第三章其它工艺及产品结构设计.ppt

1、塑料成型工艺与模具设计 第三章,1,薄膜吹塑法,薄膜吹塑法是利用挤出机将熔融塑料成型为薄膜管坯后，从机头中心向管坯吹入压缩空气，迫使管坯在高温下发生吹胀变形并转变成管状薄膜（俗称泡管），泡管在牵引力作用下运动到人字板处被压拢迭合，然后经由牵引辊、导辊到达卷取辊，经卷取辊收卷成为薄膜制品。 根据成型过程中管坯的挤出方向及泡管的牵引方向可分为三种方法： （1）平挤上吹法：（使用直角式机头） （2）平挤下吹法：（使用直角式机头） （3）平挤平吹法,塑料成型工艺与模具设计 第三章,2,薄膜吹塑成型示意图,塑料成型工艺与模具设计 第三章,3,薄膜吹塑成型示意图,塑料成型工艺与模具设计 第三章,4,薄膜吹

2、塑成型示意图,塑料成型工艺与模具设计 第三章,5,双色吹塑机,塑料成型工艺与模具设计 第三章,6,塑料薄膜吹膜机,塑料成型工艺与模具设计 第三章,7,3、板、片材成型,以塑料板材或片材为原料，并在模具内将其转变为塑料制品的各种成型加工方法统称为板、片材成型。 （1）真空成型 成型原理: 用真空泵将塑料板、片材与模具型面所构成的封闭空腔内的空气抽取干净后，借助大气压力使板、片材发生塑性胀形变形（表面积增大而厚度减薄），并贴紧模具型面转变成为塑料制品的加工方法。 工艺过程： （1）将坯料固定在模具上加热至软化温度； （2）模具内抽真空使软化坯料被吸符于模具型面上； （3）冷却定型后取出（或用压缩空

3、气吹出）。,塑料成型工艺与模具设计 第三章,8,3、板、片材成型,真空成型方法有：凹模真空成型、凸模真空成型、凸凹模真空成型。 真空成型的工艺参数： A、成型温度：塑料板、片材加热温度和模具温度 B、变形程度 ：变形极限取决于板、片材在热态下的强度和所允许的厚度减薄率 C、成型速度：取决于模具抽真空速度 D、成型压力：对于凸或凹模真空成型，成型压力一般为0.1MPa，对于凸凹模真空成型，其成型压力与压缩空气有关，常取0.30.4MPa.,塑料成型工艺与模具设计 第三章,9,真空成型示意图,塑料成型工艺与模具设计 第三章,10,真空成型示意图,塑料成型工艺与模具设计 第三章,11,真空成型示意图

4、,塑料成型工艺与模具设计 第三章,12,（2）气压成型,将压缩空气吹入模具，迫使加热软化后的塑料板、片材发生塑性变形，并使其贴紧模具型面从而转变成塑件的加工方法。一般压缩空气的压力为0.30.8MPa.,塑料成型工艺与模具设计 第三章,13,真空成型产品,塑料成型工艺与模具设计 第三章,14,塑料片植绒,塑料成型工艺与模具设计 第三章,15,（3）模压成型,模压成型： 是借助于压力机将板材或片材在模具中成型为塑件的生产方法。根据成型温度不同，可分为冷冲压和热压成型。 冷冲压： 在常温下对塑料板材、片材进行冲压成型的方法，主要适用于超高相对分子质量的聚乙烯、改性聚丙烯、聚苯乙烯、ABS 、聚酰胺

5、、聚甲醛等。 特点： 因无需加热冷却，周期短、效率高，外观质量好，但回弹大。 冷冲压方法有：拉深成型、橡皮凹模拉深成型、液体凸模拉深成型。,塑料成型工艺与模具设计 第三章,16,（3）模压成型,热压成型： 是一种将塑料板材或片材加热到一定温度后，再对其进行模压的成型方法。 加热温度低于塑料熔融温度 称固态模压成型 加热温度高于塑料熔融温度 称粘流态模压成型 优点：可在普通压力机成型长玻璃纤维或连续玻璃纤维增强的大型塑件，这是其他加工方法难以代替的；同时其生产投资较少。 主要用途：加工成型玻璃纤维、长玻璃纤维、连续玻璃纤维或玻璃纤维毡增强的热固性或热塑性塑料。,塑料成型工艺与模具设计 第三章,1

