塑料成型模具

第1章塑料概述1.1塑料的组成及分类1.2常用塑料

1.1塑料的组成及分类下一页返回塑料为合成的高分子化合物，又可称为高分子或巨分子(tnacrotnolecules，也是一般所俗称的塑料(plastics)或树脂(resin)，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的，它的主要成分是合成树脂。树脂这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名，如松香、虫胶等，目前树脂是指尚未和各种添加剂混合的高聚物。树脂约占塑料总重量的40%-100%。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成，不含或少含添加剂，如有机玻璃、聚苯乙烯等。所谓塑料，其实它是合成树脂中的一种，形状跟天然树脂中的松树脂相似，但因又经过化学的力量来合成，而被称之为塑料。1.1塑料的组成及分类1.1.1塑料的主要成分1.树脂树脂通常是指受热后有软化或熔融范围，软化时在外力作用下有流动倾向，常温下是固态、半固态，有时也可以是液态的有机聚合物。严格来讲，树脂是一种酚醛结构的化学物质，种类有很多，广泛应用于我们的轻工业和重工业当中，我们日常的生活当中也经常使用比如塑料、树脂眼镜，涂料、松香。树是塑料中主要的、必不可少的成分。它决定塑料的类型，影响塑料的基本性能。简单组分的塑料中树脂含量高达90%-100%，复杂组分的塑料中树脂含量也在40%-60%。上一页返回下一页1.1塑料的组成及分类2.添加剂(1)填充剂填充剂又称填料，是塑料中重要的组成成分，但并非在每一种塑料中都是必不可少的。填充剂可分为有机填充剂和无机填充剂。填充剂在塑料中的作用有两种：一种是为厂减少树脂的含量，降低塑料成本，起增量的作用，在塑料中加入一些廉价的填充剂；另一种是既起增量的作用—降低塑料成本，又能改善塑料性能—扩大塑料的应用范围。例如，在聚乙烯、聚氯乙烯中加入碳酸钙填充剂，使其成型为具有足够的刚性和耐热性的钙塑料。再如，加入玻璃纤维，能使塑料的力学性能大幅度提高；加入石棉可以提高耐热性，等等。(2)着色剂着色剂主要是使塑料具有不同的颜色，起装饰美观作用，有的着色剂还能提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐候性。着色剂包括颜料和染料。颜料又分为无机颜料和有机颜料。下一页返回上一页1.1塑料的组成及分类(3)润滑剂润滑剂的作用是防止塑料在成型过程中钻在模具上(简称钻模)，同时还能改善塑料的流动性并提高塑件表面光泽度。常用的热塑性塑料中通常都要加入润滑剂，常用润滑剂有硬脂酸、石蜡和金属皂类(硬脂酸钙、硬脂酸锌)等。(4)增塑剂增塑剂的主要作用是削弱聚合物分子之间的次价键，即范德华力，从而增加厂聚合物分子链的移动性，降低了聚合物分子链的结晶性，即增加厂聚合物的塑性，表现为聚合物的硬度、模量、软化温度和脆化温度下降，而伸长率、曲挠性和柔韧性提高。增塑剂一般为高沸点液态和低熔点固态的有机化合物，要求与树脂相容性好、不易挥发、化学稳定性好、耐热、无色、无臭、无毒、价廉。常用的增塑剂有樟脑、邻苯二甲酸二丁醋等。(5)稳定剂高分子化合物，在热、力、氧、水、光、射线等作用下，大分子链或化学结构发生分解变化的反应，称为降解。为厂防止或抑制降解，须在树脂中加入稳定剂。稳定剂可分为热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂。上一页下一页返回1.1塑料的组成及分类1.1.2塑料的几种物料形式根据塑料成型需要，工业上常用于成型的塑料有粉料、粒料、溶液和分散体四种。1.溶液溶液是将树脂溶于脂类、醚类和醇类溶剂中，再加入一些增塑剂、稳定型、色料和稀释剂等。溶液的形成分为两种，一种是在合成树脂时特意制成，另一种是在使用时通过配制设备用一定的方法临时配制。2.粉料和粒料粉料的配制是将一定配比的树脂和添加剂粉碎，并在混合设备中按一定的工艺混合即可。粒料是将已混合好的粉料置于塑炼设备中，借助于加热和剪切应力作用使之熔融，驱除挥发物与杂质，进一步分散粉料中的不均匀成分，再通过粒化设备使之成为粒料。上一页返回下一页1.1塑料的组成及分类3.分散体分散体是树脂与非水液体形成的悬浮体，通称为溶胶塑料或“糊”塑料。非水液体也称分散剂，包括增塑剂和挥发性溶剂两类。配制溶胶料的方法是将树脂、分散剂和其他添加剂一起加入球磨机中进行混合。分散体主要用于搪塑、滚塑及涂层制品(如人造革)等方面。下一页返回上一页1.1塑料的组成及分类1.1.3塑料分类

1.按树脂的分子结构及热性能分类(1)热固性塑料此类塑料的分子最终呈体型结构。它在受热之初，分子呈线型结构，故具有可塑性和可熔性，可成型为一定形状，当继续加热时，线型分子间形成化学键结合(交联)，分子间呈网状结构，当温度达到一定值后，交联反应进一步发展，形成体型结构，此时树脂既不熔融，也不溶解，形状固定后不再变化，又称固化。如果再加热，不再软化，也不再具有可塑性，在上述过程中既有物理变化，又有化学变化。此类塑料制品的边角料(水口料)和废品不能再回收利用。上一页下一页返回1.1塑料的组成及分类(2)热塑性塑料热塑性塑料指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料。我们日常生活中使用的大部分塑料属于这个范畴。加热时变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酪，聚酞胺、丙烯酸类塑料、其他聚烯侵及其共聚物、聚讽、聚苯醚，氯化聚醚等都是热塑性塑料。热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动.冷却变硬的过程是物理变化。上一页下一页返回1.1塑料的组成及分类2.按塑料的性能和用途分类(1)工程塑料指在工程技术中作为结构件的塑料。这类塑料的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性、尺寸稳定性均较高，具有一定的金属特性，所以常代替金属制造一些零部件。此类塑料有聚酞胺、聚碳酸醋、聚甲醛、ABS等。(2)增强塑料在塑料中加入玻璃纤维等填料作为增强材料进一步改善塑料的力学、电气性能，形成复合材料，通常称为增强塑料。增强塑料具有优良的力学性能，比强度和比刚度高。热固性的增强塑料俗称玻璃钢。(3)通用塑料此类塑料具有产量大、用途广、价格低的特点，主要有酚醛塑料、氨基塑料、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯和聚丙烯六大品种。上一页返回1.2常用塑料1.2.1聚乙烯(PE)1.基本特性聚乙烯塑料简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭、无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70℃~100℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良;但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。下一页返回1.2常用塑料

2.主要用途高密度聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板以及承载不高的零件，如齿轮、轴承等;低密度聚乙烯常用于制作塑料薄膜、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和包覆电缆等。3.成型特点聚乙烯成型时，收缩率大，在流动方向与垂直方向上的收缩差异大，且注射方向的收缩率大于垂直方向的收缩率，易产生变形和产生缩孔；冷却速度慢，必须充分冷却；聚乙烯质软易脱模，制品有浅的侧凹时可强行脱模。上一页下一页返回1.2常用塑料

