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单击此处编辑母版标题样式,模块,2,塑料成型工艺与模具,课题,1,塑料,成型概述,塑料及其性能,塑料及其,分类,塑料是以高分子合成树脂为基础原料，加入,(,亦或不加,),一定的添加剂，在一定的温度和压力作用下可塑造成型的材料,。,模块2 塑料成型工艺与模具课题1 塑料成型概述,1,塑料的组成,树脂,树脂是塑料的主要成分，起黏结剂的作用。,树脂分天然树脂和人工合成树脂,它决定塑料的类型和主要性能。,绝大多数塑料是其以所用树脂的名称而命名。,添加剂,为改善塑料的某些特性而加入的其他组分称为添加剂。如填充剂、增塑剂、稳定剂、着色剂、固化剂、润滑剂等。,塑料的组成树脂,2,塑料的分类,按应用,范围分,：,通用,塑料、工程塑料、增强塑料和特殊塑料,；,按,塑料在加热和冷却后的,性能分,：,热塑性塑料,和热固性塑料两,类,。,塑料可以制造,：,结构零件,（,罩,壳、支架、管接头、手柄,等,）；,传动,零件,（,轴承,、齿轮、凸轮、蜗轮、蜗杆、齿条,等,）,；,绝缘性能,好、,耐热、耐蚀的电子电器产品及,零部件,（,通信,机天线的绝缘子、偏转线圈骨架、波段（微动）开关、底座、隔板、机壳,等,）,。,塑料的分类按应用范围分：通用塑料、工程塑料、增强塑料和特殊塑,3,热塑性塑料,加热时软化并熔融，冷却后保持已成型的形状，如再次加热，又可以软化熔融，可再次制成一定形状的塑件,。,热塑性塑料,在成型过程中，一般只有物理变化而没有化学变化，具有可逆性,。,典型,的,品种,：,聚乙烯,、聚丙烯、聚氯乙烯、,ABS,、聚砜、聚四氟乙烯等。,热塑性塑料加热时软化并熔融，冷却后保持已成型的形状，如再次加,4,热固性塑料,首次加热时具有可塑性和可溶性，可成型为一定形状，当达到一定温度且固化后，再加热时将不再软化，也不溶于溶剂,。,热固性塑料,在成型过程中，既有物理变化又有化学变化，不再具有可塑性,。,典型,的,品种,：,酚醛树脂,、氨基树脂、环氧树脂、有机硅树脂、不饱和聚酯等。热固性塑料的耐热性能比热塑性塑料好,。,常用,的塑料名称及代号见表,2-1,。,热固性塑料首次加热时具有可塑性和可溶性，可成型为一定形状，当,5,塑料的主要性能,理化性能,理化性能主要,表现为,：质轻；良好,的耐蚀性,；优良,的电,绝缘性；,低的,热导率。,力学性能,力学性能方面主要,表现为：良好的减摩、耐磨性，有的还具有自润滑性,能；,良好的吸振性；高的比强度、比刚度，可以在一定范围内代替金属机械零件和工程构件。,塑料的主要性能理化性能,6,工艺性能,工艺性能,是指在成型加工过程中表现出来的特有性质，这些性能直接决定着塑料的成型方法和塑件质量，也影响着模具设计,。,收缩性,是指塑件从模具中取出冷却到室温后，发生尺寸收缩的特性,。,塑料,成型中的收缩有两个重要特点,：,收缩率,数值,大；,收缩率,变化范围,宽。,收缩率,与收缩率范围的大小除因塑料品种、制品壁厚和尺寸,方向,、,成型,工艺参数,不同,而有所,区别。,一般来说，注射压力越高，成型收缩率越小；注射温度越高，成型收缩率越大；注射时间越短，成型收缩率越大。,工艺性能工艺性能是指在成型加工过程中表现出来的特有性质，这些,7,流动性,是指塑料在一定温度、压力的作用下充填模具型腔的能力,。,塑料流动性在,很大程度上影响成型工艺参数、模具浇注系统的尺寸、模具结构以及塑件的大小与壁厚等。通常塑料熔体温度高，则流动性大；注射压力大，流动性也大。凡促使塑料流动阻力增加，流动性就会降低,。,流动性,较好的有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、醋酸纤维素等；流动性中等的有改性聚苯乙烯、,ABS,、,AS,、有机玻璃、聚甲醛、氯化聚醚等；流动性差的有聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料等。,流动性 是指塑料在一定温度、压力的作用下充填模具型腔的能力,8,吸湿性,是指塑料对水分的亲疏程度,。