塑料成型工艺与模具设计-史上最全期末复习资料保证不挂科

可编辑版/塑料成型工艺与模具设计自编期末复习资料XX大学叶久新王群版第一--三章塑料成型方法：注射成型有浇注系统成型热塑性塑料压缩成型无浇注系统成型热固性塑料压注成型有浇注系统挤出成型有浇注系统塑料模具分为：注射模具、压缩模具、传递模具、挤出模具、中空吹塑模具、热成型模具不同温度时聚合物呈现的三种状态：低温态温度较低时呈玻璃态〔固体态,在外力的作用下,有一定的变形,但变形可逆,即外力消失后,其变形也随之消失。高弹态是橡胶态的弹性体。其变形能力显著增加,但变形仍可逆。黏流态是粘性流体,常称为熔体。加工不可逆,一经成型冷却,形状保留。聚合物单体经过聚合反应生成的高分子聚合物塑料是以合成树脂为主要成分,加入适量的添加剂而组成的混合物。优点：密度小、质量轻；比强度、比刚度高；电气性能好；光学性能好；化学稳定性高；减摩、耐磨及减振、隔音性能好；多种防护性能合成树脂的分子及结构分类：热固性塑料热塑性塑料添加剂包括填充剂〔增量作用又有改性效果、稳定剂、润滑剂、着色剂和固化剂等。交联聚合物由线型结构转变为体型结构的反应.降解——聚合物分子可能由于受到热和应力的作用或微量水分、酸、碱等杂质及空气中氧的作用而导致其相对分子质量降低的现象.塑化加入的塑料在料筒中进行加热由固体颗粒转化成粘流态并且具有良好的可塑性过程.流动性塑料熔体在一定的温度、压力作用下填充模具型腔的能力热塑性塑料检测：熔融流动指数测定法、螺旋线长度试验法影响塑料流动性的因素有以下三个：温度料温高,则流动性大。压力注射压力增大,则熔体收剪切作用越大,流动性也越大。模具结构浇注系统的形式,尺寸,布置,冷却系统的设计,溶料的流动阻力等因素流动性较好的塑料有：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、醋酸纤维等流动性一般的塑料有：ABS〔不透明、AS、有机玻璃、聚甲醛等截面形状分流道较小流动性较差的塑料有：聚碳酸酯、硬聚氯乙烯等截面形状分流道较大热塑性塑料的种类有：通用塑料聚乙烯〔PE线型结晶,是塑料工业中产量最大的品种,无毒、无味、呈乳白色。聚氯乙烯〔PVC线型无定型,是世界上产量最大的品种之一,价格便宜、应用广泛。聚苯乙烯〔PS仅次于聚氯乙烯和聚苯乙烯的第三大品种。应用于仪表外壳、指示灯罩聚丙烯〔PP线型结晶,排名第四用于：板〔片材、管材、法兰、接头、自行车零件工程塑料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物〔ABS具有良好的综合性能、耐腐蚀、抗冲击需调湿聚甲基丙烯酸甲酯〔PMMA透光性塑料俗称有机玻璃。聚碳酸酯〔PC线型非结晶,机电、医药、光学、齿轮等聚酰胺〔PA线型结晶,俗称尼龙。齿轮、电气架日用品需调湿聚甲醛〔POM线型结晶氟塑料是含有氟元素的塑料的总称,主要包括：聚四氟乙烯〔PTFE、聚三氟氯乙烯〔PCT-CE、聚氯乙烯〔PVF和聚偏乙烯〔PVDF塑件后处理：退火处理〔减少内应力和调湿处理〔聚酰胺>注射成型的工艺条件：温度、压力、时间。温度：料筒的温度〔前高后低和喷嘴的温度。压力：塑化压力、注射压力、保压压力、型腔压力塑化压力是指采用螺杆式注射时,螺杆顶部熔体在螺杆转动后退时所受到的压力。塑化压力又称为背压。背压大小可以通过液压系统中的溢流阀来调整。注射压力是指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。时间完成一次性注射模塑过程所需要的时间称为成型时间。成型时间直接影响到生产效率和设备利用率,在保证产品质量的前提下,尽量缩短成型周期中个阶段的时间。牵引速度挤出成型主要是生产连续型材,所以必须设置牵引装置。