1.2.1聚丙烯(PP)1.基本特性聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。有等规物、无规物和间规物三种构型，工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化，故熔点高达167℃，耐热，制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度0.90g/cm3，是最轻的通用塑料。耐腐蚀，抗张强度30MPa,强度、刚性和透明性都比聚乙烯好。缺点是耐低温冲击性差，易老化，但可分别通过改性和添加抗氧剂予以克服。上一页下一页返回1.2常用塑料2.主要用途聚丙烯可用作各种机械零件，如法共、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件等；可用冷/热水、蒸汽、各种非强酸、碱等的输送管道，化工容器和其他设备的衬里、表面涂层等；可制造各种绝缘零件以及自带铰链的盖体合一的箱壳类制件。3.成型特点成型收缩范围大，易发生缩孔，凹痕及变形;聚丙烯热容量大，注射成型模具必须设计能充分冷却的冷却回路;聚丙烯成型的适宜模温为80℃，温度过低会造成制品表面光泽差或产生熔接痕等缺陷。温度过高会产生翘曲现象。上一页下一页返回1.2常用塑料1.2.3聚苯乙烯(Ps)1.基本特性聚苯乙烯是指有苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物。为无色、无味、无毒的透明塑料，密度为1.05g/cm3，易燃烧，燃烧时带有很浓的黑烟，并有特殊气味。2.主要用途聚苯乙烯在工业上可制造仪器仪表零件、灯罩、透明模型、绝缘材料、接线盒、电池盒等；在日用品方面可用于制造包装材料等。3.成型特点流动性和成型性优良，成品率高，但易出现裂纹，成型制品的脱模斜度不宜过小，顶出要均匀；由于热膨胀系数高，制品中不宜有嵌件，否则会因两者的热膨胀系数相差太大而导致开裂。宜用高料温、低注射压力成型并延长注射时间，以防止缩孔及变形，但料温过高，容易出现银丝。上一页下一页返回1.2常用塑料1.2.4聚氯乙烯(PVC)1.基本特性聚氯乙烯是世界上产量最大的塑料品种之一。聚氯乙烯树脂为自色或浅黄色粉末。在聚氯乙烯树脂中加入适量的增塑剂，就可制成多种硬度、软质和透明的制品。纯聚氯乙烯的密度为1.4g/cm3，加入了增塑剂和填料等的聚氯乙烯密度一般为1.15~2.00g/cm3。硬聚氯乙烯不含或含有很少的增塑剂，有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能；软聚氯乙烯含有较多的增塑剂，柔软性、断裂伸长率较好，但硬度、抗拉强度较低。聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能，可以用作低频绝缘材料。其化学稳定性也较好，但聚氯乙烯的热稳定性较差，长时间加热会导致分解，放出氯化氢气体，使聚氯乙烯变色。应用温度范围较窄，一般在-15℃~55℃。上一页下一页返回1.2常用塑料2.主要用途由于聚氯乙烯的化学稳定性高，所以可用于制造防腐管道、管件、输油管、离心泵、鼓风机等；由于电气绝缘性能优良而在电气、电子工业中用于制造插座、插头、开关、电缆；在日常生活中用于制造凉鞋、雨衣、玩具、人造革等。3.成型特点聚氯乙烯在成型温度下容易分解放出氯化氢，所以必须加入稳定剂和润滑剂，并严格控制温度及熔料的滞留时间；聚氯乙烯耐热性差，用一般的注射机须将料筒内的物料温度加热到166℃~193℃时会引起分解，应采用带预塑化装置的螺杆式注射机，模具浇注系统应粗短，应有冷却系统。上一页下一页返回1.2常用塑料1.2.5丙烯睛-T二烯一苯乙烯共聚物(ABS)1.基本特性ABS是由丙烯睛(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(s)共聚生成的三元共聚物，具有良好的综合力学性能。丙烯睛使ABS有较高的耐热性、耐化学腐蚀性及表面硬度；丁二烯使ABS具有良好的弹韧性、冲击强度、耐寒性以及较高的抗拉强度；苯乙烯使ABS具有良好的成型加工性、着色性和介电特性，使ABS制品的表面光洁。由于ABS三种共聚单体的比例可以在很大的范围内调节，故可由此得到性能和用途不一的多种ABS品种，如通用级、抗冲级、耐寒级、耐热级、阻燃级等。ABS无毒、无味、不透明，色泽微黄，可燃烧，密度为1.02~1.20g/cm3。有良好的机械强度和极好的抗冲击强度，有一定的耐油性和稳定的化学性和电气性能。但在酮、醛、醋、氯代烃中会溶解而形成乳浊液。上一页下一页返回1.2常用塑料2.主要用途ABS广泛应用于家用电子电器、工业设备及日常生活用品等领域，如计算机、电视机、录音机、电冰箱、洗衣机、电话、电风扇、净水加热器等的壳体；工业机械中的齿轮、泵叶轮、轴承、把手、仪器仪表盘等；玩具、包装容器、家具、安全帽、农用喷雾器等。3.成型特点ABS在升温时钻度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕。上一页返回下一页1.2常用塑料1.2.6酚醛塑料(PF)1.基本特性酚醛塑料是热固性塑料的一个品种，它是以酚醛树脂为基础而制得的。功能酚醛树脂通常由酚类化合物和醛类化合物缩聚而成。酚醛树脂本身很脆，呈玻拍玻璃态，必须加入各种纤维或粉末状填料后才能获得具有一定性能要求的酚醛塑料。2.主要用途布质层压及玻璃布层压酚醛塑料具有优良的力学性能、耐油性能和一定的介电性能，用于制造齿轮、轴瓦、导向轮、轴承及电工结构材料和电气绝缘材料；石棉布层压塑料主要用于高温下工作的零件；术质层压塑料适用于作水润滑冷却下的轴承及齿轮等。3.成型特点成型性较好，但收缩及方向性一般比氨基塑料大，并含有水分挥发物。下一页返回上一页1.2常用塑料1.2.7环氧树脂(EP)1.基本特性环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶或不熔的具有三向网状结构的高聚物。环氧树脂含有环氧基的高分子化合物。未固化之前，是线型的热塑性树脂，只有在加入固化剂(如胺类和酸醉等)之后，才交联成不熔的体型结构的高聚物，才有作为塑料的实用价值。环氧树脂具有很强的钻结能力，是人们所熟悉的“万能胶”的主要成分。上一页下一页返回1.2常用塑料2.主要用途环氧树脂可用做金属和非金属材料的粘合剂，用于封闭各种电子元件;用环氧树脂配以石英粉等来浇铸各种模具;还可以作为各种产品的防腐涂料。3.成型特点流动性好，硬化速度快。环氧树脂热刚性差，硬化收缩小，难于脱模用于浇注时的场合在浇注前应加脱模剂;硬化时不析出任何副产物，成型时不须排气。上一页下一页返回1.2常用塑料1.2.8聚酞胺(PA)1.基本特性聚酞胺又称尼龙(Nylon)，可由二元胺和二元酸经缩聚反应而制得，也可由丙酞胺的分子经自聚而成。目前常见的品种有尼龙6、尼龙9、尼龙11、尼龙66、尼龙610、尼龙1010等。2.主要用途尼龙由于具有较好的力学性能，在工业上广泛地用来制作轴承、齿轮、滚子、辊轴、滑轮、蜗轮、阀座、传动带等机械零件等。3.成型特点软化点高，耐热，摩擦系数低，耐磨损，具有良好的自润滑性，吸震性和消音性，耐油，耐弱酸，耐碱和一般溶剂，电绝缘性好，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好。缺点是染色性差，吸水性大，影响尺寸稳定性和电性能，纤维增强可降低树脂吸水率，使其能在高温、高湿下工作。上一页返回下一页1.2常用塑料1.2.9氨基塑料1.基本特性氨基塑料也是热固性塑料，由氨基化合物与醛类(主要是甲醛)经缩聚反应而制得，主要包括脲-甲醛(UF)、三聚氰胺-甲醛等(MF)。2.主要用途脲-甲醛大量用于压制日用品及电气照明设备的零件、电话机、收音机、钟表外壳、开关插座及电气绝缘零件；三聚氰胺-甲醛主要用做餐具、航空茶杯及电器开关、灭弧罩及防爆电器的配件。3.成型特点压注成型收缩率大;含水分及挥发物多，使用前须预热干燥，且成型时有弱酸性分解及水分析出；流动性好.硬化速度快。返回上一页第2章塑料成型工艺2.1注射成型2.2压塑成型2.3挤塑成型2.4压注成型2.1注射成型2.1.1注射成型工艺过程一个完整的注射成型工艺过程应包括注射成型前的准备、注射成型过程、制件的后处三个过程。1.注射成型前的准备为使注射成型过程顺利进行和保证制件质量，成型前应对所用的塑料原料和设备做一些前期准备工作：1）检验塑料原料的色泽、颗粒大小、均匀性等，测定塑料的工艺性能，如果原料是粉料，则有时还需要对其进行染色和造粒，对易吸湿的塑料进行充分的干燥和预热;2）对料筒进行清洗或拆换；3）当制件带有金属嵌件时，应对嵌件进行预热，防止嵌件周围产生过大的内应力；下一页返回2.1注射成型4）对脱模困难的制件，要选择合适的脱模剂，脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面的一种助剂，常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡、硅油等。2.注射成型过程注射成型原理如图2-1所示。首先将准备好的塑料原料加入注射机的料斗，其次送进加热的料筒中，经过加热熔融塑化成钻流态塑料熔体，在注射机的柱塞或螺杆的高压推动下经喷嘴压人模具模腔，塑料熔体充满型腔后，需要保压一定时间，使制件在型腔中冷却、硬化、定型，压力撤销后开模，并利用注射机的顶出机构使制件脱模，最后取出制件。这样就完成了一次注射成型制件循环，以后是不断重复上述周期的生产过程。由上面的说明可以知道，注射成型过程包括加料、塑化、注射、脱模等几个步骤。上一页返回下一页2.1注射成型3.制件的后处理为改善和提高制件的性能和尺寸稳定性，制件经脱模或机械加工后应进行适当的后处理。后处理主要是指退火和调湿处理。(1)退火处理退火处理是将塑料制件放在定温的加热液体介质中(如热水、热的矿物油、甘油、乙二醇和液体石蜡)，或放在热空气循环烘箱中静置一段时间，然后缓慢冷却的过程。其目的是减小或消除制件的内应力。(2)调湿处理调湿处理是将刚脱模的制件放在热水中隔绝空气进行防止氧化的退火，同时加快达到吸湿平衡的一种后处理方法。目的是使制件的颜色、性能、尺寸得到稳定。聚酞胺类塑料制件通常需要进行调湿处理。下一页返回上一页2.1注射成型2.1.2注射成型工艺参数注射成型最重要的工艺参数是压力、温度和注射成型周期等。1.压力注射成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种。(1)塑化压力塑化压力又称背压，是注射机螺杆顶部熔体在螺杆转动后退时受到的压力。增加塑化压力能提高熔体温度，并使温度分布均匀，但增加塑化压力会降低塑化速率、延长成型周期，甚至可能导致塑料的降解。(2)注射压力注射压力是指柱塞或螺杆头部注射时对塑料熔体所施加的压力。它的作用有两方面。一是能克服塑料熔体从料筒流向型腔时的阻力，保证一定的充模速率；二是能对塑料熔体进行压实。注射压力的大小取决于塑料品种，注射机类型，模具浇注系统的结构、尺寸与表面粗糙度，模具温度，制件的壁厚及流程大小等多种因素。上一页下一页返回2.1注射成型2.温度在注射成型时须控制的温度有料筒温度、喷嘴温度、模具温度等。(1)料筒温度料筒温度应控制在塑料的黏流温度Tf(对结晶型塑料，指熔点温度Tm)和热分解温度Td之间。料筒温度直接影响到塑料熔体充模过程和制件的质量。料筒温度高，有利于注射压力向模具型腔内传递；另外，能使熔体的钻度降低，提高流动性，从而改善成型性能，提高生产率，降低制件表面粗糙度。但料筒温度过高、塑料在料筒中停留的时间过长时，塑料的热降解量将增大，制件的质量会受到很大的影响。(2)喷嘴温度在选择喷嘴温度时，由于考虑到塑料熔体与喷嘴之间的摩擦热能使熔体经过喷嘴后出现很高的温升，故为防止熔体在直通式喷嘴可能发生的“流涎现象”，通常使喷嘴温度略低于料筒的最高温度。但对于热固性塑料，通常都使喷嘴温度高于料筒温度。上一页返回下一页2.1注射成型(3)模具温度模具温度主要影响塑料在型腔内的流动和冷却，它的高低取决于塑料的结晶性，制件的尺寸和结构、性能要求以及其他工艺条件(熔体温度、注射压力及注射速度、成型周期等)。如对于熔体钻度高的非结晶型塑料应采用较高的模温；制件壁厚大时模温一般要高，以减少内应力和防止制件出现凹陷等缺陷。热固性塑料模具的温度一般较高，通常控制在150℃~220℃范围。另外，动模温度有时还需要比定模温度高出10~15℃，这样会更有利于制件硬化定型。3.注射成型周期完成一次注射过程所需的时间称为注射成型周期。它包括以下几部分。下一页返回上一页2.1注射成型(1)注射时间注射时间包括充模时间、保压时间和合模冷却时间。其中保压时间和冷却时间合计为总的冷却时间。充模时间直接反比于充模速率，生产中为3~5s。保压时间就是对塑料的压实时间，在整个注射时间中所占比例较大，为20~120s。冷却时间以保证熔体脱模时不引起变形为原则，一般为30~120s。生产中注射时间一般为0.5~2min，厚大件可达5~10min。(2)辅助时间辅助时间包括开模、脱模、涂脱模剂、安放嵌件、合模等时间。成型周期直接影响劳动生产率和设备的利用率，因此，在保证制件质量的前提下，生产中应尽量缩短成型周期中各阶段的时间。其中，注射时间和冷却时间对制件质量起着决定性的作用，要根据实际情况合理选择。常用塑料的注射成型工艺参数见表2-1。上一页返回

