塑料制品的形成方法

1、第四章第四章 非金属制品的成形非金属制品的成形 一、塑料的成形性分析一、塑料的成形性分析 1）塑料的三态）塑料的三态 粘流态：塑料温度处 于Tf(Tm)Td(热分解 温度)之间。 Tb脆化温度。 (塑料使用的下限温度)。4.1 塑料制品的成形塑料制品的成形1塑料的加工适应性塑料的加工适应性 玻璃态(结晶态)：塑料 温度处于玻璃温度Tg 以下。 高弹态：塑料温度处 于TgTf(粘流温度， 对结晶聚合物是熔 点Tm)之间。2）不同状态下塑料的加工适应性）不同状态下塑料的加工适应性 状 态玻璃态高弹态粘流态温 度Tg以下TgTtTfTd分子状态分了纠缠为无规则线团或卷曲状分子链展开，链段运动高分子链

2、运动，彼此滑移工艺状态坚硬的固态高弹性固态，橡胶状塑性状态或高粘滞状态加工 可 能性可作为结构材料进行锉、锯、钻、车、铣等机械加工弯曲、吹塑、引伸、真空成形、冲压等，夏形后会产生较大的内应力可注射、挤出、压延、模压等、成形后压力小d子成形2塑料的可挤压性塑料的可挤压性 塑料的可挤压性是指塑料在受到挤压作用变形时获 得和保持一定形状的能力。塑料只有在粘流态才具有可 挤压性。2）影响因素）影响因素 熔体粘度。 成形设备,模具结构等。1）挤压性）挤压性3塑料的可模塑性塑料的可模塑性 可模塑性是指塑料 在温度和压力作用下产 生变形和在模具中模制 成形的能 力。 压力2）影响因素）影响因素 流变性(流动

3、性) 温度 1）模塑性）模塑性4塑料的主要工艺特性塑料的主要工艺特性 塑料自模具中取出冷到室温后,发生尺寸收缩,这种性能称为 收缩性。由于收缩不仅是本身的热胀冷缩,而且还与各成形因素 有关,所以成形后塑件的收缩应称为成形收缩。 塑料成形时,由于各种成形因素(成形压力、各相异性、密度 不均、模温不匀等)的影响,塑件内存在残余应力,塑件脱模后残 余应力发生变化,使塑件发生再收缩,称为后收缩。1）成形收缩性）成形收缩性A 成形收缩的形式及特征成形收缩的形式及特征 由于热胀冷缩,塑料脱模时的弹性恢复、塑性变形等因素， 会导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸缩小。 成形时分子按方向排列,塑性呈现各向异性,沿料

4、流方向（平 行方向)收缩大、强度高；垂直料流方向收缩小、翘曲、变形、 裂纹等缺陷少。 塑件的线尺寸收缩 收缩方向性 后收缩 有时塑件按其性能及工艺要求,在成形后须热处理,热处理后 亦会导致塑件尺寸发生变形,称为后处理收缩。B 影响成形收缩性的因素影响成形收缩性的因素 后处理收缩 塑料品种：同种塑料的填料、相对分子量及配比。 塑件特性：形状、尺寸、壁厚、有无嵌件等。 模具结构：分型面及加压方向、浇注系统的形式及尺寸。2）流动性）流动性流动性好的塑料,在成形时易形成溢料过多、填充型腔不密实、塑料组织疏松、易粘模、硬化过早等缺陷。 塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性。流动性差的塑料,易造

5、成填充不足，不易成形。5塑料的成形特性塑料的成形特性 成形特性与塑料品种有关,也与所含填料品种和粒度及颗粒均匀度有关。塑料名称成 型 特 性酚醛塑料1. 成型性较好，适用于压缩成型，部分适用于传递成型，个别适用于注射成型2. 含水分、挥发物，应预热、排气3. 模温对流动性影响较大，一般超过 160 摄氏度时流动性迅速下降4. 收缩及方向性较大5. 硬化速度慢，硬化时放出热量大，厚壁大型塑料制品内部温度易过高，故易发生硬化不金匀及过热氨基塑料1. 常用于压缩和传递成型2. 含水分及挥发物多，易吸潮而结块，使用时要预热干燥，要注意排气3. 成型温度对塑料制品质量影响较大。温度过高易发生分解、变色、

