塑料成型工艺与模具设计

8复习资料绪论1 塑料的三态：玻璃态、高弹态、粘流态2 塑料的成型工艺：1）注塑成型：热塑性材料、注塑模、单个塑件 2）挤塑成型：热塑性材料、连续型材料 3）压塑成型：热固性材料、单个塑件 4）传递成型：热固性材料、形状复杂的塑件 5）吹塑成型：热塑性材料、塑件容器 6）热成型：热塑性材料、薄壁、大型、小型塑件（又名真空或压缩空气成型）第一章 塑料的组成、特性、类型1.塑料的组成：塑料是相对分子质量较高的合成树脂为主要成分，加入一定的添加剂在一定的温度压力下可塑化成型的高分子化合物。2.添加剂：为了改变塑料的某一特性包括：填料、增塑剂、稳定剂、固化剂、着色剂3.塑料的特性：质量轻、比强度（强度/密度）比刚度高、化学稳定性好、电绝缘性好、成型性好 容易老化、精度低、耐热性差塑料的类型（按成型分）：热塑性材料：原料粘流态冷却定型固态在加热粘流态 热固性材料：原料加热粘流态交联反应（固化剂）定型固态在加热不溶4热固性塑料常用：酚醛树脂（PF）三聚氰胺树脂（MF）环氧树脂（EP）热固性塑料工艺特性：收缩性、流动性、硬化特性（硬化速度（填充能力）硬化程度（塑件内在质量）酚醛树脂（PF）成型特点：1）成型性好 流动性好 粘度低 适合压塑成型、注塑成型、传递成型2）模具温度对流动性影响很大3）硬化速度慢 填充时间长 适合大型塑件4）缩聚反应 挥发物 成型前要预热5热塑性材料聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）聚氯乙烯（PVC）聚酰胺（尼龙）（PA）聚甲醛（POM）聚碳酸酯（PC）有机玻璃（PMMA）ABS（丙烯晴-丁二烯-苯乙烯）（1） 热塑性材料的工艺特性：收缩性、流动性（评价参数、影响因素：原料、成型温度、成型压力、模具结构）结晶性、热敏性、水敏性、应力开裂（2） 聚乙烯（PE）成型特点（白色蜡状 半透明 柔软 比水轻）：1） 结晶型塑料2） 流动性极好 溢流间隙小3） 粘度对压力敏感 F增加 粘度下降 流动性上升4） 质软 可以强制脱模第二章 塑件设计（工艺分析 可行性分析）使用性能（强度刚度） 成型性能（填充收缩） 模具结构简化一、 尺寸与精度1. 影响塑件精度的因素：1）模具制造误差2）塑件收缩误差（收缩率波动）3）模具磨损误差4）脱模斜度5）模具配合间隙的变化2. 塑件精度：1）塑件公差等级MT1-MT7低2）受工艺因素影响大的尺寸公差放大3）公差的配合（a外形尺寸基轴制b内形尺寸基孔制c位置）4）不同塑料品牌 推荐精度等级不同5）塑件精度比金属精度低二、 表面质量1 影响塑件表面质量的因素：1）模具型腔的表面质量2）塑件原料（添加剂）2 模具要求：1）高二、三级2）透明塑件三、 形状1、 强制脱模2、 侧抽芯机构四、 斜度1. 塑件精度高斜度小2.塑件高度高斜度小3.塑件复杂斜度大4.保证塑件留模方向5.斜度的选取五、 壁厚1.影响：壁厚厚填充时间长收缩率大2.要求：1）合理壁厚（热塑性 t=12.5mm 热固性 t=1.53mm）2）壁厚要均匀六、加强筋1.加强筋尺寸：1）厚度b=1/2t 2）高度h=M2 外=M4 2）塑料螺纹与金属螺纹配合，其配合长度为1.5d 3）塑料螺纹的始端和末端设计成光孔、光轴 4）同一塑件的两段同轴螺纹旋向一致 螺距相等 5）经常拆卸受力较大选用金属嵌件十一、嵌件设计（作用 连接、耐磨、导电）1. 嵌件与塑件要牢固联接（防止转动、拔出内凹）外形方形2. 嵌件周围的塑料层应有足够的厚度3. 嵌件在模具内可靠定位 定位H7/f6 弹性固定4. 嵌件的外形倒钝5. 大型嵌件成型前要预热十二、文字商标图案1. 凸字易加工2.