塑料成型工艺与模具设计

塑料成型工艺及模具设计主讲：塑料成型工艺与模具设计第一章塑料成型基础第二章塑料成型工艺第三章塑料成型工艺及制品结构工艺性第四章注射模设计第六章压缩模与传递模设计第一章塑料成型基础第一节塑料成型制品与成型技术的发展第二节塑料模具及发展趋势§1.1塑料成型制品与成型技术的发展

●塑料成型制品是以塑料为主要材料经成型加工获得的制品，简称塑件。塑料工业原料生产制品成型

●塑料工业是一个新兴的工业领域，又是一个发展迅速的领域。

●塑料广泛应用于农业、包装行业、日用消费品、交通运输、电子、电讯、机械化工、建筑材料等各个领域。

●当今世界把一个国家的塑料消耗量和塑料工业水平，作为衡量一个国家工业发展水平的重要标志之一。一、塑料与工程塑料1、塑料以合成树脂为主要成分，加入适量添加剂，在一定温度和压力下成型的有机高分子材料。2、工程塑料作为工程结构产品的塑料。（一）塑料与工程塑料的区别（二）塑料之优点1、质量轻：密度0.83-2.3g/cm3，为钢铁的1/7-1/4，铝的1/22、比强度高：增强塑料的强度/密度》金属3、耐化学腐蚀性好：耐酸碱比金属好4、耐磨性好：摩擦系数小，甚至可以在无润滑下工作5、吸震性好：噪音小、寿命高6、电绝缘性优：塑料是电的不良导体（三）塑料之缺点1、刚性差：塑料的弹性模量仅为钢铁的1/1002、耐热性差：温度升高时，强度变低，即热强性低3、导热性差：虽然可作隔热件，但散热不好，不宜作传动摩擦件4、儒变性：长期载荷下，易发生变形（一）按受热时的特征1、热塑性塑料