牵引速度与挤出速度的比值称为牵引比,其比值必须等于或大于1.塑件的尺寸精度影响塑件精度〔公差的因素主要有：模具加工制造误差及磨损、变形,尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损;不同种类塑件收缩率的波动；成型工艺条件的变化；塑件的形状、飞边厚度波动；脱模斜度和成型后塑件尺寸变化等。塑件结构设计1.壁厚设计的基本原则————均匀壁厚。即：充模冷却收缩均匀,形状性好,尺寸精度高,生产率高。原因：塑件中的壁厚一般应尽可能一致,否则会因固化或冷却速度不同而引起收缩不均匀,从而在塑件内部产生内应力,导致塑件产生翘曲、缩孔、甚至开裂等缺陷。满足塑件在装配、运输、使用的强度要求成型过程中的塑料流动性有足够的脱模力,避免脱模时损坏2.塑件的脱模斜度〔脱模斜度为30′1°30′便于脱模,防止脱模时顶伤、顶白、划伤高精度、大尺寸--小壁厚、复杂、收缩率大、增强塑件—大当塑件有特殊要求或精度要求过高时,应选用较小的斜度较高、较大尺寸的塑件,应选用较小的斜度收缩率较大的塑件应取较大的脱模斜度。塑件形状复杂的、不易脱模的,应取较大的脱模斜度。塑件上的凸起或加强筋单边应有4°--5°的斜度。增强塑件宜取大值当塑件壁厚较大时,因成型时塑件收缩量大,故也应选择较大的脱模斜度。脱模斜度的取向原则是：内孔以小端为基准,符合图样要求,斜度由扩大方向取得；外形以大端为基准,符合图样要求,斜度由缩小方向取得。3.加强肋作用是在不增加厚壁的情况下,加强塑件的强度和刚度,避免塑件翘曲变形4.支撑面保证稳定性5.圆角减少应力集中,保证熔体的流动性好6.孔孔间距保证塑件的强度嵌件的用途塑件中镶入嵌件的目的：增强塑件的局部强度、硬度、耐磨性、导电性、延长塑件的寿命；增加塑件的形状和尺寸的稳定性,提高精度；设计原则：线线膨胀系数同塑料线膨胀系数相近,防止嵌件周围塑料开裂嵌件的边缘加工成圆角,避免应力集中；形状要对称,保证冷却收缩率嵌件的定位面要可靠的密封面,H8/h8配合部分采取双向定向,既不转动又不轴向窜动齿轮设计1.相同结构的齿轮使用相同的塑料2.轴削边减少应力集中3.齿轮的内孔与轴采用过渡配合塑件结构设计遵循的原则1.在设计塑件时,应考虑原材料的成型工艺性,如流动性、收缩率等。2.在设计塑件的同时应考虑其模具的总体结构,使模具型腔易于制造模具抽芯和推出机构简单。〔3.在保证塑件使用性能物理性能,力学性能电性能等的前提下,力求结构简单,壁厚均匀,使用方便。4对设计的塑件外观要求较高时,应先通过造型,然后逐步绘制图样塑件的标志符号最佳选择设计是凹坑凸形塑件上公差原则孔的公差采用单向正偏差,即下偏差为0；轴的公差采用单向负偏差,即上偏差为0；中心距及其他位置尺寸公差采用双向等值偏差。第四章完整的注射成型工艺过程成型前的准备、注射成型过程、塑件的后处理三部分。注射成型加料塑化注射保压〔对于提高塑件的密度、降低收缩和克服塑件表面缺陷、冷却〔时间最长脱模六个步骤。注射模塑工艺的"三要素"温度压力时间分型面选择的一般原则：〔首要符合塑件脱模要求,分型面选在塑件脱模方向最大的投影边缘部位分型线不影响塑件的外观确保塑件留在动模一侧,利于推出且推杆痕迹不显露于外观面确保塑件质量模满足塑件锁紧要求投影面积小的方向作为侧向分型面；分型线为曲面时,加斜面锁紧合理安排浇注系统,尤其是浇口位置便于模具加工制造考虑排气效果〔分型面与塑料熔体的料流末端所在的型腔内壁表面相重合浇注系统指塑料熔体从注射喷嘴出后到达型腔之前在模具内流经的通道。由主流道、分流道、浇口、冷料穴〔井组成。