塑料成型加工与模具个人整理仅供参考

1、塑料成型加工与模具牛顿流体：流体以切变方式流动，切应力与剪切速率间呈线性关系。非牛顿流体：流体以切变方式流动，切应力与剪切速率间呈非线性关系。假塑性流体：假塑性流体是非牛顿流体中最普遍、最常见的一种，近似服从幂律流动规律n dvx 一匚=K y = K （） n，且 n1。 dr失稳流动：大分子链会在极高的剪切速率（N106S-T）作用下完全被拉直，继续变形就会呈现很大的 弹性性质，导致流动无法保持稳定的层流，熔体陷入一种弹性紊乱状态，各点的流速会互相干扰， 通常将此现象称为聚合物熔体失稳流动。熔体破裂：聚合物熔体在失稳状态下通过模内的流道后，将会变得粗细不均，没有光泽，表面出 现粗糙的鲨鱼皮

2、状。在这种情况下，如果继续增大切应力或剪切速率，熔体将呈现波浪、竹节形 或周期螺旋形，更严重时将互相断裂成不规则的碎片或小圆柱块，这种现象称为熔体破裂。聚合物结晶:聚合物高温熔体向低温固态转变的过程中分子链的构型（结构形态）稳定规整的排列称 为聚合物结晶。聚合物取向：聚合物的大分子及其链段或结晶聚合物的微晶粒子在应力作用下形成的有序排列叫 聚合物取向。熔接痕：又称熔接缝，是塑料制品中的一个区域，由彼此分离的塑料熔体熔合固化而形成的。内应力：即残余应力，在注射和保压阶段，塑料受到不均衡的高剪切应力的作用，诱导了隐藏在 塑件内的残余应力，简称残余应力。塑化：成型物料在注射成型机料筒内经过加热、压实

3、以及混合等作用以后，由松散的粉状或粒状 固体转变成连续的均化熔体的过程称为塑化。计量：是指注射机通过柱塞或螺杆，将塑化好的熔体定温、定压、定量地输出（即注射出）机筒所进 行的准备动作（这些动作均需注射机控制柱塞或螺杆在塑化过程中完成）。塑化效果：指物料转变成熔体之后的均化程度。塑化能力：指注射机在单位时间内能够塑化的物料质量或体积。倒流：指柱塞或螺杆在机筒中向后倒退时（即撤除保压力以后），模腔内熔体朝着浇口和流道进行的 反向流动。整个倒流过程将从注射压力撤出开始，至浇口处熔体冻结（简称浇口冻结）时为止。 退火：将制品加热到9 g-9 f（ 9 m）间某一温度后，进行一定时间保温的热处理过程。调

4、湿处理：是一种调整制件含水量的后处理工序，主要用于吸湿性很强且又容易氧化的聚酰胺等 塑料制件。背压力：预塑时阻止螺杆因头部受熔体压力后退过快，确保熔体均匀压实，液压系统给螺杆提供 的反方向的压力，其大小由回油节流阀调整，简称背压。一种聚合物熔体在5MPa压力降作用下通过直径2mm、长12mm的等截面圆形管道时，测得的 体积流率为0. 072cm3 / so若该聚合物熔体的流变行为同于牛顿流体，求管壁处的最大切应力、 剪切速率和牛顿黏度。解：最大切应力 t r=R Ap/2L=1 X 10-3x5x106/ (2x12X10-3)=2.08x105(Pa)剪切速率 y r =兽=4x0.072x

5、10-6/(3.14x1x10-9)=91.7 (s-1)RApRAp牛顿黏度据 丫 =-有 n = =1x10-3x5x106/ (2x12x10-3x91.7) =2.3 X 103R2nL2 L yR(Pa.s)答：最大切应力、最大剪切速率、牛顿黏度分别为2.08x105Pa、9.17x104 s-1、2.3Pa.s。聚合物熔体以1 MPa的压力降通过直径2 mm、长8 mm的等截面圆管时，测得的体积流率 为0.05皿/ s,在温度不变的情况下以5 MPa压力降测试时体积流率增大到0. 5 cm3 /$,试从 以上测试结果分析该熔体在圆管中的流动是牛顿型还是非牛顿型，并建立表征这种聚合物

