塑料模具设计与制造.ppt

书名：塑料模具设计与制造ISBN：978-7-111-29792-5作者：李学锋出版社：机械工业出版社本书配有电子课件,塑料模具设计与制造高职高专ppt课件,第二章塑料及塑件工艺性,学无常师,道在则是晋潘岳,塑料模具设计与制造高职高专ppt课件,第二章塑料及塑件工艺性,问题：1.什么是模具？什么是塑料模具？2.塑件成型加工的三要素是什么？3.塑料常用的成型方法有哪些？,塑料模具设计与制造高职高专ppt课件,基本内容：1.理解塑料的概念、分类、成份；2.理解热固性、热塑性塑料两个概念，二者的区别；3.了解塑料的特性及用途。重点难点：1.重点：塑料的概念、成份、分类2.难点：对概念的理解,第二章塑料及塑件工艺性,塑料模具设计与制造高职高专ppt课件,2.1塑料概论一、树脂和塑料1.塑料的概念塑料以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中一定温度和压力的作用下能流动成型的高分子有机材料。,第二章塑料及塑件工艺性,塑料模具设计与制造高职高专ppt课件,一、树脂和塑料2.树脂的概念树脂指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物，它是塑料最基本也是最重要的成分。,第二章塑料及塑件工艺性,塑料模具设计与制造高职高专ppt课件,一、树脂和塑料3.树脂的分类天然树脂是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。合成树脂是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。,第二章塑料及塑件工艺性,塑料模具设计与制造高职高专ppt课件,一、树脂和塑料4.树脂的结构及其特点nCH2CH2乙烯聚乙烯链节：高分子化合物中重复出现的结构单元，如聚乙烯的结构单元是CH2CH2。,第二章塑料及塑件工艺性,塑料模具设计与制造高职高专ppt课件,聚合度：聚乙烯分子结构中的n值表示高分子化合物中链节的重复次数，n值越大，相对分子质量越大。单体：能合成高分子化合物的小分子物质，如聚乙烯的单体是CH2=CH2。,第二章塑料及塑件工艺性,塑料模具设计与制造高职高专ppt课件,高聚物分子结构的特点：长链分子分子长链具有柔性高分子链间一旦有交联结构存在将不溶不熔高聚物存在晶态和非晶态两种具有取向性,第二章塑料及塑件工艺性,塑料模具设计与制造高职高专ppt课件,二、塑料的成分塑料树脂添加剂1.树脂塑料的主要成分决定塑料的类型和基本性能作用：胶粘其它成分材料赋予塑料可塑性和流动性,第二章塑料及塑件工艺性,2.添加剂填充剂（填料）重要的但非必不可少的成分作用：减少树脂用量，降低塑料成本；改善塑料某些性能，扩大塑料的应用范围。分类：按化学性能可分为：有机填料和无机填料粉状、纤维状、层状（片状）,第二章塑料及塑件工艺性,2.添加剂增塑剂能够增加塑料的可加工性、延展性和膨胀性的物质；能与树脂相溶、不易挥发的高沸点有机化合物。常用的增塑剂是液态或低熔点固体有机物。主要有甲酸脂类、磷酸酯类和氯化石蜡等。作用：提高塑性、流动性和柔软性；降低刚性和脆性；改善塑料的工艺性能和使用性能。,第二章塑料及塑件工艺性,2.添加剂稳定剂凡能阻缓材料变质的物质称为稳定剂。分类：热稳定剂：它的主要作用就是抑制或防止树脂在加工或使用过程中受热而降解。光稳定剂：它的主要作用是阻止树脂在光的作用下降解（塑料变色、力学性能下降等等）。抗氧化剂：延缓或抑制塑料氧化速度,第二章塑料及塑件工艺性,2.添加剂润滑剂为防止塑料在成型过程中粘模，减少塑料对模具的摩擦，改善塑料的流动性，提高塑件表面的光泽度而加入的添加剂。,第二章塑料及塑件工艺性,2.添加剂着色剂起装饰美观的作用，某些着色剂还能提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐候性。分类：颜料：有机颜料、无机颜料染料,第二章塑料及塑件工艺性,2.