6、7,4、层压成型,层压成型： 是将浸有或涂有树脂和机体片材按一定数量叠合在一起，经过加热、加压使之成为层合板、层合管或层合棒等塑件的加工方法。 特点： 是综合了树脂和基体材料两者的性能，而且具有强度高、重量轻、不易受潮等优点。 基体片材的原料主要有： 玻璃纤维织物、合成纤维织物、麻纤维植物、纸张、棉布、石棉、碳纤维、硼纤维和陶瓷纤维等。 常用的树脂有： 酚醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂、氨基树脂或不饱和树脂。,塑料成型工艺与模具设计 第三章,18,5、泡沫成型,（1）概述 泡沫塑料：是以树脂为基础而内部具有无数微孔性气体的塑料制品，又称多孔性塑料。 泡沫成型的三种常用方法： 物理发泡法： 利用物

7、理原理进行发泡。如在压力作用下，将惰性气体溶于熔融或糊状聚合物中，经减压放出溶解气体发泡；利用低沸点液体气化发泡等。 化学发泡法： 利用化学发泡剂加热后分解放出气体发泡，或利用原料组分之间相互反应放出气体发泡。 机械发泡法： 利用机械搅拌作用，混入气体发泡。,塑料成型工艺与模具设计 第三章,19,5、泡沫成型,（2）低发泡注射成型 是在某些塑料材料中加入定量发泡剂，通过注射成型获取内部低发泡、表面不发泡塑料制品的工艺方法称为低发泡注射成型。 低压法： 模腔的压力比普通注射的压力低，约为：27MPa，注射时将体积小于模腔容积的塑料熔体高速注入型腔，依靠发泡剂的作用使熔体膨胀并充满成型为塑件。（塑

8、件泡孔均匀，但表面粗糙） 高压法： 模腔压力比低压法高，约为715MPa，注射时用较高的压力将含有发泡剂的塑料熔体注满容积小于塑件的闭合型腔，接着通过一次辅助开模动作增大模腔容积，使之能够与塑件的体积相符，以便熔体能在模内发泡成型。（塑件表面平整，便于控制发泡率和塑件致密表层厚度，单易留下粗糙的条纹或折痕） 双组分注射法： 这种方法是先把不含发泡剂的塑料A注入型腔内，然后在同一浇口注入含有发泡剂的塑料B，把塑料A 挤压至型腔边缘，并充满型腔，最后再注入少量塑料 A封闭浇口，保压几秒钟后，把模具开启一定距离，使芯部塑料B发泡。（塑件表面反光、均匀而平滑，表面粗糙度与致密塑件相似，可仿制皮纹、木纹

9、）,塑料成型工艺与模具设计 第三章,20,发泡注射成型（鞋底机）,塑料成型工艺与模具设计 第三章,21,（3）低发泡注射成型工艺条件选择与控制,、温度 （1）料温:包括 塑化温度 取决 料筒温度 注射温度 取决 喷嘴温度，温度高，易发泡， 但易造成注射过程的喷射。 （2）模温：根据塑料品种不同选择适当模温， 要保持塑料熔体的等温充模 使塑件 发泡的数量多而均匀性。 压力 （1）注射压力与注射速度：压力小 在浇注系统内发泡，进入行腔后迅速长大 气泡大而不均匀；压力大 抑制发泡气体扩散 （2）保压压力与保压时间：保压压力大，时间长，补料较多，但熔体内瘪泡现象加剧。 注射时间和冷却定型时间：发泡塑料

10、传热差，所以冷却时间较长。,塑料成型工艺与模具设计 第三章,22,6、压延与涂层,压延成型： 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，使其成为规定尺寸的连续片材的成型方法。 压延涂层： 是将布或纸随同塑料通过压延机的最后一对辊筒，使薄膜紧覆在布或纸上，所得到的塑件称为涂层布或涂层纸，这种方法称为压延涂层法。,塑料成型工艺与模具设计 第三章,23,多层共挤出流延膜,塑料成型工艺与模具设计 第三章,24,7、旋转成型,旋转成型： 是将液状或糊状原料（粉状）装入即可以自转又可以公转的模具中，然后启动旋转成型设备和加热装置，对模内的物料同时进行旋转和加热，使物料在旋转和加热过程中熔融塑

11、化，在离心力作用下粘附在型腔内壁上，经冷却定型为所需塑件。,塑料成型工艺与模具设计 第三章,25,8、缠绕成型和喷射成型,缠绕成型与喷射成型是生产热固性玻璃钢塑件的方法，生产效率比注射和模压法低，但比手糊快。 缠绕成型： 是用浸有树脂的玻璃纤维（或织物）在模型上作规律性缠绕后，通过加热使缠绕物按照型模外型固化，在脱取制品。 主要用于：生产各种大型玻璃钢制品，如箱体、压力容器等。,塑料成型工艺与模具设计 第三章,26,8、缠绕成型和喷射成型,喷射成型： 将玻璃粗纱切割后输送给喷枪并与同时输送过来的树脂混合，通过喷枪压力将混合物迅速喷射到模具型面，直到其粘附厚度达到要求后，停止喷射，并对其进行滚轧

