01--塑料成型工艺与模具设计教案

1、项目1 选择与分析塑料原料,一、 项目引入,某企业大批量生产塑料灯座，要求灯座具有足够的强度和耐磨性能，外表面无瑕疵、美观、性能可靠，要求设计一套成型该塑件的模具。通过本项目，完成对塑件材料的选择及对材料使用性能和成型工艺性能的分析。,图1-1 灯座二维图形,图1-2 灯座三维图形,二、相关知识,塑料是指以树脂为主要成份、加入添加剂其它在一定温度和压力下具有塑性和流动性，可被模塑制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。 组成：聚合物合成树脂（高分子有机物、简称高聚物，40 100%）和添加剂,天然树脂：橡胶、松香、虫胶、沥青等 1）树脂 合成树脂 ：PE、PVC、PP、PC、ABS、P

2、A、PF等,聚合反应、缩聚反应,2）添加剂（辅助材料） 填充剂即填料（增量、改性）、稳定剂（防降解）、增塑剂（塑性、柔性、流动性）、润滑剂（防粘模、改善流动性和表面光泽）、着色剂（装饰美观）、发泡剂、增强材料。,1. 塑料的概念,图1-3 塑料原料,(一) 塑料的组成及性能,2塑料的通用性能,(一) 塑料的组成及性能,（1） 塑料的优良性能 1）密度小，重量轻，比强度和比刚度高 2）多种优良的机械性能 3）耐化学作用好 4）电绝缘、绝热、隔声性能好 5）成型和着色能力好 6）加工性能好 7）自润滑性好 （2）塑料的不足性能 1）机械强度低、2）尺寸精度低、3）耐热温度低 另外，高温下容易降解和

3、老化；导热性能较差；吸湿性大，容易发生水解老化；使用寿命短。,1高聚物的结构特点,（二）高聚物的结构,单个高分子结构,线型 支链型 网状,3. 塑料的组成 聚合物 填充剂即填料（增量、改性） 稳定剂（防降解） 增塑剂（塑性、柔性、流动性） 润滑剂（防粘模、改善流动性和表面光泽） 着色剂（装饰美观） 发泡剂、增强材料。,2. 按塑料的成型性能分类,（三）塑料的分类,（1） 热塑性塑料 成型受热前呈线型分子链或支链型结构，成型后转变为 具有线型分子链或支链型结构，加热变软，冷却固化 可逆的 聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）PMMA、 尼龙（聚酰胺）PA （2）

4、热固性塑料 网状分子链结构，固化后： 不可逆. 电木（酚醛树脂PF）、环氧树脂 EP,2. 按塑料的应用范围分类,（三）塑料的分类,（2）按用途 1） 通用塑料：指产量大，用途广。价格低廉的一类塑料。如：聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑料产量的60% 2）工程塑料：指机械性能高，可替代金属而作工程材料的一类，尼龙，聚甲醛，ABS 3）特种塑料：环氧树脂、光敏塑料、导磁塑料、耐高温塑料等。 （3）按聚集状态 结晶型塑料和非结晶型塑料（线性无定性型塑料） 结晶度,聚 乙 烯 (P E),1939年实现工业化生产，产量最大，用途最广，约占世界塑料总产量的30%，为塑料工业之

5、冠。 （1）特性 无臭，无味，无毒 呈可燃性白色粉末状 =0.910.98g/cm3 （2）类型 按聚合时采用的压力不同，分：高压聚乙烯、中压聚乙烯、低压聚乙烯。 按聚乙烯的密度不同，分：高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯。 （3）用途 高频通信电缆和海底电费的绝缘层； 化工设备的零部件、管道及容器； 而低温至-600C，使用温度不高，800C。,1957年实现工业化生产，产量位居第三位。 （1）特性 白色，无味，无毒，可燃的白色蜡状透明塑料； =0.900.91g/cm3，是通用塑料中最轻的一种塑料； 具优良的耐热性，化学稳定性、电性能、力学性能好； 熔点：1680C 1700C，可在

6、1070C 1210C下长期使用； 使用温度达1500C，可在热水中煮沸，1350C蒸汽中消毒； 而低温性不好，脆化温度-100C -300C。 （2）用途 医用高压消毒用品；洗衣机、电冰箱内箱、电风扇、吸尘器壳类；食品用薄膜及容器；机械零件；挤 线、管、袋等。,聚 丙 烯（PP）,聚氯乙烯（PVC）,1932年左右实现工业化生产，产量居第二位。 （1）特性 白色或淡黄色坚硬粉末； =1.40g/cm3； 具优良化学稳定性、电性能、固体力学性能好，热稳定性较差； （2）类型 硬聚氯乙烯 软聚氯乙烯 （3）用途 硬管、硬板、地板、门窗及棚板、唱片等 台布、雨衣、玩具、窗帘、电线、绳等,聚苯乙烯（