添加剂着色剂特点：无机颜料：着色能力、透明性、鲜艳性较差，但耐光型、耐热性、化学稳定性较好，不易褪色。染料：色彩鲜艳、颜色齐全，着色能力、透明性好。性能与无机颜料相反。,第二章塑料及塑件工艺性,2.添加剂着色剂有机颜料的特性介于无机颜料和染料之间。在塑料工业中着色剂多采用颜料还有阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂和加工助剂并非每种塑料都要加入全部的添加剂，根据塑料品种和需求有选择性的加入某些添加剂,第二章塑料及塑件工艺性,三、塑料的分类1.按塑料的物理化学性能分热塑性塑料指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，其分子结构是线型或支链型结构。(变化过程可逆)热固性塑料在受热或其它条件下能固化成不熔不溶性物质的塑料，其分子结构最终为体型结构。（变化过程不可逆）,第二章塑料及塑件工艺性,2.按塑料的用途分通用塑料一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。工程塑料一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。特种塑料一般指具有特种功能（如耐热、自润滑等）应用于特殊要求的塑料。,第二章塑料及塑件工艺性,四、塑料的特性1.质轻、比强度高。2.优异的电绝缘性能。3.优良的化学稳定性能。4.减摩、耐磨性能好。5.透光及防护性能。6.减震、消音性能优良。,第二章塑料及塑件工艺性,五、常用塑料的性能与用途参见附录B（自学）,塑料的性能,使用性能,工艺性能,体现塑料的使用价值,体现塑料的成型性能,第二章塑料及塑件工艺性,思考与练习1.塑料与树脂的关系？2.塑料的成分有哪些，各自作用如何？3.塑料按物理化学性质可分为几种？4.热塑性塑料和热固性塑料的主要区别？5.塑料按性能及用途分可分为？,第二章塑料及塑件工艺性,塑料工艺性能,心灵纯洁的人，生活充满甜蜜和喜悦列夫托尔斯泰,问题1.塑料的成分有哪些，各自作用如何？2.塑料按物理化学性质可分为几种，主要区别？3.塑料按性能及用途分可分为？,第二章塑料及塑件工艺性,目的和要求1.掌握热固性塑料和热塑性塑料的成型特性；2.掌握常用塑料的牌号、性能。重点难点流动性收缩性结晶性固化特性,第二章塑料及塑件工艺性,2.2塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能1.收缩性塑件从塑模中取出冷却到室温后，塑件的各部分尺寸都比原来在塑模中的尺寸有所缩小，这种性能称为收缩性。成型收缩的形式塑件的线尺寸收缩收缩方向性后收缩后处理收缩,第二章塑料及塑件工艺性,1.收缩性影响收缩的基本因素：塑料品种塑件特性进料口的形式、尺寸、分布成型条件收缩率的计算：塑件的成型收缩值可用以下公式24来表示。,第二章塑料及塑件工艺性,1.收缩性式中：S实实际收缩率（%）S计计算收缩率（%）a塑件在成型温度时的单向尺寸（mm）b塑件在室温下的单向尺寸（mm）c塑模在室温下的单向尺寸（mm）,(2-4),第二章塑料及塑件工艺性,2.流动性塑料在一定温度与压力的作用下填充型腔的能力称为流动性。常用塑料根据它的流动性可分为三类：流动性好、流动性中等、流动性差分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高、螺流动长度长、表现粘度小，流动比大的塑料流动性就好。,第二章塑料及塑件工艺性,2.流动性影响流动性的主要因素：温度料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异。压力注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大。模具结构凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。