塑料注射成型工艺及模具设计绪论PPT课件.ppt

绪论 1 内容简介 塑料材料及其应用塑料的概念塑料的组成塑料的分类塑料的性能和用途塑料的可加工性加工适应性可挤压性可模塑性塑料的主要成形方法 2 塑料材料的概念 塑料是一种可塑成形的材料 它是以高分子聚合物为主要成分的混合物 在加热 加压等条件下具有可塑性 几乎可将塑料制成任何形状的制品 在常温下为柔韧的固体相对分子质量特别巨大 可达数万甚至上千万 分子之间的长链蜷曲缠绕 线型结构网状结构I链状II树枝状III交联的 3 塑料材料的组成 塑料以树脂 分为天然树脂 合成树脂 为主要成分 决定了塑料的类型及基本性能它由合成树脂和根据不同需要而添加的添加剂组成添加剂用于改善材料的使用性能与加工性能稳定剂 防止受热 光作用而过早老化填充剂 增强 性能改造 提高物理性能 加工性能 增塑剂 提高树脂的可塑性和柔软性润滑剂 防止成形过程中粘模着色剂 能使塑料制品具有各种颜色固化剂 促进交联反应而生成网状结构 更坚硬 稳定阻燃剂 阻燃增强剂 石墨 三硫化钼 石棉纤维和玻璃纤维等 4 塑料材料的分类 塑料的分类体系比较复杂 各种分类方法也有所交叉 按常规分类主要有以下几种按合成树脂制造方法分类 聚合树脂和缩聚树脂按成形工艺性能分类 热塑性塑料和热固性塑料按大分子排列状态分类 热塑性塑料又可分为无定形和结晶型塑料两类按应用角度分类 通用塑料 工程塑料 特种塑料 功能塑料 5 塑料原料 热塑性塑料 常见为粒料热固性塑料 常见为粉料 6 热塑性塑料 PE PP PVC PS及ABS占热塑性塑料总产量的80 聚乙烯 PE 电线 管板 薄膜 容器等聚丙烯 PP 法兰 接头 汽车零部件等聚氯乙烯 PVC 日常使用的各种软 硬制品等聚苯乙烯 PS 绝缘及光学材料 玩具 日用品和制备泡沫塑料等丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 ABS 家电 汽车 飞机零件等 7 热固性塑料 常见的热固性塑料有酚醛 脲醛 三聚氰胺甲醛 不饱和聚酯等主要用于制造电机 电器 电控柜 灯具等电绝缘零件仿瓷餐具用三聚氰胺树脂制造 其价格为1 3万 1 4万元 吨 沸水中成分稳定 甚至可以在150 的高温下使用用脲醛树脂制造 其价格为5000元 吨 是尿素与甲醛进行反应后所得 并且其反应为可逆反应 发生水解后释放出刺鼻的甲醛 8 塑料材料的性能与用途 质量轻 一般塑料的密度与水相近 大约是钢密度的1 6虽然塑料的密度小 但它的机械强度比木材 玻璃 陶瓷等要高得多有些塑料在强度上甚至可与钢铁媲美 这对于需求减轻自重的车辆 船舶和飞机有着特别重要的意义由于质量轻 塑料特别适合制造轻巧的日用品和家用电器零件 9 塑料材料的性能与用途 比强度高 如果按单位重量来计算材料的抗拉强度 即比强度 则塑料并不逊于金属 有些塑料 如工程塑料 碳纤维增强塑料等 还远远超过金属一般塑料除制造日常用品外 还可用于工程机械中 纤维增强塑料可用作负载较大的结构零件塑料零件在运输工具中所占比例越来越大 目前 在小轿车中塑料的重量约占车重的1 10 而在宇宙飞船中塑料约占飞船总体积的一半 10 塑料材料的性能与用途 耐化学腐蚀能力强 塑料对酸 碱 盐等化学物质均有耐腐蚀能力 其中 聚四氟乙烯是化学性能最稳定的塑料 它的化学稳定性超过了所有的已知材料 包括金与铂 最常用的耐腐蚀材料为硬聚氯乙烯 它可以耐浓度达90 的浓硫酸 各种浓度的盐酸及碱液 被广泛用来制造化工管道及容器 11 塑料材料的性能与用途 绝缘性能好 塑料对电 热 声都有良好的绝缘性能 被广泛地用来制造电绝缘材料 绝热保温材料以及隔音吸音材料塑料的优越电气绝缘性能和极低的介电损耗性能 可以与陶瓷和橡胶媲美 除用作绝缘外 现在又制造出半导体塑料 导电导磁塑料等 它们对电子工业的发展具有独特的意义 12 塑料材料的性能与用途 光学性能好 塑料的折光率较高 并且具有很好的光泽不加填充剂的塑料大都可以制成透光性良好的制品 如有机玻璃 聚苯乙烯 聚碳酸酯等都可制成晶莹透明的制品目前这些塑料已广泛地被用来制造玻璃窗 罩壳 透明薄膜以及光导纤维材料 13 塑料材料的缺点 塑料的刚性差 如尼龙的弹性模量约为钢铁的1 