塑料模具課件

1、第第1章章 高分子聚合物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與性能高分子聚合物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與性能1.1 聚合物分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)聚合物分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、基本概念、基本概念1）塑料是以）塑料是以高分子聚合物高分子聚合物(樹脂樹脂)為主要成分，并在加工為為主要成分，并在加工為制品的某階段可流動(dòng)成型的材料。制品的某階段可流動(dòng)成型的材料。2）高分子聚合物：是由一種或幾種低分子化合物通過聚合）高分子聚合物：是由一種或幾種低分子化合物通過聚合反應(yīng)而生成的一種高分子化合物。簡稱反應(yīng)而生成的一種高分子化合物。簡稱高聚物高聚物或或聚合物聚合物。 塑料的主要成分是塑料的主要成分是樹脂樹脂樹脂分為樹脂分為天然樹脂天然樹脂和和合成樹脂。合成樹脂。 2聚

2、合物的結(jié)構(gòu)nCH2CH2CHCH2 2CHCH2 2n n 乙烯聚乙烯：單元體的個(gè)數(shù) 稱為聚合度，n值越大，相對分子質(zhì)量越大。：能合成高分子化合物的低分子物質(zhì)，如聚乙烯的單元體是CH2CH2 。3聚合物的特點(diǎn)：聚合物的特點(diǎn)：（1）含原子數(shù)量多含原子數(shù)量多，一個(gè)高分子中含有幾千個(gè)、幾萬個(gè)、甚至幾百萬個(gè)原子。（2）分子量大分子量大，高分子化合物的分子量一般可自幾萬至幾十萬、幾百萬甚至上千萬。例如尼龍分子的分子量為二萬三千左右，天然橡膠的為四十萬。（3）分子長度相對于低分子長分子長度相對于低分子長，例如低分子乙烯的長度約為0.0005m，而高分子聚乙烯的長度則為6.8m，是前者的13600倍。4.

3、聚合物的分類：聚合物的分類： 1）聚合物大分子基本上都屬于長鏈狀結(jié)構(gòu)，按結(jié)構(gòu)不同可）聚合物大分子基本上都屬于長鏈狀結(jié)構(gòu)，按結(jié)構(gòu)不同可分為：分為：a) 線型聚合物 b)帶有支鏈的線型聚合物c)體型聚合物a)熱塑性聚合物：熱塑性聚合物：其特點(diǎn)是具有彈性和塑性，受其特點(diǎn)是具有彈性和塑性，受熱后軟化或熔融，此時(shí)可成型加工，冷卻后固化，熱后軟化或熔融，此時(shí)可成型加工，冷卻后固化，再加熱仍可軟化。如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺（尼再加熱仍可軟化。如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺（尼龍）等；龍）等；常采用常采用注射注射、擠出擠出或或吹塑吹塑等方法成型。等方法成型。b)熱固性聚合物：熱固性聚合物：其特點(diǎn)脆性大、彈性和塑性較

4、其特點(diǎn)脆性大、彈性和塑性較低。在開始受熱時(shí)也可以軟化或熔融，但是一旦固低。在開始受熱時(shí)也可以軟化或熔融，但是一旦固化成型就不會(huì)再軟化。此時(shí)，即使加熱到接近分解化成型就不會(huì)再軟化。此時(shí)，即使加熱到接近分解的溫度也無法軟化，且也不會(huì)溶解在溶劑中。如酚的溫度也無法軟化，且也不會(huì)溶解在溶劑中。如酚醛、脲醛等醛、脲醛等常采用常采用壓縮壓縮或或壓注壓注方法成型，也可采用注射成型。方法成型，也可采用注射成型。 2）聚合物按分子結(jié)構(gòu)及熱性能不同分 a) 結(jié)晶型聚合物：如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺（尼龍）等；如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺（尼龍）等； b)無定形聚合物：如聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS等。3）聚合物按照分子排

5、列的幾何特征，可分）聚合物按照分子排列的幾何特征，可分：一部分分子有規(guī)則緊密排列一部分分子有規(guī)則緊密排列無規(guī)則線團(tuán)狀纏繞無規(guī)則線團(tuán)狀纏繞1.2 聚合物的熱力學(xué)性能聚合物的熱力學(xué)性能1、聚合物的物理狀態(tài)：、聚合物的物理狀態(tài)：1）定義：聚合物在不同溫度下所表現(xiàn)出來的分子熱運(yùn)動(dòng)特征稱為聚合物的物理狀態(tài)。2）分類： 玻璃態(tài)（結(jié)晶態(tài)） 高彈態(tài) 粘流態(tài)物理狀態(tài)的轉(zhuǎn)變主要與溫度有關(guān)。物理狀態(tài)的轉(zhuǎn)變主要與溫度有關(guān)。1.2 聚合物的熱力學(xué)性能聚合物的熱力學(xué)性能 2. 聚合物的熱力學(xué)曲線：受恒力作用時(shí)變形程度與聚合物的熱力學(xué)曲線：受恒力作用時(shí)變形程度與溫度關(guān)系曲線。溫度關(guān)系曲線。1線型無定形聚合物；2線型結(jié)晶聚合