6、气泡、开裂、变形、色泽不匀；温度过低则流动性差、欠压、不光泽，故应严格控制温度4. 流动性好，硬化速度快，因此装料、合模和加压速度要快5. 性脆、嵌件周围易应力集中，尺寸稳定性差有机硅塑料1. 流动性好，硬化速度慢，适用于压缩成型2. 压制温度较高3. 压缩成型后塑料制品要经高温固化处理硅酮塑料1. 主要用于低压传递成型，封装电子元件等2. 流动性较好，易溢料、收缩小3. 硬化速度慢，成型后需高温固化，要发生收缩4. 一般成型温度为 160-180 摄氏度，成型压力为 4-10Mpa环氧树脂1. 常用于浇注成型，低压传递成型，封装电子元件等2. 流动性好，收缩小3. 硬化速度快，装料后应立即加

7、压，硬化时一般不需排气4. 一般预热温度为 140-170 摄氏度，成型压力为 10-20Mpa，保压时间为 36s/mm常用热固性塑料的成型特性常用热固性塑料的成型特性塑料名称成 型 特 性酚醛塑料1. 成型性较好，适用于压缩成型，部分适用于传递成型，个别适用于注射成型2. 含水分、挥发物，应预热、排气3. 模温对流动性影响较大，一般超过160摄氏度时流动性迅速下降4. 收缩及方向性较大5. 硬化速度慢，硬化时放出热量大，厚壁大型塑料制品内部温度易过高，故易发生硬化不金匀及过热氨基塑料1. 常用于压缩和传递成型2. 含水分及挥发物多，易吸潮而结块，使用时要预热干燥，要注意排气3. 成型温度对

8、塑料制品质量影响较大。温度过高易发生分解、变色、气泡、开裂、变形、色泽不匀；温度过低则流动性差、欠压、不光泽，故应严格控制温度4. 流动性好，硬化速度快，因此装料、合模和加压速度要快5. 性脆、嵌件周围易应力集中，尺寸稳定性差有机硅塑料1. 流动性好，硬化速度慢，适用于压缩成型2. 压制温度较高3. 压缩成型后塑料制品要经高温固化处理硅酮塑料1. 主要用于低压传递成型，封装电子元件等2. 流动性较好，易溢料、收缩小3. 硬化速度慢，成型后需高温固化，要发生收缩4. 一般成型温度为160-180 摄氏度，成型压力为4-10Mpa环氧树脂1. 常用于浇注成型，低压传递成型，封装电子元件等2. 流动

9、性好，收缩小3. 硬化速度快，装料后应立即加压，硬化时一般不需排气4. 一般预热温度为140-170摄氏度，成型压力为10-20Mpa，保压时间为36s/mm常用热塑性塑料常用热塑性塑料 的成型特性的成型特性塑料名称成 形 特 性聚乙烯(低压)1. 结晶形塑料，吸湿性小2. 流动性极好，溢边值为0.02mm左右，流动性对压力变化敏感3. 加热时间长则易发生分解4. 冷却速度快，必须充分冷却，设计模具时要设冷料穴和冷却系统5. 收缩率大，方向性明显，易变形、翘曲，结晶度及模具冷却却条件对收缩率影响大，应控制模温6. 宜用高压注射，料温要均匀，填充速度应快，保压要充分7. 不宜采用直接浇口注射，否

10、则会增加内应力，使收缩不均匀和方向性明显。应注意选择浇口位置聚丙烯1. 结晶形塑料，吸湿性小，易发生分解2. 流动性极好，溢边值为0.3mm左右3. 冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热4. 收缩率大，易发生缩孔、变形，方向性明显5. 应注意控制成型温度，料温低则方向性明显，模温低于50摄氏度，注出的塑件不光泽， 易产生熔接不良， 有流痕， 模温高于90摄氏度， ，易发生翘曲和变形6. 塑件壁厚要均匀，避免缺口、尖角聚氯乙烯(硬质)1. 非结晶形塑料，吸湿性小，极易分解2. 流动性差3. 成型温度范围小，应严格控制料温4. 模具浇注系统应粗短，浇口截面积要大，不要有死角聚苯乙烯1. 非结晶