100耐热性差 一般使用温度在100 以下 低温下易开裂塑料的导热系数只有金属的1 200 1 600 散热困难若长期受载荷作用 即使温度不高 塑料也会渐渐产生塑性流动 即产生 蠕变 现象塑料易燃烧 在光和热的作用下性能容易变坏 发生老化现象耐磨性差修复困难 14 常用塑料及其代号 由于塑料的名称大都冗长繁琐 说与写均不方便 所以常用国际通用的英文缩写字母来表示 ABS AcrylonitrileButadieneStyrenePMMA PolymethylmethacrylatePE PolyethylenePA Polyamide 15 塑料的加工适应性 温度对塑料的加工有着重要的影响 随着加工温度的逐渐升高 塑料将经历玻璃态 高弹态 粘流态直至分解 1 熔融纺丝2 注射3 薄膜吹塑4 挤出成形5 压延成形6 中空成形7 真空和压力成形8 薄膜和纤维热拉伸9 薄膜和纤维冷拉伸 16 塑料的玻璃化温度 玻璃化温度有负值吗 玻璃化温度的测试方法膨胀计法折光率法热机械法热分析方法 差热分析 DTA 和差示扫描 DSC 动态力学性能分析法 DMA 核磁共振法 NMR 17 塑料的可挤压性 塑料的可挤压性是指塑料在受到挤压作用时获得形状和保持这种形状的能力塑料处于粘流态时才能借助于挤压获得宏观的形变 在挤压过程中 塑料熔体主要受到剪切作用 故塑料的可挤压性主要取决于熔体的剪切粘度熔融指数是评价热塑性塑料可挤压性的一种简单而实用的指标衡量聚合物可挤压性的物理量 粘度 18 熔融指数的测定 在给定温度和剪切应力下 测定10分钟内热塑性塑料经出料孔挤出的质量 称为熔体流动指数或熔融指数 简写为 MR 或 MFR 单位 g 10min 实测的剪切速率仅为0 01 101 s 远比实际成形中的剪切速率102 1041 s要低得多 因此 MFR 不能说明实际成形时聚合物的流动情况 由于该方法简便易行 对成形塑料的选择有参考价值 能方便地表示塑料流动性的高低 熔融指数仪结构示意图1 热电偶2 料筒3 出料孔4 保温层5 加热棒6 柱塞7 重锤 19 塑料的可模塑性 可模塑性是指在一定的温度和压力作用下塑料在模具中模塑成形的能力 具有可模塑性的材料可通过注射 压缩和挤出等成形方法制得各种形状的模塑制品可模塑性主要取决于塑料的流变性 热性质和其它物理力学性质等 热固性塑料的可模塑性还与聚合物的化学反应性有关螺旋流动试验在生产中广泛用于评价聚合物的可模塑性的好坏模塑条件对塑料可模塑性的影响 工艺窗口 20 螺旋流动试验 聚合物熔体在注射压力作用下 由阿基米德螺旋形槽的模具的中部进入 经流动而逐渐冷却硬化为螺旋线 以螺旋线的长度来判断聚合物流动性的优劣 螺旋流动试验模具示意图 21 工艺窗口 工艺窗口即为注射生产时合理的工艺区域 图中的红色区域为可成形区域 A 成形区域a 表面不良线b 溢料线c 塑料分解线d 缺料线 22 塑料的主要成形方法 注射成形挤出成形中空成形压缩成形压注成形固相成形 23 注射成形 原理 借助螺杆或柱塞的推力 将已塑化的塑料熔体以一定的压力和速率注入闭合的棋具型腔内 经冷却固化定型后开模而获得制品地位 注射成形在整个塑料制品生产中占有重要位置 除少数几种塑料外 几乎所有的塑料都可以注射成形注射成形的生产是周期性的 根据产品的批量 结构 尺寸与精度 可采用一模一腔 也可采用一模多腔 24 挤出成形 原理 挤出成形是使用挤出机将加热的聚合物连续通过模具 挤出所需形状的制品的方法用途 管材 棒材 板材 片材以及单丝 薄膜 电线电缆的包覆和涂层制品等除了成形加工外 该法还用于塑料的混炼加工 如着色 填充 共混等皆可通过挤出造粒工序来完成 25 中空成形 原理 中空成形又称吹塑成形 吹塑是借助压缩空气的压力 使闭合在模具中热的树脂型坯吹胀为空心制品的一种方法用途 可生产薄膜制品 各种瓶 桶 壶类容器及儿童玩具等 26 压缩成形 原理 压缩模塑又称模压成形或压制 把凸凹模组成的模具安装在压力机上下模板之间 塑料粒料 预制坯料或粉料 在受热或受压作用下充满闭合型腔 固化定型得到塑料制品用途 主要用于热固性塑料 27 压注成形 原理 塑料粒料或坯料装入模具的加料室 加热加压 熔融的塑料通过模具加料室底