浇注系统总体设计原则1了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动特性2采用尽量短的流程,以减少热量与压力损失3浇注系统设计应有利于良好的排气4防止型芯变形和嵌件位移5便于修整浇口以保证塑件外观质量6浇注系统应结合型腔布局同时考虑7流动距离比和流动面积比的校核。主流道主流道与浇口之间的通道,起分流和转向的连接喷射机喷嘴与分流道的一段通道卧式立式注射机主流道垂直分型面主流道为锥形设计原则：主流道与喷嘴的对接处设计成半球形主流道的圆锥角2º-4º主流道大端呈圆角主流道浇口套与定位圈设计成整体式〔浇口套与定模座板H7/M6与定位圈H9/f9主流道的长度短；防止压力损失,影响熔体的顺利充型浇口套内壁粗糙度值位Rao.8υm冷料穴〔井主流道与分流道末端存放两次注射间隔产生的冷料和料流前锋的冷料,防止冷料进入型腔而形成各种缺陷,使其保留在动模一侧,便于脱模的功能。作用增加熔接强度分流道主流道与浇口之间的通道起转向、分流作用实际生产中常采用梯形截面分流道,该分流道容易加工,且塑料熔体的热量散失及流动阻力均不大。分流道截面形状梯形〔理想、圆形、半圆形、正方形、U形型腔和分流道的排列有平衡式和非平衡式两种设计原则：1.塑料流经分流到是压力和温度损失要小2．分流道固化时间稍后与制品的,有利于压力的传递及保压3.利于塑料均匀而快速的进入各个型腔4.分流道的长度要短,容积要小5.便于加工及刀具选择浇口分流道与型腔之间的一段细短通道,作用使从分道过来的塑料熔体快速进入并充满型腔,浇口部分熔体能迅速的凝固而封闭浇口防止型腔内熔体的倒流。类型有：直接浇口、中心浇口〔扇形、环形、爪形、点浇口、潜伏式浇口、护耳形浇口等,其中点浇口是能够自行切断熔体。浇口的特点,浇口可分为限制性非限制性1直接浇口优点：浇口横截面积大,模具简单,易于成型,排气好,适用厚壁、高粘度成型深塑件缺点：只用于单腔,有内应力,易变形、气泡、开裂等现象2中心浇口优点：进料点对称,充型均匀,能消除拼缝线且排气顺利扇形、环形、爪形、轮辐式3点浇口的优点：开模时浇口可自动拉断,有利于自动化操作；浇口残留痕迹小,不影响塑件外观；易成型,适用于双分型面/三板式〔才能将浇注系统的凝料拉出来缺点：压力损失大；模具必须采用三板式结构,结构复杂,成型周期长。对于投影面积大或者容易变形的塑件,应采用多点浇口,以减小翘曲变形。4侧浇口的优点：典型的矩形侧浇口,改变浇口的宽度b和厚度t,可以调整成型时间。侧浇口可以根据塑件的形状特征选择浇口位置,浇口设在分型面加工容易,修整方便；除去浇口方凝料便,浇口痕迹小,因此,侧浇口广泛地应用于小型塑件,适用于两板式多型腔模具。缺点：塑件容易形成熔接痕、缩孔、气泡等缺陷,注射压力损失较大〔选用的注射力采取较大,壳形塑件容易排气不良。5>潜伏式浇口的优点：潜具有点浇口的各种特点；可以采用较为简单的两板式一次开模；塑件和流道分别设置推出机构；开模分型或推出时浇口即被自动切断易实现自动化,；浇口位置选择范围更广；缺点：分型或推出时必须具有较大的力来切断浇口,拉出倾向凝料。对于强韧性塑料或脆性塑料,潜伏式浇口是不合适的。排气系统间隙排气、分型面排气;排气塞〔槽排气；强制排气排气是塑件成型的需要,引气是塑件脱模的需要。注射模中各零部件按作用可分为成型零部件和结构零部件〔装配定位安装两大类成型零部件〔结构设计：构成型腔的零部件成为成型零件凹模、凸模、型芯、螺纹型芯和型环,已经各种成型环和成型镶块等凹模结构设计整体式整体嵌入式〔加工效率高,装拆方便,可以保证各个型腔形状、尺寸一致组合式镶嵌式凸模〔主型芯结构设计整体式〔便于加工组合式螺纹型芯和型环结构设计1必须考虑塑料收缩率2表面粗糙度值要小3螺纹始端和末端按塑料螺纹结构要求设计,以防止从塑件上拧下时拉毛塑料螺纹4固定螺母的螺纹型芯不必放收缩率,按普通螺纹制造即可。