塑料成型工藝第一節(jié)

1、 項(xiàng)目導(dǎo)入項(xiàng)目導(dǎo)入一一相關(guān)知識(shí)相關(guān)知識(shí) 二二項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施 三三 某企業(yè)大批量生產(chǎn)塑料燈座，要求燈座具有足夠的強(qiáng)度和耐磨某企業(yè)大批量生產(chǎn)塑料燈座，要求燈座具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性能，外表面無(wú)瑕疵、美觀、性能可靠，要求設(shè)計(jì)一套成型該塑性能，外表面無(wú)瑕疵、美觀、性能可靠，要求設(shè)計(jì)一套成型該塑件的模具。通過(guò)本項(xiàng)目，完成對(duì)塑件材料的選擇及對(duì)材料使用性件的模具。通過(guò)本項(xiàng)目，完成對(duì)塑件材料的選擇及對(duì)材料使用性能和成型工藝性能的分析。能和成型工藝性能的分析。圖1-1 燈座二維圖形 圖1-2 燈座三維圖形 塑料是指以樹(shù)脂為主要成份、加入添加劑其它在一定溫度和壓力下具有塑性和流動(dòng)性，可被模塑制成一定形狀，且在一

2、定條件下保持形狀不變的材料。 組成：聚合物合成樹(shù)脂（高分子有機(jī)物、簡(jiǎn)稱高聚物，40 100%）和添加劑天然樹(shù)脂：橡膠、松香、蟲(chóng)膠、瀝青等1）樹(shù)脂 合成樹(shù)脂 ：PE、PVC、PP、PC、ABS、PA、PF等 聚合反應(yīng)、縮聚反應(yīng)2）添加劑（輔助材料）填充劑即填料（增量、改性）、穩(wěn)定劑（防降解）、增塑劑（塑性、柔性、流動(dòng)性）、潤(rùn)滑劑（防粘模、改善流動(dòng)性和表面光澤）、著色劑（裝飾美觀）、發(fā)泡劑、增強(qiáng)材料。1. 塑料的組成塑料的組成 圖圖1-3 塑料原料塑料原料(一一) 塑料的組成及性能塑料的組成及性能 2塑料的通用性能塑料的通用性能(一一) 塑料的組成及性能塑料的組成及性能 （1） 塑料的優(yōu)良性能塑料

3、的優(yōu)良性能 1）密度小，重量輕，比強(qiáng)度和比剛度高 2）多種優(yōu)良的機(jī)械性能 3）耐化學(xué)作用好 4）電絕緣、絕熱、隔聲性能好 5）成型和著色能力好 6）加工性能好 7）自潤(rùn)滑性好（2）塑料的不足性能）塑料的不足性能 1）機(jī)械強(qiáng)度低、2）尺寸精度低、3）耐熱溫度低 另外，高溫下容易降解和老化；導(dǎo)熱性能較差；吸濕性大，容易發(fā)生水解老化；使用壽命短。 1高聚物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)高聚物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（二）高聚物的結(jié)構(gòu)（二）高聚物的結(jié)構(gòu) 線型、支鏈型、體型（如圖） 脆性大、塑性很低：熱固性塑料 有彈性、塑性，可反復(fù)成型：熱塑性塑料單個(gè)高分子結(jié)構(gòu)單個(gè)高分子結(jié)構(gòu) 線型線型 支鏈型支鏈型 網(wǎng)狀網(wǎng)狀2聚合物分子鏈的聚集狀態(tài)聚合