6、物玻璃態(tài) 高彈態(tài)粘流態(tài)12bgfdm（脆化溫度） （玻璃化溫度） （粘流溫度） （熱分解溫度）（熔點(diǎn)）變形程度變形程度溫度溫度E1.2 聚合物的熱力學(xué)性能聚合物的熱力學(xué)性能玻璃態(tài)：玻璃態(tài)： 塑料處于溫度 以下的狀態(tài)，為堅(jiān)硬的固體，是大多數(shù)塑件的使用狀態(tài)塑件的使用狀態(tài)。 稱為玻璃化溫度，是多數(shù)塑料使用溫度的上限。高彈態(tài)：高彈態(tài)： 塑料處于溫度 和 之間的狀態(tài)，類似橡膠狀態(tài)的彈性體，仍具有可逆的形變性質(zhì)。這一溫度范圍成型工藝有真空成型。ggfg1.2 聚合物的熱力學(xué)性能聚合物的熱力學(xué)性能粘流態(tài)：粘流態(tài)： 當(dāng)塑料受熱溫度超過 時(shí)，由于分子鏈的整體運(yùn)動(dòng)，塑料開始有明顯的流動(dòng)，塑料開始進(jìn)入粘流態(tài)變成粘流

7、液體，通常我們也稱之為熔體。塑料在這種狀態(tài)下的變形不具可逆性質(zhì)，一經(jīng)成型和冷卻后，其形狀永遠(yuǎn)保持下來。 稱為粘流化溫度，是聚合物從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)（或粘流態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)）的臨界溫度。當(dāng)塑料繼續(xù)加熱，溫度至 時(shí)，聚合物開始分解變色， 稱為熱分解溫度，是聚合物在高溫下開始分解的臨界溫度。這一溫度范圍的成型方法主要有注射、壓縮、壓注和擠出成型等。ddff1.3 聚合物的流變學(xué)性質(zhì)聚合物的流變學(xué)性質(zhì) 流變學(xué)流變學(xué)研究物質(zhì)變形與流動(dòng)的科學(xué)。 粘流態(tài)的聚合物在外力作用下，相互交纏卷曲的大分子鏈將會(huì)沿受力沿受力方向發(fā)生解纏，伸直以及相對滑移，從而表現(xiàn)出一種變形量很大的宏觀流動(dòng)。 聚合物的流變學(xué)主要研究聚合

8、物在外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)力、應(yīng)變應(yīng)變和應(yīng)變速率應(yīng)變速率等力學(xué)現(xiàn)象與自身粘度自身粘度之間的關(guān)系，以及影響這些關(guān)系的各種因素。 流體在管道內(nèi)流流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)：層動(dòng)時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)：層流和湍流。流和湍流。 層流層流（黏性流動(dòng)或流（黏性流動(dòng)或流線流動(dòng)）特征：流體的質(zhì)線流動(dòng)）特征：流體的質(zhì)點(diǎn)沿著平行于流道軸線的點(diǎn)沿著平行于流道軸線的方向相對運(yùn)動(dòng)，與邊壁等方向相對運(yùn)動(dòng)，與邊壁等距離的液層以同一速度向距離的液層以同一速度向前移動(dòng)，不存在任何宏觀前移動(dòng)，不存在任何宏觀的層間質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，所有質(zhì)的層間質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，所有質(zhì)點(diǎn)的流線均相互平行。點(diǎn)的流線均相互平行。 湍流湍流（紊流）特征：流體（紊流）特征：流體的

9、質(zhì)點(diǎn)除向前運(yùn)動(dòng)外，還在主的質(zhì)點(diǎn)除向前運(yùn)動(dòng)外，還在主流動(dòng)的橫向上作不規(guī)則的任意流動(dòng)的橫向上作不規(guī)則的任意運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的流線呈紊亂狀態(tài)。運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的流線呈紊亂狀態(tài)。1.3 聚合物的流變學(xué)性質(zhì)聚合物的流變學(xué)性質(zhì)流體的流動(dòng)狀態(tài)由層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鞯臈l件：流體的流動(dòng)狀態(tài)由層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鞯臈l件： Re=Dv/Rec式中 Re雷諾數(shù)，為一無量綱的數(shù)群； D管道直徑； 流體密度； v流體速度； 流體剪切黏度； Rec臨界雷諾數(shù)，其值與流道的斷面形狀和流道壁的表面粗糙度等有關(guān)，光滑的金屬圓管Rec =2 0002 300。 上式討論：上式討論：Re與與v成正比與成正比與成反比，成反比，v越小、越小、越大就越不越大就越

10、不易呈現(xiàn)湍流狀態(tài)。易呈現(xiàn)湍流狀態(tài)。大多數(shù)聚合物熔體的粘度都很高，成型時(shí)流大多數(shù)聚合物熔體的粘度都很高，成型時(shí)流速不大，流動(dòng)的速不大，流動(dòng)的Re值遠(yuǎn)小于值遠(yuǎn)小于Rec，一般為，一般為10左右，因此，聚合左右，因此，聚合物熔體流動(dòng)為層流。物熔體流動(dòng)為層流。 1.牛頓流動(dòng)規(guī)律：牛頓流動(dòng)規(guī)律： 牛頓在研究液體流動(dòng)液體流動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，溫度一定溫度一定時(shí)，低分子液體在流動(dòng)時(shí)的切應(yīng)力切應(yīng)力和剪切速率剪切速率之間存在著如下關(guān)系： 1.3 聚合物的流變學(xué)性質(zhì)聚合物的流變學(xué)性質(zhì) 式中 ，比例常數(shù)，牛頓黏度或絕對黏度(簡稱黏度)，Pa.s。越大，黏稠性越大，剪切變形和流動(dòng)越不容易，需較大的切應(yīng)力。表示牛頓流體抵抗流動(dòng)變

