塑料成型工艺与模具设计.ppt

书名：塑料成型工艺与模具设计 第3版 ISBN： 978-7-111-48030-3 作者：屈华昌 张 俊 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件,第三章 塑料成型工艺与塑料 成型制件的结构工艺性,机 械 工 业 出 版 社 CHINA MACHINE PRESS,塑料成型工艺与模具设计 （第3版）,第三章 塑料成型工艺与塑料成型制件的 结构工艺性,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性 第二节 塑料制件的结构工艺性,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,一、注射成型原理及其工艺特性 (一) 注射成型原理、特点及应用 1.注射成型原理,图3-1 注射成型原理之一 1-柱塞 2-料斗 3-分流梭 4-加热器 5-喷嘴 6-定模板 7-塑件 8-动模板,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,图3-2 注射成型原理之二 1-动模 2-塑件 3-定模 4-料斗 5-传动装置 6-液压缸 7-螺杆 8-加热器,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,2.注射成型的特点及应用 (二) 注射成型工艺 1.成型前的准备 2.注射过程 3.塑件的后处理 (三)注射成型工艺的参数 1.温度 2.压力 3.时间 常用塑料注射成型工艺条件见表3-1。 二、压缩成型原理及其工艺特性 (一) 压缩成型原理、特点与应用 压缩成型原理如图3-3所示。,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,表3-1 各种塑料的注射工艺参数塑料,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,（续）,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,（续）,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,（续）,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,（续）,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,（续）,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,（续）,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,（续）,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,图3-3 压缩成型原理,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,(二) 压缩成型工艺过程 (三) 压缩成型的工艺参数 1.压缩成型压力 2.压缩成型温度,表3-2 热固性塑料的压缩成型温度和成型压力,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,3.压缩时间,表3-3 热固性塑料压缩成型的工艺参数,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,三、压注成型原理及其工艺特性 (一)压注成型原理及其特点,图3-4 压注成型原理,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,(二)压注成型工艺过程 (三)压注成型工艺参数,表3-4 酚醛塑料压注成型的主要工艺参数,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,四、挤出成型原理及其工艺特性 (一) 挤出成型原理及其特点,图3-5 挤出成型原理 1-挤出机料筒 2-机头 3-定径装置 4-冷却装置 5-牵引装置 6-塑料管 7-切割装置,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,(二) 挤出成型工艺过程,图3-6 常见挤出工艺过程示意图 a) 管材挤出 b) 片(板)材挤出 1-挤管机头 2-定型与冷却装置 