12、，然后在室温下（或加热）对其进行固化后，即可脱模取出制品。,塑料成型工艺与模具设计 第三章,27,第四节 塑料成型制品结构工艺性,塑件结构设计必须遵循原则： 1、考虑成型塑料的工艺性能（如流动性、收缩性）。 2、在保证制品使用要求的前提下，力求结构简单。 3、如果制品的造型要求较高时，可先制作样板。 塑料制品结构工艺性相关内容有： 尺寸大小和精度、表面粗糙度、制品形状、壁厚、斜度、加强肋、支撑面、圆角、孔、螺纹、齿轮、嵌件、表面装饰（文字、符号、标记等）。,塑料成型工艺与模具设计 第三章,28,一、塑料制品的尺寸精度和表面质量,（一）塑件尺寸的大小： 主要取决于塑料品种的流动性，可校核流动比=

13、 （二）影响尺寸精度的因素： 取决于 模具成型零部件的制造精度 模具成型零部件的磨损 塑料的收缩率 成型工艺参数 塑件的结构 制品的尺寸误差是由上面几个因素的累积误差。（直接成型尺寸和间接成型尺寸） 即包括：材料因素，设计因素，模具因素，工艺因素，环境因素等,塑料成型工艺与模具设计 第三章,29,塑料成型工艺与模具设计 第三章,30,一、塑料制品的尺寸精度和表面质量,（三）尺寸精度和公差的确定 按原电子工业部的标准SJ/T10628-1995选用（表3-13，表3-14） （四）表面质量的确定 表面质量包括 表面粗糙度:常取Ra0.051.25m (模具的表面粗糙度比制品低一级,透明件型芯和型

14、腔的 表面粗糙度相同) 表观质量：缺料、溢料、熔接痕、银纹、斑纹、翘曲等 影响因素：塑料品种、工艺参数、模具结构等有关,塑料成型工艺与模具设计 第三章,31,塑料成型工艺与模具设计 第三章,32,塑料成型工艺与模具设计 第三章,33,二、注射、压缩、传递成型塑料制品的几何形状,塑料制件的结构设计原则: 在满足使用性能的前提下，应有利于简化模具结构。 （一）塑料制件的选材 1、塑料的力学性能（强度、刚性、韧性、抗冲性能等） 2、塑料的物理性能(对使用环境温度变化的适用性、光学特性、绝热、电气绝缘等） 3、塑料的化学性能（对接触物如水、溶剂、油等的耐性、卫生程度等） 4、成型工艺性能（收缩性、流动

15、性、结晶性、热敏性等）,塑料成型工艺与模具设计 第三章,34,塑料成型工艺与模具设计 第三章,35,（二）成型工艺对制品几何形状的要求 1、塑料制品的内外形状,（1）侧凹改为碰穿（2）改掉外凸台及内孔台阶,塑料成型工艺与模具设计 第三章,36,1、塑料制品的内外形状,（3）外形侧凹改为直线过渡 （4）内侧凹抽芯改侧凹方向,塑料成型工艺与模具设计 第三章,37,1、塑料制品的内外形状,（5）改变制品形状，避免侧抽 （6）横向侧孔改为垂直孔,塑料成型工艺与模具设计 第三章,38,2、脱模斜度,脱模斜度： 斜度的大小与塑料的性质、收 缩率、摩擦系数、塑件的厚度和几何形状，型腔、型芯表面粗糙度有关。

16、一般硬质塑料、结构复杂、壁厚较大的模芯的脱模斜度较大 脱模斜度一般取：20130,塑料成型工艺与模具设计 第三章,39,3.塑件的壁厚,壁厚 既要满足塑件使用时的刚度、强度要求；同时要能承受脱模时的推力；壁厚要均匀 壁厚太小 流动阻力大，成型难，会出现缺料现象 壁厚太大 塑件内部会产生气泡、外部产生凹陷，同时加大产品成本。 一般塑件的壁厚为：14mm，大型塑件的可达8mm。,塑料成型工艺与模具设计 第三章,40,塑料成型工艺与模具设计 第三章,41,3.塑件的壁厚,塑料成型工艺与模具设计 第三章,42,3.塑件的壁厚,塑料成型工艺与模具设计 第三章,43,3.塑件的壁厚,塑料成型工艺与模具设计