2.2压塑成型2.2.1压塑成型工艺过程1.压塑成型前的准备压塑成型前的准备分为预热和预压两部分。预压一般只用于热固性塑料，预热是热固性和热塑性塑料都采用的。(1)预压在室温下将松散的粉料或纤维状的热固性塑料在专用压锭机上压成质量一定、形状规整的密实型坯，这一工序称为预压。预压型坯多为圆片状，也有长条状的。(2)预热在模压前有时须对塑料原料进行加热。其目的一是可以去除原料水分和具他挥发物，二是可以提高料温，增进制件固化的均匀性，便于缩短压缩成型周期。预热的方法主要有加热板加热、烘箱加热、红外线加热、高频电加热等。下一页返回2.2压塑成型2.压塑成型过程压塑成型原理如图2-2所示。压塑成型过程是将经过预制的热固性塑料(也可以是热塑性塑料)原料直接加入敞开的模具加料腔中，然后合模加热使其熔融，并在压力作用下使熔体流动并充满型腔，经过排气和保压、塑料分子发生交联反应逐渐硬化成型后，脱模取出制件。最后清理模具，进入下一次成型循环。由以上说明可知，压塑成型过程可分为加料、合模、排气、固化、脱模和模具清理等几个阶段。在成型带有嵌件的制件时，加料前预热的嵌件先定位于模具中。3.压塑成型的后处理压塑成型制件的后处理办法与注射成型制件的一样，只是处理温度不同。一般处理温度比成型温度高10℃~50℃。上一页下一页返回2.2压塑成型2.2.2压塑成型工艺参数1.压塑成型温度压塑成型温度是指压塑成型时所规定的模具温度。压塑成型温度的高低对塑料顺利成型及制件质量有较大影响：在一定范围内，提高温度可以缩短成型周期、减小成型压力，但是如果温度过高会加快塑料的硬化，影响熔体的流动，造成制件内应力大，易出现变形、开裂、翘曲等缺陷。另外，高温还可能使熔体变色、分解。温度过低会使制件硬化不足，表面无光，物理性能和力学性能下降。在生产中要根据塑料的品种、制件的形状和结构、制件的壁厚等选择最适宜的成型温度。上一页下一页返回2.2压塑成型2.压塑成型压力压塑成型压力是指压缩时压机通过凸模迫使塑料熔体充满型腔和进行固化时单位面积上所施加的压力。成型压力对制件密度及其性能有很大影响。制件的密度是随成型压力的增加而增加的，密度高，制件的力学性能一般也较高。成型压力的大小与塑料品种、制件结构以及成型温度有关。一般情况下，塑料流动性较差、制件较厚、形状复杂等所需的成型压力就大。通常，压缩比大的塑料需要较大的压力，生产中常将松散的塑料原料预压成块状，既方便加料又可以降低成型所需压力。表2-2所示是常用热固性塑料的压塑成型温度和压力。上一页下一页返回2.2压塑成型3.压缩时间压缩时间是指从模具闭合到模具开启的一段时间。压缩时间的长短对制件的性能影响很大。若压缩时间过短，则固化不完全，制件性能较差；但时间过长，又会使塑料“过熟”，不仅降低厂制件的力学性能，而且降低厂生产率，增加能量消耗。压缩时间与塑料品种、制件形状、成型温度和压力等因素有关。塑料流动性差、制件厚度大时，压缩时间要长；制件形状复杂时压缩时间可较短。一般酚醛塑料压缩时间为1~2min，有机硅塑料达2~7min。上一页返回2.3挤塑成型2.3.1挤塑成型工艺过程挤塑成型的生产线由挤出机、挤出模具、牵引装置、冷却定型装置、卷料或切割装置、控制系统组成。挤塑成型时，首先将颗粒状或粉状塑料从挤出机的料斗送进料筒中，在旋转的挤出机螺杆的作用下向前输送，同时塑料受到料筒的传热和螺杆对塑料的剪切摩擦热的作用而逐渐熔融塑化，在挤出机的前端装有挤出模具，塑料在通过挤出模具时形成所需形状的制件，再经过一系列辅助装置(定型、冷却、牵引和切断等装置)，从而得到等截面的塑料型材。如果在挤出机头芯部穿入金属导线，挤出制件即为塑料包敷电线或包敷电缆。挤塑成型工艺过程可分为原料的准备、塑化、挤出成型、定型冷却制件的牵引、卷取和切割等几个步骤。下一页返回2.3挤塑成型1.原料的准备为了使挤出过程能顺利进行，并保证制件的质量，在成型前对塑料原料应进行严格地外观检验和工艺性能测定，对易吸湿塑料还要进行预热和干燥处理，将原料的水分控制在0.5%以下。此外，在准备阶段还应尽可能除去塑料中的杂质。2.塑化、挤出成型挤塑工艺根据塑化方法不同可分为干法和湿法两种。干法是塑料原料在挤出机的机筒中加热和在螺杆的旋转压实混合作用下变成钻流态的方法。塑化和加压可在同一设备内进行。湿法是固体塑料在机外溶解于有机溶剂中而成为钻流态物质，然后加人到挤出机的料斗中的方法，因此，塑化和加压是两个独立的过程。通常采用干法塑化方式。采用螺杆式挤出机进行挤出时，料筒中的塑料借助外加热(湿法挤出不需加热)和受螺杆旋转产生的剪切摩擦热而熔融塑化，同时熔体受螺杆的搅拌而均匀分散，并不断向前推挤，迫使塑料经过过滤板和过滤网，由螺旋运动变成直线运动，最后由机头成型为口模截面形状的连续型材。上一页下一页返回2.3挤塑成型3.定型和冷却制件在离开挤出模具以后，应立即进行定型和冷却，否则制件在自重的作用下就会出现凹陷、扭曲等变形缺陷。管材挤出成型时采用的定型方法有外径定型和内径定型两种。不管哪种方法都是使管坯内外形成一定的压力差，使管坯紧贴在定径套上冷却定型，再通过若干对压辊进行压平。4.制件的牵引、卷取和切割制件从挤出模具挤出后，通常都会出现因压力解除而膨胀、冷却后又会收缩的现象，从而使制件的形状和尺寸发生变化。同时，制件又被连续不断地挤出，如果不加以引导，就会造成制件停滞而影响制件的顺利挤出，因此，制件在挤出并冷却时应该将制件连续均匀地引出，这就是牵引。牵引是由牵引装置来完成的。通过牵引的制件可根据使用要求在切割装置上裁剪，或在卷曲装置上绕制成卷。上一页下一页返回2.3挤塑成型2.3.2挤塑成型工艺参数挤塑成型工艺参数包括压力、温度、挤出速度和牵引速度等。1.压力在挤出过程中，由于螺杆槽的深度变化和塑料的流动阻力等原因，塑料沿着料筒轴线方向在其内部建立起一定的压力，这种压力是使塑料得以均匀密实并成型为制件的重要前提条件。挤出加工时，料筒的压力可以达到55MPa。2.温度严格来讲，挤塑成型温度是指塑料熔体的温度，它在较大程度上取决于料筒和螺杆的温度。因为塑料熔体的热量除一部分来源于料筒中螺杆旋转混合时产生的摩擦热以外，大部分是料筒外部的加热器提供的。在实际生产中，为厂检测方便，经常用料筒温度近似表示成型温度。温度是挤塑成型中的一个重要工艺参数，在生产中应严格控制。通常机头温度必须控制在塑料热分解温度之下，但应保证塑料熔体具有良好的流动性。上一页下一页返回2.3挤塑成型3.挤出速度挤出速度是单位时间内挤出机口模挤出的塑化好的塑料质量(单位为kg/h)或长度(m/min)。它表征着挤出机生产能力的高低。挤出速度与挤出口模的阻力、螺杆与料筒的结构、螺杆转速、加热系统及塑料特性等因素有关，其中螺杆的结构与转速影响最大，因此调整螺杆转速是控制挤出速度的主要措施。4.牵引速度牵引速度要与挤出速度相适应，一般是牵引速度略大于挤出速度，以便消除制件尺寸的变化，同时对制件进行适当的拉伸可提高制件质量。牵引速度与挤出速度的比值称为牵引比，其值必须等于或大于1。表2-3列出了几种塑料管材的挤塑成型工艺参数。上一页返回2.4压注成型压注成型又称传递成型，它是在压塑成型的基础上发展起来的热固性塑料成型方法，其工艺类似于注射成型工艺。所不同的是压注成型时塑料在模具的加料腔内塑化，再经过浇注系统进入型腔，而注射成型是在注射机料筒内塑化的。2.4.1压注成型工艺过程压注成型原理如图2-3所示。合模后将经过预处理的原料加人加料腔加热软化，随即在柱塞的挤压下通过模具的浇注系统将塑料熔体挤入型腔，熔体在型腔内继续受热压而固化成型，然后开模取出制件，并清理型腔、加料室和浇注系统。压注成型的工艺过程和压塑成型的工艺过程基本相同，只是操作细节上略有不同。返回下一页2.4压注成型2.4.2压注成型工艺参数压注成型与压塑成型，其工艺条件相似，但也有图一定的区别。表2-4所示是部分塑料压注成型的主要工艺参数。