凹字 拼块第三章 注塑成型的工艺及模具一、注塑成型的特点1塑料在注射机中塑化，在成型压力下注入闭合模腔，冷却、定型、开模、取件2.注塑成型的特点：1）填充能力强，成型能力强，适合复杂大型模具2）适应性好，原料热塑性材料，少量热固性材料3）成型周期短 成型效率高4）易实现机械化、自动化5）模具结构复杂、成本高，适应于大批量生产二、注塑成型的过程成型前准备注塑成型后期处理1. 成型前的准备：1）原料（检验 干燥）2）模具（模具安装 嵌件要预热定位 涂脱模剂）3）设备（料筒清洗）2. 注塑成型：1）塑化（溶体温度即塑化温度 溶体计量 溶体温度均匀） 2）溶体流动，填充定型（填充阶段 保压阶段 倒流阶段不允许有倒流 定型、开模、取件）3. 后处理：1）退火（去内应力）2）调温三、注塑成型工艺参数1.温度（塑化温度 喷嘴温度 模具温度） 1）塑化温度（溶体温度 料筒温度）A塑件原料 粘流塑化温度分解温度 B塑件形状 复杂、薄壁 T高C塑件质量 高 T高D成型设备 注射机 螺杆式低2030 柱塞2）喷嘴温度 T喷=T料-2040 3）模温A生产效率高 模温低B填充能力好 模温高C结晶度高 模温高2. 压力（塑化压力、注射压力）1） 塑化压力：P高 塑化效果好2） 注射压力 （填充阻力）填充压实A塑料性能B塑件形状复杂 薄壁 大型C塑件质量 精度高 内在质量好 压力大D模具结构 小浇口 表面质量 型腔表面E成型设备 螺杆式低 柱塞式高F成型温度3. 时间生产周期：填充时间 保压时间 冷却时间 辅助时间四、注塑模组成 1成型零件 精度高 寿命长 高强度高硬度2浇注系统 主流道 浇口 分流道 冷料井3脱模机构（推出机构） 成型完后塑件从模具中脱出4导向机构 导向、定位、承受侧向力5温度调节机构 6侧抽芯机构7排气系统8结构零件五、注塑模的类型1单分型面注塑模（首选）2双分型面注塑模 用于点浇口 动模侧抽芯3带活动镶块的注塑模4带侧抽芯的注塑模六、浇注系统设计组成：主流道 分流道 浇注口 冷料井1 合理浇注系统：1）填充阶段顺畅 2）保压阶段压力损失小 3）倒流阶段尽早凝固 4）浇注系统体积小 5）浇注系统与塑件分离方便 不影响外观2 冷料井设计（容纳前锋冷料）：钩料杆、拉料杆 1）Z形：与推杆脱模机构配合 不能用于全自动 球形：全自动 用于塑性较好 与推板脱模机构配合3 分流道设计：1）比表面积最小的是圆形（难加工、难定位）最常用的是梯形（易脱模、易加工） 分流道的位置：平衡式布置、非平衡式布置、星形布置4 浇口设计：1）小浇口（限制性浇口）：冻结快、防止倒流、以去除、塑件表面质量好 2）大浇口（非限制性浇口：壁厚、大型塑件类型：1.针点浇口：（小浇口）疤痕小，塑件表面质量高，可用于单多腔模，适合流动性差的（PC PVC） ，双分型面模具 2. 潜伏式浇口：表面质量好3. 侧浇口：边缘浇口，小浇口，只用于多腔模4. 扁形浇口：内部质量要求均匀的扁平形塑件 多腔模5. 平缝式：（薄片式浇口）应用于标尺类要求内部质量完全一致6. 圆环形浇口：两股冷料熔合产生熔接缝 浇口难去除7. 轮辐式：去浇口容易8. 爪形浇口：（不常用）适用于型芯长度高需要定位或导向9. 护耳浇口：解决喷射现象10. 