PE工程培训资料(机械部份).doc

工程部培训教材（机械部份）第一部分 塑料及其应用 塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力条件下具有流动性，可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状不发生变化。一. 塑料在工业中应用的特殊优点：1 密度小、质量轻2 比强度高3 绝缘性能好、介电损耗低4 化学稳定性高5 减摩、耐磨性能好6 减震、隔音性能好 二. 塑料的缺点：1 不耐热、容易在阳光、大气、压力和某些介质作用下老化。在成形加工生产中，塑料还具有加热时线膨胀系数大，冷却后成型收缩率大等工艺问题。要达到某一精度所遇到的加工难度要比金属制品成型时大。因此，在目前的塑料成型加工行业中，塑料制品的精度（即公差等级）由其自己单独的标准，一般不套用金属制品的精度。三.塑料成型加工方法： 將塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射、挤出、压缩、压注、压延、吹塑、板片材成型、层压成型和铸塑成型等，其中，注射成型方法在生产中应用最多。 四.塑料的分类1 按照聚合物的受热行为將塑料分为两大类型。2 按照固态聚合物的大分子构型也可将塑料分为结晶型塑料和非结晶型塑料两大类型： 结晶型塑料有：PE、PP,POM、PA、聚偏二氯乙烯和聚四氟乙烯等。非结晶塑料有：PS、PMMA、PC、PVC、聚醋酸乙烯酸等。 附1: 塑 料 鑒 別 圖塑膠材料將小試樣放入水中浮 沉PE、PP其它燃燒試樣一小角注：慢3in/min. ABS CN PA PVC POM PU PC PS PMMA滴淌滴淌是否是否PVC黃綠邊缘鹽酸慢白煙PC桔黃或黃石碳酸慢有煙怠黑煙PA藍黃焰尖焦毛發快PU黃淡蘋果快淡黑煙CN淺黃樟腦快燃燒完全PS黃電石氣快燃燒完全POM藍甲醛 刺激味慢無煙ABS藍、黃邊 缘辛 辣慢有煙怠黑煙PMMA藍焰頂白花果臭味慢起泡, 有黑煙PP藍焰黃尖辛辣或柴油慢慢PE藍焰黃尖煤油快熔化和滴淌 材料觀察熔色顏色氣味燃燒速度其它特徵第二部分 注塑成型一. 注塑工藝注塑成型主要工藝參數：溫度、壓力、時間。二. 制件結構方面在設計階段就考慮的問題1. 確定分型面-即以制件最大輪廓直徑處設分型面, 以分型面為界限設計脫模斜度. 分型面形狀越簡單越好, 除了考慮模具造價費用原因, 複雜的分型面因加工精度影響易導致啤塑披鋒等缺陷.選擇分型面的原則:1.) 分型面不僅應選擇在對制品外觀沒有影響的位置, 而且還必須考慮如何能比較容易地清除或修整掉分型面處產生的溢料飛邊. 2.) 分型面的選擇就有利於制品脫模, 否則, 模具結構便會變得較複雜. 一般就滯留在後模一側.3.) 分型面不應影響制品的尺寸精度.4.) 選擇分型面時, 應盡量減小模腔(即制品)在分型面上的投影面積.5.) 分型面應盡量與最後才能充填熔體的模腔表壁重合, 以利於排氣.6.) 選擇分型面時, 應晝量減小脫模斜度給制品大小端尺寸帶來的差異.7.) 分型面應能使模具分割成便於加工的零部件, 以減小模具加工難度.2. 凹割處理-從結構上改進應使模具製造簡單, 如盡可能採用碰穿位代替行位(滑塊), 這樣也提高了動作的可靠性. 如(圖一)所示, a)結構需側抽芯(走行位), b)改進後可采用整體式凸/冊模結構.3. 制件的頂出-1).