1.温度压注成型温度一般为130℃-190℃，比压塑成型温度低15℃-30℃，所低温度可通过塑料熔体与浇注系统之间的摩擦热补偿。2.压力压塑成型时塑料熔体须经浇注系统进入型腔，压力损耗大，因而成型压力一般为压塑成型的2-3倍。下一页返回上一页2.4压注成型3.压注时间及保压时间在一般情况下，压注时在加压后10~30s内将塑料充满型腔，之后进入保压阶段。由于塑料在热和压力的作用下高速通过浇注系统，物料加热迅速而均匀，硬化反应也比较均匀，所以保压时间和压塑成型的相比可以短一些。其硬化时间相当于压塑成型的1/3-1/5。上一页返回图2-1注射成型原理示意图返回表2-1常用塑料的注射工艺参数返回图2-2压塑成型原理返回表2-2常用热固性塑料的压塑成型温度和压力返回表2-2常用热固性塑料的压塑成型温度和压力（续）上一页下一页返回表2-3几种塑料管材的挤塑成型工艺参数下一页返回表2-3几种塑料管材的挤塑成型工艺参数（续）上一页返回图2-3压注成型原理返回

表2-4部分塑料压注成型的主要工艺参数返回第3章塑料工艺性能3.1塑料制品的成型工艺性能3.2塑料制品的结构工艺性能3.3塑料制品的尺寸精度及表面质量3.4典型塑料制品的结构工艺性3.1塑料制品的成型工艺性能3.1.1塑料的成型收缩制品从热模具中取出并冷却到室温后(经16-24h)，其尺寸或体积发生缩小的现象，称为塑料的成型收缩。成型收缩的大小用制品相对收缩量的百分数来表示，称为收缩率(S)。由于模具材料与塑料的线胀系数不同，在工程应用上，常有实际收缩率与计算收缩率之分，其表达式分别为：