11、形的能力。 式中 ，單位時(shí)間內(nèi)流體所產(chǎn)生的切應(yīng)變（剪切速率），s1。1.3 聚合物的流變學(xué)性質(zhì)聚合物的流變學(xué)性質(zhì)凡是液體層流時(shí)符合牛頓流動(dòng)規(guī)律的通稱牛頓流體。牛頓流體。牛頓流體是針對低分子液體提出的，但在注射成型中，也有少數(shù)聚合物熔體符合牛頓流動(dòng)規(guī)律少數(shù)聚合物熔體符合牛頓流動(dòng)規(guī)律，如聚碳酸酯、聚酰胺等。由于聚合物的大分子結(jié)構(gòu)和纏繞，聚合物熔體流動(dòng)行為遠(yuǎn)比低分子液體復(fù)雜。在注射成型中，大多數(shù)聚合物熔體是非牛頓流體非牛頓流體，且它們中的大多數(shù)都近似服從大多數(shù)都近似服從指數(shù)指數(shù)流動(dòng)規(guī)律。流動(dòng)規(guī)律。1.3 聚合物的流變學(xué)性質(zhì)聚合物的流變學(xué)性質(zhì)2. 指數(shù)流動(dòng)規(guī)律：指數(shù)流動(dòng)規(guī)律： 式中 K與聚合物和溫度有

12、關(guān)的常數(shù)，可反映聚合 物熔體的粘稠性，稱為粘度系數(shù)粘度系數(shù)； n與聚合物和溫度有關(guān)的常數(shù)，可反映聚合 物熔體偏離牛頓流體性質(zhì)的程度，稱為非非 牛頓指數(shù)。牛頓指數(shù)。nK1.3 聚合物的流變學(xué)性質(zhì)聚合物的流變學(xué)性質(zhì) 上式可改寫為： 設(shè) 于是，改寫為 式中 1nK1naKa（稱為流變方程） （稱為流動(dòng)方程）a 非牛頓流體的表觀粘度表觀粘度。1.3 聚合物的流變學(xué)性質(zhì)聚合物的流變學(xué)性質(zhì) 就表觀粘度的力學(xué)性質(zhì)而言，它與牛頓粘度相同。但是，表觀粘度表觀粘度表征的是非牛頓液體（服從指數(shù)流動(dòng)規(guī)律）在外力的左右下抵抗剪切變形的能力。由于非牛頓液體的流動(dòng)規(guī)律比較復(fù)雜，表觀粘度除與流體本身的性質(zhì)本身的性質(zhì)以及溫度溫

13、度有關(guān)以外，還受剪切速率剪切速率的影響，這就意味著外力的大小及其作用時(shí)間也能改變流體的粘稠性。1.3 聚合物的流變學(xué)性質(zhì)聚合物的流變學(xué)性質(zhì)討論：討論： n1時(shí)， 這意味著非牛頓流體變?yōu)榕ｎD流體，所以，n值可以用來反映非牛頓也體偏離偏離牛頓流體性質(zhì)的程度。 n1時(shí) ，絕對值 1n 越大，流體的非牛頓性越強(qiáng)，剪切速率對表觀粘度的影響越強(qiáng)。 其中n1時(shí)，稱為假塑性液體假塑性液體。（在注射成型中，除了熱固性聚合物和少數(shù)熱塑性聚合物外，大多數(shù)聚合物熔體均有近似假塑性液體流變學(xué)的性質(zhì)） n1時(shí)，稱為膨脹性液體膨脹性液體。（屬于膨脹性液體的主要是一些固體含量較高的聚合物懸乳液） Ka1naKa1naKnK

14、3.假塑性液體的流變學(xué)性質(zhì)假塑性液體的流變學(xué)性質(zhì)假塑性液體的非牛頓指數(shù)假塑性液體的非牛頓指數(shù)n0.512 在滿足使用要求的前提下在滿足使用要求的前提下,制件的所有的轉(zhuǎn)角盡制件的所有的轉(zhuǎn)角盡可能設(shè)計(jì)成圓角，或者用圓弧過渡?？赡茉O(shè)計(jì)成圓角，或者用圓弧過渡。 8.圓角圓角圓角的作用圓角的作用：圓角可避免應(yīng)力集中，提高制件強(qiáng)度 圓角可有利于充模和脫模圓角有利于模具制造，提高模具強(qiáng)度 圓角的確定：圓角的確定：內(nèi)壁圓角半徑應(yīng)為壁厚的一半外壁圓角半徑可為壁厚的1.5倍一般圓角半徑不應(yīng)小于0.5mm壁厚不等的兩壁轉(zhuǎn)角可按平均壁厚確定內(nèi)、外圓角半徑9、孔的設(shè)計(jì)、孔的設(shè)計(jì)孔的設(shè)計(jì)孔的設(shè)計(jì)（包括通孔、盲孔、異形孔、

