塑料成型工藝及模具設計(更新版)

　　

【正文】 墊，凸輪戶外車棚，尼龍皮（農業用）梳子，包裝材料，刷子，家用品，襪子，繩子漁網，衣材用品，醫療器具PE比水輕,柔軟，不耐熱，耐藥品，耐水性，電氣絕緣性，接蓍印刷差電波機器零件，電線被覆檔泥板，塑膠熱片可撓性水管包裝材料，食器，容器藥瓶，水桶，塑膠袋玩具，雜貨PTFE高低溫電氣絕緣性，耐藥品性，強度很大，耐熱佳，耐磨性，安定性佳高級絕緣材料，絕緣管，電線，電氣零件塑膠墊片，軸承，輸送帶耐紫外線之建筑用具耐藥品之成形品CA透明，可撓性，加工性良好，著色易收音機殼，電話器汽車方向盤，電扇葉片涂料照相軟片，錄音帶，文具難燃燒物，眼鏡框PP最輕的塑膠，機械強度比PE高，電氣絕緣性佳，耐水，耐藥品電氣絕緣材料，電氣制品之被覆機器包裝薄皮洗臉盆，容器，食器，高韌性高溫塑膠袋，塑膠繩軟片，水管，各種成形品POM強韌，耐久力大，耐熱，耐藥品，類似尼龍，耐磨耗且類似PC，耐沖擊高級絕緣材料金屬代用品，齒輪，彈性凸輪窗簾滑動器，各種手把容器類各種耐沖擊成形品，玩具PC高低溫之機械性佳，特別耐沖擊，低溫安定性好，耐候性佳，透明性佳計算機零件，電氣零件精密機械零件，螺帽，齒輪，軸承等涂料家庭用品，軟片，果汁機，吹風機，奶瓶接著劑，安全帽ABS乳白色半透明，耐沖擊性比PS好，流動性佳，化學電鍍密著性佳，耐熱性佳電氣零件，收音機外殼機械之機構體，金屬化用品，汽車儀表板陳列柜，管類文具容器，吸塵器零件安全帽，電池箱 塑膠的中文名稱，簡稱及全名中 文 名 稱簡 稱全 名羧甲（基）纖維素CMCCarboxymethl cellulose酪素CSCasein醋酸纖維素CACellulose acetate醋酸丁酸纖維素CABCellulose acetatebutyrate硝酸纖維素CNCellulose nitrate丙酸纖維素CP加入30%%。由于結晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。對于邊緣澆口，最小的澆口深度應為壁厚的一半；最小的澆口寬度應至少為壁厚的兩倍。結晶程度主要由模具溫度決定。當前實際的收縮率還要取決于注塑工藝參數。保壓壓力：最大可到750bar。該材料的流動特性很好。可以使用各種類型的澆口。對于分子較大的材料，建議熔化溫度范圍在200~250℃之間。PS具有非常好的幾何穩定性、熱穩定性、光學透過特性、電絕緣特性以及很微小的吸濕傾向。如果需要干燥，建議干燥條件為80℃、2~3小時。PVC對氧化劑、還原劑和強酸都有很強的抵抗力。熔化溫度：185~205℃模具溫度：20~50℃注射壓力：可大到1500bar保壓壓力：可大到1000bar注射速度：為避免材料降解，一般要用相當地的注射速度。影響因素：塑料品種、塑件形狀、壁厚、成型溫度及是否預熱、預壓硬化速度慢，使成型周期變長，生產率降低；硬化速度快，則不能成型復雜的塑件。拉西格值適用成型對象成型方法第一級100～130mm無嵌件、形狀簡單的一般厚度塑件壓縮第二級131～150mm中等復雜程度塑件壓縮第三級151～180mm結構復雜、型腔很深、嵌件較多的薄壁塑件壓縮或壓注第四級200mm壓縮、壓注或注射影響因素塑料品種、模具結構、成型條件（三）比容及壓縮率比容為每一克塑料所占有的體積（以厘米3/克計）。彈性恢復：塑件從模具中取出后，作用在塑件上的壓力消失，由于彈性恢復，會造成塑件體積的負收縮（膨脹）。