固定板一般采用碳素结构钢制造脱模〔推出机构脱出塑件的机构设计原则：塑件滞留于动模,动模侧必有拉料杆保证塑件不变形损坏力求良好的塑件外观推杆机构应动作可靠合模时应使推杆机构正确复位类型P144-P1154推杆脱模机构推出部件、推板、推杆固定板、导向部件和复位部件等组成。优点：最常用、简单形式具有制造简单、更换方便、推出效果好适用于脱模阻力小塑件缺点：顶出面积一般较小,容易引起应力集中而顶坏塑件,不适于脱模斜度小和顶出阻力大的管形或箱形塑件推管脱模机构对于圆环形〔齿轮、薄壁圆筒形塑件或局部为圆筒形的塑件,可用此机构。优点：推顶平稳可靠,整个周边推顶塑件,塑件受力均匀,无变形、无推出痕迹,同轴度高缺点：对于薄壁深筒型塑件和软性塑料塑件,因其易变形,不易单独采用推管推出,应同时采用其他推出元件脱模板〔推件板:使塑件不易变形脱模机构深腔薄壁的容器、大圆筒形塑料以及不允许有推杆痕迹的塑件都可采用此机构。优点：顶出均匀、力量大,运动平稳,塑件不易变形,表面无顶出痕迹,结构简单,无需设置复位装置缺点：对于非圆形的塑件,其配合部分加工困难,并因增加推件板而使模具重量有所增加,对于大型深腔容器,尤其是采用软质塑料时,要在推件板附近设置引气装置,防止在脱模过程中形成真推块脱模机构平板状带凸模的塑件,圆筒形塑件型芯成型塑件内表面的凸状零件。型腔/模膛〔凹模成型塑件外表面的零件〔即凹模型腔是用来填充塑料熔体以成型制品的空间复位形式复位杆复位、弹簧复位干涉现象合模过程中滑块的复位先于推杆的复位致使滑块上的侧型芯与推杆相碰撞,造成模具损坏。避免侧型芯与推杆不发生干涉的条件≥措施:1.谁退干线与活动型芯复位2.推杆的推出不超过活动型芯的最低面3.避免推杆与型芯的水平投影重合倾斜角越大时,抽拔力就越小,抽芯距就越大冷却系统作用：①带走高温塑料熔体所放出的热量；②将模具温度控制在设定的范围内设计原则1动、定模分别冷却,保持冷却平衡2冷却水孔应尽量多,模模具内温度梯度越小,冷却越均匀3冷却水孔至型腔表面距离应尽量相等,4浇口处加强冷却5冷却水道进、出口温差应尽量小6冷却系统水道应尽量避免与其他机构发生干涉现象7塑件越厚,水管孔径越大8标记冷却水通道的水流方向不均匀的冷却会使制品表面光泽不一,出模后产生热变形。侧抽芯机构当塑件上具有与开模方向不一致的孔或侧塑有凹凸形状时,除极少数情况可以强行脱模外,一般必须将成型侧孔或侧凹的零件做成可活动的结构,在塑件脱模前,先将其脱出。完成侧向活动型芯的抽出和复位的这种机构叫做侧向抽心机构。侧向分型抽芯机构驱动方式分类手动、机动、液压〔气动、联合作用塑件内外表面的形状设计在满足使用性能的前提下,应尽量使其有利于成型,尽量不采用侧向抽芯机构机动式分型抽芯机构特点抽芯力大灵活方便、生产率高、容易实现自动化、无需另外添置设备根据传动零件分类斜导柱抽芯、斜滑块抽芯、弯销抽芯、斜导槽抽芯、楔块抽芯、齿轮齿条抽芯、斜槽抽芯、弹簧抽芯齿轮齿条侧抽芯较长抽芯距,较大抽芯力斜滑块抽芯当塑件侧面的孔或凹槽较浅,抽芯距不大,但成型面积较大,需要抽芯力较大导向定位机构导柱导向〔间隙配合H7/h6和锥面定位两种类型作用导向〔维持动定模正确合模,引导动模正确合模定位支撑承受注射时侧压力斜导柱和滑块特点结构简单、制造方便、安全可靠斜导柱与其他固定的模板之间为过渡配合斜导柱工作端的端部设计成锥台形,则工作端部锥台的斜角小于斜导柱的斜角安装位置：1.斜导柱在定模、滑块在动模〔有干涉可能2.斜导柱在动模、滑块在定模3.斜导柱和滑块同在定模上4.斜导柱和滑块同在动模上楔紧块在塑件注射过程中,侧型芯在抽芯方向受到熔体较大的推力作用,这个力通过滑块传给斜导柱,而一般斜导柱为细长杆,受力后容易变形。因此必须设置楔紧块,以压紧滑块。楔紧块角度α`=斜导柱角度α+2~3º12°≤α≤22°楔紧块作