15、螺紋孔） 設(shè)計(jì)原則： 孔的位置應(yīng)設(shè)置在不易削弱塑件強(qiáng)度的地方，保證足夠強(qiáng)度，以滿足使用要求； 盡量避免側(cè)孔。3.4.8 3.4.8 塑件上孔的設(shè)計(jì)塑件上孔的設(shè)計(jì) 孔與孔的距離，孔邊至塑件邊緣距離應(yīng)孔與孔的距離，孔邊至塑件邊緣距離應(yīng)不小于孔徑。不小于孔徑。（表（表3.7）固定用孔因承受較大負(fù)荷，可設(shè)計(jì)凸臺(tái)固定用孔因承受較大負(fù)荷，可設(shè)計(jì)凸臺(tái)來加強(qiáng)。如圖所示。來加強(qiáng)。如圖所示?？走呍龊窦訌?qiáng)1）通孔的設(shè)計(jì)）通孔的設(shè)計(jì)成型通孔時(shí)型芯有三種結(jié)構(gòu)形式，是根據(jù)成型通孔時(shí)型芯有三種結(jié)構(gòu)形式，是根據(jù)通孔大小通孔大小和和深度深度的具的具體情況，從而滿足型芯體情況，從而滿足型芯足夠的抗彎能力足夠的抗彎能力的需要出發(fā)而

16、設(shè)計(jì)。的需要出發(fā)而設(shè)計(jì)。（1）（2）（3）（2）附 (a)為一端固定的型芯成型，用于較淺的孔成型。為一端固定的型芯成型，用于較淺的孔成型。(b)為對接型芯，用于較為對接型芯，用于較深的通孔成型，這種方法容易使上下孔出現(xiàn)偏心。深的通孔成型，這種方法容易使上下孔出現(xiàn)偏心。(c)為一端固定，一端導(dǎo)向支為一端固定，一端導(dǎo)向支撐，這種方法使型芯有較好的強(qiáng)度和剛度，又能保證同軸度，撐，這種方法使型芯有較好的強(qiáng)度和剛度，又能保證同軸度，常用常用，但導(dǎo)向部，但導(dǎo)向部分周圍由于磨損易產(chǎn)生圓周縱向溢料分周圍由于磨損易產(chǎn)生圓周縱向溢料B。 飛邊飛邊盲孔：盲孔只能用一端固定的型芯來成型。為避免型芯彎曲：2）盲孔設(shè)計(jì)：

17、）盲孔設(shè)計(jì)： 壓注、注射成型， H4d 壓縮成型：平行加壓方向，H2.5d； 垂直加壓方向，H2d 直徑小于1.5或深度（H）太大時(shí)，應(yīng)用機(jī)械加工的方式獲得dHdH對于細(xì)長型芯對于細(xì)長型芯, ,為為防止其彎曲變形，在不防止其彎曲變形，在不影響塑件的條件下，可影響塑件的條件下，可在塑件的下方設(shè)支承柱在塑件的下方設(shè)支承柱來支撐。如圖所示來支撐。如圖所示。2）盲孔設(shè)計(jì)：）盲孔設(shè)計(jì)：無論通孔還是盲孔，兩孔無論通孔還是盲孔，兩孔太近時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)成長孔。太近時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)成長孔。3）異形孔設(shè)計(jì)：）異形孔設(shè)計(jì)： 采用拼合的方法來成形，避免側(cè)向抽芯。（1）（2）（3）1 1）、塑件上螺紋成型可用以下三種成型方法）、

18、塑件上螺紋成型可用以下三種成型方法 模具成型 機(jī)械加工制作 在塑件內(nèi)部鑲嵌金屬螺紋構(gòu)件。2 2）、設(shè)計(jì)原則：）、設(shè)計(jì)原則： 塑料螺紋強(qiáng)度較差，一般宜設(shè)計(jì)為粗牙螺紋。 塑料螺紋的精度不高，一般低于GB3級(jí)。 螺距不小于0.7mm；直徑不宜太小，外徑不小于4mm，內(nèi)徑不小于2mm； 10、塑料螺紋設(shè)計(jì)塑料螺紋設(shè)計(jì)螺紋最外圈和最里圈留有臺(tái)階，防止螺紋崩裂變形。為了增加塑件螺紋的強(qiáng)度，防止最外圈螺紋崩裂或變形，其始端和末端均不應(yīng)突然開始和結(jié)束，應(yīng)有一過渡段。如圖315所示，過渡段長度為L，其數(shù)值按表39選取。 塑料螺紋與金屬螺紋的配合長度應(yīng)不大于螺紋直徑的15倍(一般配合長度為810牙)。否則會(huì)降低可

19、旋入性，產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致塑料螺紋損壞，連接強(qiáng)度降低。在同一螺紋型芯或螺紋型在同一螺紋型芯或螺紋型環(huán)上有前后兩段螺紋時(shí)，應(yīng)環(huán)上有前后兩段螺紋時(shí)，應(yīng)使兩段螺紋的旋向和螺距相使兩段螺紋的旋向和螺距相同，圖同，圖316(a)，否則無法否則無法使塑件從型芯或型環(huán)上擰下使塑件從型芯或型環(huán)上擰下來。來。 當(dāng)螺距不等或旋向不當(dāng)螺距不等或旋向不同時(shí)，就要采用兩段型芯同時(shí)，就要采用兩段型芯或型環(huán)組合在一起的成型或型環(huán)組合在一起的成型方法，成型后分別擰下來，方法，成型后分別擰下來，圖圖 (b)所示。所示。1111、 齒輪的設(shè)計(jì)齒輪的設(shè)計(jì) 目前，在精度和強(qiáng)度要求不高的機(jī)構(gòu)中常見目前，在精度和強(qiáng)度要求不高的機(jī)構(gòu)中常見到塑

