开裂。进一步交联固化，可以提高塑件电性能和机械性能。退火规范应根据塑件材料、形状、嵌件等情况确定。厚壁和壁厚相差悬殊以及易变形的塑件以采用较低温度和较长时间为宜；形状复杂、薄壁、面积大的塑件，为防止变形，退和壁厚相差悬殊以及易变形的塑件以采用较低
112、温度和较长时间为宜；形状复杂、薄壁、面积大的塑件，为防止变形，退火处理时最好在夹具上进行火处理时最好在夹具上进行3.2.2 压缩成型原理及工艺特性压缩成型原理及工艺特性 3.2.2 压缩成型原理及工艺特性压缩成型原理及工艺特性 3.2.3 其他成型方法的原理及工艺特性其他成型方法的原理及工艺特性 3.2.3 其他成型方法的原理及工艺特性其他成型方法的原理及工艺特性 3.2.3 其他成型方法的原理及工艺特性其他成型方法的原理及工艺特性 n塑料压注成型是为了改进压缩成型的缺点，在吸收了注射成型经验的基础上发展起来的一种成型方法。它的成型特点是，塑料压注成型是为了改进压缩成型的缺点，在吸收了注射成型
113、经验的基础上发展起来的一种成型方法。它的成型特点是，模具在塑料开始成型以前就已完全闭合，塑料的加热熔融是在加料腔内进行，压力机在成型开始时只施压于加料腔内的模具在塑料开始成型以前就已完全闭合，塑料的加热熔融是在加料腔内进行，压力机在成型开始时只施压于加料腔内的塑料，使之通过浇注系统而快速射入型腔，当塑料完全充满型腔后，型腔内与加料腔中的压力趋于平衡。塑料，使之通过浇注系统而快速射入型腔，当塑料完全充满型腔后，型腔内与加料腔中的压力趋于平衡。n压注成型的优点是，可以成型带有深孔及其他复杂形状的塑料制品，也可以成型带有精细或易碎嵌件的制品。塑料制品压注成型的优点是，可以成型带有深孔及其他复杂形状的
114、塑料制品，也可以成型带有精细或易碎嵌件的制品。塑料制品飞边较小，尺寸准确，性能均匀，质量较高。模具的磨损较小。其缺点是，模具制造成本比压缩模高，成型压力比压缩飞边较小，尺寸准确，性能均匀，质量较高。模具的磨损较小。其缺点是，模具制造成本比压缩模高，成型压力比压缩成型大，操作也较复杂，料耗比压缩成型多。如果成型带有以纤维为填料的塑料，会在制品中引起纤维定向分布，从而成型大，操作也较复杂，料耗比压缩成型多。如果成型带有以纤维为填料的塑料，会在制品中引起纤维定向分布，从而导致制品性能各向异性等。导致制品性能各向异性等。n压注成型用于热固性塑料的成型。它对塑料的要求是，在未达到硬化温度之前，即在加料腔
115、熔融至充满模具型腔期间，压注成型用于热固性塑料的成型。它对塑料的要求是，在未达到硬化温度之前，即在加料腔熔融至充满模具型腔期间，应具有较大的流动性，达到硬化温度后，即充满型腔之后，又须具有较快的硬化速度。能够符合这种要求的热固性塑料应具有较大的流动性，达到硬化温度后，即充满型腔之后，又须具有较快的硬化速度。能够符合这种要求的热固性塑料有酚醛、三聚氰氨甲醛和环氧树脂等塑料。而不饱和聚酯和脲醛塑料因在较低温度下有较大的硬化速率，所以不宜用这有酚醛、三聚氰氨甲醛和环氧树脂等塑料。而不饱和聚酯和脲醛塑料因在较低温度下有较大的硬化速率，所以不宜用这种成型方法制造较大的制品。种成型方法制造较大的制品。n2
116、.挤出成型原理及工艺特性n挤出成型是热塑性塑料重要的生产方法之一，主要用于生产管材、板材、棒材、片材、线材和薄膜等连续型材的生产。挤出成型是热塑性塑料重要的生产方法之一，主要用于生产管材、板材、棒材、片材、线材和薄膜等连续型材的生产。n图图3.8为管材挤出成型示意图。此图表明挤出成型大致可分为为管材挤出成型示意图。此图表明挤出成型大致可分为3个阶段。个阶段。n第一阶段塑化第一阶段塑化 塑料原料在挤出机的机筒温度和螺杆的旋转压实及混合作用下由粉状或粒状转变成粘流态物质塑料原料在挤出机的机筒温度和螺杆的旋转压实及混合作用下由粉状或粒状转变成粘流态物质(常称干法常称干法塑化塑化)或固体塑料在机外溶解
117、于有机溶剂中而成为粘流态物质或固体塑料在机外溶解于有机溶剂中而成为粘流态物质(常称湿法塑化常称湿法塑化)，然后加入到挤出机的料筒中。生产中，通，然后加入到挤出机的料筒中。生产中，通常采用干法塑化方式。常采用干法塑化方式。n第二阶段成型第二阶段成型 粘流态塑料熔体在挤出机螺杆螺旋力的推挤作用下，通过具有一定形状的口模即可得到截面与口模形状一粘流态塑料熔体在挤出机螺杆螺旋力的推挤作用下，通过具有一定形状的口模即可得到截面与口模形状一致的连续型材。致的连续型材。n第三阶段定型第三阶段定型 通过适当的处理方法，如定径处理、冷却处理等，使已挤出的塑料连续型材固化为塑料制件。通过适当的处理方法，如定径处理
118、、冷却处理等，使已挤出的塑料连续型材固化为塑料制件。 3.2.3 其他成型方法的原理及工艺特性其他成型方法的原理及工艺特性 3.2.3 其他成型方法的原理及工艺特性其他成型方法的原理及工艺特性 n3.气动成型原理及工艺特性n气动成型是借助压缩空气或抽真空的方法来成型塑料瓶、罐、盒类塑件，主要包括中空吹塑成型、真空气动成型是借助压缩空气或抽真空的方法来成型塑料瓶、罐、盒类塑件，主要包括中空吹塑成型、真空成型及压缩空气成型。成型及压缩空气成型。n(1)中空吹塑中空吹塑n中空吹塑成型是将处于塑性状态的塑料型坯置于模具型腔内，使压缩空气注入型坯中将其吹胀，使之紧中空吹塑成型是将处于塑性状态的塑料型坯置
119、于模具型腔内，使压缩空气注入型坯中将其吹胀，使之紧贴于模腔壁上，经冷却定型得到一定形状的中空塑件的加工方法。根据成型方法不同，中空吹塑成型可贴于模腔壁上，经冷却定型得到一定形状的中空塑件的加工方法。根据成型方法不同，中空吹塑成型可分为挤出吹塑成型、注射吹塑成型、注射拉伸吹塑成型及片材吹塑成型等。下面以注射吹塑成型为例介分为挤出吹塑成型、注射吹塑成型、注射拉伸吹塑成型及片材吹塑成型等。下面以注射吹塑成型为例介绍中空吹塑的成型原理，如图绍中空吹塑的成型原理，如图3.9所示。首先注射机将熔融塑料注入注射模内形成管坯，管坯成型在周所示。首先注射机将熔融塑料注入注射模内形成管坯，管坯成型在周壁带有微孔的
120、空心凸模上，如图壁带有微孔的空心凸模上，如图3.9(a)所示；接着趁热移至吹塑模内，如图所示；接着趁热移至吹塑模内，如图3.9b所示；然后合模并从所示；然后合模并从芯棒的管道内通入压缩空气，使型坯吹胀并贴于模具的型腔壁上，如图芯棒的管道内通入压缩空气，使型坯吹胀并贴于模具的型腔壁上，如图3.9c所示；最后经保压、冷却所示；最后经保压、冷却定型后放出压缩空气并开模取出塑件，如图定型后放出压缩空气并开模取出塑件，如图3.9d所示，这种成型方法的优点是壁厚均匀无飞边，不需所示，这种成型方法的优点是壁厚均匀无飞边，不需后加工。由于注射型坯有底，故塑件底部没有拼合缝，强度高，生产率高，但设备与模具的投资
121、较大，后加工。由于注射型坯有底，故塑件底部没有拼合缝，强度高，生产率高，但设备与模具的投资较大，多用于小型塑件的大批量生产。多用于小型塑件的大批量生产。n(2)真空成型真空成型n真空成型的过程是把热塑性塑料板真空成型的过程是把热塑性塑料板(片片)固定在模具上，用辐射加热器进行加热，当加热到软化温度时，固定在模具上，用辐射加热器进行加热，当加热到软化温度时，用真空泵把板用真空泵把板(片片)材与模具之间的空气抽掉，借助大气压力，使板材贴模而成型，冷却后借助压缩空气材与模具之间的空气抽掉，借助大气压力，使板材贴模而成型，冷却后借助压缩空气使制品从模具内脱出。真空成型的方法有凹模真空成型，凸模真空成型