3-牵引装置 4-切断装置 5-片(板)坯挤出机头 6-辗平与冷却装置 7-切边与牵引装置,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,(三) 挤出成型工艺参数 (1) 温度,图3-7 挤出成型温度曲线 1-料筒温度曲线 2-螺杆温度曲线 3-物料(PE)的最高温度 4-物料(PE)的平均温度 5-物料(PE)的最低温度 D-料筒直径,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,表3-6 热塑性塑料挤出成型时的温度参数,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,(2) 压力 (3) 挤出速度 (4) 牵引速度,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,表3-7 几种塑料管材的挤出成型工艺参数,第二节 塑料制件的结构工艺性,一、尺寸及其精度,表3-8塑件公差数值表（GB/T14486-1993） /mm,第二节 塑料制件的结构工艺性,（续）,第二节 塑料制件的结构工艺性,（续）,第二节 塑料制件的结构工艺性,塑件的精度要求越高，模具的制造精度也越高，模具加工的难度与成本亦增高，同时塑件的废品率也会增加。,第二节 塑料制件的结构工艺性,（续）,第二节 塑料制件的结构工艺性,二、表面粗糙度 三、形状,表3-10 改变塑件形状以利模具成型的典型实例,第二节 塑料制件的结构工艺性,（续）,第二节 塑料制件的结构工艺性,塑件内侧凹较浅并允许带有圆角时，则可以用整体凸模采取强制脱模的方法使塑件从凸模上脱下，如图3-8a所示。但此时塑件在脱模温度下应具有足够的弹性，以使塑件在强制脱下时不会变形，例如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等能适应这种情况。塑件外侧凹凸也可以强制脱模，如图3-8b所示。,图3-8 可强制脱模的侧向凹、凸 a)(A-B)100/B%5 % b)(A-B)100/C%5%,第二节 塑料制件的结构工艺性,四、斜度 为了便于从塑件中抽出型芯或从型腔中脱出塑件，防止脱模时拉伤塑件，在设计时，必须使塑件内外表面沿脱模方向留有足够的斜度，在模具上即称为脱模斜度，如图3-9所示。,图3-9 脱模斜度,第二节 塑料制件的结构工艺性,一般情况下，脱模斜度不包括在塑件的公差范围内。,表3-11 塑件脱模斜度,第二节 塑料制件的结构工艺性,五、壁厚 热塑性塑料易于成型薄壁塑件，最小壁厚能达到0.25mm，但一般不宜小于0.60.9mm，常取24mm。,表3-12 热固性塑件壁厚 (mm),第二节 塑料制件的结构工艺性,表3-13 热塑性塑件最小壁厚及推荐壁厚 (mm),第二节 塑料制件的结构工艺性,同一塑料零件的壁厚应尽可能一致，否则会因冷却或固化速度不同产生附加内应力，使塑件产生翘曲、缩孔、裂纹甚至开裂。 塑件局部过厚，外表面会出现凹痕，内部会产生气泡。,表3-14 改善塑件壁厚的典型实例,第二节 塑料制件的结构工艺性,（续）,第二节 塑料制件的结构工艺性,六、加强肋及其他防变形结构 加强肋的主要作用是增加塑件强度和避免塑件变形翘曲。用增加壁厚的办法来提高塑件的强度，常常是不合理的，且易产生缩孔或凹陷，此时可采用加强肋以增加塑件强度。,表3-15 加强肋设计的典型实例,第二节 塑料制件的结构工艺性,（续）,第二节 塑料制件的结构工艺性,加强肋不应设计得过厚，一般应小于该处的壁厚，否则在其对应的壁上会产生凹陷。加强肋必须有足够的斜度，肋的底部应呈圆弧过渡。加强肋以设计得矮一些多一些为好。,图3-10 加强肋尺寸,第二节 塑料制件的结构工艺性,除了采用加强肋外，薄壳状的塑件可制成球面或拱曲面，这样可以有效地增加刚性和减少变形。,图3-11 容器底与盖的加强,第二节 塑料制件的结构工艺性,图3-12 容器边缘的增强,图3-13 防止矩形薄壁容器侧壁内凹变形,第二节 塑料制件的结构工艺性,七、支承面及凸台 通常采用的是底脚(三点或四点)支承或边框支承，如表3-16中序号1所列。,表3-16 支承面和固定凸台的结构,第二节 塑料制件的结构工艺性,八、圆角,图3-14 R/与应力集中系数的关系,第二节 塑料制件的结构工艺性,九、孔的设计 孔应设置在不易削弱塑件强度的地方。相邻两孔之间和孔与边缘之间应保留适当距离。当两孔直径不一样时，按小的孔径取值。,表3-17 热固性塑件孔间距、孔边距与孔径关系 (mm),第二节 塑料制件的结构工艺性,塑件上固定用孔和其他受力孔的周围可设计一凸边或凸台来加强。