20、料齒輪傳動(dòng)。其常用的塑料有尼龍、聚碳酸到塑料齒輪傳動(dòng)。其常用的塑料有尼龍、聚碳酸酯、聚甲醛等。為了使塑料齒輪適應(yīng)注射成型工酯、聚甲醛等。為了使塑料齒輪適應(yīng)注射成型工藝、保證輪輻、輻板和輪轂有相應(yīng)的厚度，對塑藝、保證輪輻、輻板和輪轂有相應(yīng)的厚度，對塑料齒輪的各部分尺寸有一定的要求。料齒輪的各部分尺寸有一定的要求。輪緣寬度t3h(全齒高）；輻板厚度H1H（齒寬厚度）;輪轂厚度H2 H（齒寬厚度）=D （軸孔直徑）;輪轂外徑D1=1.53D（軸孔直徑）tht1t設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免塑料齒輪尖角處的應(yīng)力集中和成型時(shí)的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免塑料齒輪尖角處的應(yīng)力集中和成型時(shí)的應(yīng)力影響，為此，塑料輪要盡量避免截面突變，應(yīng)以較

21、應(yīng)力影響，為此，塑料輪要盡量避免截面突變，應(yīng)以較大圓弧進(jìn)行轉(zhuǎn)角過渡大圓弧進(jìn)行轉(zhuǎn)角過渡. .同時(shí)，為了防止裝配和使用塑料齒同時(shí)，為了防止裝配和使用塑料齒輪時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。輪時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。不宜采用過盈配合，而采用銷釘或半不宜采用過盈配合，而采用銷釘或半月形孔配合的形式。月形孔配合的形式。對于薄壁齒輪，壁厚不均勻會(huì)引起齒輪歪斜，采用無對于薄壁齒輪，壁厚不均勻會(huì)引起齒輪歪斜，采用無輪轂無輪緣的結(jié)構(gòu)可以很好地改善這種情況。但在輻板輪轂無輪緣的結(jié)構(gòu)可以很好地改善這種情況。但在輻板上有圖上有圖a a所示的大孔時(shí)，因孔在成型冷卻時(shí)很少向中心收所示的大孔時(shí)，因孔在成型冷卻時(shí)很少向中心收縮，會(huì)使齒輪歪斜，對此可采用

22、圖縮，會(huì)使齒輪歪斜，對此可采用圖b b所示的輻板結(jié)構(gòu)。所示的輻板結(jié)構(gòu)。 12、嵌件設(shè)計(jì)嵌件設(shè)計(jì)什么是什么是嵌件嵌件？ 塑件內(nèi)部鑲嵌有金屬、玻璃、木材、纖維、紙張、橡膠或已成型的塑件等稱為嵌件。使用嵌件的目的：使用嵌件的目的： 在于提高塑件的強(qiáng)度，滿足塑件某些特殊要求，如導(dǎo)電、導(dǎo)磁、耐磨和裝配連接等。使用嵌件的缺點(diǎn)：使用嵌件的缺點(diǎn)： 嵌件的設(shè)置往往使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，成型周期延長，制造成本增加，難于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)等問題。 常用的嵌件材料為金屬，常見的形式圖317：(a)為圓形嵌件；(b)為帶臺(tái)階圓柱形嵌件；(c)為片狀嵌件；(d)為細(xì)桿狀貫穿嵌件。嵌件的設(shè)計(jì)原則：嵌件的設(shè)計(jì)原則： 嵌件在塑件中可靠

23、固定：嵌件在塑件中可靠固定：為了防止嵌件受力時(shí)在塑件內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)或脫出，嵌件表面設(shè)計(jì)有適當(dāng)?shù)陌纪範(fàn)?。圖a菱形滾花，抗拉、抗扭強(qiáng)度都較大；若受軸向力較大，可開設(shè)環(huán)形溝槽，其寬度不小于2mm,深度為12mm圖b直紋滾花環(huán)形溝槽，防止轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向移動(dòng)；圖c薄壁管狀嵌件，邊緣翻邊，防止軸向移動(dòng)圖d板形嵌件，切開、孔眼、局部彎曲；圖f針狀嵌件，折彎、砸扁其中一段來固定 嵌件在模具內(nèi)的可靠定位：嵌件在模具內(nèi)的可靠定位：為了避免嵌件成型中受高壓高速的塑料流體沖擊而產(chǎn)生位移為了避免嵌件成型中受高壓高速的塑料流體沖擊而產(chǎn)生位移和變形，同時(shí)也防止塑料擠入嵌件上預(yù)留的孔或螺紋中，因和變形，同時(shí)也防止塑料擠入嵌件上預(yù)留的孔或

24、螺紋中，因此嵌件必須可靠定位，并要求此嵌件必須可靠定位，并要求嵌件的高度不超過其定位部分嵌件的高度不超過其定位部分直徑的直徑的2倍。倍。圖a利用嵌件上的光桿部分與模具配合；圖b利用凸肩與模具配合，即增加穩(wěn)定形，又可阻止塑料流入螺紋中；圖c利用凸出圓環(huán)，形成密封環(huán)，阻止塑料的流入。圖a嵌件直接插在模內(nèi)光桿上；圖b為一凸臺(tái)與模具上孔配合，增加了定位穩(wěn)定性和密封性；圖c以模具上的凸出圓環(huán)和內(nèi)螺紋嵌件配合；圖d采用內(nèi)部臺(tái)階與模具上的插入桿配合。嵌件與模具內(nèi)安裝孔的配合為H8/f8。嵌件過長或細(xì)長桿狀時(shí)嵌件過長或細(xì)長桿狀時(shí)，在模具內(nèi)設(shè)支柱以免嵌件彎曲，但在塑件上留下工藝孔，圖3-23。 嵌件周圍的壁厚應(yīng)

