塑料成型工艺第一节

1、 项目导入项目导入一一相关知识相关知识 二二项目实施项目实施 三三 某企业大批量生产塑料灯座，要求灯座具有足够的强度和耐磨某企业大批量生产塑料灯座，要求灯座具有足够的强度和耐磨性能，外表面无瑕疵、美观、性能可靠，要求设计一套成型该塑性能，外表面无瑕疵、美观、性能可靠，要求设计一套成型该塑件的模具。通过本项目，完成对塑件材料的选择及对材料使用性件的模具。通过本项目，完成对塑件材料的选择及对材料使用性能和成型工艺性能的分析。能和成型工艺性能的分析。图1-1 灯座二维图形 图1-2 灯座三维图形 塑料是指以树脂为主要成份、加入添加剂其它在一定温度和压力下具有塑性和流动性，可被模塑制成一定形状，且在一

2、定条件下保持形状不变的材料。 组成：聚合物合成树脂（高分子有机物、简称高聚物，40 100%）和添加剂天然树脂：橡胶、松香、虫胶、沥青等1）树脂 合成树脂 ：PE、PVC、PP、PC、ABS、PA、PF等 聚合反应、缩聚反应2）添加剂（辅助材料）填充剂即填料（增量、改性）、稳定剂（防降解）、增塑剂（塑性、柔性、流动性）、润滑剂（防粘模、改善流动性和表面光泽）、着色剂（装饰美观）、发泡剂、增强材料。1. 塑料的组成塑料的组成 图图1-3 塑料原料塑料原料(一一) 塑料的组成及性能塑料的组成及性能 2塑料的通用性能塑料的通用性能(一一) 塑料的组成及性能塑料的组成及性能 （1） 塑料的优良性能塑料

3、的优良性能 1）密度小，重量轻，比强度和比刚度高 2）多种优良的机械性能 3）耐化学作用好 4）电绝缘、绝热、隔声性能好 5）成型和着色能力好 6）加工性能好 7）自润滑性好（2）塑料的不足性能）塑料的不足性能 1）机械强度低、2）尺寸精度低、3）耐热温度低 另外，高温下容易降解和老化；导热性能较差；吸湿性大，容易发生水解老化；使用寿命短。 1高聚物的结构特点高聚物的结构特点（二）高聚物的结构（二）高聚物的结构 线型、支链型、体型（如图） 脆性大、塑性很低：热固性塑料 有弹性、塑性，可反复成型：热塑性塑料单个高分子结构单个高分子结构 线型线型 支链型支链型 网状网状2聚合物分子链的聚集状态聚合

4、物分子链的聚集状态（二）高聚物的结构（二）高聚物的结构 结晶型塑料 非结晶型塑料（线性无定型) 结结构构 结晶造成分子的紧密聚集状态，增强了分子间的作结晶造成分子的紧密聚集状态，增强了分子间的作用力，使聚合物的抗拉强度、硬度、熔点、耐热性和用力，使聚合物的抗拉强度、硬度、熔点、耐热性和耐化学性提高；弹性模量、伸长率和冲击强度则降低，耐化学性提高；弹性模量、伸长率和冲击强度则降低，表面粗糙度值增大，而且还会导致塑件的透明度降低表面粗糙度值增大，而且还会导致塑件的透明度降低甚至丧失。甚至丧失。2. 按塑料的成型性能分类按塑料的成型性能分类（三）塑料的分类（三）塑料的分类 （1） 热塑性塑料 成型受

5、热前呈线型分子链或支链型结构，成型后转变为 具有线型分子链或支链型结构，加热变软，冷却固化 可逆的可逆的聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）PMMA、 尼龙（聚酰胺）PA （2） 热固性塑料 网状分子链结构，固化后： 不可逆不可逆.电木（酚醛树脂PF）、环氧树脂 EP 表表1-1 常用塑料名称及英文代号常用塑料名称及英文代号2. 按塑料的应用范围分类按塑料的应用范围分类 （三）塑料的分类（三）塑料的分类 （2）按用途）按用途 1） 通用塑料：指产量大，用途广。价格低廉的一类塑料。如：聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑料产量的60% 2）工

6、程塑料：指机械性能高，可替代金属而作工程材料的一类，尼龙，聚甲醛，ABS 3）特种塑料：环氧树脂、光敏塑料、导磁塑料、耐高温塑料等。 （3）按聚集状态）按聚集状态 结晶型塑料和非结晶型塑料（线性无定性型塑料） 结晶度 （四）聚合物的热力学性能和成型加工适应性（四）聚合物的热力学性能和成型加工适应性塑料在恒定压力下，随着加工温度的变化，存在三种状态：高聚物形变高聚物形变温度曲线温度曲线g: 玻璃化温度f: 粘流化温度b ：称脆化温度d: 热分解温度非结晶型塑料（无定形非结晶型塑料（无定形) m（四）聚合物的热力学性能和成型加工适应性（四）聚合物的热力学性能和成型加工适应性图图1-6 聚合物的温度