直接浇口：（中心浇口 主流道浇口）大型 表面质量要求不高5 浇口位置的选择：1）避免喷射现象2）考虑定向作用对塑件质量的影响3）有利于填充排气，浇口开在厚壁处4）减小熔接缝的影响5）尽可能减少溶体填充距离6）避免冲击型芯七、成型零件设计1分型面位置：1）开设在塑件的最大截面上（基本要求）2）开模以后塑件留在动模一边3）保证塑件的精度4)不影响塑件外观（不设在圆弧上）5）有侧抽芯的塑件尽量减小侧抽芯距离6）分型面与料留的末端重合（有利于排气）2排气系统的设计：气体来源：模腔中的空气 原料中水分 熔体分解产生低分子气体 类型：1）专用排气槽排气（大型塑件）2）利用配合间隙排气3）烧结合金排气4）负压真空排气3型腔的结构设计：1）整体式：(适合中小型)a强度刚度好b尺寸精度有保证c加工难度大d热处理难 2 ）整体嵌入式3）局部嵌入式4）底部大面积嵌入式：a改善加工工艺b节省模具材料c提高模具寿命d拼合缝e防转定位（骑缝销） 5）四壁拼合式（全组合式）4型芯的结构设计：1）固定板+垫板（标准结构形式）2）大型芯（定位销+螺钉 螺钉+销钉）3）小型芯（强度刚度小 快换）4）非圆形型芯5）组合型芯 5螺纹型芯、型环的结构设计：1）螺纹型芯的结构设计a定位（圆柱面定位 圆锥面定位）b固定（开口柄固定d5mm 弹簧式固定5d10mm）2）螺纹型环（外螺纹）八、成型零件的尺寸设计：外形 基轴制 内孔 基孔制 径向尺寸：D00-：Dm=（D0+ D0*SCP-3/4）01/6 d0+：dm=(d0+d0*Scp+3/4)0-1/6 高度尺寸H00-：Hm=(H0+H0*Scp-2/3)01/6 h0：hm=(h0+h0*scp+2/3)0-1/6 九、导柱设计1导柱结构设计：1）直通式导柱（A型）（结构简单、加工方便 与导向孔配合 装拆不方便 适合小批量生产）2）台阶式导柱（B型）（与导套相配合 加工方便 装拆容易 适合大中批量生产）2导柱的尺寸设计：L =150 150200 200250 250300 300400D 16 1618 1820 2025 2530导柱比型芯高68mm3选材与热处理：20钢 渗碳+淬火+回火 HRC 5055十、导套设计1导套结构设计：1）台阶导套：（A型）过渡配合 H7/m6 2）直通式：（B型）过盈配合 H7/h62导套尺寸设计3材料 45钢 HRC4348导柱导套布置：不对称锥面导向：内凹式 外凸式十一、推出机构设计脱模机构组成：1）推出零件：推杆 推管 推板 2）推出固定零件：顶出固定板 顶出垫板 3）回程零件：复位杆 复位弹簧 回程杆 顶杆 4）导向零件：导柱导套 5）辅助零件：挡钉（垃圾钉）脱模机构分类：1）动力来源：手动脱模 机动脱模 液压脱模 气动脱模 2）结构特点：简单脱模（一级） 双 顺序 二级 浇注系统 螺纹1脱模力组成：包紧力Q1大气阻力Q2运动阻力Q3粘附力Q42简单脱模机构:(一级脱模机构)推杆 推管 推板 推杆脱模机构（顶杆）：1）推杆的结构设计：a普通式 （单节式 多节式）b盘状推杆（锥形）（塑件不变形 锥面配合间隙为零 进气下面 固定）c成型杆（异性结构）（可做成整体式和组合式） 推管脱模机构（空心）：1）整体推管，适合高度小，型芯大2）开槽推管，保护型芯3）顶杆推动式推管（即保护推管，也保护型芯，适用圆管类，圆筒类） 推板1）特点：推出力大 均匀 运动平稳；内表面没有顶出痕迹；自动回程；推板与型芯有磨损 2）推板结构设计：推板与型芯的配合：间隙配合H7/f6锥面配合（PE PP PS PA）；推板与推杆的联接：非固定式、固定式；进气机构 回程零件（推杆、推管）1）弹簧回程：先复位（放嵌件） 必须；可靠性差；2）复位杆回程：刚性回程 可靠性好；3）推杆兼做回程杆3导向零件：1）导柱导套导向 顶件数目多分布不均匀，顶杆直径小；2）回程杆导向3）支承板导向十二、侧向分型与抽芯机构两个必须要求：抽芯力 锁模1 形式：1）手动脱模，适合小批量试制2）机动侧抽芯：弹簧 斜导柱 弯销 斜滑块3）液压、气动抽芯：适合抽芯力大，抽芯行程长2 弹簧侧抽芯：适合抽芯距离短 抽芯力小3 斜销侧抽芯：1）斜销组成：a斜导柱 提供抽芯力b斜滑块 提供抽芯动作c楔紧块 锁模d导滑槽 导向e定位装置 定位2） 设计：见笔记十三、温度调节系统冷却方法及装置：水冷、风冷、冰水冷却沟道式：不用于组合式 管通式：铜管 可用于组合式 导热杆式：方便 成本高1. 