25、足夠大嵌件周圍的壁厚應(yīng)足夠大金屬嵌件與塑料冷卻時(shí)的收縮值相差較大，塑料周圍存在很大的內(nèi)應(yīng)力，如設(shè)計(jì)不當(dāng)，會(huì)造成塑件的開裂，因此選用與塑料收縮率相近的金屬作嵌件，或使嵌件周圍的塑料層厚度大于許用值。表310列出了嵌件周圍塑料層的許用厚度。嵌件的頂部也應(yīng)有足夠的塑料層厚度，否則會(huì)出現(xiàn)鼓泡或裂紋。 同時(shí)嵌件不應(yīng)帶有尖角，以減少應(yīng)力集中。對于熱塑性塑料注射成型，大嵌件進(jìn)行預(yù)熱，使其溫度達(dá)到接近塑料溫度。對于應(yīng)力難以消除的塑料，可在嵌件周圍覆蓋一層高聚物彈性體或在成型后進(jìn)行退火來降低應(yīng)力。13標(biāo)記符號(hào)標(biāo)記符號(hào) 塑件上有時(shí)帶有裝潢或某些特殊要求的文字或圖案標(biāo)記的塑件上有時(shí)帶有裝潢或某些特殊要求的文字或圖案

26、標(biāo)記的符號(hào)，符號(hào)應(yīng)放在分型面的平行方向上，并有適當(dāng)?shù)男倍纫员惴?hào)，符號(hào)應(yīng)放在分型面的平行方向上，并有適當(dāng)?shù)男倍纫员忝撃?。脫模?(a)為標(biāo)志符號(hào)在塑件上呈凸起狀，在模具上即為凹形，加工容易，但凸起的標(biāo)記符號(hào)容易被磨損； (c)為在凹框內(nèi)設(shè)置凸起的標(biāo)記符號(hào)，它可把凹框制成鑲塊嵌入模具內(nèi)，這樣既易于加工，在使用時(shí)標(biāo)記符號(hào)又不易被磨損破壞，常用。常用。 （b）為標(biāo)記符號(hào)在塑件中呈凹入狀，在模具上即為凸起，用一般機(jī)械加工難以滿足，需要用特殊加工工藝，但凹人標(biāo)記符號(hào)可涂印各種裝飾顏色，增添美觀性； 產(chǎn)品工藝性分析案例產(chǎn)品工藝性分析案例u塑件的工藝性是指塑件對成型加工的適應(yīng)性。u塑件工藝性設(shè)計(jì)包括：塑料材

27、料選擇、尺寸精度和表面粗糙的確定、塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。u塑件工藝性設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足使用性能和成型工藝的要求，力求做得結(jié)構(gòu)合理、外形美觀、便于成型。u如果給定一個(gè)塑件，在模具設(shè)計(jì)之前就要對塑件的工藝性進(jìn)行分析，主要包括：原材料分析、塑件結(jié)主要包括：原材料分析、塑件結(jié)構(gòu)分析、尺寸精度及表面質(zhì)量分析等。構(gòu)分析、尺寸精度及表面質(zhì)量分析等。零件為打火機(jī)外殼，零件為打火機(jī)外殼，大批量生產(chǎn)，大批量生產(chǎn)，材料為聚苯乙烯材料為聚苯乙烯（PS），），未注公差取未注公差取MT5級(jí)精級(jí)精度，試分析塑件工藝度，試分析塑件工藝性性。產(chǎn)品工藝性分析案例產(chǎn)品工藝性分析案例本章結(jié)束作業(yè)作業(yè)1：選擇你所熟悉的塑件進(jìn)行：選擇你所熟悉的塑件

28、進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。結(jié)構(gòu)分析。如水杯、手機(jī)殼、鼠標(biāo)、工藝品、電腦中如水杯、手機(jī)殼、鼠標(biāo)、工藝品、電腦中的各塑件等等的各塑件等等零件名稱：燈罩設(shè)計(jì)要求： 生產(chǎn)批量：大批量 材 料：聚碳酸酯 未注公差取MT5級(jí)精度作業(yè)作業(yè)2：產(chǎn)品工藝性分析：產(chǎn)品工藝性分析一、塑件的工藝性分析 1塑件的原材料分析，如下表： 塑料品種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使用溫度化學(xué)穩(wěn)定性性能特點(diǎn)成型特點(diǎn)聚碳酸酯（PC），屬于熱塑性塑料。線型結(jié)構(gòu)非結(jié)晶型材料，透明。小于130，耐寒性好，脆化溫度為-100。有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，不耐堿、酮、酯等。透光率較高，介電性能好，吸水性小，但水敏性強(qiáng)（含水量不得超過0.2%），且吸水后會(huì)降解。力學(xué)性能很好，抗沖擊抗