制件頂出系統一般設在動模內(即後模具大部分是凸模), 若預見制件粘前模, 應採取措施改善, 如增大前模出模斜度, 加倒扣位強行令膠件留在後模等.2).頂針痕跡應設置在不影響膠件外觀位置, 如要求較高則需考慮其它頂出方式, 如頂板頂出等.4. 澆口開設的位置-要顧及制件形狀, 可能出現的熔接痕及批除水口對外觀的影響.5. 模具鑲件-鑲嵌界限應可能設計成與塑件本體形成臺階, 以減弱可能對外觀的影響.6. 出模斜度-1).為使制件順利出模, 內外壁應有足夠脫模斜度, 脫模斜度一般0.51.0.2).制品結構複雜, 脫模斜度就應取大些.3).斜度取法: 一般內孔以小端為準, 斜度由擴大方向取得;而外形以大端為準, 斜度由縮小方向取得. (如圖二所示)4).因為頂出系統設大後模, 故應使膠件留在後模即要求制品內表面脫模斜度小於外表面脫模斜度, 即圖二中ab.5).當側面(壁)不允許有脫模斜度的精密制件模具需採用側面走滑塊形式, 將無斜度的面做在滑塊上.塑料制品常用的脫模斜度(注: 模具上的蝕刻深度每增加0.02mm, 脫模斜度必須相應增加1.)制品材料聚酰胺 (通用)聚酰胺 (增強)聚乙烯聚甲基丙烯酸甲脂聚苯乙烯聚碳酸酯ABS塑料脫模斜度凹模(型腔)204020502045351303513030140120凸模(型芯)25402040254530130130503017. 壁 厚-模型的冷卻時間是由最大壁厚的, 壁太厚會浪費料, 增加成本 及處長啤塑時間, 另外也增加了產生縮凹的傾向; 壁太薄, 啤塑易走料不到, 及強度、剛度不夠; 壁厚薄不一, 因固化冷卻速度不同致收縮不均勻, 而造成內應力導致膠件變形翹曲等等.8. 圓角連接-將內角做圓角連接, 避免應力集中及提高強度, 並能改善熔料的流動性.9. 消除尖角利邊-針對玩具制品的安全標準要求, 在設計階段應改善避免膠件存在有可接觸之尖角、利邊等.對偏差分布所做的規定可以歸納成以下三條: 制品上外形尺寸採用單向負偏差,基本尺寸為最大值; 制品上的內形尺寸採用單向正偏差,基本尺寸為最小值; 制品和模具上的中心距尺寸均採用雙向等值正負偏差,它們的基本尺寸均為平均值.三.針對不同側重要求的結構形式(一) 注重外觀的結構設計從結構設計上重點考慮避免縮水痕, 其它如模具結構對制件外觀的影響如分型線、鑲拼線、澆口(冷料穴、垃圾位等)的痕跡. 改善縮水痕的結構設計1. 統一壁厚: 通過設計工藝孔等手段減薄特別厚的部位使壁厚均勻,壁厚變化不宜超過20%, 參見(圖三)、(圖四).2. 把大的加強筋改變成幾條的加強筋(見圖五).3. 把厚壁改為加強盤支持的薄壁, 加強盤處於受力方向位置(如圖六).4. 製品表面越光亮, 縮水痕越明顯, 啞光面有掩飾縮水痕作用.(二) 在結構上保證制件尺寸精度影響塑料制品尺寸的主要因素: 1) 模具製造誤差(占50%); 2) 成型條件變化(占30%); 3) 材料指間及指內誤差(占20%).1. 塑件上某些高精度尺寸不能靠模塑成型達到, 如與金屬軸配合的軸孔尺寸, 應當用金屬軸套以嵌件形式嵌入膠件. (需注意設計上消除嵌件位應力的開裂).2. 根據模具結構, 制件的尺寸分為兩類:1) 由模具零件直接決定的尺寸. 此類尺寸都在型芯或型腔的單方面, 精度只受模具零件加工精度的影響.2) 由兩個以上模具零件相對位置決定的尺寸. 此類尺寸較難控制如過分型面的尺寸受飛邊(披鋒)影響, 圓筒形膠伯壁厚受型芯與型腔同軸度的影響(偏心)等.(三) 注重外觀的結構設計 確保制件強度的原則: 1) 勿使制件壁太薄; 2) 去除尖角. 