7、PS）,1920年开始工业化生产，产量居第4位。 （1）特性 =1.05g/cm3， 无色透明，无毒，易着色，无味 易燃烧 透光率为88%92%。 （2）用途 电气用品：电视机、录音机以及各种电器仪表零件等 公共建筑透明部件、光学仪器和透明模型的生产，如灯罩 包装容器等 日用杂品方面：梳子、牙刷柄、学习用具、儿童文具等 建筑材料：聚苯乙烯泡沫塑料，用作保温、防震等,聚碳酸酯（PC）,1958年实现工业化生产。 （1）特性 =1. 21.52g/cm3， 无色或呈淡黄色的透明塑料 无臭，无味，无毒，不易燃烧，离火后自熄。 长期使用温度为1300C，脆化温度为-1000C； （2）用途 常用来制作

8、绝缘插件、线圈框架、绝缘管套、电话机课题等；齿轮、弹簧、螺栓、螺母等。仪器、仪表外壳。门窗玻璃、路灯、安全罩等。,聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）,1933年实现工业化生产。俗称“有机玻璃”。 （1）特性 透光率最高，几乎可以透过99%的光线。 硬度较低，易拉伤，擦毛。 （2）用途 主要用作光学透镜，仪表壳、汽车风挡等。,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂（ABS）,（1）特性 =1. 05g/cm3， 呈微黄色，外观是不透明或粉状 无味，无毒 （2）用途 主要用作壳体类，电视机、电话机外壳等。,聚酰胺-尼龙（PA）,1940年实现工业化生产，居五大工程塑料之首。我国商品名叫“涤沦”。 （1）特性 =1.

9、 02-1.15g/cm3， 外观为透明或不透明、乳白或淡黄的粒料 （2）用途 齿轮、轴承、凸轮、滑块等耐磨件。,1热塑性塑料的工艺特性,（六）塑料的工艺特性,1）影响收缩的基本因素是： (1)塑料种类 (2)化学结构的变化 热固性塑料（交联、固化）、热塑性塑料 (3)热收缩 塑料的膨胀系数比钢大，塑料件冷却收缩比模具大 (4)弹性恢复 当塑料件脱模时，由于压力降低，产生弹性恢复而胀 大，这会减少总收缩。 (5)塑料制品结构 制品结构复杂、壁薄、嵌件多且均匀分布的，则收缩率小。 (6)成型工艺 有预热，成型温度不高，成型压力较大，保压时间较长 的，收缩率较小。 (7)浇口的型式、尺寸及位置(注

10、射模塑与传递模塑),（1）收缩性,1热塑性塑料的工艺特性,（六）塑料的工艺特性,（1）收缩性,实际收缩率 2）收缩率 计算收缩率 a-成型温度下塑料尺寸 b -室温下塑件尺寸 c -室温下模具尺寸 注意: *收缩率是一个范围值(查手册可得Sman Smin)，设计时收缩率一般取 平均值，但精确确定收缩率需反复实验求其平均值。,1热塑性塑料的工艺特性,（六）塑料的工艺特性,（3）相容性,（4）吸湿性,（5）取向性,（6）降解和热敏性,2热固性塑料的工艺特性,（六）塑料的工艺特性,（1）收缩性,同热塑性塑料的收缩性,1）定义： 2）测定值： 衡量热固性塑料流动性的指标通常用拉西格流动性表示。,（2

11、） 流动性,每一品种的塑料分为三个不同等级的流动性 流动性较差(2580mm),适用于压制无嵌件、形状简单、厚度一般的塑 件； 流动性中等(81131mm)，用于压制中等复杂程度的塑件； 流动性好(131180mm)，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。200mm以上，注射成型。,2热固性塑料的工艺特性,（六）塑料的工艺特性,（1）收缩性,同热塑性塑料的收缩性,1）定义： 2）测定值： 衡量热固性塑料流动性的指标通常用拉西格流动性表示。,（2） 流动性,每一品种的塑料分为三个不同等级的流动性 流动性较差(2580mm),适用于压制无嵌件、形状简单、厚度一般的塑

12、件； 流动性中等(81131mm)，用于压制中等复杂程度的塑件； 流动性好(131180mm)，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。200mm以上，注射成型。,2热固性塑料的工艺特性,（六）塑料的工艺特性,（3）比体积与压缩率 1) 定义：比体积（比容）是单位质(重)量塑料所占的体积； 压缩率是塑料的体积与塑料制品体积之比，其值恒大于1。 2）功用：比体积和压缩率都表示了各种塑料的松散程度，它们都可以作为确定加料腔大小的依据；比体积和压缩率大，内部充气多，成型时排气困难，成型周期长，生产率低。 （4）水分和挥发物的含量 1）来源： 2）作用 3）相应措施： 成型前预热干燥；模具中开排气槽或压制操作时设排气工步；模具表面镀铬是防止腐蚀。,（5）交联与硬化速度(固化特征),硬化是指塑料成型时完成交联反应的过程。 硬化速度通常以塑料试样硬化每1mm厚度所需的秒数来表示 此值越小，硬化速度越快,三、项目实施,灯座为电器类零件，需大批量生产，通过查表1-4及表1-5对多种塑料的性能与应用进行综合比较，材料品种可选择