4、物分子鏈的聚集狀態(tài)（二）高聚物的結(jié)構(gòu)（二）高聚物的結(jié)構(gòu) 結(jié)晶型塑料 非結(jié)晶型塑料（線性無(wú)定型) 結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) 結(jié)晶造成分子的緊密聚集狀態(tài)，增強(qiáng)了分子間的作結(jié)晶造成分子的緊密聚集狀態(tài)，增強(qiáng)了分子間的作用力，使聚合物的抗拉強(qiáng)度、硬度、熔點(diǎn)、耐熱性和用力，使聚合物的抗拉強(qiáng)度、硬度、熔點(diǎn)、耐熱性和耐化學(xué)性提高；彈性模量、伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度則降低，耐化學(xué)性提高；彈性模量、伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度則降低，表面粗糙度值增大，而且還會(huì)導(dǎo)致塑件的透明度降低表面粗糙度值增大，而且還會(huì)導(dǎo)致塑件的透明度降低甚至喪失。甚至喪失。2. 按塑料的成型性能分類按塑料的成型性能分類（三）塑料的分類（三）塑料的分類 （1） 熱塑性塑料 成型受

5、熱前呈線型分子鏈或支鏈型結(jié)構(gòu)，成型后轉(zhuǎn)變?yōu)?具有線型分子鏈或支鏈型結(jié)構(gòu)，加熱變軟，冷卻固化 可逆的可逆的聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、有機(jī)玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）PMMA、 尼龍（聚酰胺）PA （2） 熱固性塑料 網(wǎng)狀分子鏈結(jié)構(gòu)，固化后： 不可逆不可逆.電木（酚醛樹(shù)脂PF）、環(huán)氧樹(shù)脂 EP 表表1-1 常用塑料名稱及英文代號(hào)常用塑料名稱及英文代號(hào)2. 按塑料的應(yīng)用范圍分類按塑料的應(yīng)用范圍分類 （三）塑料的分類（三）塑料的分類 （2）按用途）按用途 1） 通用塑料：指產(chǎn)量大，用途廣。價(jià)格低廉的一類塑料。如：聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑料產(chǎn)量的60% 2）工

6、程塑料：指機(jī)械性能高，可替代金屬而作工程材料的一類，尼龍，聚甲醛，ABS 3）特種塑料：環(huán)氧樹(shù)脂、光敏塑料、導(dǎo)磁塑料、耐高溫塑料等。 （3）按聚集狀態(tài)）按聚集狀態(tài) 結(jié)晶型塑料和非結(jié)晶型塑料（線性無(wú)定性型塑料） 結(jié)晶度 （四）聚合物的熱力學(xué)性能和成型加工適應(yīng)性（四）聚合物的熱力學(xué)性能和成型加工適應(yīng)性塑料在恒定壓力下，隨著加工溫度的變化，存在三種狀態(tài)：高聚物形變高聚物形變溫度曲線溫度曲線g: 玻璃化溫度f(wàn): 粘流化溫度b ：稱脆化溫度d: 熱分解溫度非結(jié)晶型塑料（無(wú)定形非結(jié)晶型塑料（無(wú)定形) m（四）聚合物的熱力學(xué)性能和成型加工適應(yīng)性（四）聚合物的熱力學(xué)性能和成型加工適應(yīng)性圖圖1-6 聚合物的溫度

7、、力學(xué)狀態(tài)及成型加工適應(yīng)性聚合物的溫度、力學(xué)狀態(tài)及成型加工適應(yīng)性1線形無(wú)定形線形無(wú)定形 2結(jié)晶型結(jié)晶型1黏度與剪切稀化效應(yīng)黏度與剪切稀化效應(yīng)（五）聚合物的黏性流動(dòng)（五）聚合物的黏性流動(dòng) 流體在管內(nèi)一般有兩種流動(dòng)狀態(tài)：層流層流和湍流和湍流 （1）牛頓流體（低分子物質(zhì)及少部分聚合物如PC、PA等）：牛頓流體的流變方程式為 : 切應(yīng)力 剪切速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間的切應(yīng)變 在外力的作用下抵抗剪切變形的能力,代表黏度 為常數(shù)1黏度與剪切稀化效應(yīng)黏度與剪切稀化效應(yīng)（五）聚合物的黏性流動(dòng)（五）聚合物的黏性流動(dòng) （2 ）非牛頓流體（大部分聚合物）：流變方程式為 : a 非牛頓流體的表觀黏度。非常數(shù)，為變量非常數(shù)，為變