122、、凹、凸模先后抽真空成型，吹使制品从模具内脱出。真空成型的方法有凹模真空成型，凸模真空成型、凹、凸模先后抽真空成型，吹泡真空成型等。应用最早也最简单的是凹模真空成型，如图泡真空成型等。应用最早也最简单的是凹模真空成型，如图3.10所示。其中图所示。其中图3.10(a)表示板材固定在表示板材固定在凹模上方，并把加热器移至夹紧的塑料板上方；图凹模上方，并把加热器移至夹紧的塑料板上方；图3.10(b)表示塑料板加热软化后移开加热器，把型腔表示塑料板加热软化后移开加热器，把型腔内空气抽掉，塑料贴模而成型；图内空气抽掉，塑料贴模而成型；图3.10(c)表示冷却后取出制品。表示冷却后取出制品。3.2.3
123、其他成型方法的原理及工艺特性其他成型方法的原理及工艺特性 3.2.3 其他成型方法的原理及工艺特性其他成型方法的原理及工艺特性 3.2.3 其他成型方法的原理及工艺特性其他成型方法的原理及工艺特性 n真空成型只需要单个凸模或凹模，模具结构简单，制造成本低，制品形状清晰，但壁厚不够均匀，真空成型只需要单个凸模或凹模，模具结构简单，制造成本低，制品形状清晰，但壁厚不够均匀，尤其是模具上凸凹部位。真空成型广泛用于家用电器、药品和食品等行业，生产各种薄壁塑料制尤其是模具上凸凹部位。真空成型广泛用于家用电器、药品和食品等行业，生产各种薄壁塑料制品。品。n(3)压缩空气成型压缩空气成型n压缩空气成型是借助
124、压缩空气的压力，将加热软化的塑料板压入型腔而成型的方法。压缩空气成压缩空气成型是借助压缩空气的压力，将加热软化的塑料板压入型腔而成型的方法。压缩空气成型的工艺过程如图型的工艺过程如图3.11所示。图所示。图3.11(a)是开模状态；图是开模状态；图3.11(b)是闭模后的加热过程，即从型是闭模后的加热过程，即从型腔通入微压空气，使塑料板直接接触加热板加热；图腔通入微压空气，使塑料板直接接触加热板加热；图3.11(c)为塑料板加热后，由模具上方通入为塑料板加热后，由模具上方通入预热的压缩空气，使已软化的塑料板贴在模具型腔的内表面成型；图预热的压缩空气，使已软化的塑料板贴在模具型腔的内表面成型；图
125、3.11(d)是塑件在型腔内冷是塑件在型腔内冷却定型后，加热板下降一小段距离，切除余料；图却定型后，加热板下降一小段距离，切除余料；图3.11(e)为加热板上升，最后借助压缩空气取为加热板上升，最后借助压缩空气取下塑件。下塑件。n压缩空气成型原理与真空成型相似，成型方法亦包括凹模成型、凸模成型、柱塞加压成型等。压压缩空气成型原理与真空成型相似，成型方法亦包括凹模成型、凸模成型、柱塞加压成型等。压缩空气成型与真空成型的不同之处在于前者主要依靠压缩空气成型塑件，而后者主要依靠抽真空缩空气成型与真空成型的不同之处在于前者主要依靠压缩空气成型塑件，而后者主要依靠抽真空吸附成型塑件。此外，压缩空气成型采
126、用板吸附成型塑件。此外，压缩空气成型采用板(可固定在上模座上可固定在上模座上)对模内板材加热，以及采用型刃对模内板材加热，以及采用型刃切除塑件周边余料。压缩空气成型的压力数值约取切除塑件周边余料。压缩空气成型的压力数值约取0.3 MPa 0.8 MPa，最大可达，最大可达3 MPa，所，所以能够成型厚度较大以能够成型厚度较大(1 mm 5 mm)，最大不超过，最大不超过8 mm的板材，且塑件精度、表面质量通常的板材，且塑件精度、表面质量通常也比真空成型好。但设备及控制系统较复杂，投资较大。也比真空成型好。但设备及控制系统较复杂，投资较大。3.2.3 其他成型方法的原理及工艺特性其他成型方法的原
127、理及工艺特性 3.2.4 塑料制品的结构工艺性塑料制品的结构工艺性 n良好的塑料制品工艺性是获得合格制品的前提，也是成型工艺得以顺利进行和塑料模具达到经济合理要求的基本条件。所以设计塑料制品不仅要良好的塑料制品工艺性是获得合格制品的前提，也是成型工艺得以顺利进行和塑料模具达到经济合理要求的基本条件。所以设计塑料制品不仅要满足使用要求，而且要符合成型工艺特点，并尽可能使模具结构简化。这样，既能保证工艺稳定，提高制品质量，又能提高生产率，降低成本。满足使用要求，而且要符合成型工艺特点，并尽可能使模具结构简化。这样，既能保证工艺稳定，提高制品质量，又能提高生产率，降低成本。n设计塑料制品必须充分考虑
128、以下因素：设计塑料制品必须充分考虑以下因素：n(1)成型方法成型方法 不同成型方法其制品的工艺性要求有所不同。这里着重分析的是压缩成型和注射成型制品的工艺性要求。不同成型方法其制品的工艺性要求有所不同。这里着重分析的是压缩成型和注射成型制品的工艺性要求。n(2)塑料的性能塑料的性能 塑料制品的尺寸、公差、结构形状应与塑料的物理性能、力学性能和工艺性能等相适应。塑料制品的尺寸、公差、结构形状应与塑料的物理性能、力学性能和工艺性能等相适应。n(3)模具结构及加工工艺性模具结构及加工工艺性 塑料制品形状应有利于简化模具结构、尤其是有利于简化抽芯和脱模机构，还要考虑模具零件尤其是成型零件塑料制品形状应
129、有利于简化模具结构、尤其是有利于简化抽芯和脱模机构，还要考虑模具零件尤其是成型零件的加工工艺性。的加工工艺性。n塑料制品设计的主要内容是尺寸、公差、表面质量和结构形状。塑料制品设计的主要内容是尺寸、公差、表面质量和结构形状。n1.塑料制品的尺寸、公差和表面质量n(1)塑料制品的尺寸塑料制品的尺寸n这里的尺寸是指制品的总体尺寸，而不是壁厚、孔径等结构尺寸。这里的尺寸是指制品的总体尺寸，而不是壁厚、孔径等结构尺寸。n由于塑料流动性的限制，对于流动性差的塑料由于塑料流动性的限制，对于流动性差的塑料(如玻璃纤维增强塑料等如玻璃纤维增强塑料等)或薄壁制品进行注射成型和传递成型时，应特别注意制品尺寸，避免
130、熔体或薄壁制品进行注射成型和传递成型时，应特别注意制品尺寸，避免熔体不能充满型腔或形成熔接痕，从而影响制品外观和强度。此外，压缩成型制品尺寸受到压力机最大压力及台面尺寸的限制；注射成型制品的尺寸不能充满型腔或形成熔接痕，从而影响制品外观和强度。此外，压缩成型制品尺寸受到压力机最大压力及台面尺寸的限制；注射成型制品的尺寸受到注射机的公称注射量、合模力和模板尺寸的限制。受到注射机的公称注射量、合模力和模板尺寸的限制。n(2)塑料制品的公差塑料制品的公差n影响塑料制品公差的因素主要有：模具类型、结构与制造误差及磨损，尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损，塑料收缩率的波动，影响塑料制品公差的
131、因素主要有：模具类型、结构与制造误差及磨损，尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损，塑料收缩率的波动，成型工艺条件的变化，塑料制品的形状及成型工艺性，飞边厚度的波动，脱模斜度及成型后制品的尺寸变化等。成型工艺条件的变化，塑料制品的形状及成型工艺性，飞边厚度的波动，脱模斜度及成型后制品的尺寸变化等。n塑料制品尺寸公差大小可参照原第四机械工业部制定的塑料制品尺寸公差大小可参照原第四机械工业部制定的SJ137278部颁标准或直接查塑料制品国家标准，在这里不进行列表赘述。而对于偏差部颁标准或直接查塑料制品国家标准，在这里不进行列表赘述。而对于偏差的规定为：一般情况下孔采用单向正偏差，轴采用单向