增加制件強度的措施:1) 設加強筋: 加強筋能有效地穀增加制品的剛性和強度的目的, 比單純增加壁厚度能有效利用材料、縮短啤塑成型週期, 更具經濟性.(參考圖七)設置加強盤應注意:1. 加強盤高度不要超過壁厚的3倍; h3t2. 加強盤底部的寬度不能超過壁厚的2/3;h(70%-8%)t3. 加強筋上設計2 5的出模斜度;=254. 兩條筋間的距離不得小於兩倍壁厚.5. 圓弧半徑R0.25倍壁厚T.2) 圓角連接: 尖角處易開裂, 原因是熔料在尖角處的流態急劇變化產生大的應力殘留, 除了鑲拼型芯和分型面等模具結構的原因之外, 結構上均應考慮採用圓角、圓弧過渡避免應力集中, 提高強度.圓角大小的確定: 設壁厚為T, 圓角半徑為R, 則R/T0.25. 也可在0.250.60之間選擇, 一般0.25T.3) 自攻螺絲孔柱的強度: 如(圖八)所示, 在不引起縮水的前提下, 盡 可能加粗凸臺(司筒成型壁厚)以增加強度.(四) 簡化結構便於模具製造 制件採用鑲拼的部位不要設計成圓角(如圖九)所示 制件外表面鑲拼部分與型腔不要成一個平面, 應設有一臺階掩飾鑲拼痕線(如圖十). 成型孔太細長難以成型,因細針型芯易受注射壓力彎曲成折斷. 應改進為細針根部加圓角並將下半段放粗(對螺絲孔有導作用). (如圖十一所示).另外, 孔徑與深度也有一定關係, 對注射成型參考數據:通孔: h4d 不通孔: h45d否則成型針易彎變形或折斷. 制品上的凹槽不要設計成薄刃、薄壁形狀, 刀口狀型芯難加工, 且易 損壞. 制品上的凸字, 模具上容易難刻, 反之則很困難.(五) 防止變形的制件結構材料力學証明: 某些形狀抵抗因外部載荷或殘餘加工應力而產生的變形的能力優於其它形狀. 盒、盒類制品上口易變形, 須設邊框增強, (如圖十二所示).箱體類制品底部易變形, 用凹凸變形或加框方法加強,(如圖十三所示).不對稱的制件因收縮不均勻, 容易變形, 在結構上考慮改為接近對稱形狀, (如圖十四所示). 變形的主要原因是收縮不均勻和應力作用所致, 應盡可能簡化設計,使形狀簡單, 壁厚均勻.(六) 防止開裂的結構改進制件的應力往往集中在尖角或缺口部位. 防止開裂的首要條件就是保持制件外形的連續性, 將尖角改為圓角, 缺口改為圓弧過渡. (如圖十五所示)孔與孔之間的距離太近或孔距離制件邊緣太近會減弱強度, 易出現開裂, 故應有一定要求. (如圖十六所示) 孔口是就力集中區,最易開裂,故應加框筋加強.(如圖十七、圖十八所示) 需噴油制件, 因為涂料開油水的作用容易應力開裂, 需注意相應位置用圓角連接. (如圖十九所示)(七) 結構的改進以減少成型故障1. 澆口設在制品厚壁部位容易成型, 當料流同厚壁部向薄壁處流動 時, 注射壓力損耗小, 並有利於保壓. (如圖二十所示)2. 透明制件的側壁必須有足夠的脫模斜度, 以免側壁拖花.3. 摸擬熔料流動狀態, 判斷熔合線位置, 以確定澆口正確的開設位置, (如圖二十一所示), 杯類制件的澆口應開設在杯底部.4. 簡化制品形狀, 定模中晝量不要有高度大或細長的型芯.5. 有尖角的制件脫模困難, 脫模時易刮傷膠件, 應改善結構消除尖角, (如圖二十二所示).6. 制件外側的孔、凹槽、文字標記等對制件來說都形成凹割, 需用橫型芯的模具成型(即需走側行位), 抽芯模具結構比較複雜, 而且成型穩定性差, 易發生故障, 故從結構上考慮改進如上下型芯斜面貼緊(碰穿)形成孔或將圓孔改成U型孔以簡化模具結構, (如圖二十三所示舉例). 