17、 第三章,44,4、加强肋及其他防变形结构,主要作用： 在不增加壁厚的情况下，加强塑件的强度和刚度，避免塑件变形翘曲。同时改善充模的流动性，减少塑件内应力，避免气孔、缩孔和凹陷等缺陷。 设计应注意问题： （1）肋的厚度A塑件壁厚t，高度L=(13)t， 斜度=25，端部比塑件支撑面缩进0.5mm以上 （2）肋与肋之间距离2 A，分布均匀合理，肋的方向尽量与料流方向一致。 （3）加强肋的布置要均匀（见附图） （4）采用加强肋改善壁厚和刚度,塑料成型工艺与模具设计 第三章,45,加强肋的布置,塑料成型工艺与模具设计 第三章,46,采用加强肋改善壁厚和刚度,塑料成型工艺与模具设计 第三章,47,加强

18、肋与支承面,塑料成型工艺与模具设计 第三章,48,5、支承面及凸台,为保证塑件支承面的稳定性，不宜以整个底面作支承面，因为塑件稍有翘曲或变形就会使底面不平。 通常采用凸缘或凸台作为支承面。 采用凸缘或凸台作为支承面,塑料成型工艺与模具设计 第三章,49,采用凸缘或凸台作为支承面,塑料成型工艺与模具设计 第三章,50,防止矩形薄壁侧壁内凹变形,塑料成型工艺与模具设计 第三章,51,支撑面和固定凸台的结构,塑料成型工艺与模具设计 第三章,52,6、圆角,为 避免塑件和模具型腔产生内应力 提高塑料熔体在模腔中的流动性 塑件内外表面的转弯处都必须设计为圆角过渡,塑料成型工艺与模具设计 第三章,53,塑

19、件的圆角半径,塑料成型工艺与模具设计 第三章,54,7、孔的设计,塑件上常见的孔有通孔，盲孔，异形孔(形状复杂的孔) 孔与孔之间，孔与壁之间应留有足够的距离。,塑料成型工艺与模具设计 第三章,55,孔的加强,塑料成型工艺与模具设计 第三章,56,孔的成型方法,通孔的成型方法一般有三种 1、型芯一端固定 用于较浅的孔，注射压力较大时，型芯易产生变形，孔端面的飞边与轴线垂直。 2、对接型芯:用于较深的孔，但易产生偏心 3、一端固定，一端支撑:型芯刚性较好，但加工较难，孔的飞边与轴线平行，可用于较深孔成型。 孔的深度一般4 d（孔径）,塑料成型工艺与模具设计 第三章,57,盲孔的成型方法,盲孔： 型

20、芯只能一端固定，如果孔径较小深度又大时，型芯易于弯曲或折断。 根据经验，注射成型或压注成型孔深4d（孔径）;压缩成型孔深2.5d（孔径） 当孔径太小孔深太大时，只能成型后用机加工的方法获得。,塑料成型工艺与模具设计 第三章,58,异形孔的成型,塑料成型工艺与模具设计 第三章,59,各种孔结构的改进,塑料成型工艺与模具设计 第三章,60,（三）螺纹与齿轮设计,1、塑料螺纹设计 塑件上螺纹的获得：直接用模具成型 成型后再机械加工 用金属螺纹嵌件成型 设计应注意问题： 1、m2mm，精度低于IT7级，细牙螺纹不能直接成型； 2、螺纹的始端和末端应有过渡段，防止最外圈的螺纹崩裂或变形； 3、在同一螺纹

21、型芯或型环上有两段螺纹时，应旋向相同，螺距相等； 4、塑料螺纹与金属螺纹的配合长度应1.5螺纹直径。,塑料成型工艺与模具设计 第三章,61,螺纹的始端和末端应有过渡段,塑料成型工艺与模具设计 第三章,62,在同一螺纹型芯或型环上有两段螺纹时，应旋向相同，螺距相等,塑料成型工艺与模具设计 第三章,63,2、塑料齿轮设计,塑料齿轮： 具有质轻、弹性模量小、在相同制造精度下比钢、铸铁齿轮的噪音小等特点。 常用塑料：聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜等 结构设计要求： 轮缘宽度t13t（全齿高） 辐板厚度H1H轮缘厚度 轮毂厚度H2H轮缘厚度 （并相当于轴孔直径D） 轮毂外径D1(1.53)D 轴与孔应采用过渡配合,塑料成型工艺与模具设计 第三章,64,用销钉配合或半月牙孔配合的形式传递扭矩,塑料成型工艺与模具设计 第三章,65,轮毂与轮缘之间用薄肋保证轮缘向中心均匀收缩,塑料成型工艺与模具设计 第三章,66,（四）嵌件、饰纹、文字、符号及标记设计,1、嵌件 塑件内部镶嵌有金属、玻璃、木材、纤维、橡胶或已成型的塑件等均称为嵌件。 使用嵌件的