冷却水道的布置：1）直通式 （适用于型腔） 2）圆周式（适用于扁平型腔） 3）螺旋式（大型芯） 4）喷流式（中小型型芯） 5）导热杆式（小型芯）2. 冷却系统设计要点：1）结构允许的情况下冷却管连通直径d尽可能大一些2）冷却水通至型腔内壁的距离要适中3）浇口部分要加强冷却4）塑件壁厚不均匀，注意冷却平衡5）进出口水温差不能太大T=57若为精密级则T=2十四、无流道模具设计（在流道内无凝料）特点：1）材料利用率高，生产效率高成型周期短，塑件的质量（内外质量）好。内在质量指强度刚度，外在质量指表面质量2）简化模具结构（点浇口）3）成本高1 无流道技术的类型：1）延伸喷嘴式2）绝对流道式3）热流道式2 三种方式的比较：1）延伸喷嘴式：结构简单成本低，一模一件，原料不限制，小批量2）绝热流道：结构简单，投资小，单腔模、多腔模，成型周期不能太长操作简单，原料流动性好（PE PP PS PA）中小塑件 大批量 小批量3）热流道：适用范围广，塑件大小、原料不受限制，操作方便，投资成本高，大批量十五、分析充不满：1）设备 注射量不够 料斗缺料 2）模具浇口太小 排气不良“闭气”模温太低 3）原料粘度大、流动性小 润滑剂太少 塑化不均匀 4）工艺参数 注射压力过小 成型温度小 喷嘴温度小溢料：1）模具：分型面平行度不够 异物 模板变形 模具温度太高 过填充 排气槽太深 2）设备：锁模力不够 注射量过大 3）工艺：注射力太大 料筒温度过高黑点：1）原料分解 料筒温度过高 2）料筒清洗不干净 3）排气不良 4）热电偶失灵第四章 挤塑成型一、挤塑成型过程1.原料塑化（粘流态）2.成型阶段（截面形状和尺寸）3.定型（冷却）4冷却（至室温）5.牵引（克服定型阻力，调节塑件厚度）6.切断（卷取）二、挤塑成型的特点1.生产过程连续，生产效率高，生产成本低2.应用广泛 管材、棒材、板材、异型材、电线电缆的包层3.产品质量好4.成型模具复杂，投资大，适合大批量生产 三、挤塑成型设备1.挤出机：塑化 提供挤出力 2.模具：挤塑模（成型机头）：1）成型制品的截面形状与尺寸 2）熔体由螺旋运动变为平行运动 3）对物料进一步塑化 4）产生一定的压力，提高致密度 5）一定的体积产量 定型模3. 辅机：冷却槽 牵引装备 定尺设备四、挤管机头1.1）内流道设计（成型尺寸） 2） 结构设计（力学设计） 刚度强度 壁厚 3）热力学设计（塑化）2.直角式机头用于电线电缆包层（内定型法）3.成型机头的设计原则：1）内流道成流线形 2）足够的压缩比 3）成型段（正确的断面形状 足够的定型长度） 4）保证物料离开口模速度一致 5）足够的刚度强度五、异型材挤塑模1.1）板孔式：结构简单 加工成本低 适合非热敏性塑料（最有技术含量）小批量 2）多级式 3）流线型：内流道圆滑过渡六、定型模样式：1）多板式：实心厚壁 2）滑移式：开放的薄壁式 3）真空式：封闭的复杂的要求：1）容易引入型坯，便于操作 2）真空室无死角，便于清洗 3）选导热性好的材料 冷却效率高 4）分段制造，便于加工七、分析管材有黑点：1）料筒、机头温度太高，原料分解 2）过滤网清理不干净 3）机头内流道有死角，滞料，分解，黑点 4）热电偶失灵制品壁厚不均匀：1）口模与芯棒不同轴 间隙不均匀 2）机头内温度不均匀 挤出速度不同 3）牵引装置打滑 牵引速度波动 4）压缩空气压力不稳定（内压法）第五章、压塑成型压塑成型特点（主要成型热固性材料）：1）压力传递好，有利于填充，致密度高，收缩小，力学性能好 2）