132、负偏差，长度、孔间距采用双向等值偏差。的规定为：一般情况下孔采用单向正偏差，轴采用单向负偏差，长度、孔间距采用双向等值偏差。n(3)塑料制品表面质量塑料制品表面质量n塑料制品表面质量包括无斑点、条纹、凹痕、起泡、变色等缺陷，还有表面光泽性和表面粗糙度。表面缺陷必须避免，表面光泽性和表面粗糙度塑料制品表面质量包括无斑点、条纹、凹痕、起泡、变色等缺陷，还有表面光泽性和表面粗糙度。表面缺陷必须避免，表面光泽性和表面粗糙度应根据塑料制品使用要求而定，尤其是透明制品，对表面光泽性和表面粗糙度有严格要求。应根据塑料制品使用要求而定，尤其是透明制品，对表面光泽性和表面粗糙度有严格要求。3.2.4 塑料制品的
133、结构工艺性塑料制品的结构工艺性 n2.塑料制品的几何形状n(1)塑料制品的形状塑料制品的形状n为了在开模时容易取出塑料制品，制品应尽量避免侧壁凹槽或与制品脱模方向垂直的孔，以免采用瓣合分型或侧抽芯等为了在开模时容易取出塑料制品，制品应尽量避免侧壁凹槽或与制品脱模方向垂直的孔，以免采用瓣合分型或侧抽芯等复杂的模具结构和在制品分型面位置上留下飞边。图复杂的模具结构和在制品分型面位置上留下飞边。图3.12(a)需要采用侧抽芯或瓣合分型凹模需要采用侧抽芯或瓣合分型凹模(或凸模或凸模)结构，改为图结构，改为图3.12(b)时就避免了上述复杂结构，可用整体式凹模或凸模结构。时就避免了上述复杂结构，可用整体
134、式凹模或凸模结构。n当塑料制品侧壁的凹槽当塑料制品侧壁的凹槽(或外凸或外凸)深度深度(或高度或高度)较小并允许带有圆角时，则可采用整体式凸模或凹模结构，利用塑料在脱较小并允许带有圆角时，则可采用整体式凸模或凹模结构，利用塑料在脱模温度下具有足够弹性的特性，以强行脱模的方式脱模。聚乙烯、聚丙烯等塑料制品可采取类似的方法，但多数情况下，模温度下具有足够弹性的特性，以强行脱模的方式脱模。聚乙烯、聚丙烯等塑料制品可采取类似的方法，但多数情况下，带侧凹的塑料制品不宜采用强行脱模，以免损坏制品。带侧凹的塑料制品不宜采用强行脱模，以免损坏制品。n塑料制品的形状还要有利于提高制品的强度和刚度。为此薄壳状塑料制
135、品可设计成球面或拱形曲面。例如在容器底或盖塑料制品的形状还要有利于提高制品的强度和刚度。为此薄壳状塑料制品可设计成球面或拱形曲面。例如在容器底或盖设计成图设计成图3.13(a)和图和图3.13(b)所示的形状，可大大增强其刚度，在容器的边缘设计成图所示的形状，可大大增强其刚度，在容器的边缘设计成图3.13(c)所示形状以增强刚度，所示形状以增强刚度，减少变形。减少变形。n紧固用的凸耳或台阶应有足够的强度和刚度，以承受紧固时的作用力。为此，应避免台阶突然变化，而应逐步过渡，如紧固用的凸耳或台阶应有足够的强度和刚度，以承受紧固时的作用力。为此，应避免台阶突然变化，而应逐步过渡，如图图3.14所示。
136、其中图所示。其中图3.14 a不合理，图不合理，图3.14 b以逐步过渡并以加强肋增强，其结构是合理的。以逐步过渡并以加强肋增强，其结构是合理的。n塑料制品的形状还应考虑成型时分型面位置，脱模后不易变形等。塑料制品的形状还应考虑成型时分型面位置，脱模后不易变形等。n综上所述，塑料制品的形状必须便于成型以简化模具结构、降低成本、提高生产率和保证制品的质量。综上所述，塑料制品的形状必须便于成型以简化模具结构、降低成本、提高生产率和保证制品的质量。n(2)塑料制品的壁厚塑料制品的壁厚n壁厚不宜过小，这是因为在使用上必须有足够的强度和刚度；在装配时能够承受紧固力；在成型时熔体能够充满型腔；壁厚不宜过小
137、，这是因为在使用上必须有足够的强度和刚度；在装配时能够承受紧固力；在成型时熔体能够充满型腔；在脱模时能够承受脱模机构的冲击和振动。壁厚也不宜过大，否则用料太多，不但增加成本，而且增加成型时间和冷却在脱模时能够承受脱模机构的冲击和振动。壁厚也不宜过大，否则用料太多，不但增加成本，而且增加成型时间和冷却时间，延长成型周期。对于热固性塑料还可能造成固化不足。另外也容易产生气泡、缩孔、凹痕、翘曲等缺陷。塑料制时间，延长成型周期。对于热固性塑料还可能造成固化不足。另外也容易产生气泡、缩孔、凹痕、翘曲等缺陷。塑料制品壁厚大小主要取决于：塑料品种、制品大小以及成型工艺条件。热固性塑料的小型件，壁厚取品壁厚大
138、小主要取决于：塑料品种、制品大小以及成型工艺条件。热固性塑料的小型件，壁厚取1.0 mm 2 mm；大；大型件取型件取3 mm 8 mm。常用热固性塑料制品壁厚可参考表。常用热固性塑料制品壁厚可参考表3. 2。热塑性塑料易于成型薄壁制品，壁厚可达。热塑性塑料易于成型薄壁制品，壁厚可达0.25 mm，但但般不宜小于般不宜小于0.6 mm 0.9 mm，常选取，常选取2 mm 4 mm。常用热塑性塑料制品壁厚可参考表。常用热塑性塑料制品壁厚可参考表3.3所示。所示。n常用热塑性塑料的壁塑料制品中的壁厚一般应力求均匀，否则会因为固化或冷却速度不同引起收缩不均匀，从而在制品常用热塑性塑料的壁塑料制品中
139、的壁厚一般应力求均匀，否则会因为固化或冷却速度不同引起收缩不均匀，从而在制品内部产生内应力，导致制品产生翘曲，缩孔甚至开裂等缺陷。图内部产生内应力，导致制品产生翘曲，缩孔甚至开裂等缺陷。图3.15 (a)是不合理的结构，而图是不合理的结构，而图3.15 (b)则是合理结构。则是合理结构。3.2.4 塑料制品的结构工艺性塑料制品的结构工艺性 3.2.4 塑料制品的结构工艺性塑料制品的结构工艺性 3.2.4 塑料制品的结构工艺性塑料制品的结构工艺性 3.2.4 塑料制品的结构工艺性塑料制品的结构工艺性 3.2.4 塑料制品的结构工艺性塑料制品的结构工艺性 3.2.4 塑料制品的结构工艺性塑料制品的
140、结构工艺性 n(3)脱模斜度脱模斜度n为了便于塑料制品脱模，以防脱模时擦伤制品表面，与脱模方向平行的制品表面一般应具有合理的脱模斜度。其大小主要取决于塑料的收缩率、为了便于塑料制品脱模，以防脱模时擦伤制品表面，与脱模方向平行的制品表面一般应具有合理的脱模斜度。其大小主要取决于塑料的收缩率、塑料制品的形状和壁厚以及制品的部位。收缩率大的塑料取较大的脱模斜度。常用塑料制品脱模斜度可参考手册。塑料制品的形状和壁厚以及制品的部位。收缩率大的塑料取较大的脱模斜度。常用塑料制品脱模斜度可参考手册。n在一般情况下，脱模斜度为在一般情况下，脱模斜度为30 130。但应注意根据具体情况而定。当制品有特殊要求或精
141、度要求较高时，应选用较小的斜度，外表面斜。但应注意根据具体情况而定。当制品有特殊要求或精度要求较高时，应选用较小的斜度，外表面斜度可小至度可小至5，内表面斜度小至，内表面斜度小至10 20。高度不大的制品，还可以不要脱模斜度；尺寸较高、较大的制品选用较小的斜度；形状复杂、不。高度不大的制品，还可以不要脱模斜度；尺寸较高、较大的制品选用较小的斜度；形状复杂、不易脱模的制品，应取较大的斜度；制品上的凸起或加强肋中边应有易脱模的制品，应取较大的斜度；制品上的凸起或加强肋中边应有4 5的斜度；侧壁带皮革花纹应有的斜度；侧壁带皮革花纹应有4 6的斜度；塑料制品壁厚大的应选的斜度；塑料制品壁厚大的应选较大