8、量表征： 在外力的作用下抵抗剪切變形的能力。與流體本身和溫度以及剪切速率有關(guān)n與聚合物的溫度有關(guān)1黏度與剪切稀化效應(yīng)黏度與剪切稀化效應(yīng)（五）聚合物的黏性流動(dòng)（五）聚合物的黏性流動(dòng) a 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)。 不同類型流體的流變曲線 1 膨脹性流體； 2 牛頓流體； 3 假塑性流體假塑性流體剪切變稀剪切變?。?） 假塑性液體的流變學(xué)性質(zhì)3聚合物熔體在模內(nèi)的流動(dòng)現(xiàn)象聚合物熔體在模內(nèi)的流動(dòng)現(xiàn)象（五）聚合物的黏性流動(dòng)（五）聚合物的黏性流動(dòng) 入口效應(yīng)入口效應(yīng) 離模膨脹效應(yīng)離模膨脹效應(yīng) 圖1-8 聚合物熔體在管道入口區(qū)和出口區(qū)的

9、流動(dòng) 圖1-9 聚合物失穩(wěn)流動(dòng)時(shí)的 熔體概貌（PMMA 170） （1）端末效應(yīng)）端末效應(yīng)（2）失穩(wěn)流動(dòng)和熔體破裂）失穩(wěn)流動(dòng)和熔體破裂3聚合物熔體在模內(nèi)的流動(dòng)現(xiàn)象聚合物熔體在模內(nèi)的流動(dòng)現(xiàn)象（五）聚合物的黏性流動(dòng)（五）聚合物的黏性流動(dòng) 圖1-11 熔體充模速度不同時(shí)的表現(xiàn) 圖1-12 聚合物熔體繞不同斷面形狀障礙物時(shí)的速度變化與流動(dòng)情況（3）聚合物熔體的充模流動(dòng)）聚合物熔體的充模流動(dòng)1熱塑性塑料的工藝特性熱塑性塑料的工藝特性（六）塑料的工藝特性（六）塑料的工藝特性 1）影響收縮的基本因素是：）影響收縮的基本因素是： (1)塑料種類塑料種類 (2)化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化 熱固性塑料（交聯(lián)、固

10、化）、熱塑性塑料熱固性塑料（交聯(lián)、固化）、熱塑性塑料 (3)熱收縮熱收縮 塑料的膨脹系數(shù)比鋼大，塑料件冷卻收縮比模具大塑料的膨脹系數(shù)比鋼大，塑料件冷卻收縮比模具大 (4)彈性恢復(fù)彈性恢復(fù) 當(dāng)塑料件脫模時(shí)，由于壓力降低，產(chǎn)生彈性恢復(fù)而脹當(dāng)塑料件脫模時(shí)，由于壓力降低，產(chǎn)生彈性恢復(fù)而脹 大，這會(huì)減少總收縮。大，這會(huì)減少總收縮。 (5)塑料制品結(jié)構(gòu)塑料制品結(jié)構(gòu) 制品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁薄、嵌件多且均勻分布的，則收縮率小。制品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁薄、嵌件多且均勻分布的，則收縮率小。 (6)成型工藝成型工藝 有預(yù)熱，成型溫度不高，成型壓力較大，保壓時(shí)間較長(zhǎng)有預(yù)熱，成型溫度不高，成型壓力較大，保壓時(shí)間較長(zhǎng) 的，收縮率較小。

11、的，收縮率較小。 (7)澆口的型式、尺寸及位置澆口的型式、尺寸及位置(注射模塑與傳遞模塑注射模塑與傳遞模塑) （1）收縮性）收縮性 1熱塑性塑料的工藝特性熱塑性塑料的工藝特性（六）塑料的工藝特性（六）塑料的工藝特性 （1）收縮性）收縮性 實(shí)際收縮率實(shí)際收縮率 2）收縮率）收縮率 計(jì)算收縮率計(jì)算收縮率 a-成型溫度下塑料尺寸成型溫度下塑料尺寸 b -室溫下塑件尺寸室溫下塑件尺寸 c -室溫下模具尺寸室溫下模具尺寸注意注意: *收縮率是一個(gè)范圍值收縮率是一個(gè)范圍值(查手冊(cè)可得查手冊(cè)可得Sman Smin)，設(shè)計(jì)時(shí)收縮率一般取，設(shè)計(jì)時(shí)收縮率一般取平均值平均值，但精確確定收縮率需反復(fù)實(shí)驗(yàn)求其平均值。，