（3-1）（3-2）下一页返回3.1塑料制品的成型工艺性能式中Ss—实际收缩率；Si—计算收缩率；a—制品在成型温度时的尺寸(mm)；b—制品在室温时的尺寸(mm)；c—型腔在室温时的尺寸(mm)。当Si已知时，可用Si来计算型腔的尺寸，即C=b（1+si）（3-3）1.导致塑料成型收缩的因素塑料材料的热胀冷缩。制品脱模后的弹性恢复。方向性收缩。成型时由于高分子聚合物沿料流方向取向，而导致制品呈现各向异性沿料流方向收缩大，与料流垂直方向的收缩小。上一页返回下一页3.1塑料制品的成型工艺性能2.影响塑料成型收缩的因素(1)塑料品种各种塑料都具有各自的收缩率，即使是同种塑料，由于其树脂的相对分子质量、填料及配方的不同，其收缩性也不同。(2)制品结构(3)模具结构模具的型腔布局、分型面位置、浇注系统的设计、温度控制系统的布置等模具结构因素都会直接影响熔体在型腔内的流动状态、密度分布以及保压补缩等工艺过程，从而对塑料的成型收缩产生影响。如注射成型时，采用直接浇口或大截面浇口，则收缩小。(4)成型工艺模塑成型的工艺条件，如压力、温度、时间等对塑料的收缩率也有很大的影响。下一页返回上一页3.1塑料制品的成型工艺性能3.1.2塑料的流动性在塑料的模塑成型过程中，塑料熔体在一定的温度和压力下充填模具型腔的能力，称为塑料的流动性。塑料流动性的好坏，直接影响制品结构设计、成型工艺与成型模具的设计。流动性过高，易导致溢料、流涎、填充不实、制品组织疏松、易钻模等；流动性偏低，则易产生填充不足、缺料、成型压力大、不易成型等。影响塑料流动性的因素主要有以下几个方面：1.塑料的品种塑料的品种不同，其流动性也不同。上一页下一页返回3.1塑料制品的成型工艺性能2.成型工艺(1)熔体温度温度越高，则塑料熔体的流动性越好。但不同塑料也各有差异，如聚苯乙烯、聚丙烯、ABS等塑料的流动性随料温的升高而显著地增加；而聚乙烯、聚甲醛的流动性受温度影响不大。(2)压力注射压力增大，熔体所受的剪切作用增强，熔体流动的剪切应力与剪切速率增大，流动性增大。3.模具结构浇注系统及模腔的儿何形状、尺寸及其表壁的粗糙度、排气系统的设计、温度控制系统的设计等模具结构方面的因素，都将对熔体充模带来影响。凡是促使熔体温度降低、流动阻力增加的因素，都会使流动性降低。上一页返回下一页3.1塑料制品的成型工艺性能3.1.3塑料的相容性相容性是指两种或两种以上不同品种的聚合物，在熔融状态下不产生相分离现象的能力。塑料的相容性也称为共混性，塑料合金的性能在很大程度上取决于其共混组分间的相容性。若塑料合金的共混组分间不相容或相容性差，则多元合塑成型后的塑料制件会出现分层、脱皮等表面缺陷。通常，塑料间的相容性与其分子结构有关，分子结构相似者较易相容，如聚乙烯、聚丙烯间的共混；分子结构不同时则较难相容，如聚乙烯与聚苯乙烯间的共混。下一页返回上一页3.1塑料制品的成型工艺性能3.1.4塑料的热敏性热敏性是指某些热稳定性差的塑料，在较高温度下受热时间稍长或料温过高时，而发生变色、降解、分解的倾向。具有这种倾向的塑料称为热敏性塑料，如硬聚氯乙烯、聚甲醛、聚三氟氯乙烯、尼龙等。3.1.5塑料的吸水性吸水性是指塑料对水分的亲疏程度。如聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚砜等具有较强的吸湿或钻附水分倾向；而聚乙烯、聚丙烯等吸湿或钻附水分倾向较小。在加工过程中还应防止重新吸湿。上一页返回

3.2塑料制品的结构工艺性能3.2.1脱模斜度由于塑料制品冷却后产生收缩，会紧紧地包住模具型芯或型腔中凸出的部分，为了使制品易于从模具内脱出，在设计时必须保证制品的内外侧面具有足够的脱模斜度，如图3-1所示。脱模斜度一般依靠经验数据选取，其大小与塑料的品种、制品的形状及模具的结构等因素有关，通常情况下脱模斜度取30’~1o30’，最小为15~20’。成型型芯越长或型腔越深，则斜度应取偏小值；反之可选用偏大值。制品高度不大时(小于2~3mm)可不设计脱模斜度。脱模斜度的经验数据见表3-1。下一页返回3.2塑料制品的结构工艺性能3.2.2壁厚制品的壁厚对成型工艺有很大的影响。壁厚过小，成型时流动阻力大，大型复杂制品难以充满型腔；壁厚过大，一方面造成原料的浪费；另一方面对于热塑性塑料在成型时不仅会增加其冷却时间，而且还会产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷，而对于热固性塑料则会增加模压成型时间或固化不完全。为了使制品在使用中有足够的强度和刚度，又保证塑料在成型时有良好的流动状态，制品要有合适的厚度。热塑性塑料制品的壁厚，一般不宜小于0.6~0.9mm，常取1~4mm，表3-2列出了各种热塑性塑料制品的最小壁厚及常用值。热固性塑料制品的厚度，一般小型制品取1.6~2.5mm，大型制品取3.2~8mm，见表3-3。上一页下一页返回3.2塑料制品的结构工艺性能同一制品零件的壁厚应尽可能一致，否则会因冷却或固化速度不同而产生附加内应力，使制品产生翘曲、缩孔、裂纹，甚至开裂。制品局部过厚，外表面会出现凹痕或变形，内部会产生气泡。因此，除非有特殊要求，一般制品的壁厚应该一致，如果结构必须有不同壁厚时，不同壁厚的比例不应超过1:3，且应采用适当的修饰半径以减缓厚薄过渡部分的突然变化。表3-4为一些改善制品壁厚的方式。上一页下一页返回3.2塑料制品的结构工艺性能3.2.3加强肋加强肋的作用是在不增加制品壁厚的条件下增加制品的刚度和强度，在制品中适当设置加强肋，还可以防止制品翘曲变形。加强肋的形状和尺寸如图3-2所示。其高度h3t;脱模斜度a=20~30；肋的顶部应为圆角，肋的底部也必须用圆角R向周围壁部过渡，R不应小于0.25t；肋的宽度b不应大于制品壁厚t。否则，制品的壁面将会产生凹陷，如图3-2(b)所示。通常b可取制品壁厚的0.5倍左右。加强肋的高度也不宜过高，否则容易在较大的弯矩或冲击负荷作用下受力破坏。为了避免高度较大的肋发生破坏，在制品形状允许的情况下，可多设一些高度较小的肋来代替高度较大的肋。若制品中须设置许多加强肋，其分布排列应相互错开，以避免收缩不均引起破裂。图3-3(b)的设计就比图3-3(a)设计得合理。上一页下一页返回3.2塑料制品的结构工艺性能对于大型制品，应避免把加强肋设置在大块平面部位的中央;否则，平面部位容易因熔体流动集中而产生流纹或凹陷。当平面中央部位必须设置加强肋时，应在与肋对应的制品外壁处加设楞沟，以便遮掩可能产生的流纹和凹坑，如图3-4(b)所示。3.2.4圆角为了避免应力集中，提高塑料制品的强度，改善熔体的流动情况和便于脱模，在制品各内外表面的连接处，均应采用过渡圆弧，如图3-5所示。表3-5列出了热固性塑料制品两孔之间及孔与边缘之间的关系，当两孔直径不一样时，按小的孔径取值。热塑性塑料制品按表值的75%确定。制品上固定用孔和其他受力孔的周围可通过设置一凸边或凸台来加强，如图3-6所示。上一页下一页返回3.2塑料制品的结构工艺性能3.2.5支承面及凸台以制品的整个底面作为支承面是不合理的，因为制品稍许翘曲或变形就会使底面不平。通常采用的是底脚(三点或四点)支承或边枢支承，如图3-7所示。底脚或边枢的高度取0.3~0.5mm。凸台是用来增强孔或装配附件的凸出部分的。凸台应有足够的强度，同时应避免因凸台尺寸过渡而在其周围发生形状突变。在图3-8中，图(b)的设计就比图(a)合理。上一页下一页返回3.2塑料制品的结构工艺性能3.2.6标志及符号由于装溃或某些特殊要求，制品上常须直接制出文字、符号或花纹等。制品的标志或符号有凸形和凹形两类，凸形的标志符号容易被磨损，而凹形的标志符号加工困难，从便于制造和避免碰坏凸起的标志符号考虑，常将凸起的标志符号设在凹坑内，如图3-9所示。制品上成型的标志符号的凸出高度应不小于0.2mm，线条宽度应不小于0.3mm，两线条之间的距离应不小于0.4mm，字体要求比边框低下0.3mm以上，标志符号的脱模斜度应大于10o。上一页返回3.3塑料制品的尺寸精度及表面质量3.3.1制品的尺寸精度制品的尺寸精度是指所获得的制品尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获制品尺寸的准确度。影响制品尺寸精度的因素通常有如下几个方面：

(1)制品的材料因素(2)制品的结构因素(3)设备因素(4)模具因素(5)成型工艺条件下一页返回3.3塑料制品的尺寸精度及表面质量在GB/T14486-1993中，将不同塑料的公差等级要求分为高精度、一般精度、未标注公差的尺寸精度三种，根据工程实际的需要，选用不同的精度等级，如表3-6所示。表中未列出的塑料，可根据制品成型后的尺寸稳定性参照选择等级。在GB/T14486-1993中将塑料制品的尺寸公差分为七级精度，同时考虑受模具活动部分的影响，又分A，B两套数值，如表3-7所示。注意：表值公差范围不包括脱模斜度。上一页下一页返回3.3塑料制品的尺寸精度及表面质量3.3.2塑料制品的表面质量塑料制品的表面质量主要指制品表面缺陷和表面粗糙度。塑料制品的表面缺陷，如缺料、溢料、飞边、凹陷、起泡、银纹、斑纹、闷光、色泽不均、喷射痕、熔接痕、翘曲、扭曲、龟裂等，其与塑料的配方、模塑时的成型工艺条件、模具的设计等多种因素相关。塑料制品的表面粗糙度主要取决于模腔壁的表面粗糙度，模腔的表面粗糙度数值应比制品的表面粗糙度低1~2级。上一页返回