142、的斜度。在开模时，为了让制品留在凸模上，内表面斜度比外表面斜度小。相反，为了让制品留在凹模一边，则外表面斜度比内表面斜度小。较大的斜度。在开模时，为了让制品留在凸模上，内表面斜度比外表面斜度小。相反，为了让制品留在凹模一边，则外表面斜度比内表面斜度小。n斜度的取向原则是：内孔以小端为准，符合图样要求，斜度由扩大方向得到；外形以大端为准，符合图样要求，斜度由缩小方向得到斜度的取向原则是：内孔以小端为准，符合图样要求，斜度由扩大方向得到；外形以大端为准，符合图样要求，斜度由缩小方向得到(图图3.16)。一般脱模斜度值不包括在塑料制品尺寸的公差范围内。但制品精度要求高的，脱模斜度应包括在公差范围内。
143、一般脱模斜度值不包括在塑料制品尺寸的公差范围内。但制品精度要求高的，脱模斜度应包括在公差范围内。 n(4)塑料制品的加强肋塑料制品的加强肋n为了确保塑料制品的强度和刚度而又不至于使制品的壁厚过大，可在制品适当的位置上设置加强肋。有的加强肋还能改善成型时熔体的流动状况。为了确保塑料制品的强度和刚度而又不至于使制品的壁厚过大，可在制品适当的位置上设置加强肋。有的加强肋还能改善成型时熔体的流动状况。图图3.17 (a)的壁厚大而不均匀，而图的壁厚大而不均匀，而图3.17(b)采用了加强肋，壁厚均匀，既省料又提高了强度、刚度、避免了气泡、缩孔、凹痕、翘曲等缺陷。采用了加强肋，壁厚均匀，既省料又提高了强
144、度、刚度、避免了气泡、缩孔、凹痕、翘曲等缺陷。加强肋的厚度比壁厚小。加强肋的厚度比壁厚小。n塑料制品中设置加强肋有以下要求：布置加强肋时，应尽量减少塑料的局部集中，以免产生缩孔和气泡。图塑料制品中设置加强肋有以下要求：布置加强肋时，应尽量减少塑料的局部集中，以免产生缩孔和气泡。图3.18为容器的底或盖上加强肋的布为容器的底或盖上加强肋的布置情况，其中图置情况，其中图3.18(a)因塑料局部集中，所以不合理，而图因塑料局部集中，所以不合理，而图3.18(b)的结构形式较好。加强肋的尺寸不宜过大，以矮一些、多一些为好，加强的结构形式较好。加强肋的尺寸不宜过大，以矮一些、多一些为好，加强肋之间中心距
145、应大于两倍壁厚，这样既可以避免缩孔产生，又可以提高制品的强度和刚度。加强肋布置的方向应尽量与熔体流动的方向一致，以肋之间中心距应大于两倍壁厚，这样既可以避免缩孔产生，又可以提高制品的强度和刚度。加强肋布置的方向应尽量与熔体流动的方向一致，以利于熔体充满型腔，避免熔体流动受到搅乱。加强肋的端面不应与制品支承面平齐，应有一定间隙。利于熔体充满型腔，避免熔体流动受到搅乱。加强肋的端面不应与制品支承面平齐，应有一定间隙。n(5)塑料制品的支承面塑料制品的支承面n当塑料制品需要由一个面为支承当塑料制品需要由一个面为支承(或基准面或基准面)时，以整个底面作为支承面是不合理的时，以整个底面作为支承面是不合理
146、的(图图3.19a)，因为塑料制品稍有变形就会造成底面不平。为了，因为塑料制品稍有变形就会造成底面不平。为了更好地起支承作用，常采用边框或底脚更好地起支承作用，常采用边框或底脚(三点或四点三点或四点)为支承面为支承面(图图3.19(b)或图或图3.19(c)。n(6)塑料制品的圆角塑料制品的圆角n塑料制品上所有转角应尽可能采用圆弧过渡。采用圆弧过渡的好处在于避免应力集中，提高强度，改善熔体在型腔中的流动状况，有利于充满型塑料制品上所有转角应尽可能采用圆弧过渡。采用圆弧过渡的好处在于避免应力集中，提高强度，改善熔体在型腔中的流动状况，有利于充满型腔，便于脱模。在制品结构上无特殊要求时，制品的各连
147、接处的圆角半径应不小于腔，便于脱模。在制品结构上无特殊要求时，制品的各连接处的圆角半径应不小于0.5 mm 1 mm。3.2.4 塑料制品的结构工艺性塑料制品的结构工艺性 n(7)塑料制品上孔的设计塑料制品上孔的设计n塑料制品上的孔有通孔、不通孔、形状复杂的孔、螺纹孔、对于这些孔的设置有以下要求：塑料制品上的孔有通孔、不通孔、形状复杂的孔、螺纹孔、对于这些孔的设置有以下要求：n孔的形状宜简单，复杂形状的孔，模具制造较困难。孔与孔之间，孔与壁之间均应有足够孔的形状宜简单，复杂形状的孔，模具制造较困难。孔与孔之间，孔与壁之间均应有足够的距离。孔径与孔的深度也应有一定的关系，例如挤出或注射成型时，孔
148、的深度不能大于的距离。孔径与孔的深度也应有一定的关系，例如挤出或注射成型时，孔的深度不能大于10d。n塑料制品上紧固用的孔和其他受力的孔，应设计出凸边予以加强，如图塑料制品上紧固用的孔和其他受力的孔，应设计出凸边予以加强，如图3.20所示，固定孔所示，固定孔建议采用图建议采用图3.20(a)所示沉头螺钉孔形式，所示沉头螺钉孔形式，般不采用图般不采用图3.20(b)所示沉头螺钉孔形式。如所示沉头螺钉孔形式。如果必须采用图果必须采用图3.20(b)形式时，则应改进为图形式时，则应改进为图3.20(c)的形式，以便设置型芯。的形式，以便设置型芯。 n互相垂直的孔或斜交的孔，在压缩成型制品中不宜采用；
149、在注射成型和传递成型中可以采互相垂直的孔或斜交的孔，在压缩成型制品中不宜采用；在注射成型和传递成型中可以采用，但两个孔的型芯不能互相嵌合用，但两个孔的型芯不能互相嵌合(图图3.21(a)，而应采用图，而应采用图3.21(b)的结构形式。成型时的结构形式。成型时，小孔型芯从凹边抽芯后，再抽大孔型芯。需要设置侧壁孔时，应尽可能避免侧抽芯装置，小孔型芯从凹边抽芯后，再抽大孔型芯。需要设置侧壁孔时，应尽可能避免侧抽芯装置，使模具结构简化，如图使模具结构简化，如图3.12所示。孔的设计应便于成型。所示。孔的设计应便于成型。n(8)塑料制品螺纹和嵌件的设计塑料制品螺纹和嵌件的设计n不在这里赘述，请参照有关
150、书籍。不在这里赘述，请参照有关书籍。3.2.4 塑料制品的结构工艺性塑料制品的结构工艺性 图3.16 塑料制品斜度的取向3.2.4 塑料制品的结构工艺性塑料制品的结构工艺性 3.2.4 塑料制品的结构工艺性塑料制品的结构工艺性 3.2.4 塑料制品的结构工艺性塑料制品的结构工艺性 3.2.4 塑料制品的结构工艺性塑料制品的结构工艺性 3.2.4 塑料制品的结构工艺性塑料制品的结构工艺性 3.3 塑压设备简介塑压设备简介 u3.3.1 塑料注射成型机塑料注射成型机 u3.3.2 塑料挤出机塑料挤出机 3.3 塑压设备简介塑压设备简介 n塑料成型机械的类型很多，使用比较广泛的塑料成型机械的类型很多
151、，使用比较广泛的主要为注射机、挤出机、液压机等。挤出成主要为注射机、挤出机、液压机等。挤出成型生产的塑料制品产量约为全部塑料产量的型生产的塑料制品产量约为全部塑料产量的50%，注射成型生产的约为，注射成型生产的约为25% 30%。 3.3.1 塑料注射成型机塑料注射成型机 n塑料注射成型机是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成塑料制件的主要成型设备。塑料注塑料注射成型机是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成塑料制件的主要成型设备。塑料注射成型机是目前塑料成型设备中，增长最快、产量最多、应用最广的塑料成型设备。射成型机是目前塑料成型设备中，增长最快、产量最多、应用最广的塑料成型设
152、备。n1.塑料成型机的组成、分类及规格表示法n1)注射成型机的组成结构注射成型机的组成结构n注射成型机通常由注射装置、合模装置、液压传动系统、电器控制系统等组成，如图注射成型机通常由注射装置、合模装置、液压传动系统、电器控制系统等组成，如图3.22、图、图3.23所所示。示。n注射装置：使塑料均匀地塑化成熔融状态，并以足够的速度和压力将一定量的熔料注射进模具型腔的系注射装置：使塑料均匀地塑化成熔融状态，并以足够的速度和压力将一定量的熔料注射进模具型腔的系统。统。n图图3.23为为XS ZY 100螺杆式注射机，它的工作原理如下：粒料从料斗螺杆式注射机，它的工作原理如下：粒料从料斗6落入料筒的加