6、熔体流 动行为的流动方程。解：（1）若此聚合物熔体为牛顿流体，则其熔体黏度不随剪切速率（或者说不随体积流率）变化，将 两组数据带入求牛顿流体剪切速率的公式时所得黏度应不变。兀 R 4 Ap8qL冗R4Ap冗R4 x 1 x 1062.5 x 1012冗R4n =1 =8q 1L8 x 0.05 x 10 - 6 LL兀R 4Ap兀R4 x 5 x 1061.25 x 1012兀R4n =土z =8q L8 x 0.5 x 10-6 LL显然从上两式可以看出叫项之，即此熔体不是牛顿流体，而是非牛顿型流体。兀 n （ Ap、x y（2）据非牛流体q =羽力IjKLJnR n，将两组数据带入，则:0

7、.05 x 10-6 =卫3n +1 2KL )13n+1n 7 R n(a)0.5 x 10-6兀n3n +1(b)将(b)除以(a)，得，一、兀n ( Ap V 一蝴10 = 6】，n=0.699。将 n=0.699 带入 q = - R n 中，有v3n +1 k 2 KL )0.5 x 10-63.14 x 0.6993 x 0.699 +1x10-3)x0 699+1/ 0.6990.5 X10 -6 = 0.709(3.125 x 109)1.43X 10 -13.290.705 X 107.29 =(3.125 x 108 )1.431g 0.705 + 7.29 = 1.43(

8、lg 3.125 + 8 - lg K)4.991 = 8.495 - 1.431g K, lg K = 2.45K=281.840.699答：其流动方程T = Ky n = 281.84y9.挤出硬质PVC圆棒时，已知口模处料温为177C，口模直径为30mm，口模长为120mm,挤出速率为8. 0cm3 / s,现不考虑端末效应，试求PVC熔体进人口模的压力降和t=0. 5MPa时10I03io表观斡切速率a耳心1葺OT着5的黏度（见图2-40）。（注意：图 表原点为1）n*在图5 X 105 = K(100(b)图2山硬聚氧乙烯在不同温度时的流动曲线解：（1）熔体进人口模的压力降2-40的

9、177C曲线上得两组数据：2 X 105Pa,10s-1 ； 5 X105Pa,100s-1,代入上式，得(a)2 X 105 = Kr(10 A将(b)除以(a),得2.5 = (10得n=0.398代入（a）,得lg2 + 5 = lgK、+ 0.398,lgK = 4.903 ,K = 79983假设n=n，且在暮测定的数据范围内保持不变,则根据式K = K ( 3 x 0.398 +1 0.398得 79983 = K |-1_J,lg 79983 = lg K + 0.398 lg 1.378,4.903 = lg K + 0.055, K= 70469兀n 根据q =V3n +11

10、2 KL )1nR3n+1n算出熔体进人口模时的压力AP8 x 10-6 =3.14 x 0.398 (AP3 x 0.398 +112 x 70469 x 120 x 10-3)0-398(5 x 10-3 坷广14.04 x 10-6 =116912.56 )2.513015*5134.853 = 2.513(lg AP 4.228) + 5.513 x(-1.824)lg AP = 6.298，AP = 1.99MPa（2）t=0. 5MPa时的黏度据流动曲线得出t=0. 5MPa时的熔体表观黏度，同时据假塑性流体的真实剪切速率Y与表观剪切速率Y之间的关系，有 Ra3n +1 3 x 0