對流動性好，成形面積大、料溫不勻的則按塑件成形情況有時需加熱或冷卻交替使用或局部加熱與冷卻并用。熱變形溫度高的冷卻時間可短，脫模早，但脫模后要防止冷卻變形。（七）應力開裂及熔融破裂1．有的塑料對應力敏感，成形時易產生內應力并質脆易裂，塑件在外力作用下或在溶劑作用下即發生開裂現象。（5）各向異性顯著，內應力大。作為判別這兩類塑料的外觀標準可視塑料的厚壁塑件的透明性而定，一般結晶性料為不透明或半透明（如聚甲醛等），無定形料為透明（如有機玻璃等）。若兩種塑料不相容，則混熔后塑件會出現分層、脫皮等表面缺陷。所以前者在成形時宜調節溫度來控制流動性。成型方法：真空成型、壓延成型、中空成型、沖壓、鍛壓等粘流態（粘性液體）：變形不可逆。對高精度塑件及難以掌握收縮率時，一般用如下方法設計模具：（1）對塑件外徑取較小收縮率，內徑取較大收縮率，以留有試模后修正的余地。距進料口近的或與料流方向平行的則收縮大。2．塑件結構。由于熱塑性塑料品種多、性能復雜，即使同一類的塑料也有僅供注射用或擠出用之分，故本章節主要介紹各種注射用的熱塑性塑料。 塑料的性能 塑料的使用性能塑料的物理性能密度、表觀密度、透氣性、透濕性、吸水性、透明性、透光率。 按塑料半制品和制品分類模塑粉：般指能在料筒溫度下熔融、流動，在模具中迅速硬化的樹脂混合科。在塑料中加入玻璃纖維等填料作為增強材料，以進一步改善塑料的機電性能，這種新型復合材料稱為增強塑料。在一定變化過程中﹐既有物理變化﹐又有化學變化﹐因此﹐變化過程中不可逆的。品種上又出現了聚乙烯、聚丙烯、不飽和聚酯、氟塑料、環氧樹脂、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰亞胺等等。塑料作為一種新型包裝材料，在包裝領域中已獲得廣泛應用，例如各種中空容器、注塑容器(周轉箱、集裝箱、桶等)，包裝薄膜，編織袋、瓦楞箱、泡沫塑料、捆扎繩和打包帶等。反應中沒有水或其它低分子副產物的釋出，而且所生成的聚合物元素成分與原用單體的成分相同。樹脂的合成方法1．縮聚反應：單體分子間脫掉水或其它簡單分子鍵合成聚合物的化學反應。增塑劑常是一種高沸點液納或熔點固體的酯類化合物。如聚乙烯、聚氯乙烯、環氧樹脂等。塑料的特性密度小。模具工業是我國國民經濟的基礎產業，是技術密集的高技術行業。掌握模具，就意味著掌握技術，從而把握了降低生產成本、獲得競爭優勢的命門。 現代模具分類（1）沖壓模具沖裁模、級進模、復合模、精沖模、拉深模、彎曲模、成型模、切斷模、其它沖壓模（2）塑料模熱塑性塑料注射模、熱固性塑料注射模、熱固性塑料壓塑模、擠塑模、真空吸塑模、其它塑料模（3）鍛造模熱鍛模、冷鍛模、金屬擠壓模、切邊模、其它鍛造模（4）鑄造模壓力鑄造模、低壓鑄造模、石蠟鑄造模、翻砂金屬模（5）粉末冶金模非金屬粉末冶金模、金屬粉末冶金模（6）橡膠模橡膠注射成型模、橡膠壓膠成型模、橡膠擠膠成型模、橡膠澆注成型模、橡膠封裝成型模其它橡膠模（7）拉絲模:熱拉絲模、冷拉絲模（8）無機材料成型模玻璃成型模、陶瓷成型模、水泥成型模、其它無機材料成型模（9）其它模具:食品成型模具、包裝材料模具、復合材料模具、合成纖維模具、其它類未包括的模具 塑料成型第2章 塑料課題塑料課堂類型理論教學目標要求掌握塑料的成分及其配制；熟悉塑料的分類；了解塑料的性能；了解常用的塑料鑒別方法。 1000C以下熱膨脹系數大，易蠕變，易老化。樹脂在塑料中的比例一般為40~65%。（6）潤滑劑﹕改善塑料熔體的流動性﹐減少或避免對設備或模具的磨擦和粘附﹐以及改進塑件的表面光潔度。