12、但精確確定收縮率需反復(fù)實(shí)驗(yàn)求其平均值。 %100*bbass%100*bbcsj1熱塑性塑料的工藝特性熱塑性塑料的工藝特性（六）塑料的工藝特性（六）塑料的工藝特性 （3）相容性）相容性 （4）吸濕性）吸濕性（5）取向性）取向性（6）降解和熱敏性）降解和熱敏性2熱固性塑料的工藝特性熱固性塑料的工藝特性（六）塑料的工藝特性（六）塑料的工藝特性 （1）收縮性）收縮性 同熱塑性塑料的收縮性同熱塑性塑料的收縮性1）定義：）定義： 2）測(cè)定值：）測(cè)定值： 衡量熱固性塑料流動(dòng)性的指標(biāo)通常用拉西格流動(dòng)性表示。衡量熱固性塑料流動(dòng)性的指標(biāo)通常用拉西格流動(dòng)性表示。 （2） 流動(dòng)性流動(dòng)性 每一品種的塑料分為三個(gè)不同等

13、級(jí)的流動(dòng)性每一品種的塑料分為三個(gè)不同等級(jí)的流動(dòng)性 流動(dòng)性較差流動(dòng)性較差(2580mm),適用于壓制無(wú)嵌件、形狀簡(jiǎn)單、厚度一般的塑適用于壓制無(wú)嵌件、形狀簡(jiǎn)單、厚度一般的塑 件；件； 流動(dòng)性中等流動(dòng)性中等(81131mm)，用于壓制中等復(fù)雜程度的塑件；，用于壓制中等復(fù)雜程度的塑件； 流動(dòng)性好流動(dòng)性好(131180mm)，可用于壓制結(jié)構(gòu)復(fù)雜、型腔很深、嵌件較多的薄壁塑，可用于壓制結(jié)構(gòu)復(fù)雜、型腔很深、嵌件較多的薄壁塑 件，或用于壓注成型。件，或用于壓注成型。200mm以上，注射成型。以上，注射成型。2熱固性塑料的工藝特性熱固性塑料的工藝特性（六）塑料的工藝特性（六）塑料的工藝特性 （1）收縮性）收縮性

14、 同熱塑性塑料的收縮性同熱塑性塑料的收縮性1）定義：）定義： 2）測(cè)定值：）測(cè)定值： 衡量熱固性塑料流動(dòng)性的指標(biāo)通常用拉西格流動(dòng)性表示。衡量熱固性塑料流動(dòng)性的指標(biāo)通常用拉西格流動(dòng)性表示。 （2） 流動(dòng)性流動(dòng)性 每一品種的塑料分為三個(gè)不同等級(jí)的流動(dòng)性每一品種的塑料分為三個(gè)不同等級(jí)的流動(dòng)性 流動(dòng)性較差流動(dòng)性較差(2580mm),適用于壓制無(wú)嵌件、形狀簡(jiǎn)單、厚度一般的塑適用于壓制無(wú)嵌件、形狀簡(jiǎn)單、厚度一般的塑 件；件； 流動(dòng)性中等流動(dòng)性中等(81131mm)，用于壓制中等復(fù)雜程度的塑件；，用于壓制中等復(fù)雜程度的塑件； 流動(dòng)性好流動(dòng)性好(131180mm)，可用于壓制結(jié)構(gòu)復(fù)雜、型腔很深、嵌件較多的薄壁