3.4典型塑料制品的结构工艺性3.4.1塑料制品上的螺纹塑料制品上的螺纹可分为外螺纹和内螺纹，这两种螺纹可以在模塑时直接成型，也可在模塑后用机械切削加工的方法得到，对经常装拆和受力较大的螺纹，还可使用金属的螺纹嵌件。这里讨论模塑时直接成型塑料制品上的螺纹的设计要求。在设计塑料制品上的螺纹时，应注意以下几点:1.直径为便于螺纹型芯和螺纹型环的加工，塑料制品螺纹的直径不应太小，一般外螺纹直径不小于4mm，内螺纹直径不小于2mm。2.螺距螺距不能太小，一般选用公制标准螺纹，M6以上才可选用1级细牙螺纹，M10以上可选2级细牙螺纹，M18以上可选3级细牙螺纹，M30以上可选4级细牙螺纹。下一页返回3.4典型塑料制品的结构工艺性3.精度由于影响塑料制品螺纹精度的因素较多，在满足使用要求的前提下，精度宜取低些，其公差可按金属螺纹的粗糙级选用。4.配合长度如果在确定模具上螺纹的螺距时没有考虑塑料的成型收缩率，当不同材料的塑料制品螺纹相配合时，其配合长度应不超过7~8牙。5.螺纹始末端的形状为防止塑料制品螺纹第一扣崩裂或变形，同时便于螺纹的旋合，内螺纹、外螺纹的两端均应设计无牙段，螺纹的始末部分均应有过渡段，如图3-10所示，塑料制件上螺纹始末部分尺寸规格见表3-8。上一页下一页返回3.4典型塑料制品的结构工艺性6.旋向塑料制品螺纹的旋向常用右旋。当塑料制品上前后有两段螺纹，采用同一螺纹型芯(或型环)成型时，如图3-11所示，应使两段螺纹的旋向相同、螺距相等，否则无法脱模。当螺距不等或旋向不同时，要采用组合型芯，成型后分段拆下。3.4.2塑料齿轮对齿轮各部分尺寸作如下规定，以保证轮缘、辐板和轮毅有相应的厚度，如图3-12所示。轮缘宽度t，最小为齿高t的3倍；辐板厚度H1，应等于或小于轮缘厚度H；轮毅厚度H2等于或大于轮缘厚度H，并相当于轴孔直径D；轮毅外径D1最小应为轴孔直径D的1.5~3倍。上一页下一页返回3.4典型塑料制品的结构工艺性设计塑料齿轮时，还应注意避免在模塑、装配和使用时产生内应力或应力集中，避免由于收缩不均而变形。为此，应尽量避免截面的突然变化，圆角和弧度应尽可能取大些。轴与孔尽可能不采用过盈配合，而采用过渡配合。轴与齿轮孔的固定方法如图3-13所示，图3-13(a)为轴与孔成月形配合，图3-13(b)为轴与齿轮用销打固定，前者较为常用。对于厚度较薄的齿轮，成型后易产生变形，造成齿形歪斜。结构上可采用无轮毅、无轮缘的形式，以改善其成型后可能产生的缺陷。如图3-14(a)所示，齿轮的轮缘和轮毅之间可采用薄筋连接，以减小成型后产生的收缩变形。

如图3-14(b)所示，轮缘和轮毅之间采用薄筋连接时，则能保证轮缘向中心收缩。相互啮合的塑料齿轮宜用相同材料制成。上一页返回下一页3.4典型塑料制品的结构工艺性3.4.3铰链的设计聚丙烯、聚乙烯、乙丙共聚物等塑料，具有优异的耐疲劳性，在箱体、盒盖、容器等塑料产品中可以直接成型为铰链(也叫合叶)结构。铰链结构能阻止非转动方向的位移，又能承受上万次的弯折，还能有效地减少装配零件的数目。铰链的截面形式如图3-15所示。铰链部分的厚度应尽量薄，一般取0.25~0.38mm，通常不超过0.5mm，其长度为0.5mm；搭接长度约为1.5mm。在模具设计时，浇口必须设置在铰链一侧，充模时塑料熔体必须流经铰链部分，使线性分子能沿其主链方向折弯，从而提高弯折寿命。下一页返回上一页3.4典型塑料制品的结构工艺性3.4.4带嵌件的塑料制品1.嵌件的作用在塑料制品内嵌入一些金属或其他类材料的零件，一般形成不可拆的连接，所嵌入的零件称为嵌件，这种制品称为带嵌件的塑料制品(也叫嵌件模塑制品)。塑料制品中镶入嵌件的主要目的是为了提高塑料制品局部的强度、刚度、硬度、耐磨性、导电性、导磁性等，同时，也可增加塑料制品形状和尺寸的稳定性，提高精度，降低塑料的消耗及满足装饰要求等。嵌件的材料多采用金属，也可为玻璃、木材和已成型的其他塑料制品等。上一页下一页返回3.4典型塑料制品的结构工艺性2.嵌件的种类常见的嵌件种类如图3-16所示，图3-16(a)为带孔的圆筒形嵌件，孔有通孔和盲孔、螺纹孔与光孔之分；图3-16(b)为圆柱形嵌件，有带螺纹和不带螺纹之分，其直径较小时，为针状嵌件；图3-16(c)为片状嵌件；图3-16(d)为汽车方向盘中的细杆状贯穿形嵌件；图3-16(e)为有机玻璃表壳中嵌入黑色ABS塑料件嵌件。3.设计带嵌件的塑料制品注意事项(1)保证嵌件周围的强度(2)使嵌件在塑料制品中固定牢固固定方式如图3-17所示。上一页下一页返回3.4典型塑料制品的结构工艺性(3)嵌件在模具中的安装固定圆柱形嵌件一般采用插入模具上相应的孔中的方法固定，如图图3-18所示。为防止塑料挤人嵌件螺纹的螺槽中，可用嵌件上的一段光滑圆柱体部分和模具上的孔配合，如图图3-18(a)所示。图3-18(b)采用一凸肩和模具配合，增大了配合部分的直径，以提高嵌件的稳定性。图3-18(c)采用一凸出的圆环和模具配合，成型时，圆环被塑料压力压紧在模具上，可阻止塑料的挤入。圆筒形嵌件一般采用套在设置在模具中的光杆上的方法固定，如图3-19(a)所示。为提高嵌件的稳定性和防止塑料挤人嵌件的孔中，也可再将嵌件的一凸出台阶和模具的孔相配合，如图3-19(b)、图3-19(c)所示，也可采用内部台阶与模具中光杆相配合，如图3-19(d)所示。对于带螺纹通孔的嵌件，若采用前述方法固定，塑料可能会挤入螺纹的螺槽中，但如果挤入长度较大，影响实际使用，则须采用如图3-19(e)所示的方式固定。上一页下一页返回3.4典型塑料制品的结构工艺性以上嵌件的装固方式，只能用于下模或开合模时振动较小的定模边的嵌件的安装。杆形或环形的嵌件，在模具中伸出的自由长度不应超过定位部分直径的2倍，否则，在模塑时熔体压力会使嵌件位移或变形。当嵌件过高或使用细杆状或片状的嵌件时，应在模具上设支柱予以支承，如图3-20(a)，(b)所示，但支柱在制品上留下的孔应不影响制品的使用。薄片状嵌件还可以在熔体流动方向上设孔，以降低熔体对嵌件的压力，如图3-20(c)所示。4.嵌件周围塑料裂纹金属嵌件塑料制品在使用过程中，环境温度变化及塑料的老化，都会导致嵌件周围的塑料产生裂纹，所以要合理设计嵌件模塑制品的结构。对于金属嵌件模塑制品，为避免嵌件周围的壁面产生裂纹，应有足够的厚度。常用塑料品种模塑制品中金属嵌件周围最小壁厚尺寸见表3-9。上一页返回图3-1脱模斜度返回表3-1各种塑料的脱模斜度返回表3-2热塑性塑料产品的壁厚常用值返回表3-3热固性塑料制品的壁厚常用值返回表3-4改善制品壁厚的方式上一页返回表3-4改善制品壁厚的方式（续）返回图3-2加强肋的形状和尺寸返回图3-3加强肋的布置返回图3-4大型制品上的加强肋返回图3-5圆角半径返回表3-5热固性塑件孔间距、孔边距与孔径的关系返回图3-6孔的加强返回图3-7支承面返回图3-8凸台返回图3-9制品上的标志符号返回表3-6常用塑料制品公差等级的选用(GB/T14486-1993)