29、蠕變性能突出，但耐磨性較差。熔融溫度高（超過330才嚴(yán)重分解），但熔體粘度大；流動(dòng)性差（溢邊值為0. .06mm）；流動(dòng)性對溫度變化敏感，冷卻速度快；成型收縮率小；易產(chǎn)生應(yīng)力集中。結(jié)論1熔融溫度高且熔體粘度大，對于大于200g的塑件應(yīng)用螺桿式注射機(jī)成型，噴嘴宜用敞開式延伸噴嘴，并加熱，嚴(yán)格控制模具溫度，一般在70120為宜，模具應(yīng)用耐磨鋼，并淬火；2水敏性強(qiáng)，加工前必須干燥處理，否則會(huì)出現(xiàn)銀絲、氣泡及強(qiáng)度顯著下降現(xiàn)象；3易產(chǎn)生應(yīng)力集中，嚴(yán)格控制成型條件，塑件成型后退火處理，消除內(nèi)應(yīng)力；塑件壁不宜厚，避免有尖角、缺口和金屬嵌件造成應(yīng)力集中，脫模斜度宜取2 。2塑件的尺寸精度分析 該塑件尺寸精度無

30、特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，可按MT5查取公差，其主要尺寸公差標(biāo)注如下（單位均為mm）：塑件外形尺寸： 690-0.86 、 700-0.86 、 1270-1.28、 1290-1.28、1700-1.6 、 R50-0.24、 1370-1.2830-0.2、 80-0.28 1330-1.28內(nèi)形尺寸：630+0.74、640+0.74、1140+1.14、1210+1.28、R20+0.2、600+0.74、320+0.56、 300 +0.50、80+0.28、 1230+1.28、 1310+1.28、 1640+1.6孔尺寸：100+0.32 120+0.32、1370+1.

31、281640+1.6 4.50+0.24 2.0+0.2、 50+0.24孔心距尺寸：340.28 960.50 1500.273塑件表面質(zhì)量分析 該塑件要求外形美觀，色澤鮮艷，外表面沒有斑點(diǎn)及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4m。而塑件內(nèi)部沒有較高的表面粗糙度要求。4塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析（1）從圖紙上分析，該塑件的外形為回轉(zhuǎn)體，壁厚均勻，且符合最小壁厚要求。（2）塑件型腔較大，有尺寸不等的孔，如12、4-10、 4-4.5、4-5它們均符合最小孔徑要求。（3）在塑件內(nèi)壁有4個(gè)高2.2、長11的內(nèi)凸臺(tái)，因此成型后塑件不易取出，需要考慮側(cè)抽芯裝置。結(jié)論：綜上所述，該塑件可采用注射成型加工。 18313

32、694.566+0.34 02046+0.26 0R610222A材料：ABSB2.22A3:1BB-B18 0-0.1824本章結(jié)束第第4章注射成型原理及工藝特性章注射成型原理及工藝特性1、注射成型原理及其成型特點(diǎn)、注射成型原理及其成型特點(diǎn)1）注射成型原理： 粒狀粒狀或或粉狀粉狀的塑料的塑料料斗料斗料筒內(nèi)料筒內(nèi)受熱熔化受熱熔化注入閉合模具注入閉合模具冷卻定型。冷卻定型。螺桿式注射機(jī)螺桿式注射機(jī)注射模具注射模具注射成型工作循環(huán)注射成型工作循環(huán)加料 合模 注射充模保壓補(bǔ)縮冷卻定型開模清模塑件脫模預(yù)塑2）注射成型的特點(diǎn)：）注射成型的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn) 成型周期短、生產(chǎn)效率高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 能成型形狀復(fù)雜、

33、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 適應(yīng)范圍廣 到目前為止，除氟塑料以外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用注射成型的方法成型。另外，一些流動(dòng)性好的熱固性塑料也可用注射成型。缺點(diǎn) 注射設(shè)備價(jià)格較高 注射模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜 生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)周期長、不適合于單件小批量的塑件生產(chǎn)加料加料塑化塑化充模充模保壓保壓 倒流倒流冷卻冷卻脫模脫模成型前的準(zhǔn)備成型前的準(zhǔn)備注射過程注射過程塑件的后處理塑件的后處理注射成注射成型工藝型工藝退火處理退火處理調(diào)濕處理調(diào)濕處理原料外觀檢驗(yàn)及工藝性能測定原料外觀檢驗(yàn)及工藝性能測定塑料預(yù)熱和干燥塑料預(yù)熱和干燥料筒清洗料筒清洗嵌件預(yù)熱嵌件預(yù)熱脫模劑的選用脫模劑的選用2、

34、注射成型工藝、注射成型工藝1） 成形前準(zhǔn)備：成形前準(zhǔn)備： 原料外觀檢驗(yàn)及工藝性能測定：原料外觀檢驗(yàn)及工藝性能測定：包括塑料色澤、粒度及均勻性、流動(dòng)性（熔體指數(shù)、粘度）熱穩(wěn)定性及收縮率的檢驗(yàn)。 塑料預(yù)熱和干燥：塑料預(yù)熱和干燥：除去物料中過多的水分和揮發(fā)物，以防止成型后塑件表面有缺陷或發(fā)生降解，影響塑料制件的外觀和內(nèi)在質(zhì)量。 物料干燥的方法：小批量生產(chǎn)，采用烘箱干燥； 大批量生產(chǎn)，采用真空干燥。 料筒清洗：料筒清洗：當(dāng)改變產(chǎn)品、更換原料及顏色時(shí)均需清洗料筒。 嵌件預(yù)熱：嵌件預(yù)熱：減少物料和嵌件的溫度差，降低嵌件周圍塑料的收縮應(yīng)力，保證塑件質(zhì)量。 脫模劑的選用：脫模劑的選用：常用脫模劑包括硬脂酸鋅、