,绝大多数,塑料都有一定的吸湿性。塑料即使吸收微量的水分，对其电性能、光性能和某些力学性能也会有重大影响,。,凡是,具有吸湿或黏附水分倾向的塑料，成型时如果未对其进行充分干燥，所含水分会对塑件质量带来诸多不利影响；而用于电绝缘和介电方面时，就应选用吸湿性较低的塑料。,吸湿性 是指塑料对水分的亲疏程度。,9,结晶性,结晶型塑料中的大分子呈有序排列，非结晶型塑料中的大分子呈无序状态。,通常结晶型塑料是不透明或半透明的，而非结晶型塑料是透明的。但也有例外，如高透明的,4-,甲基戊烯,-1,为结晶型塑料，而不透明的,ABS,则为非结晶型塑料。,结晶型塑料在加热和冷却时要比非结晶型塑料吸收和放出更多的热量，因此在选用、设计成型设备的加热和冷却装置时必须予以考虑；其次，由于结晶型塑料硬化状态时的密度与熔融时的密度差别很大，所以其成型收缩大，易产生缩孔、气孔；另外，由于结晶型塑料收缩的方向性，其塑料制品易变形、翘曲。,结晶性 结晶型塑料中的大分子呈有序排列，非结晶型塑料中的大,10,热敏性,热敏性是指塑料对热较为敏感，在高温下受热时间较长或料温增高时，容易产生变色、降解或分解，具有这种特性的塑料称为热敏性塑料,。,热敏性,塑料在分解时不仅导致塑料的力学性能变坏，而且会产生对人体、设备、模具有害的气体或固体,。,为,避免热敏性塑料在成型过程中出现分解现象，可采取在塑料中加入稳定剂；选择螺杆式注射机；严格控制成型温度、模温和成型时间；增大浇注系统截面；型腔镀铬以及及时清理滞料等办法。,热敏性 热敏性是指塑料对热较为敏感，在高温下受热时间较长或,11,塑件的结构工艺性,塑件的尺寸精度和表面质量,塑件的尺寸,精度,影响塑件尺寸精度,的,因素,:,模具,制造精度对其影响最大,；,塑料,收缩率的波动,；,模具,的磨损等,原因；,成型,时工艺条件的变化，飞边厚度的变化以及脱模斜度都会影响塑件精度。,塑件的结构工艺性塑件的尺寸精度和表面质量,12,在满足用要求的前提下，应尽可能将塑件尺寸精度设计得低一些,。,塑,件的总体尺寸的大小取决于塑料的流动性，流动性好的塑料可以成形较大尺寸的塑件，对于薄壁塑件或流动性差的塑料，塑件尺寸不宜过大,。,塑件表面质量,塑件的,表面粗糙度主要,取决于,模具,成型零件的表面粗糙度，塑件的表面粗糙度一般为,1.6,0.2,m,。,制品,的表面粗糙度有要求的，模具的表面粗糙度一般比塑件的表面粗糙度高,1,2,级,。,在满足用要求的前提下，应尽可能将塑件尺寸精度设计得低一些。,13,塑件的结构,塑件的结构、形状应在满足使用要求的情况下尽可能易于成形，这样有利于模具结构简化,。,塑件的形状,塑件应尽量避免侧孔、侧凹或与塑件脱模方向垂直的孔，以避免模具采用侧向分型抽芯机构或者瓣合凹模（凸模）结构而导致模具结构复杂。,塑件的结构塑件的结构、形状应在满足使用要求的情况下尽可能易于,14,无需采用侧向抽芯结构成型的孔结构,对,塑件结构进行适当的修改，以达到简化模具设计的目的,无需采用侧向抽芯结构成型的孔结构对塑件结构进行适当的修改，以,15,塑件内侧表面凸台的修改,a,）修改前不便于脱模,b,）修改后便于脱模,塑件内侧表面凸台的修改,16,可强制脱模的浅侧凹、凸结构,a,）,(A,B)100%/B,5%,b,）,(A,B)100%/C,5%,可强制脱模的浅侧凹、凸结构,17,塑件壁厚,塑件壁,厚要满足,：,有,足够的强度和刚度，而且要满足成型时熔体能够充满型,腔,；,同,一塑件各部分的壁厚应尽可能均匀,一致,。,塑,件壁厚的大小主要取决于塑料品种、大小以及成型条件。,a,）不合理,b,）合理,塑件壁厚塑件壁厚要满足：,18,脱模斜度,塑件与脱模方向平行的塑件内外表面应有足够的斜度，即脱模斜度,。,脱模,斜度的大小主要取决于塑料的收缩率、塑件的形状和壁厚以及塑件的部位,。,脱模斜度塑件与脱模方向平行的塑件内外表面应有足够的斜度，即脱,19,塑件的加强筋,高度,L=(1,3),t,筋条厚度,A=(0.5,0.7),t,，当,t,2 mm,，取,A=,t,，,筋根过渡圆角,R=(1/8,1/4)t,，,收缩角,=2,5,，,筋端部圆角,r,=,t,/8,。