,第二章塑料及塑件工艺性,3.结晶性所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处于无次序状态，变成分子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。结晶型塑料非结晶型（又称无定形）塑料,第二章塑料及塑件工艺性,3.结晶性一般结晶性塑料为不透明或半透明无定形料为透明（如有机玻璃等）例外：聚(4)甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性ABS为无定形塑料但却并不透明,第二章塑料及塑件工艺性,3.结晶性结晶型塑料在模具设计及选择注塑机时的要求及注意事项:料温上升到成形温度所需的热量多，要用塑化能力大的设备。冷凝时放出热量大，要充分冷却。,第二章塑料及塑件工艺性,4.热敏性及水敏性热敏性对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易出现变色、降解、分解的倾向。这种性能称为热敏性。水敏性有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为水敏性。,第二章塑料及塑件工艺性,5.吸湿性吸湿性塑料对水分的亲疏程度据此，塑料大致可分为以下两种：吸湿、粘附水分聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚砜不吸水也不易粘附水分聚乙烯、聚丙烯,第二章塑料及塑件工艺性,6.应力开裂及熔体破裂应力开裂是指有些塑料对应力比较敏感，成型时容易产生内应力，质脆易裂，当塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂的现象，被称为应力开裂。熔体破裂是指当一定融熔指数的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时当流速超过某一数值时，熔体表面即发生横向裂纹，这种现象被称为熔体破裂。,第二章塑料及塑件工艺性,7.相容性(共混性）相容性指两种或两种以上不同品种的塑料在熔融状态下不产生相分离现象的能力。8.塑料状态与加工性熔融纺丝成型注射成型薄膜吹塑成型挤出成型压延成型中空成型真空和压力成型,第二章塑料及塑件工艺性,二、热固性塑料的工艺性能1.收缩性热固性塑料收缩的表现形式、影响因素和计算方法与热塑性塑料基本相同。2.流动性热固性塑料流动性通常以拉西格流动性（以毫米计）来表示，数值大则流动性好。,第二章塑料及塑件工艺性,2.流动性热固性塑料流动性通常分三个不同等级的：拉西格流动值为100-130mm：适用于压制无嵌件、形状简单、厚度一般的塑件；拉西格流动值为131-150mm：用于压制中等复杂程度的塑件；拉西格流动值为151-180mm：可用于压制结构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑件或用于压注成型。,第二章塑料及塑件工艺性,2.流动性影响流动性的因素：塑料品种一般树脂分子量小,填料颗粒细且呈球状,水、增塑剂、润滑剂含量高的，流动性大。模具结构模具成型表面光滑、型腔形状简单，有利于改善流动性。成型工艺采用预压锭及先预热，提高成型压力，提高成型温度（在低于塑料硬化温度的条件下）等都能提高塑料的流动性。,第二章塑料及塑件工艺性,2.流动性流动性对成型的影响：流动性过大则溢料过多，填充不密实，塑件组织疏松，树脂与填料混合不均，易粘模，脱模和清理困难及早硬化等缺陷；流动性过小则填充不足，不易成型，成型压力增大。,第二章塑料及塑件工艺性,3.比容和压缩率比容每一克塑料所占的体积（以厘米3/克计）。压缩率塑粉与塑件两者体积或比容之比值（其值恒大于1）。4.固化特性在热固性塑料的成型过程中，树脂发生交联反应，分子结构由线型变为体型，塑料由既可熔又可溶变为既不熔又不溶的状态，在成型工艺中把这一过程称为固化（熟化）。,第二章塑料及塑件工艺性,5.