,图3-15 孔的加强,第二节 塑料制件的结构工艺性,(一) 通孔,图3-16 通孔的成型方法,第二节 塑料制件的结构工艺性,(二) 不通孔 各种塑料适宜成型的最小孔径和最大孔深见表3-18。,第二节 塑料制件的结构工艺性,（三） 异形孔 对于斜孔或形状复杂的孔可采用拼合的型芯来成型，以避免侧向抽芯。,图3-17 用拼合型芯成型复杂孔,第二节 塑料制件的结构工艺性,十、螺纹设计 塑件上的螺纹应选用螺牙尺寸较大者，螺纹直径较小时不宜采用细牙螺纹。,表3-19 螺纹选用范围,第二节 塑料制件的结构工艺性,螺纹直接成型的方法有：采用螺纹型芯或螺纹型环在成型之后将塑件旋下； 外螺纹采用瓣合模成型，这时工效高，但精度较差，还带有不易除尽的飞边； 要求不高的螺纹(如瓶盖螺纹)用软塑料成型时，可强制脱模，这时螺牙断面最好设计得浅一些，且呈圆形或梯形断面。,图3-18 能强制脱模的圆牙螺纹,第二节 塑料制件的结构工艺性,为了防止螺孔最外圈的螺纹崩裂或变形，应使螺纹最外圈和最里圈留有台阶。,图3-19 塑件内螺纹的正误形状,图3-20 塑件外螺纹的正误形状,第二节 塑料制件的结构工艺性,螺纹的始端和终端应逐渐开始和结束，有一段过渡长度l。,表3-20 塑件上螺纹始末过渡部分长度 (mm),第二节 塑料制件的结构工艺性,在同一螺纹型芯或型环上有前后两段螺纹时，应使两段螺纹旋向相同，螺距相等。否则无法将塑件从螺纹型芯或型环上旋下来。 当螺距不等或旋向不同时，就需采用两段型芯或型环组合在一起的形式，成型后分段旋下。,图3-21 两段同轴齿轮螺纹的成型,第二节 塑料制件的结构工艺性,十一、齿轮设计 辐板厚度H1应小于或等于轮缘厚度H，轮毂厚度H2应大于或等于轮缘厚度H，并相当于轴孔直径D，最小轮毂外径D1应为D的1.53倍。,图3-22 齿轮各部尺寸,第二节 塑料制件的结构工艺性,为了避免装配时产生应力，轴和孔应尽可能采用过渡配合而不采用过盈配合，并用销钉固定或半月形孔配合的形式传递扭矩。,图3-23 塑料齿轮固定形式,第二节 塑料制件的结构工艺性,对于薄型齿轮，厚度不均匀能引起齿型歪斜，若用无毂无轮缘的齿轮可以很好地改善这种情况。 但如在辐板上有大的孔时，因孔在成型时很少向中心收缩，会使齿轮歪斜；即轮毂和轮缘之间采用薄肋时，则能保证轮缘向中心收缩。,图3-24 塑料齿轮辐板结构,第二节 塑料制件的结构工艺性,十二、嵌件设计 (一) 嵌件的用途及形式,图3-25 常见金属嵌件形式,第二节 塑料制件的结构工艺性,其他特种用途的嵌件形式很多，如冲制的薄壁嵌件、薄壁管状嵌件等等。,图3-26 以黑色塑件作嵌件的透明仪表壳,第二节 塑料制件的结构工艺性,(二) 嵌件的设计 1.嵌件与塑件应牢固连接为了防止嵌件受力时在塑件内转动或拔出，嵌件表面必须设计成适当的凹凸状。,图3-27 嵌件在塑件内的固定,第二节 塑料制件的结构工艺性,2.嵌件在模内应可靠定位 安放在模具内的嵌件，在成型过程中要受到塑料流的冲击，因此有可能发生位移和变形，同时塑料还可能挤入嵌件上预留的孔或螺纹中，影响嵌件使用，因此必须可靠定位。,图3-28 外螺纹嵌件在模内的定位,第二节 塑料制件的结构工艺性,当注射压力不大，且螺牙很细小(M3.5mm以下)时，内螺纹嵌件也可直接插在模具内的光杆上，塑料可能挤入一小段螺纹牙缝内，但并不妨碍多数螺纹牙，这样安放嵌件使操作大为简便。,图3-29 内螺纹嵌件在模内的定位,第二节 塑料制件的结构工艺性,无论杆形或环形嵌件，其高度都不宜超过其定位部分直径的两倍，否则，塑料熔体的压力不但会使塑件移位，有时还会使嵌件变形。当嵌件过高或为细长杆状或片状时，应在模具上设支柱以免嵌件弯曲，但支柱的使用会使塑件上留下孔，设计时应考虑该孔不影响塑件的使用。,图3-30 细长嵌件在模内的支撑固定 1-嵌件 2-支柱,第二节 塑料制件的结构工艺性,3.嵌件周围的塑料层厚度,表3-21 金属嵌件周围塑料层厚度 (mm),第二节 塑料制件的结构工艺性,如图3-31所示的有菱形滚花的黄铜套，它带有四条开口槽及内螺纹，一个铜制十字形零件扣在里面，将此嵌件放入成型后的塑件的孔中，用手工或特制工具将十字形零件沿槽推动，黄铜套的菱形滚花部分即胀开而紧固。,图3-31 塑件成型后压入嵌件 1-内螺纹黄铜套 2-十字形零件,第二节 塑料制件的结构工艺性,十三、文字、符号及标记 图3-32所示为凹坑凸字的形式，即在与塑件有文字地方对应的模具上镶上刻有字迹的镶块，为了避免镶嵌的痕迹，可将镶块周围的结合线作边框，则凹坑里的凸字无论在模具研磨抛光或塑件使用时，都不会因碰撞而损坏。,图3-32 塑件上的标记,谢 谢！,