11、形塑料，吸湿性小，不易分解，性脆易裂，热膨胀系数大，易产生内应力2. 流动性好，溢边值约0.03mm3. 宜用高料温，高模温，低注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔和变形4. 可采用各种形式的浇口，浇口与塑件连接处应圆滑过渡。脱模斜度取2度以上，顶出要均匀5. 塑件壁厚应均匀，不宜有嵌件、缺口、尖角，各面应圆滑连接塑料名称成 形 特 性苯乙烯一丁二烯一丙烯腈共聚物(ABS)1. 非结晶形塑料，吸湿性强，要充分干燥2. 流动性中等，溢出值约0.04mm3. 宜用高料温，高模温，注射压力亦较高4. 模具浇注系统对料流阻力要小，应注意选择浇口的位置和形式。脱模斜度取2度以上改性聚甲基丙烯

12、酸甲 酯 (有 机玻璃)1. 非结晶形塑料，吸湿性大，不易分解，质脆，表面硬度低2. 流动性中等，溢边值0.03mm3. 宜用高压注射，并采用高料温和高模温，可增加流动性，降低内应力，减少方向性，改善透明性和强度4. 模具浇注系统对料流阻力要小，脱模斜度应大些聚酰胺1. 结晶形塑料，吸湿性较大，易分解2. 流动性极好，溢边值为0.03mm3. 收缩率大，方向性明显，易发生缩孔和变形4. 应注意控制模温，否则对结晶度和塑件性能有影响5. 塑件壁不宜太厚，并应均匀聚甲醛1. 结晶形塑料，吸湿性小，极易分解2. 流动性中等，溢边值约0.04mm。流动性对注射压力变化十分敏感3. 结晶度高，结晶化时体

13、积变化大，收缩率大4. 模具应加热，模具温度较高，并应注意正确控制模温，以保证塑件质量。喷嘴应单独加热，并适当控制喷嘴温度5. 模具浇注系统对料流阻力要小，浇口截面宜取大些，避免死角积料续前表续前表塑料名称成 形 特 性聚碳酸酯1. 非结晶形塑料，吸湿性极小，不易分解2. 流动性差，溢边值约0.06mm。流动性对温度变化很敏感3. 成型收缩率小，塑件精度高4. 模具应加热，模温对塑件质量影响较大，应正确控制模温5. 熔融温度高，粘度高，冷却速度快，模具浇注系统应以粗、短为原则，并宜设冷料穴，采用直接浇口6. 塑件壁不宜太厚，应均匀，避免有尖角、缺口聚砜1. 非结晶形塑料，吸湿性大2. 流动性差

14、，对温度变化敏感，冷却速度快3. 成型温度高，宜用高压成型。压力过低塑件表面易产生波纹、气泡和凹痕，压力过高则脱模困难4. 模具要加热，模温 视壁厚而定5. 模具浇注系统应粗而短，散热慢，阻力小，宜用直通式喷嘴聚苯醚1. 非结晶形塑料，吸湿性小，易分解2. 流动性差，对温度变化敏感，凝固速度快，成型收缩小3. 宜采用高压、高速注射、保压和冷却时间不宜过长4. 模具要加热，模具要控制，以保证塑件质量5. 模具进料口锥度宜大并采用拉料杆，浇注系统对料流阻力要小，采用直接浇口，流道要短粗氟塑料1. 结晶形塑料，吸湿性小2. 热敏性强，极易分解3. 流动性差，熔融温度高，成型温度范围窄，要高温、高压成

15、型4. 模具应加热，并控制模温5. 模具浇注系统对料流阻力要小二、塑料制品的主要成形方法及选用二、塑料制品的主要成形方法及选用 注射成形又称注塑 成形,是塑料成形物料在 注射机加热料筒中塑化后, 由螺杆或柱塞注射到闭合 模具的模腔中形成制品的 成形方法。 工艺过程分为三个阶段:塑化注射模塑1注射成形注射成形 先将装于注射机料筒内的 塑料加热,使其熔化(塑化),然后 对熔融塑料施加高压，使其经 喷嘴高速注入模具型腔,最后经 一定时间的冷却定型(硬化)后, 开启模具即得制品。1) 基本原理基本原理2) 特点和应用特点和应用 注射制品的重量从一克到几十千克不等。 注射成形是塑料的一种重要成形方法。几