7、、力学状态及成型加工适应性聚合物的温度、力学状态及成型加工适应性1线形无定形线形无定形 2结晶型结晶型1黏度与剪切稀化效应黏度与剪切稀化效应（五）聚合物的黏性流动（五）聚合物的黏性流动 流体在管内一般有两种流动状态：层流层流和湍流和湍流 （1）牛顿流体（低分子物质及少部分聚合物如PC、PA等）：牛顿流体的流变方程式为 : 切应力 剪切速率：单位时间的切应变 在外力的作用下抵抗剪切变形的能力,代表黏度 为常数1黏度与剪切稀化效应黏度与剪切稀化效应（五）聚合物的黏性流动（五）聚合物的黏性流动 （2 ）非牛顿流体（大部分聚合物）：流变方程式为 : a 非牛顿流体的表观黏度。非常数，为变量非常数，为变

8、量表征： 在外力的作用下抵抗剪切变形的能力。与流体本身和温度以及剪切速率有关n与聚合物的温度有关1黏度与剪切稀化效应黏度与剪切稀化效应（五）聚合物的黏性流动（五）聚合物的黏性流动 a 在注射成型中，除了热固性聚合物和少数热塑性聚合物外，大多数聚合物熔体均有近似假塑性液体流变学的性质。 不同类型流体的流变曲线 1 膨胀性流体； 2 牛顿流体； 3 假塑性流体假塑性流体剪切变稀剪切变稀（3） 假塑性液体的流变学性质3聚合物熔体在模内的流动现象聚合物熔体在模内的流动现象（五）聚合物的黏性流动（五）聚合物的黏性流动 入口效应入口效应 离模膨胀效应离模膨胀效应 图1-8 聚合物熔体在管道入口区和出口区的

9、流动 图1-9 聚合物失稳流动时的 熔体概貌（PMMA 170） （1）端末效应）端末效应（2）失稳流动和熔体破裂）失稳流动和熔体破裂3聚合物熔体在模内的流动现象聚合物熔体在模内的流动现象（五）聚合物的黏性流动（五）聚合物的黏性流动 图1-11 熔体充模速度不同时的表现 图1-12 聚合物熔体绕不同断面形状障碍物时的速度变化与流动情况（3）聚合物熔体的充模流动）聚合物熔体的充模流动1热塑性塑料的工艺特性热塑性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性 1）影响收缩的基本因素是：）影响收缩的基本因素是： (1)塑料种类塑料种类 (2)化学结构的变化化学结构的变化 热固性塑料（交联、固

10、化）、热塑性塑料热固性塑料（交联、固化）、热塑性塑料 (3)热收缩热收缩 塑料的膨胀系数比钢大，塑料件冷却收缩比模具大塑料的膨胀系数比钢大，塑料件冷却收缩比模具大 (4)弹性恢复弹性恢复 当塑料件脱模时，由于压力降低，产生弹性恢复而胀当塑料件脱模时，由于压力降低，产生弹性恢复而胀 大，这会减少总收缩。大，这会减少总收缩。 (5)塑料制品结构塑料制品结构 制品结构复杂、壁薄、嵌件多且均匀分布的，则收缩率小。制品结构复杂、壁薄、嵌件多且均匀分布的，则收缩率小。 (6)成型工艺成型工艺 有预热，成型温度不高，成型压力较大，保压时间较长有预热，成型温度不高，成型压力较大，保压时间较长 的，收缩率较小。

11、的，收缩率较小。 (7)浇口的型式、尺寸及位置浇口的型式、尺寸及位置(注射模塑与传递模塑注射模塑与传递模塑) （1）收缩性）收缩性 1热塑性塑料的工艺特性热塑性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性 （1）收缩性）收缩性 实际收缩率实际收缩率 2）收缩率）收缩率 计算收缩率计算收缩率 a-成型温度下塑料尺寸成型温度下塑料尺寸 b -室温下塑件尺寸室温下塑件尺寸 c -室温下模具尺寸室温下模具尺寸注意注意: *收缩率是一个范围值收缩率是一个范围值(查手册可得查手册可得Sman Smin)，设计时收缩率一般取，设计时收缩率一般取平均值平均值，但精确确定收缩率需反复实验求其平均值。，

12、但精确确定收缩率需反复实验求其平均值。 %100*bbass%100*bbcsj1热塑性塑料的工艺特性热塑性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性 （3）相容性）相容性 （4）吸湿性）吸湿性（5）取向性）取向性（6）降解和热敏性）降解和热敏性2热固性塑料的工艺特性热固性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性 （1）收缩性）收缩性 同热塑性塑料的收缩性同热塑性塑料的收缩性1）定义：）定义： 2）测定值：）测定值： 衡量热固性塑料流动性的指标通常用拉西格流动性表示。衡量热固性塑料流动性的指标通常用拉西格流动性表示。 （2） 流动性流动性 每一品种的塑料分为三个不同等