153、料口，依靠螺落入料筒的加料口，依靠螺杆的转动将其曳入并向前输送，同时，通过料筒的加热和螺杆的剪切摩擦作用逐渐塑化。塑化的熔料被杆的转动将其曳入并向前输送，同时，通过料筒的加热和螺杆的剪切摩擦作用逐渐塑化。塑化的熔料被输送到螺杆前端。随着螺杆的转动，塑料不断被塑化，塑化的熔料在喷嘴处越集越多，压力也越来越大，输送到螺杆前端。随着螺杆的转动，塑料不断被塑化，塑化的熔料在喷嘴处越集越多，压力也越来越大，在熔料压力的作用下，螺杆边转边退，螺杆后退的背压在熔料压力的作用下，螺杆边转边退，螺杆后退的背压(即后退时的反压力其大小可通过背压阀调节即后退时的反压力其大小可通过背压阀调节)可可以根据塑料的品种和成
154、型工艺的要求进行调节。当螺杆前端的熔料达到所需注射量以根据塑料的品种和成型工艺的要求进行调节。当螺杆前端的熔料达到所需注射量(即螺杆后退到一定即螺杆后退到一定距离距离)时，撞击行程开关时，撞击行程开关(计量装置计量装置)，使螺杆停止转动。然后，开始注射。注射时压力油进入注射液压，使螺杆停止转动。然后，开始注射。注射时压力油进入注射液压缸推动活塞带动螺杆以一定的速度和压力将熔料注入模腔，随后进行保压补料，保压结束后开始第二次缸推动活塞带动螺杆以一定的速度和压力将熔料注入模腔，随后进行保压补料，保压结束后开始第二次循环。循环。n图图3.24为为XS Z 60螺杆式注射机，它的工作原理如下：粒料从料
155、斗螺杆式注射机，它的工作原理如下：粒料从料斗6落入加料装置落入加料装置5的计量室的计量室7中，中，当注射液压缸中的活塞当注射液压缸中的活塞10前进时，推动注射柱塞前进时，推动注射柱塞8前移，与之相连的传动臂前移，与之相连的传动臂9带动计量室带动计量室7同时前移，同时前移，从而将一定量的粒料推入料筒的加料门。当柱塞后退时，加料口的粒料进入料筒，同时料斗中的第二份从而将一定量的粒料推入料筒的加料门。当柱塞后退时，加料口的粒料进入料筒，同时料斗中的第二份粒料又落入加料口。注射动作反复进行，粒料在料筒中不断前移，在前移的过程中，依靠料筒加热器粒料又落入加料口。注射动作反复进行，粒料在料筒中不断前移，在
156、前移的过程中，依靠料筒加热器3加热塑化，使粒料逐渐变为粘流态，通过分流梭加热塑化，使粒料逐渐变为粘流态，通过分流梭2与料筒内壁间的窄缝，使熔料温度均匀，流动性进与料筒内壁间的窄缝，使熔料温度均匀，流动性进步提高。最后，在柱塞的推动下，熔料通过喷嘴步提高。最后，在柱塞的推动下，熔料通过喷嘴1注射到模腔中成型。注射到模腔中成型。3.3.1 塑料注射成型机塑料注射成型机 3.3.1 塑料注射成型机塑料注射成型机 3.3.1 塑料注射成型机塑料注射成型机 3.3.1 塑料注射成型机塑料注射成型机 n合模装置：即称锁模装置。作用主要有三方面：其一，实现模具的可靠开合动作和行程；其二，在注射和保压时，提供
157、合模装置：即称锁模装置。作用主要有三方面：其一，实现模具的可靠开合动作和行程；其二，在注射和保压时，提供足够的锁模力；其三，开模时，提供顶出制件的行程及相应的顶出力。合模装置主要由前后固定模板、活动模板、拉杆、足够的锁模力；其三，开模时，提供顶出制件的行程及相应的顶出力。合模装置主要由前后固定模板、活动模板、拉杆、液压缸、连杆、模具调整机构、顶出机构以及安全保护机构等组成。例如图液压缸、连杆、模具调整机构、顶出机构以及安全保护机构等组成。例如图3.25为单缸直压式合模装置，这种合模装置为单缸直压式合模装置，这种合模装置是直接用一个液压缸来实现开模和合模的。它是液压式合模装置中最简单的是直接用一
158、个液压缸来实现开模和合模的。它是液压式合模装置中最简单的种形式，当压力油进入液压缸的左腔时，种形式，当压力油进入液压缸的左腔时，推动活塞向右移动，模具闭合。待油压升至预定值后，模具锁紧。当油液换向进入液压缸右腔时，使模具打开，推动活塞向右移动，模具闭合。待油压升至预定值后，模具锁紧。当油液换向进入液压缸右腔时，使模具打开，n液压和电器控制系统：保证注射机按预定工艺过程的要求液压和电器控制系统：保证注射机按预定工艺过程的要求(如压力、温度、速度和时间如压力、温度、速度和时间)和动作程序准确有效工作的系统。和动作程序准确有效工作的系统。n2)注射成型机的分类注射成型机的分类n近十多年来注射成型机发
159、展很快，类型不断增加，注射机的分类方法较多，根据目前使用较多的分类方法有以下几种：近十多年来注射成型机发展很快，类型不断增加，注射机的分类方法较多，根据目前使用较多的分类方法有以下几种：n(1) 按注射机外形特征分类按注射机外形特征分类n这种分类法主要根据注射和合模装置的排列方式进行分类。这种分类法主要根据注射和合模装置的排列方式进行分类。n立式注射成型机立式注射成型机 立式注射成型机的注射装置与合模装置的轴线呈一线与水平方向垂直排列。立式机一般具有以立式注射成型机的注射装置与合模装置的轴线呈一线与水平方向垂直排列。立式机一般具有以下优点：占地面积小，模具拆装方便；成型制件的嵌件易于安放。其缺
160、点是：制件顶出后常须要用手或其他方法取出，下优点：占地面积小，模具拆装方便；成型制件的嵌件易于安放。其缺点是：制件顶出后常须要用手或其他方法取出，不易实现全自动化操作；因机身较高，机器的稳定性差，加料及机器维修不便。目前这种形式主要用于注射量在不易实现全自动化操作；因机身较高，机器的稳定性差，加料及机器维修不便。目前这种形式主要用于注射量在60 cm3以下的小型注射成型机上。以下的小型注射成型机上。n卧式注射成型机卧式注射成型机n卧式注射成型机的注射装置和合模装置的轴线呈一线水平排列。同立式机相比，卧式机具有如下优点：机身低，利于操卧式注射成型机的注射装置和合模装置的轴线呈一线水平排列。同立式
161、机相比，卧式机具有如下优点：机身低，利于操纵和维修；机器因重心较低，故较稳定；成型后的制件可利用其自重自动落下，容易实现全自动操作。所以卧式注射成纵和维修；机器因重心较低，故较稳定；成型后的制件可利用其自重自动落下，容易实现全自动操作。所以卧式注射成型机应用广泛，对大、中、小型都适用，是目前国内外注射成型机中的最基本形式。型机应用广泛，对大、中、小型都适用，是目前国内外注射成型机中的最基本形式。n角式注射成型机角式注射成型机 n角式注射成型机的注射装置和合模装置的轴线相互垂直排列。因此其优缺点介于立、卧两种注射成型机之间，使用也比角式注射成型机的注射装置和合模装置的轴线相互垂直排列。因此其优缺
162、点介于立、卧两种注射成型机之间，使用也比较普遍，在大、中、小型注射成型机中都有应用。它特别适合于成型中心不允许留有浇口痕迹的制件，因为使用卧式或较普遍，在大、中、小型注射成型机中都有应用。它特别适合于成型中心不允许留有浇口痕迹的制件，因为使用卧式或立式机成型制件时，模具必须设计成多型腔或偏至一边的型腔。但是，这经常受到机器模板尺寸的限制。使用角式机成立式机成型制件时，模具必须设计成多型腔或偏至一边的型腔。但是，这经常受到机器模板尺寸的限制。使用角式机成型这类制件时，由于熔料是沿着模具的分型面进入型腔，因此不存在上述问题。型这类制件时，由于熔料是沿着模具的分型面进入型腔，因此不存在上述问题。3.