16、乎所有的热塑 性塑料都可用此法成形。某些热固性塑料目前也能用此方法 成形。 因此,注射成形广泛用于热塑性塑料制品的生产。尤 其适用于形状复杂、尺寸精确度高、带嵌件、批量大的塑料 制品的成形加工。应用：应用：特点：特点： 能成形形状复杂,尺寸精度高或带嵌件的制品。 便于实现自动化；生产效率高，适于大批量生产。2挤出成形挤出成形 与注射成形相似,首先将粒状或粉状塑料加入料斗中,在旋转 的挤出机螺杆(或柱塞推动)的作用下,塑料沿螺杆的螺旋槽向前 方输送,在此过程中,不断的接受外加热和内部摩擦热,逐渐熔融呈 粘流态,然后在挤压系统的作用下,塑料熔体通过具有一定形状的 挤出模具(机头)口模以及一系列辅助

17、装置(定型、冷却、牵引、 切割等装置),从而获得截面形状一定的塑料型材。 成形工艺过程分为三个阶段:塑化成形定型1) 挤出原理挤出原理2）工艺特点）工艺特点 能连续成形、产量大、生产率高、成本低；适应性强，应用范 围广； 模具结构较简单,制造维修方便； 塑件内部组织均衡紧密、尺寸比较稳定； 所用设备结构简单、操作方便；3模压成形模压成形 模压成形又称压缩模塑成形或压塑成形,是塑料成形物料在闭合模具的模腔 内借助加热、加压,使其固化而形成制品的成形方法。 模压成形是将塑料粉料或予压 锭料直接加入到高温(一般 为130180)的模具加料腔或型腔内 预热,然后以一定的速度合模、加压， 塑料在热和压力

18、的作用下逐渐软化成 粘流状态,并在压力作用下流动而使 其充满型腔,经过保压一段时间后,塑 料固化定型,然后开模取出制品,1) 原理及工艺过程原理及工艺过程模压成形主要由预压预热模压三个过程组成。2) 特点及应用特点及应用 压缩成形主要用于各种热固性塑料制品的生产,特别适宜制 作带嵌件的塑料制品。广泛用于电器、电讯、仪器仪表及日用 产品的生产。特点特点: 生产工艺及设备简单； 料耗少,且制件的收缩率较小,变形小,各向性能较均匀； 可成形大型制品；适用于流动性差的塑料； 周期长,效率低；劳动强度较大,条件较差，不易实现自动化； 模具寿命较低。 毛边较厚,不易成形形状复杂、带有深孔、薄壁及厚壁、尺寸

19、 精度较高的制品；应用：应用：4传递模压成形传递模压成形 将塑料加入模具加料腔内, 使 其受热成为粘流态,在柱塞压力的 作用下,粘流态的塑料经过浇注系 统,进入并充满闭合的模具型腔,塑 料在型腔内继续受热受压,经过一 定时间的固化后,打开模具即可取 出制品。 传递模压成形是将模压成形与 注射成形相结合,用于热固性塑料成 形的方法。1）原理：）原理：工艺过程分为三个阶段:准备(加料予热)施压卸料(出模) 可成形结构复杂，薄壁、高度大而嵌件多的塑料制品；制品尺 寸精度高；2）特点及应用）特点及应用 主要用于模压成形无法达到要求的高精度、嵌件多、薄壁、 批量小的塑件。应用应用:特点特点: 分型面处毛

20、边薄，易于清除；成形周期短； 料耗较大；模具结构复杂，成形压力较高。5其它成形方法其它成形方法 成形过程包括塑料型坯 的制造和型坯的吹塑。即先 用挤出机或注射机挤出或注 出管筒状的熔融坯料，然后 将此坯料放入吹塑模具内， 向坯料内吹入压缩空气，使 中空的坯料均匀膨胀直至紧 贴模具内壁，冷却定型后开 启模具取出中空制品。1) 吹塑成形吹塑成形 原理及工艺过程原理及工艺过程 吹塑成形又称中空吹塑 成形。它是制造中空制品和 管筒型薄膜的方法。 特点及应用特点及应用 吹塑成形工艺广泛用于瓶、桶、球、壶、箱一类中空的热塑料制品和塑料薄膜的生产。 挤出吹塑成形模具结构简单，投资少，操作容易，适于多种塑料的