返回表3-6常用塑料制品公差等级的选用(GB/T14486-1993)（续）返回表3-7塑料制品尺寸公差表(GB/T14486-1993)返回表3-7塑料制品尺寸公差表(GB/T14486-1993)（续）返回表3-8塑料制件上螺纹始末部分尺寸返回图3-8塑料制件上螺纹始末部分尺寸（续）返回图3-10塑料制品上螺纹的始端和末端的结构形式返回图3-11具有两段同铀螺纹的塑料制品的设计返回图3-12塑料齿轮各部分尺寸返回

图3-13塑料齿轮与铀的固定形式返回图3-14齿轮轮辐形式返回图3-15铰链的截面形状返回

图3-16常见嵌件的种类和形式返回图3-17嵌件在塑料制品内的固定返回图3-18圆柱形嵌件在模具内的装固返回图3-19圆筒形嵌件在模具内的固定方法返回图3-20细长嵌件在樟具内的支承形式返回表3-9不同直径金属嵌件周围最小壁厚设计推荐值返回下一页表3-9不同直径金属嵌件周围最小壁厚设计推荐值（续）返回上一页第4章注射成型模具结构与注射机4.1注射模具的分类与典型结构4.2注射成型机4.1注射模具的分类与典型结构4.1.1注射模具的分类按照不同的划分依据，注射模具的分类方法很多，通常有以下几类；按塑料材料类别分为热塑性塑料注射模、热固性塑料注射模；按模具型腔(简称模腔)数目分为单型腔注射模、多型腔注射模；按模具安装方式分为移动式注射模、固定式注射模；按注射机类型分为卧式注射机用注射模、立式注射机用注射模、角式注射机用注射模；按模具浇注系统分为冷流道模、绝热流道模、热流道模、温流道模；按注射模的结构特征，可分为8类，包括：单分型面注射模(二板式注射模)、双分型面注射模(三板式注射模，如图4-1所示)、带有活动嵌件的注射模、带有侧向分型抽芯机构的注射模等。下一页返回4.1注射模具的分类与典型结构4.1.2注射模的典型结构根据模具中各个部件的不同作用，一副注射模可以分成以下8个部分，模具中各零部件的作用如下。(1)成型零部件赋予成型材料形状和尺寸的零件。通常由型芯、凹模或型腔以及螺纹型芯或型环、镶块等构成。(2)浇注系统将塑料熔体由注射机喷嘴引向闭合的模腔的通道。通常由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。(3)导向部件为了保证动模和定模闭合时能准确对准而设置的导向部件。通常由导柱和导套组成。有的模具还在推板上设置导向部件，保证脱模机构的运动灵活平稳。(4)脱模机构实现制件脱模的装置。脱模机构的结构形式较多，最常用的有推杆、推管和推件板等脱模机构。上一页返回下一页4.1注射模具的分类与典型结构(5)分型抽芯机构对于有侧孔或侧凹的制件，在被推出之前，必须先进行侧向抽芯或分开凹模拼块(分型)方能顺利脱模。从广义上来讲，分型抽芯机构也是实现制件顺利脱模的装置。(6)调温系统为了满足注射成型工艺对模具温度的要求，需要由调温系统对模具温度进行调节的设施。(7)排气系统为了将模腔内的气体顺利排出，防止制件产生气穴等缺陷，常在模具分型面处开设排气槽；对于小型制件，因排气量不大，可直接利用分型面排气。许多模具的推杆或型芯与模板的配合间隙均可以起到排气作用，可不必另开设排气槽。(8)其他零部件如支撑、固定零件，定位或限位零件等。返回上一页4.2注射成型机4.2.1结构组成注射成型机通常由注射装置、合模装置、液压传动系统、电器控制系统等组成，如图4-2所示。注射装置能使塑料均匀地塑化成熔融状态，并以足够的速度和压力将一定量的熔体注射进模具型腔。合模装置也称锁模装置，用于保证注射模具可靠闭合，实现模具开、合动作以及顶出制件。液压和电器控制系统保证注射机按预定工艺过程的要求(如压力、温度、速度和时间)和动作程序准确、有效地工作。下一页返回4.2注射成型机4.2.2工作过程塑料注射成型是利用塑料的玻璃态、高弹态和豁流态三种物理状态，在一定的工艺条件下，借助于注射机和模具，成型出所需要的制件。尽管所用的注射机、模具和工艺参数不尽相同，但从所要实现的工艺内容基本工序来看，其工作过程大致如图4-3所示。1.合模与锁紧2.注射装置前移3.注射与保压4.制件冷却与预塑化5.注射装置后退6.开模与顶出制件上一页返回下一页4.2注射成型机4.2.3分类注射机的分类方法很多，目前使用较多的是按注射机外形特征分类，这种分类方法主要是根据注射机的合模装置和注射装置的相对位置进行分类的。1.卧式注射机卧式注射机合模装置与注射装置的运动轴线呈一线水平排列，如图4-4(a)所示。具有机身低，操作、维修方便，自动化程度高等特点。这种形式应用最广，对大、中、小型注射机都适用，是目前注射机最基本的形式。下一页返回上一页4.2注射成型机2.立式注射机立式注射机合模装置与注射装置的运动轴线呈一线并竖直排列，如图4-4(b)所示。它具有占地面积小，模具拆装容易，模具内安放嵌件方便等优点。但制件顶出后不易脱落，不易实现自动化操作，且机身高，加料、维修不方便。目前小型注射机常采用这种形式。3.角式注射机角式注射机合模装置和注射装置的运动轴线互成垂直排列，如图4-4(c)所示。其优缺点介于立式和卧式之间，使用也较普遍，大、中、小型注射机均有。上一页下一页返回4.2注射成型机4.2.4零部件的结构1.注射装置注射装置是注射机的主要部分，其作用是使塑料受热、均匀塑化直到呈钻流态，并以很高的速度射入模具成型。根据塑料在注射机料筒中的塑化方式的不同，注射装置有柱塞式、螺杆预塑柱塞式和移动式三种形式。(1)柱塞式注射装置利用柱塞将物料向前推进，通过分流梭，经喷嘴注入模具。物料在料筒内熔化，热量可由电加热器供给。物料的塑化依靠导热和对流传热，如图4-5所示。这类注射装置的应用最早，操作比较简单，目前仍广泛使用在小型注射机上。上一页下一页返回4.2注射成型机(2)移动螺杆式注射装置它是由一根螺杆和一个料筒组成，螺杆既能旋转又能水平往复移动。螺杆在旋转时起加料、塑化物料作用。熔体向前移动，螺杆在旋转的同时后退，直到加料和塑化完毕才停止后退和旋转。在注射时，螺杆向前移动，起注射柱塞的作用。塑料熔化的热来自料筒的外加热以及螺杆转动产生的摩擦热。如图4-6所示，这种注射装置结构严密，塑化效率高，生产能力大，为目前注射机最常用的形式。(3)螺杆预塑化柱塞式注射装置这种结构形式是在原柱塞式注射装置上加装了一台仅作预塑化用的螺杆挤出供料装置，如图4-7所示。塑料通过单向阀挤出装置塑化后，经单向阀进入注射料筒，由柱塞注射。这种注射机大大提高了对塑料的塑化效果及生产能力，在高速、精密和大型注射装置及低发泡注射方面都有应用和发展。上一页下一页返回4.2注射成型机注射装置主要由料斗、料筒、螺杆(或柱塞及分流梭)、喷嘴等部件所组成。柱塞式注射机必须采用分流梭，而移动螺杆式注射机的塑化效果好，不采用分流梭。分流梭装在料筒前的中心部分，是两端锥形的金属圆锥体，形如鱼雷，因此也叫鱼雷。其种类很多，常见的如图4-8所示。通用式喷嘴是最普遍的形式，如图4-9(a)所示。延伸式喷嘴是通用式喷嘴的改进型，如图4-9(b)。弹簧针阀式喷嘴是一种自锁式喷嘴，如图4-9(c)所示。上一页下一页返回4.2注射成型机2.合模装置合模装置的作用主要有以下三个方面：实现模具的可靠开合动作和必要的行程；在注射和保压时，提供足够的锁模力；开模时，提供顶出制件的顶出力及相应的行程。合模装置主要由定模固定板、动模固定板、移动模板、液压缸、模具调整机构、顶出机构以及安全保护机构等组成。常见的合模装置有两大类。液压式如图4-10所示；液压一曲肘式如图4-11所示。图4-11(a)所示为开模状态；图4-11(b)所示为合模状态。上一页下一页返回4.2注射成型机3.液压传动与电器控制系统这是为了实现注射机在塑化、注射、固化成型各工艺过程的预定要求和动作程序准确而又有效地进行而设置的动力和控制系统，主要包括电动机、油泵、管道、各类阀件和其他液压元件以及电器控制箱等。目前，常用的注射机一般是用油泵作为压力来源，通过电器控制系统将高(低)压油经压力分配装置送往锁模系统，使模具开启和闭合，或送往注射系统使螺杆(或柱塞)前进或后退。上一页下一页返回4.2注射成型机4.2.5基本参数注射机的基本参数是其设计、制造、选择与使用的基本依据。描述注射机性能的基本参数有公称注射量、注射压力、注射速度、塑化能力、锁模力、合模装置基本尺寸等。1.公称注射量公称注射量是指机器对空注射条件下.注射螺杆做一次注射行程时，注射装置所能给出的最大注出量，它是注射机的主要参数之一，单位为g或cm3。注射量标志厂注射机的注射能力，反映厂机器能生产制件的最大质量或体积。注射量有两种表示法，一种是以加工PS原料为标准(密度为1.05g/cm3，用注射出熔体的质量(g)表示。加工其他物料时，应进行密度换算；另一种方法是采用注射容量表示，即用一次注出熔体的容积(cm3)表示。上一页下一页返回4.2注射成型机2.注射压力注射压力是指注射过程中螺杆头部的最大压强。注射压力的作用是克服注射过程中熔体流经喷嘴、流道和模腔的阻力，同时对注入模腔的熔体产生一定的压力，以完成熔体的补充，使制件密实。3.注射速度、注射速率和注射时间注射速度是指注射螺杆或注射柱塞注射时的移动速度；注射速率是指注射过程中单位时间内从喷嘴注出熔体的容积；注射时间是指完成一次公称注射行程所用的时间。注射速度一般依成型条件、模具结构、塑料性能、制件形状、壁厚等确定。通常注射速度为0.8~1.2m/s，注射时间为4~10s必须指出，注射速度、注射速率、注射时间及公称注射量四者之间有简单的函数关系，其中只有两个参数是独立的。上一页下一页返回4.2注射成型机4.塑化能力塑化能力是指塑化装置在单位时间内所能塑化的熔体量，单位为g/s。塑化能力取决于螺杆转速、马伙动功率、螺杆结构、物料性能等。塑化能力表示厂机器的生产能力。但塑化能力应与整个注射机的成型周期、注射量相协调，才能保证在规定的时间内提供足够均匀、塑化的熔体量。一般注射机的理论塑化能力大于实际所需要的20%左右。5.锁模力锁模力是指合模机构施于模具上的最大夹紧力，单位为kN。锁模力的作用是在注射时与模腔熔体的压力相平衡，保证在注射及保压操作时模具不被撑开。选择设备时必须核算设备的锁模力是否足够。锁模力的选择相当重要，锁模力不够会使制件产生飞边，不能成型薄壁制件；锁模力过大，又易损坏模具。上一页下一页返回4.2注射成型机6.合模装置的基本参数合模装置的基本参数决定厂模具的安装尺寸，因而也决定厂所能加工制件的平面尺寸。合模装置的基本参数包括动、定模固定板尺寸，拉杆间距，动、定模固定板间最大开距，模具高度及动模固定板行程与移动速度等。上一页下一页返回4.2注射成型机7.型号规格注射机型号规格是用来表示注射机加工能力的，而反映注射机加工能力的主要参数是公称注射量和锁模力。因此，常用公称注射容积数量和锁模力大小来表示注射机型号规格。公称注射量是指注射机在注射螺杆(或柱塞)做一次最大注射行程时，注射装置所能达到的对空注射量。锁模力是由合模机构所能产生的最大模具闭紧力决定的，它反映注射机成型制件面积的大小。一般同时用注射机的公称注射量和锁模力来表示注射机的加工能力，并以作为注射机的系列规格。国产注射机的型号表示为：XS-ZY-125/900型号中的X表示(成)型(机)；S表示塑料；Z表示注射；Y表示预塑；125表示公称注射量为125cm3；90表示最大锁模力为90x10kN。上一页返回图4-1双分型面注射模返回图4-2注射机的基本组成返回图4-3注射机基本操作程序返回图4-4注射机外形示意图返回图4-5柱塞式注射装置返回图4-6移动螺杆式注射装置返回