163、3.1 塑料注射成型机塑料注射成型机 3.3.1 塑料注射成型机塑料注射成型机 n多模注射成型机多模注射成型机 n多模注射成型机是一种多工位操作的特殊注射成型机，根据注射量和机器的用途，多模注射成型机也可将注射与合模装置进行多种形式样的排列。多模注射成型机是一种多工位操作的特殊注射成型机，根据注射量和机器的用途，多模注射成型机也可将注射与合模装置进行多种形式样的排列。n(2) 按注射机的加工能力分类按注射机的加工能力分类n注射机的加工能力主要用注射量和合模力参数表示，国际上通用的表示方法是用注射量和合模力同时表示。按其加工能力可分为超小型、小型、注射机的加工能力主要用注射量和合模力参数表示，国
164、际上通用的表示方法是用注射量和合模力同时表示。按其加工能力可分为超小型、小型、中型、大型、超大型中型、大型、超大型(巨型巨型)注射机。注射机。n(3) 按注射机的用途分类按注射机的用途分类n随着塑料新产品的不断开发和应用，注射机的适应范围亦不断扩大，有通用型的，也有专用型的。目前主要有热塑性塑料通用型、热固性塑料型、随着塑料新产品的不断开发和应用，注射机的适应范围亦不断扩大，有通用型的，也有专用型的。目前主要有热塑性塑料通用型、热固性塑料型、发泡型、排气型、高速型、多色、精密及螺纹制件等类型。我国生产的注射机主要是热塑性塑料通用型和部分热固性塑料型。发泡型、排气型、高速型、多色、精密及螺纹制件
165、等类型。我国生产的注射机主要是热塑性塑料通用型和部分热固性塑料型。n3)注射成型机型号规格的表示法注射成型机型号规格的表示法n注射机型号规格的表示法目前各国尚不统一，但主要有注射量、合模力、注射量与合模力同时表示等注射机型号规格的表示法目前各国尚不统一，但主要有注射量、合模力、注射量与合模力同时表示等3种。我国允许采用注射量、注射量与合模种。我国允许采用注射量、注射量与合模力两种方法。力两种方法。n(1) 注射量表示法注射量表示法n注射量表示法是用注射机的注射容量注射量表示法是用注射机的注射容量(cm3)表示注射机的规格。即注射机以标准螺杆表示注射机的规格。即注射机以标准螺杆(常用普通型螺杆常
166、用普通型螺杆)注射时的注射时的80理论注射量表示。这种表理论注射量表示。这种表示法比较直观，规定了注射机成型制件的体积范围。但注射容量与加工塑料性能和状态有着密切的关系，所以注射量表示法不能直接判断两台机示法比较直观，规定了注射机成型制件的体积范围。但注射容量与加工塑料性能和状态有着密切的关系，所以注射量表示法不能直接判断两台机器规格的大小。器规格的大小。n如如XS ZY 125，其中，其中125是指注射机的注射容量为是指注射机的注射容量为125 cm3，XS ZY表示表示X为成型、为成型、S为塑料、为塑料、Z为注射、为注射、Y为预塑式。为预塑式。n(2)合模力表示法合模力表示法n合模力表示法
167、是用注射机最大合模力来表示注射机的规格。所以此表示法直观、简单。因为注射机合模力不会受到其他取值的影响而改变，可直合模力表示法是用注射机最大合模力来表示注射机的规格。所以此表示法直观、简单。因为注射机合模力不会受到其他取值的影响而改变，可直接反映出注射机成型制件面积的大小。合模力与注射量之间存在一个大致的比例关系。可是，合模力表示法并不直接反映注射制件体积的大小，接反映出注射机成型制件面积的大小。合模力与注射量之间存在一个大致的比例关系。可是，合模力表示法并不直接反映注射制件体积的大小，所以此法不能表示出注射机在加工制件时的全部能力及规格的大小，使用起来还是不够方便。所以此法不能表示出注射机在
168、加工制件时的全部能力及规格的大小，使用起来还是不够方便。n(3)合模力与注射量表示法合模力与注射量表示法n合模力合模力(kN)与注射量与注射量(cm3)表示法是国际上通行的规格表示法。这种表示法是用注射机合模力作为分母，注射量作为分子表示注射机的规格表示法是国际上通行的规格表示法。这种表示法是用注射机合模力作为分母，注射量作为分子表示注射机的规格(注注射量合模力射量合模力)。对于注射量，为了对不同的注射机都有一个共同的比较基准，特规定为注射压力在。对于注射量，为了对不同的注射机都有一个共同的比较基准，特规定为注射压力在100 MPa时的理论注射量。这种表示法比较时的理论注射量。这种表示法比较全
169、面地反映了注射机的主要性能。全面地反映了注射机的主要性能。n如如SZ 6350，其中，其中63表示注射容量为表示注射容量为63 cm3，合模力为，合模力为50 10 kN，S表示塑料机械，表示塑料机械，Z表示注射机。表示注射机。3.3.1 塑料注射成型机塑料注射成型机 3.3.1 塑料注射成型机塑料注射成型机 3.3.1 塑料注射成型机塑料注射成型机 3.3.1 塑料注射成型机塑料注射成型机 3.3.1 塑料注射成型机塑料注射成型机 n注射速率、注射速度或注射时间的选定很重要，将直接影响到制件的质量和生产率，注射速率过低注射速率、注射速度或注射时间的选定很重要，将直接影响到制件的质量和生产率，
170、注射速率过低(即注射时间过长即注射时间过长)，制件易形成冷接缝，不易充满复杂的模腔。合理地提高注射速率，能缩短生产周期，降低制件的尺寸公差，能在较低的制件易形成冷接缝，不易充满复杂的模腔。合理地提高注射速率，能缩短生产周期，降低制件的尺寸公差，能在较低的模温下顺利地获得优良的制件。特别是在成型壁薄、长流程制件及低发泡制件时采用高的注射速率，能获得优良的制件。模温下顺利地获得优良的制件。特别是在成型壁薄、长流程制件及低发泡制件时采用高的注射速率，能获得优良的制件。因此目前有提高注射速率的趋势。因此目前有提高注射速率的趋势。1000 cm3以下的中小型螺杆式注射机的注射时间通常在以下的中小型螺杆式
171、注射机的注射时间通常在3 s 5 s，大型或超大型注，大型或超大型注射机也很少超过射机也很少超过l0 s。但是，注射速率也不可能过高，否则塑料高速流经喷嘴时，易产生大量的摩擦热，使物料发生热。但是，注射速率也不可能过高，否则塑料高速流经喷嘴时，易产生大量的摩擦热，使物料发生热解和变色，模腔中的空气由于被急剧压缩而产生热量，在排气口上有可能出现制件烧伤现象。一般说来，注射速率应根解和变色，模腔中的空气由于被急剧压缩而产生热量，在排气口上有可能出现制件烧伤现象。一般说来，注射速率应根据工艺要求、塑料的性能、制件的形状及壁厚、浇口设计以及模具的冷却情况来选定。据工艺要求、塑料的性能、制件的形状及壁厚
172、、浇口设计以及模具的冷却情况来选定。n为了提高注射制件的质量，尤其对形状复杂制件的成型，近年来发展了变速注射，即注射速度是变化的，其变化规律据为了提高注射制件的质量，尤其对形状复杂制件的成型，近年来发展了变速注射，即注射速度是变化的，其变化规律据制件的结构形状和塑料的性能确定。制件的结构形状和塑料的性能确定。n(4)塑化能力塑化能力n塑化能力是指单位时间内所能塑化的物料量。显然，注射机的塑化装置应该在规定的时间内，保证能够提供足够量的、塑化能力是指单位时间内所能塑化的物料量。显然，注射机的塑化装置应该在规定的时间内，保证能够提供足够量的、塑化均匀的熔料。塑化能力应与注射机的整个成型周期配合协调
173、，若塑化能力高而机器的空循环时间太长，则不能发挥塑化均匀的熔料。塑化能力应与注射机的整个成型周期配合协调，若塑化能力高而机器的空循环时间太长，则不能发挥塑化装置的能力，反之，则会加长成型周期。目前注射机的塑化能力有了较大的提高。塑化装置的能力，反之，则会加长成型周期。目前注射机的塑化能力有了较大的提高。n(5)锁模力锁模力n如前所述，注射时熔料进入模腔时仍有较大的压力，它促使模具从分型面处涨开。为了平衡熔料的压力，夹紧模具，保如前所述，注射时熔料进入模腔时仍有较大的压力，它促使模具从分型面处涨开。为了平衡熔料的压力，夹紧模具，保证制件的精度，注射机合模机构必须有足够的锁模力。锁模力同注射量一样