加热时软化、熔融，成形后冷却硬化。该过程具可逆性。加工方便，耐热性和刚性差2、热固性塑料

加热时软化、熔融，可塑制成形。该过程不可逆。耐热性高，不易变形二、塑料分类（二）按用途和特性1、通用塑料

产量大、价格低、应用广的塑料2、工程塑料

可替代金属作为工程结构之用的塑料3、耐高温塑料

150℃以上，甚至200-250℃长期工作（一）热热塑性塑塑料三、塑料料特性与与应用热塑性塑料主要性能酸性主要应用PE聚乙烯耐化学腐蚀、电绝缘、吸水性小小载荷齿轮、容器、轴承、阀件、涂层、化工管道PP聚丙烯密度最小、耐腐蚀、吸水性小、耐热汽车零件、化工容器、管道、涂层、蓄电池匣PVC聚氯乙烯耐腐蚀、电绝缘、耐燃酸化工管道、泵、插头、开关、电缆绝缘层PS聚苯乙烯电绝缘、透光、吸湿低、硬度高、易燃酸仪表仪器外壳、汽车灯罩、装饰件ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯综合性能好电机外壳、仪表壳、仪表板、蓄电池槽、汽车零件、齿轮、轴承、轿车车身、装饰件热塑性塑料主要性能酸性主要应用PMMA有机玻璃透光极好、尺寸稳定性好、刚度及耐化学药品性好酸油杯、窥镜、管道、车灯、仪表零件、光学镜片、绝缘零件、装饰件、航空玻璃、光学纤维PA聚酰胺（尼龙）坚韧、耐磨、耐疲劳、抗儒变、吸水性大酸轴承、齿轮、凸轮、滚子、风扇叶轮、高压密封圈、输油管POM聚甲醛综合性能好、吸水性小、耐磨轴承、齿轮、凸轮、阀门、汽车仪表板、风扇PC聚碳酸酯力学性能良好、尺寸稳定性好、耐热、透明、不耐碱酸轴承、齿轮、凸轮、滑轮、透镜、灯罩、磁盘、光学储存盘、计算机零部件（二）热热固性塑塑料热塑性塑料主要性能酸性主要应用PU聚氨酯树脂粒状、延性鞋底、椅垫、人造皮革、油漆常用的塑塑料成型型工艺注射压缩传递挤出中空吹塑塑真空吸塑塑气压成型型目前，塑塑料成型型技术正正朝着精精密化、、微型化化和超大大型化方方向发展展。常用的塑塑料成型型工艺注射压缩传递挤出中空吹塑塑真空吸塑塑气压成型型目前，塑塑料成型型技术正正朝着精精密化、、微型化化和超大大型化方方向发展展。§1.2塑料模具具及发展展趋势一、模具具与塑料料模具模具是材材料成型型加工中中的工艺艺装备。。模具是是利用其其特定形形状去复复制成型型或复制制加工具具有一定定形状和和尺寸制制件的工工具。塑料模具具是成型型塑料制制件的工工艺装备备或工具具。在塑料加加工行业业中约有有95%的产品靠靠模具生生产，产产品的更更新都是是以工艺艺的改进进和模具具的更新新为前提提的。塑料制品品生产的的三大重重要因素素合理的加加工工艺艺高效的设设备先进的模模具通常将塑塑料模具具分为注射模具具压缩模具具传递模具具挤出模具具中空吹塑塑模具热成型模模具能生产出出在尺寸寸精度、、外观、、物理性性能、力力学性能能等方面面均能满满足使用用要求的的优质制制件。在模具使使用时，，力求生生产效率率高、自自动化程程度高、、操作简简便、寿寿命长；；在模具具制造方方面，要要求结构构合理、、制造容容易、成成本低廉廉。对塑料模模具设计计的要求求：工业品零零件粗加加工的70％，，精加工工的50％都是由模模具成型型完成的的。我国国模具工工业的产产值在国国际上排排名第三三位，仅仅次于日日本和美美国。日日本模具具产业年年产值达达13000亿日元。。目前，深深圳周边边及珠江江三角洲洲地区已已经成为为中国塑塑料模具具工业最最为发达达、科技技含量最最高的区区域。今今后几年年，随着着全球制制造业重重心加快快向我国国转移，，这一地地区有可可能在10年内发展展成为世世界模具具生产中中心。随随着发达达国家将将制造业业纷纷转转移到我我国，使使我国塑塑料模具具工业面面临空前前的发展展机遇。。1.塑塑料模具具标准化化随着模具具种类和和要求的的提高，，模具标标准件已已经成为为模具企企业参与与国际竞竞争的重重要条件件。品种种多、分分类细是是目前模模具标准准件的主主要趋势势。传统统的标准准件品种种越来越越多，质质量要求求越来越越高。新新的功能能结构标标准单元元与具有有更多制制造柔性性的标准准件也越越来越重重要，成成为新技技术和创创新提升升竞争力力的新方方向。许多模具具加工装装备企业业纷纷对对接互联联网，积积极打造造“模具具制造+互联网””模式，，有力地地推动了了模具行行业的转转型与升升级。2.商业互联联网向模模具及其其产业链链延伸二、塑料料模具技技术发展展趋势3.模具具智能化化在塑料模模具和压压铸模具具行业，，已经出出现了模模具型腔腔的压力力、温度度、流量量、冷却却过程的的智能控控制的模模具。另另外，模模具加工工装备的的智能化化也正在在迅速推推进模具具的智能能化制造造。4.塑塑料料模具具专用用材料料的研研究与与开发发新材料料与大大型塑塑料模模具的的出现现与优优化。。随着着汽车车轻量量化的的发展展，轻轻量化化新材材料层层出不不穷，，国内内模具具企业业已经经开始始应对对这种种变化化，展展开了了轻量量化新新材料料汽车车覆盖盖件模模具与与大型型复合合材料料模具具的开开发。。第二章章塑塑料料成型型技术术基础础第一节节塑塑料料的组组成和和特性性第二节节塑塑料料分类类与应应用第三节节塑塑料料成型型的工工艺性性能第四节节塑塑料料成型型流变变学基基础一、聚聚合物物的热热力学学性能能与加加工工工艺§2.3塑料成型的工工艺性能（一）聚合物物的热力学性性能（二）聚合物物的加工工艺艺二、塑料成型型工艺性(一)热塑塑性塑料成型型的工艺性能能1．流动性塑料熔体在一一定温度与压压力作用下充充填模腔的能能力称为流动性。塑料成型工艺艺性是指塑料料在成型过程程中表现出的的特有性能。。热塑性塑料的的流动性常用用熔体流动速速率指数，简简称熔融指数来表示。熔融融指数越大，，塑料熔体的的流动性越好好。可以通过改变变工艺参数来来改变塑料的的流动性，如如提高成型温温度和压力，，合理设计浇浇口的位置与与尺寸，降低低模腔表面粗粗糙度值等都都能大大提高高流动性。流动性好：PA、PE、、PP、PS、CA流动性中等：：改性PS、ABS、AS、PMMA、POM流动性差：PC、硬PVC、PPO、PSU选用塑料的流流动性必须与与塑件要求、、成型工艺及及成型条件相相适应，模具具设计时应根根据流动性来来考虑浇注系系统、分型面面及进料方向向等等。流动性的大小小除取决于树树脂的内在结结构外，还受受到填料、添添加剂、模具具结构和成型型工艺条件等等多种因素的的影响。2.收缩性塑料在成型及及冷却过程中中发生的体积积收缩性质称称为收缩性，塑料在熔融融状态下的体体积总比其固固态下的体积积大。影响塑料收缩缩性的因素有有：塑料的组组成及结构、、成型工艺方方法、工艺条条件、塑件几几何形状及金金属镶件的数数量、模具结结构及浇口形形状与尺寸等等。收缩性的大小小以单位长度度塑件收缩量量的百分率来来表示，叫做做收缩率。3.热稳定性是指塑料在受受热时性能发发生变化的程程度。热稳定定性差的塑料料：硬PVC、POM等。4.吸湿性性可分为两类具有吸湿或粘粘附水分的倾倾向的塑料PA、PC、、ABS、、PPO、、PSU吸湿或粘附水水分倾向极小小的塑料PE、PP、、POM是指塑料对水水分的亲疏的的程度。6.结晶性性结晶型塑料：：PE、PP、、POM、PA等，不透明或半透透明。非结晶型塑料料：PS、PVC、PMMA、PC、ABS、PSU等，透明。5.相容性是指两种或两两种以上不同同品种的塑料料，在熔融状状态不产生相相互分离的能能力。7.应力开开裂和熔体破破裂应力开裂：在外力或溶剂剂作用下易产产生开裂，如如PS、PC、、PUS。熔体破裂：由于切应力和和切变速率过过大而引起的的。(二)热固固性塑料成型型的工艺性能能热固性塑料同同热塑性塑料料相比，具有有制件尺寸稳稳定性好、耐耐热和刚性大大等特点，在在工程上应用用十分广泛。。1.收缩率热固性塑料也也具有因成型型加工而引起起的尺寸减小小。产生收缩缩的原因主要要有以下几点点：（1）热收缩（2）结构变化引起起的收缩（3）弹性恢复（4）塑性变形影响热固性塑塑料收缩率的的原因还有：：原材料、模模具结构、成成型方法及成成型工艺条件件等。2．流动性热固性塑料的的流动性通常常以拉西格流流动性来表