15、塑，可用于壓制結(jié)構(gòu)復(fù)雜、型腔很深、嵌件較多的薄壁塑 件，或用于壓注成型。件，或用于壓注成型。200mm以上，注射成型。以上，注射成型。2熱固性塑料的工藝特性熱固性塑料的工藝特性（六）塑料的工藝特性（六）塑料的工藝特性 （3）比體積與壓縮率）比體積與壓縮率 1) 定義：比體積（比容）是單位質(zhì)定義：比體積（比容）是單位質(zhì)(重重)量塑料所占的體積；量塑料所占的體積； 壓縮率是塑料的體積與塑料制品體積之比，其值恒大于壓縮率是塑料的體積與塑料制品體積之比，其值恒大于1。 2）功用：比體積和壓縮率都表示了各種塑料的松散程度，它們都可以作為確定加料腔）功用：比體積和壓縮率都表示了各種塑料的松散程度，它們都可

16、以作為確定加料腔大小的依據(jù)；比體積和壓縮率大，內(nèi)部充氣多，成型時(shí)排氣困難，成型周期長(zhǎng)，生產(chǎn)率低。大小的依據(jù)；比體積和壓縮率大，內(nèi)部充氣多，成型時(shí)排氣困難，成型周期長(zhǎng)，生產(chǎn)率低。 （4）水分和揮發(fā)物的含量）水分和揮發(fā)物的含量 1）來(lái)源：）來(lái)源： 2）作用）作用 3）相應(yīng)措施：）相應(yīng)措施： 成型前預(yù)熱干燥；模具中開(kāi)排氣槽或壓制操作時(shí)設(shè)排氣工步；模具表成型前預(yù)熱干燥；模具中開(kāi)排氣槽或壓制操作時(shí)設(shè)排氣工步；模具表面鍍鉻是防止腐蝕。面鍍鉻是防止腐蝕。（5）交聯(lián)與交聯(lián)與硬化速度硬化速度(固化特征固化特征) 硬化是指塑料成型時(shí)完成交聯(lián)反應(yīng)的過(guò)程。硬化是指塑料成型時(shí)完成交聯(lián)反應(yīng)的過(guò)程。 硬化速度通常以塑料試樣

17、硬化每硬化速度通常以塑料試樣硬化每1mm厚度所需的秒數(shù)來(lái)表示厚度所需的秒數(shù)來(lái)表示 此值越小，硬化速度越快此值越小，硬化速度越快 燈座為電器類零件，需大批量生產(chǎn)，通過(guò)查表燈座為電器類零件，需大批量生產(chǎn)，通過(guò)查表1-4及表及表1-5對(duì)多種塑料的性對(duì)多種塑料的性能與應(yīng)用進(jìn)行綜合比較，材料品種可選擇聚碳酸酯（能與應(yīng)用進(jìn)行綜合比較，材料品種可選擇聚碳酸酯（PC）。）。（一）選擇制件材料（一）選擇制件材料（二）分析制件材料使用性能（二）分析制件材料使用性能 （三）分析塑料工藝性能（三）分析塑料工藝性能 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）屬于熱塑性塑料線形結(jié)構(gòu)，非結(jié)晶型材料，

18、透明工作溫度小于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(guò)0.2%），且吸水后會(huì)降解，力學(xué)性能很好，抗沖擊抗蠕變性能突出，但耐磨性較差熔融溫度高（超過(guò)330才嚴(yán)重分解），但熔體黏度大；流動(dòng)性差（溢邊值為0.06 mm）；流動(dòng)性對(duì)溫度變化敏感，冷卻速度快；成型收縮率??；易產(chǎn)生應(yīng)力集中結(jié)論 熔融溫度高且熔體黏度大，對(duì)于大于200 g的塑件應(yīng)用螺桿式注射機(jī)成型，噴嘴宜用敞開(kāi)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。 水敏性強(qiáng)，加工前必須進(jìn)行干燥處理，否則會(huì)出現(xiàn)銀絲、氣泡及強(qiáng)度顯著下降等現(xiàn)象。 易產(chǎn)生應(yīng)力集