另外, 制件裡面的凸筋同樣形成凹割, 需在內側抽芯(走內行位), 模具結構更複雜, (如圖二十四所示)將相應底面改為通孔形式利用碰穿型, 可避免走內行位.(八) 考慮到二次加工的結構改進1. 噴油、印刷制件結構1) 盡可能取大的脫模斜度, 提高模腔的光潔度, 脫模劑類物質造成噴油不上油或易甩油.2) 噴漆面上的不能有飛邊、熔接線, 且制件結構應設計成能分散內應力形狀, 如採用圓角過渡, 水口開設位置應可能減小水紋影響. 應力集中的位置噴油後在油水作用下易發生開裂.2. 粘結制件的結構1) 與噴油件設計條件相同, 脫模斜度要大.2) 粘合面的縮凹 , 會影響粘結效果, 須保證粘結面平整. 溶劑脫水粘結時, 部分溶劑殘留於縮凹部位會使塑件表面出現裂紋.3) 粘結件裝配須設計有空隙,以保證緊貼和貯存膠水(如圖二十五所示).3. 燙印(燙金)制件的結構1) 燙印面背面不能有引起縮凹的加強筋, 凸臺等厚壁不均勻形狀, 燙印面應平整, 不能翹曲, 否則凹處燙金不到(滑印).2) 在熔接線處燙印, 花紋容易剝落, 結構上應考慮把熔合線移到別處.3) 與噴油件要求條件相同.4) 燙印面的背面要有力支持, 燙印壓力不足, 圖案易剝落. 4. 電鍍制件結構1) 同噴油制件設計要求.2) 塑件上不應有熔結線.3) 電鍍面上不應有分型線和型芯鑲嵌線.4) 避免盲孔, 殘留在盲孔內的鍍涂不易清洗干凈.5) 凹槽深度不宜超過槽寬的1/3, 凹槽越深越難電鍍(所需電壓高)且鍍層質量差.6) 鍍件壁不能太薄(應1.5mm), 否則電鍍中因剛性差易變形. 第三部分 塑料二次加工常見問題概述与塑料的粘結技術 塑料二次加工常見問題概述 玩具中常接觸到的塑料二次加工主要有：塑料粘結、噴油裝飾、移印絲印、燙印（燙金）和電鍍處理等一. 粘結中的主要問題粘結強度差粘強度差反映在被粘結件針對有關力度試驗如PULL, BEUD及DROPTEST脫落不能達到既定標準1. 塑料粘結面不應太光滑,應有一定粗糙度以增大結合面積2. 粘結面縮凹(縮水凹陷),膠水溶劑殘留致膠件應力開裂從而影響粘合強度.3. 從裝配零件結構上考慮，盡可能加大相粘合零件之接觸面以增大粘合力(如立體面接觸粘合較理想).4. 脫模劑、油污或雜物附於膠件表面影響粘結力5. 用溶劑粘結塑料，必須是充分溶解所粘塑料的有相溶劑，如果是兩種不同塑料粘結，則該溶劑膠水應對兩種塑料均有良好溶解作用，溶劑運用或配方的不當，常常是粘結失敗的主要原因6. 高結晶的塑料如，屬難粘高聚物，分子間凝聚力大，溶劑難以浸入，表面處理後才能施以粘合（詳見本資料第三部分）二.塑料的粘結 塑料的粘接包括同種塑料或不同塑料之間的粘結以及塑料同其它材料之間的粘結，而同種塑料之間的粘對在玩具生產中最常見 一般介紹：熱塑性塑料分子結構是線型或支化型,其特點除了在加熱時能軟化和熔化外,在適當溶劑中亦能溶脹或溶解就粘結方法而言，玩具生產中主要有下列兩類粘結、溶劑膠粘結、膠粘劑粘接 另外亦及到熱熔膠粘結（主要不對塑料）溶劑膠粘結利用塑料的溶解特性，將相應的有機溶劑涂抹於被粘結面處，待溶劑將表面濕潤變軟，再施於一定的壓力，溶劑揮發后便可硬固說明：、揮發速度太快的溶劑不適於做結溶劑，如丙酮、溶粘結雖然方便,但原理是靠溶解揮發的物理作用,內應力大結合不夠牢固,只能用於要求不高的情形且主要適於同種塑料之間粘結.、異種塑料的粘結,其溶劑必是能同時溶解相粘塑料,或為多元混合溶劑.、當一種塑料可被多種溶劑溶解時,可根據其溶解度及工藝特性加以選擇.