35、液態(tài)石蠟和硅油。2）注射過程：注射過程： 加料加料 將粒狀或粉狀塑料加入注射機(jī)的料斗。 塑化塑化 通過注射機(jī)加熱裝置的加熱，使得螺桿中的塑料原料熔融，成為具有良好的可塑性的塑料熔體 。 充模充模 塑化好的塑料熔體在注射機(jī)柱塞或螺桿的推動(dòng)作用下，以一定的壓力和速度經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入并充滿模具型腔。 保壓補(bǔ)縮保壓補(bǔ)縮 從熔體充滿型腔后，在注射機(jī)柱塞或螺桿推動(dòng)下，熔體仍然保持壓力進(jìn)行補(bǔ)料，使料筒中的熔料繼續(xù)進(jìn)入型腔，以補(bǔ)充型腔中塑料的收縮需要，并且可以防止熔體倒流。 澆口凍結(jié)后的冷卻澆口凍結(jié)后的冷卻 經(jīng)過一段時(shí)間使型腔內(nèi)的熔融塑料凝固成固體，確保當(dāng)脫模時(shí)塑件有足夠的剛度，不致產(chǎn)生翹曲或變形

36、。 脫模脫模 塑件冷卻到一定的溫度,推出機(jī)構(gòu)將塑件推出模外。3）塑件后處理）塑件后處理后處理原因及作用： 由于塑化不均勻或由于塑料在型腔內(nèi)的結(jié)晶、取向和冷卻不均勻；或由于金屬嵌件的影響或由于塑件的二次加工不當(dāng)?shù)仍?，塑件?nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力，從而導(dǎo)致塑件在使用過程中產(chǎn)生變形或開裂，因此，應(yīng)該設(shè)法消除之。退火處理 將塑件在定溫的加熱液體介質(zhì)（如熱水熱水、熱油熱油和液體石蠟液體石蠟等）或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時(shí)間，然后緩慢冷卻至室溫的一種熱處理工藝。溫度：溫度：高于使用溫度1020或低于熱變形溫度1020時(shí)間：時(shí)間：與塑料品種和塑件厚度有關(guān)一般可按每毫米約半小時(shí)計(jì)算。作用：作用：消

37、除塑件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定塑件尺寸，提高結(jié)晶度、穩(wěn)定結(jié)晶結(jié)構(gòu)，從而提高其彈性模量和硬度。調(diào)濕處理： 將剛脫模的塑件放入加熱介質(zhì)（如沸水沸水、醋醋酸鉀溶液酸鉀溶液）中，加快吸濕平衡速度的一種后處理方法。（主要用于吸濕性很強(qiáng)且又容易氧化的塑料，如PA）溫度：溫度：100121（熱變形溫度高時(shí)取上限，反之取下限）。時(shí)間：時(shí)間：保溫時(shí)間與塑件厚度有關(guān)，通常取29h。目的：目的：消除殘余應(yīng)力；使制品盡快達(dá)到吸濕平衡，以防止在使用過程中發(fā)生尺寸變化。3、注射成型的工藝參數(shù)、注射成型的工藝參數(shù)溫度壓力料筒溫度噴嘴溫度模具溫度控制塑料的塑化和流動(dòng)影響塑料的流動(dòng)和冷卻塑化壓力（背壓）注射壓力保壓壓力重要參數(shù)重要參數(shù)成

38、型周期（時(shí)間）注射時(shí)間模內(nèi)冷卻時(shí)間其他時(shí)間充模時(shí)間保壓時(shí)間（開模、脫模、噴涂脫模劑、安放嵌件、合模時(shí)間）1）溫度 料筒溫度：料筒溫度：在粘流溫度（或熔點(diǎn)）在粘流溫度（或熔點(diǎn)） 和熱分和熱分解溫度解溫度 之間。之間。料筒溫度太高：料筒溫度太高：塑料易分解產(chǎn)生低分子化合物，產(chǎn)生氣體，以塑料易分解產(chǎn)生低分子化合物，產(chǎn)生氣體，以致塑料變色，產(chǎn)生氣泡、銀絲及斑紋，導(dǎo)致性致塑料變色，產(chǎn)生氣泡、銀絲及斑紋，導(dǎo)致性能下降。能下降。料溫高，模腔中塑料內(nèi)外冷卻不一致，易產(chǎn)生料溫高，模腔中塑料內(nèi)外冷卻不一致，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和凹痕。內(nèi)應(yīng)力和凹痕。熔料溫度高，流動(dòng)性好，易產(chǎn)生溢料、溢邊。熔料溫度高，流動(dòng)性好，易產(chǎn)生溢料、溢邊。fd料筒溫度太低：料筒溫度太低：料溫低，流動(dòng)性差，易產(chǎn)生熔接痕，成型料溫低，流動(dòng)性差，易產(chǎn)生熔接痕，成型不足，波紋等缺陷。不足，波紋等缺陷。塑化不均勻，易產(chǎn)生冷塊。塑化不均勻，易產(chǎn)生冷塊。料溫低，塑料冷卻時(shí)，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，塑料溫低，塑料冷卻時(shí)，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，塑件容易開裂或變形。件容易開裂或變形。u判斷料筒溫度是否合適，可采用對空注射法空注射法觀察或直接觀察塑件質(zhì)量的好壞。u對空注射時(shí)，如果料流均勻、光滑、無泡、色澤均勻則說明料溫合適；如果料流毛糙，有銀絲或變色現(xiàn)象，則說明料溫不合