,图,2-6,加强筋尺寸,塑件的加强筋高度L=(13)t,20,加强筋的布置,多个加强筋的设计,a,),不合理,b),合理,加强筋,的,布置,a,),不合理,b),合理,加强筋的布置多个加强筋的设计加强筋的布置,21,塑件的支承面,塑,件的,园角,塑件上所有转角应尽可能采用圆弧过渡。若塑件结构无特殊要求，各连接处的圆角半径不小于,0.5,1mm,。理想的园角半径应为壁厚的,1/3,以上。,塑件的支承面,22,塑件的孔,通孔的成型,方法,孔的形状应力求简单，以免增加模具制造的难度，同时孔的位置应尽可能开设在强度大或厚壁部位；孔与孔之间、孔与壁之间均应有足够的距离。,塑件的孔通孔的成型方法,23,盲孔的成型,盲孔只能用一端固定的型芯成型。对于与熔体流动方向垂直的孔，当孔径在,1.5mm,以下时，为了防止型芯弯曲，孔深以不超过孔径的两倍为好。,一般情况下，注射成型或压注成型时，孔深小于,4,倍孔径。压缩成型时，孔深小于,2.5,倍孔径。,当孔径较小深度太大时，孔只能用成型后再机械加工的方法获得,。,盲孔的成型,24,两相交孔的设计,互相垂直的孔或相交的孔，在压缩成型塑件中不宜采用，在注射成型和压注成型中可以采用，但两个孔不能互相,嵌合,。,成型,时，小孔型芯从两边抽芯后，再抽大孔型芯。,两相交孔的设计互相垂直的孔或相交的孔，在压缩成型塑件中不宜采,25,拼合的型芯成型异形孔,拼合的型芯成型异形孔,26,塑件上的螺纹,塑件上的螺纹有三种方法获得：模具直接成型；成型后机械加工；金属螺纹嵌件,。,塑料螺纹的,结构,a,）外螺纹,b,）内螺纹,塑件上的螺纹塑件上的螺纹有三种方法获得：模具直接成型；成型后,27,两段同轴不同直径螺纹,如果塑件同一轴线上有两段不同直径的螺纹，当两段螺纹方向相同、螺距相等时，成型后直接将塑件旋出,，图,a,）所,示,。,当,方向相反或螺距不等时，采用两段螺纹型芯或型环组合在一起的形式，成型后分段旋出,，图,b,）所示,。,a,）,b,）,两段同轴不同直径螺纹如果塑件同一轴线上有两段不同直径的螺纹，,28,嵌件,在塑件内嵌入其他材料零件形成不可拆卸的整体，所嵌入的零件则称之为嵌件,。,常用,的嵌件种类,嵌件在塑件内嵌入其他材料零件形成不可拆卸的整体，所嵌入的零件,29,设计,塑,件嵌件,应考虑的问题,嵌件与塑件的牢固,连接,嵌,件嵌入部分的结构形式,设计塑件嵌件应考虑的问题嵌件与塑件的牢固连接,30,嵌件固定的稳定性及塑件的强度,对,有嵌件的塑件，应选用弹性大、收缩率小的塑料或选用与塑料收缩率相近的金属嵌件,；,嵌,件周围的塑料,层,应,有,足够的厚度以防塑件,开裂,；,嵌,件不应带有尖角，形状变化应以斜面或园角，以减少,应力集中,；,嵌,件上还应尽量不要设计通孔，以免塑料挤入孔内,。,嵌,件周围塑料层厚度的推荐,值,见,表,2-8,。,嵌件固定的稳定性及塑件的强度对有嵌件的塑件，应选用弹性大、收,31,注射成型设备及与模具的关系,每副模具都只能安装在,与之相适应的,注射机上才能进行生产，两者必须相互匹配,。,注射机的结构,组成,注射,装置,作用,：,将,塑料均匀地熔融塑化，并以足够的压力和速度将一定量的熔料注射到模具的型腔内，当熔料充满型腔后，仍需保持一定的压力和作用时间使其在合适压力作用下冷却定型,。,注射,装置主要由塑化部件（螺杆、料筒、喷嘴）、料斗、计量装置、传动装置、注射和移动油缸等组成,。,注射成型设备及与模具的关系每副模具都只能安装在与之相适应的注,32,合模,装置,作用,：,实现,模具的闭合并锁紧，以保证注射时模具可靠地合紧及脱出制品的动作,。,合,模装置主要由前后固定板、移动模板、连接前后固定用的拉杆、合模油缸、移动油缸、连杆机构、调模装置及塑料顶出装置等组成。,液压传动和,电气控制系统,作用,：,保证,注射机按工艺过程的动作程序和预定的工艺参数（压力、速度、温度、时间等）要求准确有效地
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