、采用混合溶劑或將溶劑（最好二無或多元混合的）與被粘塑料相同或結構相似的樹脂配成一定濃度的溶液（膠漿）做粘結劑，這種方法方便控制，粘結強度較高，效果好於單純用溶劑粘結附2: 附3: 附表2.塑料常用溶劑，附表溶液粘結劑配方舉例：附表塑料常用溶劑塑 料 類 型溶劑聚苯乙烯(PS)丙酮、苯、甲苯、二甲苯、丁酮、異丁酮、二氯乙烷、三氯乙烷、醋酸酯ABS塑料丙酮、苯類、二甲苯、二氯乙烷、二氯甲烷、醋酸乙酯、乙酸丁酯C6H12O2丙烯酸類塑料二氯甲烷、冰醋酸纖維素塑料丙酮、醋酸乙酯、二氯甲苯、醋酸戊酯聚碳酸酯(PC)二氯乙烷聚酰胺（PA） 苯酚水溶液(水含量12%)硬PVC(聚氯乙烯)二氯乙烷、二氯甲烷、四氫呋喃、環已酮、丁已酮等軟PVC(聚氯乙烯)甲乙酮、四氫呋喃、環已酮、甲基異丁基酮等附表2溶液粘結劑配方舉例塑 料 類 型溶劑硬PVC(聚氯乙烯)鄰苯二甲酸二辛酯6%、三氯甲烷12%、四氫呋喃50%、環已酮24%、聚乙烯6%軟PVC(聚氯乙烯)1)環已酮90%、聚氯乙樹脂10% 2)醋酸丁酯31%、丙酯28%、甲苯26%、過 氯乙烯15%有機玻璃三氯甲烷(或三氯乙烷)90%、有機玻璃膠10%聚苯乙烯系列ABS塑料1)醋酸戊醋60%、三氯甲烷13%,丙酮20%,聚苯乙烯樹脂70%2)苯55%,二氯乙烷20%,聚苯乙烯樹脂25%聚酸胺(尼龍)三氯甲烷30%，苯酚50%，尼龍料20%膠粘劑粘結 對強度要求較高的塑料粘結,需用膠粘劑粘結,其適用於熱塑性塑料及縶固性塑料,而塑料與金屬或無機材料的粘結亦適用 對不同塑料而言,所用膠粘劑亦有所選擇,參見有關資料說明粘結質量的保證粘結物表面(接觸面)應清潔,無水分,油污(脫摸劑等).粘結面不應有明顯縮水凹陷,影響粘合牢度.粘結面應設計能承受剪切力,空間接觸而能;增大粘結力,避免剝落和不均勻扯離力的作用.對表面活性低的塑料PE,PP,POM施以粘結必須進行化學處理因此類塑料結構規整,結晶度高,表面能低,溶解參數小,除了熱熔膠及特殊膠粘劑,一般不能粘,合但經特別表面處理後可變為可粘性塑料,如利用三氯乙烯或甲苯熱蒸汽將PE(PP)表面處理1030S去掉低分子物,消除弱邊界層,促進粘結.粘合劑應涂抹均勻,不能過厚,需經一定時間濕潤粘結面,以擔高粘結性,並應用一定的夾具施以壓力,以保障接觸到位保證粘結劑質量:粘結劑不應摻有水份或有機雜物,以免界面區域內造成強的應力及影響粘結強度.附表3. 几種常用膠水用途介紹：產品名稱主要用途#3434常用于ABS、不碎膠、硬膠等使用,粘度較低,用于較大面積的塗布為佳.初期接著力佳.防水、油等.#3435除能用于一般(硬)塑膠外,還能接合PVC、橡膠等.例如:PVC與ABS、硬膠接合等.特性快干和高粘度,干後透明.#450淺白色液體,主要用于PVC、ABS、海綿、PU管等.如能將膠水分別塗于膠件兩面才接合,效果更佳.干後為軟身的膠膜,用于軟性產品的接合上最佳.#4500較450更高粘度膠漿,不需兩面塗布,已能作出優良的接著力,常用于PVC、木、鐵與PVC、PU皮、和大多數的塑膠.#906透明萬能膠,能使用于塑膠、皮革、布、麻布、ABS、硬膠、EVA等物料上,干後透明,不影響產品的外觀.#901基本上與906相似,唯粘度較高,能于PE、PP、NYLON、磁石、金屬等作出更佳的接合力.M306透明低粘度膠水,適用于金屬、PVC、ABS、硬膠、及多種塑料上.N108淺黃低粘度膠水,特性不腐蝕發泡膠料、絲印表面、電導面,還能于PP、PE等膠料上作出強大的粘著力.