11、.398 +1 ,邛 r = y = 4 0398 x 100 = 137.8s-1假塑性流体在等截面圆管中流动时的表观黏度用T 0.5 x 106 n-1、一=R =门a = = 137 8 = 3.6 x 103Pa.s （或用七=KY计算）Yr1、试确定注塑件PC的孔类尺寸85 mm、PA1010的轴类尺寸50 mm和PP的中心距尺寸28 m 公差。解：注塑件PC的孔类尺寸（一般精度，4级）85 +。44 mm ； 0PA1010的轴类尺寸（一般精度，5级）500 mm ； -0.40PP的中心距尺寸（一般精度，6级）28+源mm。已知某塑料制件成型时熔体流经流道的总体积流率为500 c

12、m3 / s，采用4个点浇口平衡进料， 主流道、分流道和浇口的当量半径。解：主流道当量半径 R = 33 q、= 3x：0? = 0.4719（ cm）e 3 时 3.14 x 5 x 103分流道当量半径R =e=0.6405( cm):3.3 x 500V3.14 x 5 x 102 x 4浇口的当量半径=0.06405( cm):3.3 x 500V3.14 x 5 x 105 x 412.采用矩形侧浇口成型一个长120mm、宽80mm、高50mm、壁厚1. 5mm的聚乙烯盒子，试 确该矩形侧浇口的长度、宽度和厚度。解： 厚度 h=nt=0.6X 1.5=0.9mmnJA 0S120 x

13、 80 + 2 x 50 x 80 + 2 x 50 x 120 宽度 b = 17.6mm3030（n查表6-4）长度取2mm。图7 357.塑件尺寸如图735，选用塑料为PP,收缩率见 表4-2，模具成型零件工作尺寸的制造精度为IT9级 GB / T18001998。试以塑料的平均收缩率计算出凹 模、凸模和两小型芯的中心距尺寸。解：凹模宽Scp=1.5%, =0.64mm,工作尺寸制造精度 IT9级：8 = 0.074mmz 一 3 卜:L = L + LS m s s cp 403+0.074=58 + 58 x 0.015 x 0.6440=58.39+0.074 mm凸模宽 Scp=

14、1.5%, =0.64mm,6 = 0.074mmz3l +1 S + As s cp 4-6z354 + 54 x 0.015 + x 0.644=55.29。mm0.074凹模深 Scp=1.5%X1.3, =0.64mm, 6% = 0.074mmH = H + H S - 3 A+6z =2+0.07464 + 64 x 0.015 x 1.3 x 0.6430Scp=1.5%X1.3, =0.64mm, 6 = 0.074mm00.074=64.82+0.074mm 凸模高h =h +hS +-Aom s s cp 3- 叫62 + 62x0.015x1.3 + 2x0.6430=6

15、3.64o mm中心距-0.074-0.074S =1.5%, A=0.56mm, = 0.062mmCPzC =C +C S = I45 + 45X0.015= 45.81 0.031mm m s s cp 22其余工作尺寸同理算出，省略。有一用ABS塑料成型的制件，其尺寸如图7-36,模具成型零件工作尺寸的制造精度按IT9 级GB / T18001998选取，磨损量取0.04mm,以公差带法计算凹模和凸模的成型尺寸。图 7-36解：凹模直径 S =0.8%, S . =0.3%, A=0.40mm , = 0.087mm,8 = 0.04mm maxminzcL =l +LS -aR =

16、1120+120 x 0.008-O.4】o os = 12O.56+o.o87mmm s s max 000校核(5 -S)L +5 +8 0.40mm 不满足，需降低塑件精度，或选用收缩变化范围小的塑料。凸模直径=0.36mmI =l +1 S +a! = 1114 +114x0.003+ 0.36】=114.7。 mmm s s min -8-0.087-0.087校核/ b & S I N L m z. c max s s114. 70. 0870. 040. 008X 114=113.66114,不满足，需降低塑件精度，或选用收缩变化 范围小的塑料。凹模深8 = 0.062mmH =K1 + S )HbL,=出 + 0.003)x 48 - 0.062】。盛=48.O