174、，也在一定程度上反映出注射机所能塑制制证制件的精度，注射机合模机构必须有足够的锁模力。锁模力同注射量一样，也在一定程度上反映出注射机所能塑制制件的大小，是件的大小，是个重要参数，所以有的国家采用最大锁模力作为注射机的规格标称。模腔压力由注射压力传递而来，它个重要参数，所以有的国家采用最大锁模力作为注射机的规格标称。模腔压力由注射压力传递而来，它在模腔内不是均匀分布的。模腔压力约为注射压力的在模腔内不是均匀分布的。模腔压力约为注射压力的25% 50%。对于塑料流动性差、形状复杂、精度要求高的制件，。对于塑料流动性差、形状复杂、精度要求高的制件，需要较高的模腔压力。但是过高的模腔压力将对锁模力和模
175、具强度提出较高的要求，且使制件脱模困难，残余应力增大，需要较高的模腔压力。但是过高的模腔压力将对锁模力和模具强度提出较高的要求，且使制件脱模困难，残余应力增大，故一般不用过高的模腔压力。对于一般熔料粘度的制件，模腔压力为故一般不用过高的模腔压力。对于一般熔料粘度的制件，模腔压力为20 MPa 30 MPa；对于熔料粘度较高、制件精度；对于熔料粘度较高、制件精度要求高的情况，模腔压力为要求高的情况，模腔压力为30 MPa 40MPa。3.3.1 塑料注射成型机塑料注射成型机 3.3.1 塑料注射成型机塑料注射成型机 3.3.1 塑料注射成型机塑料注射成型机 3.3.1 塑料注射成型机塑料注射成型
176、机 n动模板行程动模板行程n动模板行程是指动模能够移动的最大值。对曲肘式合模机构，其动模板行程是一定的；而直压式合模机动模板行程是指动模能够移动的最大值。对曲肘式合模机构，其动模板行程是一定的；而直压式合模机构的动模板行程是可变的，它与所安装的模具厚度有关，当所安装的模具厚度为最小值时，动模板行程构的动模板行程是可变的，它与所安装的模具厚度有关，当所安装的模具厚度为最小值时，动模板行程为最大值。反之为最小值。为便于取出制件，一般动模板行程要大于制件高度的为最大值。反之为最小值。为便于取出制件，一般动模板行程要大于制件高度的2倍。倍。n模具最大厚度模具最大厚度Hmax和最小厚度和最小厚度Hmin
177、n模具最大厚度和最小厚度是指动模板闭合后达到规定锁模力时，动模板与定模板之间所达到的最大和最模具最大厚度和最小厚度是指动模板闭合后达到规定锁模力时，动模板与定模板之间所达到的最大和最小距离，这两值之差就是调模机构的调模行程。这两个基本尺寸对模具安装尺寸的设计十分重要。若模小距离，这两值之差就是调模机构的调模行程。这两个基本尺寸对模具安装尺寸的设计十分重要。若模具实际厚度小于注射机的模具最小厚度，则必须设置模厚调整块，使模具厚度尺寸大于具实际厚度小于注射机的模具最小厚度，则必须设置模厚调整块，使模具厚度尺寸大于Hmin。否则就。否则就不能实现正常合模。若实际模具厚度大于模具最大厚度，则模具也不能
178、正常合模，达不到规定的锁模力。不能实现正常合模。若实际模具厚度大于模具最大厚度，则模具也不能正常合模，达不到规定的锁模力。这一点对曲肘式合模机构尤为突出。一般模具厚度设定在这一点对曲肘式合模机构尤为突出。一般模具厚度设定在Hmax和和Hmin之间。之间。n(7)开合模速度开合模速度n为使模具闭合时平稳以及开模、顶出制件时不使塑料制件损坏，要求模板慢行，但模板又不能在全行程为使模具闭合时平稳以及开模、顶出制件时不使塑料制件损坏，要求模板慢行，但模板又不能在全行程中都慢速运行，这样会降低生产率。因此，在每一个成型周期中，模板的运行速度是变化的，中都慢速运行，这样会降低生产率。因此，在每一个成型周期
179、中，模板的运行速度是变化的，般注射般注射机动模板运行速度是按慢机动模板运行速度是按慢快快慢的节奏设计的。慢的节奏设计的。n从注射机发展过程来看，开合模速度有提高的趋势。过去一般为从注射机发展过程来看，开合模速度有提高的趋势。过去一般为(10 20) m/min，而现在大部分注，而现在大部分注射机的快速移模速度为射机的快速移模速度为(30 35) m/min，有的甚至达到，有的甚至达到70 m/min。慢速移模速度一般在。慢速移模速度一般在(0.24 3) m/min的范围内。的范围内。3.3.2 塑料挤出机塑料挤出机 n挤出成型是塑料成型加工的重要成型方法之一。大部分热塑性塑料都能用此法进行加
180、工。与其他成型方挤出成型是塑料成型加工的重要成型方法之一。大部分热塑性塑料都能用此法进行加工。与其他成型方法相比，挤出成型有下述特点：生产过程连续，因而其产品都是连续的；生产效率高；应用范围广，能法相比，挤出成型有下述特点：生产过程连续，因而其产品都是连续的；生产效率高；应用范围广，能生产管材、板材、棒材、薄膜、电缆、中空制件、异型截面型材等；投资少、收效快。挤出成型制件已生产管材、板材、棒材、薄膜、电缆、中空制件、异型截面型材等；投资少、收效快。挤出成型制件已被广泛地应用于人民生活以及农业、建筑业、石油化工、机械、国防等工业部门。被广泛地应用于人民生活以及农业、建筑业、石油化工、机械、国防等
181、工业部门。n挤出成型在挤出机上进行，挤出机是塑料成型加工机械的重要机态之一挤出成型在挤出机上进行，挤出机是塑料成型加工机械的重要机态之一n1.挤出机的工作原理及组成n如图如图3.28所示为卧式单螺杆挤出机结构图。它的工作过程如下：塑料从料斗进入挤出机，在螺杆的转所示为卧式单螺杆挤出机结构图。它的工作过程如下：塑料从料斗进入挤出机，在螺杆的转动作用下将其向前输送，塑料在向前移动的过程中，受到料筒的加热、螺杆的剪切和压缩作用使塑料熔动作用下将其向前输送，塑料在向前移动的过程中，受到料筒的加热、螺杆的剪切和压缩作用使塑料熔融，并实现由玻璃态、高弹态及粘流态的三态变化。在加压的情况下，使处于粘流态的塑
182、料通过具有一融，并实现由玻璃态、高弹态及粘流态的三态变化。在加压的情况下，使处于粘流态的塑料通过具有一定的形状的口模而成为截面与口模形状相仿的连续体。然后冷却定型为玻璃态，得到所需的制件。定的形状的口模而成为截面与口模形状相仿的连续体。然后冷却定型为玻璃态，得到所需的制件。n为了使塑料挤出成型过程得以进行，一台完好的挤出机组由下列各部分组成，即主机为了使塑料挤出成型过程得以进行，一台完好的挤出机组由下列各部分组成，即主机(图图3.28)，辅机，辅机及控制系统三大部分。及控制系统三大部分。n(1)主机主机n一台挤出机一台挤出机(主机主机)由下列三个部分组成由下列三个部分组成n挤出系统：主要由螺杆
183、和料筒组成。是挤出机的关键部分。塑料通过挤出系统而塑化成均匀的熔体，并挤出系统：主要由螺杆和料筒组成。是挤出机的关键部分。塑料通过挤出系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中在所建立的压力下，被螺杆连续地定量定压定温地挤出机头。在这一过程中在所建立的压力下，被螺杆连续地定量定压定温地挤出机头。n传动系统：其作用是驱动螺杆，保证螺杆在工作过程中所需要的扭矩和转速。它由各种大小齿轮、传动传动系统：其作用是驱动螺杆，保证螺杆在工作过程中所需要的扭矩和转速。它由各种大小齿轮、传动轴、轴承及电动机组成。轴、轴承及电动机组成。n加热冷却系统：其作用是对料筒加热冷却系统：其作用是对料筒(或螺杆或螺杆)进行加热
184、和冷却，以保证成型过程在工艺要求的温度范围内完进行加热和冷却，以保证成型过程在工艺要求的温度范围内完成。成。3.3.2 塑料挤出机塑料挤出机n(2)辅机辅机n挤出机辅机的组成是根据制件的种类而定的。一般由以下几个部分组成。挤出机辅机的组成是根据制件的种类而定的。一般由以下几个部分组成。n机头机头(口模口模)：它是制件成型的主要部件，熔融塑料通过它获得一定的几何截面和尺寸定型装置：它的作：它是制件成型的主要部件，熔融塑料通过它获得一定的几何截面和尺寸定型装置：它的作用是将从机头中挤出的塑料的既定形状稳定下来，对其进行精整，从而得到更为精确的截面形状、尺寸用是将从机头中挤出的塑料的既定形状稳定下来