水分及挥发物含量来源：塑料生产过程中遗留下来及成型之前在运输、保管期间吸收。是成型过程中化学反应的副产物。产生的影响：流动性、收缩、气泡、腐蚀、气味等处理方法：预热干燥，开排气槽，加排气工步,第二章塑料及塑件工艺性,6.热固性塑料受热时的物理状态加热时很快由固态变成粘流态，这种状态存在的时间很短；化学作用使分子结构由线性变为网状，分子停止运动，塑料硬化成坚硬的固体。,第二章塑料及塑件工艺性,第二章塑料及塑件工艺性,思考题：1.热固性塑料的工艺性能有哪些？热塑性塑料的工艺性能有哪些？2.热塑性塑料在玻璃态、高弹态和粘流态各适宜于哪些加工？,第二章塑料及塑件工艺性,熔融纺丝成型,第二章塑料及塑件工艺性,薄膜吹塑成型用于吹塑PP（聚丙烯）、HDPE（高密度聚乙烯）、LDPE（低密度聚乙烯）、LLDPE（线性低密度聚乙烯）等塑料薄膜，透明，有光泽、不透气且无毒，广泛应用于服装、食品、纺织品、日用品、及其它商业或工业用的包装。,第二章塑料及塑件工艺性,挤出成型挤出成型是借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热熔化的聚合物材料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。,第二章塑料及塑件工艺性,压延成型将已经塑化的接近粘流温度的聚合物材料通过一系列相向旋转着的水平辊筒间隙，使物料承受挤压和延展作用，成为具有一定厚度、宽度与表面光洁的薄片状制品，主要用于生产片材、薄膜、人造革等。,第二章塑料及塑件工艺性,中空成型,第二章塑料及塑件工艺性,真空和压力成型将裁成一定尺寸和形状的片材，夹在模具的框架上，让其在高弹态的适宜温度加热软化，片材一边受热、一边延伸，而后凭借施加的压力，使其紧贴模具的型面，取得与型面相仿的形样，经冷却定型和修整后即得制品。,第二章塑料及塑件工艺性,塑件工艺性,道虽迩，不行不至；事虽小，不为不成。荀子修身,问题1.什么是塑料的收缩性？影响收缩率的因素有哪些？2.什么是塑料的流动性？影响流动性的因素有哪些？3.什么是热固性塑料的比容及压缩比？4.热固性塑料的水分及挥发物的来源？有什么危害？怎么防止？5.什么是热固性塑料的固化特性？,第二章塑料及塑件工艺性,主要内容：1.掌握塑件的尺寸精度和表面粗糙度；2.掌握塑件的结构设计（脱模斜度、加强筋、圆角设计、支承面及凸台）。重点难点：会分析产品的工艺性能,第二章塑料及塑件工艺性,2.3塑件的工艺性塑件的工艺性塑件对成型加工的适应性塑件工艺性设计包括:塑料材料选择、尺寸精度和表面粗糙度、塑件结构塑件工艺性设计的特点：满足使用性能和成形工艺的要求，力求做到结构合理、造型美观、便于制造。,第二章塑料及塑件工艺性,一、塑料材料的选择(分析)塑料的选材包括：选定塑料基体聚合物（树脂）种类、塑料具体牌号、添加剂种类与用量等塑料原料选择方法：使用环境(不同的温度、湿度及介质条件、不同的受力类型选择不同的塑料)使用对象（根据国别、地区、民族和使用者的不同选材）按用途进行分类（按应用领域、功能）,第二章塑料及塑件工艺性,二、塑件的尺寸、精度和表面粗糙度1.塑件的尺寸塑件的尺寸指塑件的总体尺寸塑件的尺寸受下面两个因素影响：塑料的流动性（大而薄的塑件充模困难）设备的工作能力（注射量、锁模力、工作台面）,第二章塑料及塑件工艺性,2.塑件的精度塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度。影响塑件尺寸精度的因素:模具的制造精度、磨损程度和安装误差塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化塑件成型后的时效变化,第二章塑料及塑件工艺性,2.塑件的精度尺寸精度的确定：模塑件公差代号为MT（附录E）MT1级精度最高（一般不采用）MT7级精度最低会根据教材表25（常用材料模塑件公差等级和选用）选择塑件公差等级,第二章塑料及塑件工艺性,2.