图4-7螺杆预塑化柱塞式注射装置返回图4-8分流梭结构示意图返回图4-9喷嘴常见结构返回图4-10液压式合模装置返回图4-11液压-曲肘式合模装置返回第5章其他塑料模具结构5.1压注模的结构5.2压缩模的结构5.3挤出模的结构5.4中空吹塑模具结构5.1压注模的结构压注成型和压缩成型都是热固性塑料常用的成型方法。压注模又称传递模，它与压缩模在模具结构上的最大区别在于：压注模设有单独的加料室。压注成型的一般过程：首先闭合模具，其次将塑料加入模具加料室中，使其受热成熔融状态，在与加料室相配合的压料柱塞的作用下，使熔料通过设在加料室底部的浇注系统高速挤入型腔。塑料在型腔内继续受热受压而发生交联反应并固化成型。然后打开模具取出塑件，清理加料室和浇注系统后进行下一次成型过程。5.1.1压注模的结构组成1.成型零部件成型零部件部分是成型塑件的最重要的部分，与压缩模相仿，同样由凹模、凸模和型芯等零件组成。分型面的选择及形式与注射模、压缩模基本类似。下一页返回5.1压注模的结构2.加料装置压注模的加料装置由加料室和压柱柱塞等零件组成。移动式压注模的加料室和模具本体是可分离的，开模前，先取下加料室，然后再开模取出塑件。固定式压注模的加料室在上模部分，加料时可与压柱柱塞部分定距分型。3.浇注系统压注模的浇注系统与注射模相似，包括主流道、分流道和浇口。单型腔压注模与注射模的点浇口和直接浇口相似，并可在加料室底部开设多个流道进入型腔。4.加热系统移动式压注模是利用压机上的上、下加热板进行加热的，其加热的方式与压缩模相同。固定式压注模其结构主要由压柱柱塞、上模和下模三部分组成，因此，应分别对这三部分进行加热。除以上部分外，压注模根据需要也有与注射模、压缩模相类似的导向机构、侧向分型与抽芯机构、脱模机构等。上一页返回下一页5.1压注模的结构5.1.2固定式料槽压注模1.固定式料槽压注模的特点如图5-1所示为一典型的固定式料槽压注模。固定式料槽压注模开模状态如图5-2所示。5.1.3移动式料槽压注模如图5-3所示为一移动式料槽压注模结构，其特点是加料室和模具主体部分可各自分离。移动式料槽压注模的分模状态如图5-4所示。下一页返回上一页5.1压注模的结构2.加料腔的结构加料腔的截面大多为圆形，但也有矩形和椭圆形结构，主要取决于模腔的结构及数量。由于移动式料槽压注模的加料室可单独取下，并且有一定的通用性，因而加料腔需要考虑与模具的定位和配合等问题。如图5-5所示的是几种常用的配合形式。图5-5(a)为导柱定位加料腔，在这种结构中，导柱既可以固定在上模，也可以固定在加料腔上，其间隙配合一端应采用较大间隙。这种结构拆卸和清理不太方便；图5-5(b)采用圆柱销在加料室外部定位，这种结构加工及使用都比较方便；图5-5(c)采用加料室内部凸台定位，这种结构可以减少溢料的可能性，因此得到了广泛地应用。上一页下一页返回5.1压注模的结构3.柱塞的结构如图5-6所示为常用的柱塞结构。图5-6(a)为简单的圆形结构，加工简便省料，常用于移动式压注模；图5-6(b)为带凸缘的结构，承压面积大，压注平稳，移动式与固定式压注模均能使用。柱塞选用的材料的热处理要