21、中空吹塑成形，但是壁厚不易均匀，塑件需后加工以去除飞边。 注射吹塑成形法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大，多用于小型塑件的大批量生产。2）发泡成形）发泡成形 模塑泡沫塑料是将液体原料经搅拌器混合均匀,灌入模具中 完成发泡经固化处理而制得与模具型腔相同的泡沫塑料制品。B 分类分类 高发泡工艺(倍率大于5) 低发泡工艺(倍率小于5)A 原理及工艺过程原理及工艺过程 发泡成形是通过机械、物理或化学方法使塑料成形物料内 部形成大量微孔,并固化形成固定微孔结构的泡沫塑料制品的成 形方法。产生微孔 微孔增长 微孔固定基本过程为

22、：C 特点及应用特点及应用 发泡成形广泛应用于交通、运输、房屋、建筑、包装、日常生活用品以及国防尖端工业等部门。特别适用于家具、汽车、拖拉机、飞机等坐靠垫材料、鞋等的生产。 模塑泡沫制品的优点是可制成形状复杂、使用舒适、经济的模制品；省工省料。 泡沫塑料具有质轻、比强度高、导热系数低、吸湿性低，回弹性好、绝热、防冻保温。缓冲防震等优点。3) 压延成形压延成形 压延成形是将加热塑化的热塑性塑料通过两个以上相向旋 转的辊筒间隙使其成为连续片状材料的成形方法。 压延成形是生产塑料膜和片材的主要方法。压延成形广泛 地用作农业薄膜、工业包装薄膜、室内装饰品、地板、录音唱 片基材及橡胶制品等的生产。 特点

23、及应用 原理及工艺过程配料搅拌混合压延冷却卷捆工艺过程为： 加工能力大，生产速度快，产品质量好，能连续生产；压 延产品厚薄均匀，厚度公差可控制在10%以内,表面平整。设备 庞大，投资高，维修复杂，制品宽度受到压延辊筒长度的限制。三、塑料件的二次加工三、塑料件的二次加工 塑料切削加工性能一般较好，可进行车、铣、刨、磨钻 以及抛光等切削加工；可采用与金属加工相同的切削刀具与 设备。 1塑料的机械加工塑料的机械加工1）切削加工）切削加工 切削加工成形适用于单件或小批量生产。B 塑料切削加工的特点 刀具前角与后角比加工金属材料要大，刀口要锋利；钻头的 顶角比加工金属材料要小，螺旋角偏大。 要有足够的冷

24、却(风冷或水冷) 精加工时工件不宜夹持过紧,为了得到较高的表面光洁度, 切 削速度要高些，进刀量要小。A 切削加工性2) 冲压加工冲压加工 塑料板材或棒材可进行剪切或冲裁。不能进行弯曲或拉 深变形。 冲压特点 为避免剪切或冲裁时塑料脆裂，常将板料加热；板料越厚，加工温度越高。 冲压加工性2塑料的连接塑料的连接 感应焊接 在焊接中，一种金属嵌件被放在塑料件中间并通以电流使 之具有一个电磁场。外面用高频振荡器包围，使嵌件感应生热， 致使热熔体融合塑件进行焊接。 感应焊接速度快（310S的时间)、焊接强度也较好,但焊 接缝处留有金属物, 设备投资高。 这种焊接方法适于绝大多数的热塑性塑料制品。利用热

25、塑性塑料受热熔化而使塑料部件进行接合。1) 焊接焊接A 原理原理 普通焊接 普通焊接方法有热焊接、摩擦焊接和电阻加热焊。其原理 与金属焊接相类同。B 常用焊接方法：常用焊接方法： 超声波焊接速度快，清洁。很少需要进行加工，特别适用 于不能拆卸的组合件，可实现自动化，适于高生产率生产。它 几乎适用于所有的热塑性塑料。 超声波焊接 利用超声波作用在待焊的塑料表面时，塑料质点会被超声 波激发而做快速振荡，因而产生热量。使塑料熔化进行粘接的 方法称为超声波焊接。2）粘接）粘接 通过一种粘合剂的物质而使塑料与塑料，塑料与金属或 其它非金属彼此连接的作业称为粘接。 塑料粘接有以下几个优点：塑料粘接有以下几