塑件的精度A项：不受模具活动部分影响的尺寸公差值B项：受模具活动部分影响的尺寸公差值,第二章塑料及塑件工艺性,2.塑件的精度尺寸精度的确定：对于塑件上孔的公差可采用基准孔，可取表中数值冠以（）号。对于塑件上轴的公差可采用基准轴，可取表中数值冠以（）号。一般配合部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度模具尺寸精度比塑件尺寸精度高2-3级,第二章塑料及塑件工艺性,3.塑件的表面质量一般模具表面粗糙度要比塑件的要求高12级,第二章塑料及塑件工艺性,二、塑件的几何形状1.表面形状塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型,第二章塑料及塑件工艺性,1.表面形状图示塑件的形状是否有利于成型？在允许条件下怎样改进？,第二章塑料及塑件工艺性,2.脱模斜度为了便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，必须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度，在模具上称为脱模斜度。脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率，一般取30130。,第二章塑料及塑件工艺性,2.脱模斜度脱模斜度取法外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得内形以小端为基准，斜度由扩大方向取得,第二章塑料及塑件工艺性,2.脱模斜度脱模斜度表示方法：,第二章塑料及塑件工艺性,2.脱模斜度脱模斜度设计要点：塑件精度高，采用较小脱模斜度尺寸高的塑件，采用较小脱模斜度塑件形状复杂不易脱模，选用较大斜度增强塑料采用较大的脱模斜度收缩率大，斜度加大,第二章塑料及塑件工艺性,2.脱模斜度含润滑剂的塑料采用较小脱模斜度从留模方位考虑:留在型芯，内表面脱模斜度外表面留在型腔，外表面脱模斜度内表面3.塑件的壁厚,壁厚过小,壁厚过大,强度及刚度不足，塑料流动困难,原料浪费，冷却时间长，易产生缺陷,第二章塑料及塑件工艺性,3.塑件的壁厚塑件壁厚设计原则：满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚能承受推出机构等的冲击和振动制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚满足成型时熔体充模所需的壁厚,厚薄适中均匀壁厚,第二章塑料及塑件工艺性,3.塑件的壁厚,厚薄适中均匀壁厚,第二章塑料及塑件工艺性,3.塑件的壁厚塑件相邻的壁厚相差较大时应平缓过渡,第二章塑料及塑件工艺性,3.塑件的壁厚改善壁厚典型实例,第二章塑料及塑件工艺性,3.塑件的壁厚改善壁厚练习,第二章塑料及塑件工艺性,4.塑件的加强筋加强筋的作用提高制件的强度、防止和避免塑料的变形和翘曲。加强筋设计基本厚度等于0.5倍壁厚、高度小于等于3倍壁厚、圆角大于等于0.250.4的壁厚、拔模角大于等于0.5度、间距大于2倍的壁厚,第二章塑料及塑件工艺性,4.塑件的加强筋加强筋设计要点加强筋的布置应尽量减少塑料的局部集中，以免产生缩孔和气泡。,平板类零件加强筋方向与料流方向平行,加强筋厚度小于壁厚,第二章塑料及塑件工艺性,加强筋设计要点5.圆角在满足使用要求的前提下,制件的所有的转角尽可能设计成圆角或者用圆弧过渡。,加强筋与支承面间留有间隙,第二章塑料及塑件工艺性,5.圆角圆角的作用圆角可避免应力集中，提高制件强度圆角可有利于充模和脱模圆角有利于模具制造，提高模具强度,第二章塑料及塑件工艺性,5.圆角圆角的确定内壁圆角半径应为壁厚的一半外壁圆角半径可为壁厚的1.5倍一般圆角半径不应小于0.5mm壁厚不等的两壁转角可按平均壁厚确定内、外圆角半径理想的内圆角半径应为壁厚的1/3以上,第二章塑料及塑件工艺性,6.塑件的支承面通常塑件一般不以整个平面作为支承面，而是以底脚或边框为支承面。,第二章