185、，对其进行精整，从而得到更为精确的截面形状、尺寸和光亮的表面。和光亮的表面。n冷却装置：由定型装置出来的塑料在此得到充分的冷却，获得最终的形状和尺寸冷却装置：由定型装置出来的塑料在此得到充分的冷却，获得最终的形状和尺寸n牵引装置：其作用为均匀地牵引制件，并对制件的截面尺寸进行控制，使挤出过程稳定地进行。牵引装置：其作用为均匀地牵引制件，并对制件的截面尺寸进行控制，使挤出过程稳定地进行。n切割装置：其作用是将连续挤出的制作切成切割装置：其作用是将连续挤出的制作切成定的长度或宽度。定的长度或宽度。n卷取装置：其作用是将软制件卷取装置：其作用是将软制件(薄膜、软管、单丝薄膜、软管、单丝)卷绕成卷。卷
186、绕成卷。n(3)控制系统控制系统n挤出机组的控制系统是由各种电器、仪表和执行机构组成。其作用是：根据自动化水平的高低，控制挤挤出机组的控制系统是由各种电器、仪表和执行机构组成。其作用是：根据自动化水平的高低，控制挤出机组的电机、辅机的拖功电动机，驱动液压泵、液压缸出机组的电机、辅机的拖功电动机，驱动液压泵、液压缸(或汽缸或汽缸)和其他各种执行机构，使其满足工艺和其他各种执行机构，使其满足工艺所要求的转速和功率，并保证主辅机能协调的运行；检测、控制主辅机的温度、压力、流量和制件的质所要求的转速和功率，并保证主辅机能协调的运行；检测、控制主辅机的温度、压力、流量和制件的质量，实现整个挤出机组的自动
187、控制。量，实现整个挤出机组的自动控制。n般地说，主机在挤出机中是最主要的部分，而主机的组成部分中，挤出系统又是最关键的部分。传动般地说，主机在挤出机中是最主要的部分，而主机的组成部分中，挤出系统又是最关键的部分。传动系统和加热系统则是为了保证挤出系统正常工作服务的。在辅机的组成部分中。机头的设计和制造质量系统和加热系统则是为了保证挤出系统正常工作服务的。在辅机的组成部分中。机头的设计和制造质量也比较重要。因此，衡量一套挤出机组的合理性与先进性必须是全面的和综合的，要从实际出发。为了也比较重要。因此，衡量一套挤出机组的合理性与先进性必须是全面的和综合的，要从实际出发。为了得到合格、高质量的塑料制
188、件，各个环节均要符合工艺要求。得到合格、高质量的塑料制件，各个环节均要符合工艺要求。3.3.2 塑料挤出机塑料挤出机3.3.2 塑料挤出机塑料挤出机n2.挤出机的分类n随着挤出机用途的增加及挤出成型法的广泛应用和发展，挤出机的类型日益增多，目前挤出机的分类方随着挤出机用途的增加及挤出成型法的广泛应用和发展，挤出机的类型日益增多，目前挤出机的分类方法很多但不统一。法很多但不统一。n根据螺杆数目的多少，分为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机及多螺杆挤出机。根据螺杆数目的多少，分为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机及多螺杆挤出机。n根据挤出机中是否有螺杆存在，分为螺杆式挤出机和柱塞式挤出机。根据挤出机中是否有螺杆存
189、在，分为螺杆式挤出机和柱塞式挤出机。n根据螺杆的运转速度来分，有普通型挤出机，转速在根据螺杆的运转速度来分，有普通型挤出机，转速在100 r/min以下；高速挤出机，转速为以下；高速挤出机，转速为(100 300)r/min；超高速挤出机，转速为；超高速挤出机，转速为(300 1500)r/min。n根据挤出机的装配结构分类，有整体式挤出机和分开式挤出机。整体式挤出机的特点是：结构紧凑，需根据挤出机的装配结构分类，有整体式挤出机和分开式挤出机。整体式挤出机的特点是：结构紧凑，需机械加工的零件数目少，占地面积小，是普遍通用的结构类型。机械加工的零件数目少，占地面积小，是普遍通用的结构类型。n根据
190、挤出机中螺杆所处的空间位置，可分为卧式挤出机和立式挤出机。根据挤出机中螺杆所处的空间位置，可分为卧式挤出机和立式挤出机。n根据挤出机在加工过程中是否排气，又可分为排气式挤出机和非排气式挤出机。排气式挤出机可排出物根据挤出机在加工过程中是否排气，又可分为排气式挤出机和非排气式挤出机。排气式挤出机可排出物料中的水分、溶剂、不凝气体等。目前，最常用的是卧式单螺杆非排气式挤出机。料中的水分、溶剂、不凝气体等。目前，最常用的是卧式单螺杆非排气式挤出机。 n3.单螺杆挤出机的主要参数n(1)单螺杆挤出机的性能特征通常用以下几个主要技术参数表示：单螺杆挤出机的性能特征通常用以下几个主要技术参数表示：n螺杆直
191、径：指螺杆外径，用螺杆直径：指螺杆外径，用D表示，单位表示，单位mm。n螺杆长径比：螺杆长径比： 用用LD表示。其中表示。其中L为螺杆的工作部分为螺杆的工作部分(或有效部分或有效部分)长度，即有螺纹部分的长度长度，即有螺纹部分的长度(工艺上工艺上将将L定义为由加料口中心线到螺纹末端的长度定义为由加料口中心线到螺纹末端的长度)，D为螺杆直径，见图为螺杆直径，见图3.29。3.3.2 塑料挤出机塑料挤出机3.3.2 塑料挤出机塑料挤出机n螺杆的转数范围：用螺杆的转数范围：用nmax nmin表示。表示。nmax表示最高转数，表示最高转数，nmin表示最低转数。用表示最低转数。用n(转转/分分)表示
192、螺杆转数。表示螺杆转数。n驱动电机功率：用驱动电机功率：用P表示，单位为表示，单位为kW。n料筒加热段数：用料筒加热段数：用B表示。表示。n料筒加热功率：用料筒加热功率：用E表示，单位为表示，单位为kW。n挤出机生产率：用挤出机生产率：用Q表示，单位为表示，单位为kg / h。n机器的中心高：机器的中心高： 用用H表示，指螺杆中心线到地面的高度，单位表示，指螺杆中心线到地面的高度，单位mm。n机器的外形尺寸：长、宽、高，单位机器的外形尺寸：长、宽、高，单位mm。n(2)螺杆的主要参数螺杆的主要参数n除上面介绍过的螺杆直径除上面介绍过的螺杆直径D和长径比和长径比LD以外，螺杆还有下面了几个参数：
193、以外，螺杆还有下面了几个参数：n螺杆的分段：根据物料在螺槽中的运动及其物理状态的变化，对常规螺杆来说，一般分为螺杆的分段：根据物料在螺槽中的运动及其物理状态的变化，对常规螺杆来说，一般分为三段：加料段，由料斗加入的物料靠此段向前输送，并开始被压实；压缩段三段：加料段，由料斗加入的物料靠此段向前输送，并开始被压实；压缩段(亦叫转化段亦叫转化段)，物料在此段继续被压实，并向熔融状态转化；均化段，物料在此段继续被压实，并向熔融状态转化；均化段(亦叫计量段或泄出段亦叫计量段或泄出段)，物料在此，物料在此段呈粘流态。段呈粘流态。n螺槽深度：这是一个变化值。对常规三段螺杆来说，加料段的螺槽深度用螺槽深度：
194、这是一个变化值。对常规三段螺杆来说，加料段的螺槽深度用h1表示，一般是表示，一般是个定值；均化段的螺槽深度刚个定值；均化段的螺槽深度刚h3表示，一般也是个定值；压缩段的槽深是变化的，用表示，一般也是个定值；压缩段的槽深是变化的，用h2表示。螺槽深度用毫米作单位。表示。螺槽深度用毫米作单位。3.3.2 塑料挤出机塑料挤出机3.4 思思 考考 题题 n1塑料的使用性能有哪些？塑料的使用性能有哪些？n2热固性塑料的工艺性表现在哪些方面？热固性塑料的工艺性表现在哪些方面？n3热塑性塑料的工艺性表现在哪些方面？热塑性塑料的工艺性表现在哪些方面？n4注射成型过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模等步骤，注射成型过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模等步骤，在熔体充满型腔与冷却定型过程中又分哪几个阶段？在熔体充满型腔与冷却定型过程中又分哪几个阶段？n5确定注射压力的原则是什么？确定注射压力的原则是什么？ Q & A?Thanks!