26、个优点： 接头处应力均匀； 强度与质量比值高；表面平滑； 能有效的防潮,防腐蚀；绝缘, 耐震及经济,简便等。3）机械连接）机械连接 机械连接包括螺纹联接、铆接、钩扣联接等。这种方法适 用于大多数塑料件的联接。 切削自攻螺钉、挤压自攻螺钉A 螺纹连接 模制螺纹连接方式与金属件相同,塑件上的螺纹可通过模 塑或切削加工方法成形。 借助机械力的作用,使塑料部件之间或塑料件与其他材料 的部件之间连接起来的方法称为机械连接。 模制螺纹连接 自攻螺纹连接B 铆钉连接铆钉连接 用铆钉铆合塑料制品的方法叫铆钉连接,简称铆接。 铆接方法与铆合金属制品相同, 铆接广泛用于塑料件之间及其与金属件之间的连接。 钩扣连接

27、钩扣连接 钩扣连接是使塑件上的一个球状物或搭钩压入一个受阻物或扣孔，利用塑料本身的弹性完成两零件的连接（装配）。 一个零件模制成内部侧凹或孔，另一零件模塑出外部凸缘或钩与之相配。 钩扣联接简单，快速（不需附加销钉、工具等）广泛用于仪器、仪表、家用电器、电气设备等零部件的装配。特点及应用：特点及应用： 一个零件上模制一个侧凹，相应的零件上模制一个凸缘与之相配。内钩扣：外钩扣：四、塑料制品的结构工艺性四、塑料制品的结构工艺性 收缩率的大小主要跟塑脂的种类、制件的形状、尺寸、壁 厚、有无嵌件等有关。 1收缩率收缩率 塑件自模具中取出冷到室温要发生尺寸收缩，这是塑脂所 故有的特性。 收缩率影响塑件的精

28、度。 设计塑件时，其形状和尺寸精度要求应与塑料品种的选 择相结合，使之协调。常用热塑性塑料收缩率常用热塑性塑料收缩率(Q)成型收缩率成形收缩率塑料名称%增强(%)塑料名称%增强(%)尼龙6911666101010聚碳酸脂聚甲醛聚枫聚丙烯0.82.51.52.511.51.52.21.22.00.54.00.50.80.54.20.60.50.81.02.50.50.70.61.4-0.40.6-0.51.00.20.5-372型有机玻璃聚乙烯低压中压高压聚氧乙烯硬中硬软0.50.91.53.53240.61.51.5223.5-2壁厚壁厚 壁厚太薄，强度、刚度受影响；流动性变差，成形 困难。常

29、用塑料零件壁厚范围常用塑料零件壁厚范围塑 料零件壁厚范围(mm)热固性材料酚醛塑料木粉填充 布屑填充氨基塑料纤维填充 布屑填充1.52.51.59.50.95.01.55.0热塑性材料取乙烯聚丙烯聚苯乙烯硬质聚氯乙烯聚酰胺(尼龙)有机玻璃聚碳酸酯ABS塑料0.94.00.63.51.04.01.55.00.63.01.55.01.55.01.55.01.54.5 塑件须有合适的壁厚。 壁厚太大，浪废原料，易产生气泡、凹陷、缩孔、 翘曲等质量缺陷。 壁厚设计应均匀，壁间连接处厚薄不宜相差太大，尽量圆弧过度，避免收缩差产生应力集中、开裂。3脱模斜度脱模斜度 塑件沿脱模方向的内外表面应设计合理的脱模斜度，以便成 形后脱模。塑件脱模斜度塑件脱模斜度材 料 名 称型 腔1型 芯2聚酰胺(普通)聚酰胺(增强)聚乙烯聚甲醛聚氯醚聚碳酸酯聚苯乙烯有机玻璃ABS塑料204020502545351254535135130351304013025402040204530120453050301301301 脱模斜度的大小与塑料性能、收缩率，制品形状和壁厚等因 素有关。4加强筋加强筋 设置加强筋，确保制品的强度和刚度又不 使制品厚度过大。