13、级的流动性每一品种的塑料分为三个不同等级的流动性 流动性较差流动性较差(2580mm),适用于压制无嵌件、形状简单、厚度一般的塑适用于压制无嵌件、形状简单、厚度一般的塑 件；件； 流动性中等流动性中等(81131mm)，用于压制中等复杂程度的塑件；，用于压制中等复杂程度的塑件； 流动性好流动性好(131180mm)，可用于压制结构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑，可用于压制结构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑 件，或用于压注成型。件，或用于压注成型。200mm以上，注射成型。以上，注射成型。2热固性塑料的工艺特性热固性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性 （1）收缩性）收缩性

14、 同热塑性塑料的收缩性同热塑性塑料的收缩性1）定义：）定义： 2）测定值：）测定值： 衡量热固性塑料流动性的指标通常用拉西格流动性表示。衡量热固性塑料流动性的指标通常用拉西格流动性表示。 （2） 流动性流动性 每一品种的塑料分为三个不同等级的流动性每一品种的塑料分为三个不同等级的流动性 流动性较差流动性较差(2580mm),适用于压制无嵌件、形状简单、厚度一般的塑适用于压制无嵌件、形状简单、厚度一般的塑 件；件； 流动性中等流动性中等(81131mm)，用于压制中等复杂程度的塑件；，用于压制中等复杂程度的塑件； 流动性好流动性好(131180mm)，可用于压制结构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁

15、塑，可用于压制结构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑 件，或用于压注成型。件，或用于压注成型。200mm以上，注射成型。以上，注射成型。2热固性塑料的工艺特性热固性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性 （3）比体积与压缩率）比体积与压缩率 1) 定义：比体积（比容）是单位质定义：比体积（比容）是单位质(重重)量塑料所占的体积；量塑料所占的体积； 压缩率是塑料的体积与塑料制品体积之比，其值恒大于压缩率是塑料的体积与塑料制品体积之比，其值恒大于1。 2）功用：比体积和压缩率都表示了各种塑料的松散程度，它们都可以作为确定加料腔）功用：比体积和压缩率都表示了各种塑料的松散程度，它们都可

16、以作为确定加料腔大小的依据；比体积和压缩率大，内部充气多，成型时排气困难，成型周期长，生产率低。大小的依据；比体积和压缩率大，内部充气多，成型时排气困难，成型周期长，生产率低。 （4）水分和挥发物的含量）水分和挥发物的含量 1）来源：）来源： 2）作用）作用 3）相应措施：）相应措施： 成型前预热干燥；模具中开排气槽或压制操作时设排气工步；模具表成型前预热干燥；模具中开排气槽或压制操作时设排气工步；模具表面镀铬是防止腐蚀。面镀铬是防止腐蚀。（5）交联与交联与硬化速度硬化速度(固化特征固化特征) 硬化是指塑料成型时完成交联反应的过程。硬化是指塑料成型时完成交联反应的过程。 硬化速度通常以塑料试样

17、硬化每硬化速度通常以塑料试样硬化每1mm厚度所需的秒数来表示厚度所需的秒数来表示 此值越小，硬化速度越快此值越小，硬化速度越快 灯座为电器类零件，需大批量生产，通过查表灯座为电器类零件，需大批量生产，通过查表1-4及表及表1-5对多种塑料的性对多种塑料的性能与应用进行综合比较，材料品种可选择聚碳酸酯（能与应用进行综合比较，材料品种可选择聚碳酸酯（PC）。）。（一）选择制件材料（一）选择制件材料（二）分析制件材料使用性能（二）分析制件材料使用性能 （三）分析塑料工艺性能（三）分析塑料工艺性能 塑料品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点聚碳酸酯（PC）属于热塑性塑料线形结构，非结晶型材料，

18、透明工作温度小于130，耐寒性好，脆化温度为100有一定的化学稳定性，不耐碱、酮、酯等透光率较高，介电性能好，吸水性小，但水敏性强（含水量不得超过0.2%），且吸水后会降解，力学性能很好，抗冲击抗蠕变性能突出，但耐磨性较差熔融温度高（超过330才严重分解），但熔体黏度大；流动性差（溢边值为0.06 mm）；流动性对温度变化敏感，冷却速度快；成型收缩率小；易产生应力集中结论 熔融温度高且熔体黏度大，对于大于200 g的塑件应用螺杆式注射机成型，喷嘴宜用敞开式延伸喷嘴并加热，严格控制模具温度，一般在70120为宜，模具应用耐磨钢，并淬火。 水敏性强，加工前必须进行干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度显著下降等现象。 易产生应力集