均縮聚反應：帶有兩個官能團的一種單體進行的縮聚反應。農業方面：大量塑料被用于制造地膜、育秧薄膜、大棚膜和排灌管道、魚網、養殖浮漂等。1909年出現了第一種用人工合成的塑料酚醛塑料。（反復多次成型）塑料種類﹕(PVC)———產量大，有毒不能用作食品包裝。（酚醛塑料、氨基塑料、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙稀等六大品種塑料）工程塑料一般指能承受一定外力作用，并有良好的機械性能和尺寸穩定性，在高、低溫下仍能保持其優良性能，可以作為工程結構件的塑料。供模壓用的樹脂混合料。能在無壓或稍加壓力的情況下，傾注于模具中能硬化成一定形狀制品的液態樹脂混合料。增強塑料：塑料的熱性能線膨脹系數、導熱系數、玻璃化溫度、耐熱性、熱變形溫度、熔體指數、熱穩定性、熱分解溫度、耐熱性等。由于成型模具與塑料的線膨脹系數不同，收縮率分為實際收縮率和計算收縮率兩種。所以壁厚、冷卻慢、高密度層厚的則收縮大。模溫分布與塑件內外冷卻及密度均勻性也有關，直接影響到各部分收縮量大小及方向性。（4）按實際收縮情況修正模具。熔融指數越大，流動性越好。（3）模具結構。按吸濕或粘附水分能力的大小，可將塑料塑料分為吸濕性和不吸濕性塑料兩大類。（2）冷凝時放出熱量大，要充分冷卻。（六）熱敏性及水敏性1．熱敏性塑料系指某些塑料對熱較為敏感，在高溫下受熱時間較長或進料口截面過小，剪切作用大時，料溫增高易發生變色、降聚，分解的傾向，具有這種特性的塑料稱為熱敏性塑料。模具設計時應增大脫模斜度，選用合理的進料口及頂出機構，成形時應適當的調節料溫、模溫、注射壓力及冷卻時間，盡量避免塑件過于冷脆時脫模，成形后塑件還宜進行后處理提高抗裂性，消除內應力并禁止與溶劑接觸。比熱大、熱傳導率低，熱變形溫度低、冷卻速度慢的塑料則不利于高速成形，必須用適當的注射機及加強模具冷卻。主要用于壓塑、擠塑、注射成形。塑料種類塑料制品結構成型工藝（二）流動性定義塑料在一定溫度與壓力下填充型腔的能力稱為流動性。其數值大即要求裝料室體積要大，同時又說明塑粉內充氣多，排氣困難，成形周期長，生產率低。但當塑料過于干燥時也會導致流動性不良成形困難，所以不同塑料應按要求進行預熱干燥，對吸濕性強的料，尤其在潮濕季節即使對預熱后的料也應防止再吸濕。針尖型澆口或潛入式澆口的最小直徑應為1mm；扇形澆口的厚度不能小于1mm。PVC的流動特性相當差，其工藝范圍很窄。模具溫度：40~50℃。聚乙烯（PE）產量在塑料工業中占首位。塑件冷卻溫度應當均勻以減小收縮率的差異。PEHD比PELD有更強的抗滲透性。PEHD很容易發生環境應力開裂現象。PELD特別適合于使用熱流道模具。PP 聚丙烯如果制品表面出現了缺陷，那么應使用較高溫度下的低速注塑。它比PE要更堅硬并且有更高的熔點。PP的流動率MFR范圍在1~40。PP也不象PE那樣在高溫下仍具有抗氧化性。四、燃燒試驗各種塑料具有不同的燃燒難易程度、離火后的自熄性、火焰狀態和塑料變化狀態、氣味等方法種類燃燒的難易火焰拿掉是否繼續燃燒火焰之顏色燃燒后的狀態氣味成形品的特征PF慢慢燃燒熄滅黃色膨脹罅裂顏色變深碳酸臭味；酚味黑色或褐色UF難熄滅黃色，尾端青綠。 2. 注塑成型機常用注射機：柱塞式注射機、螺桿式注射機注射機作用：加熱熔融塑料；對粘流的塑料施加高壓，注射成型注塑成型機可區分為合模裝置與注射裝置。已溶解的材料是從澆口進入模具內，再經由流道與流道口填充到模槽內。（2）嵌件的預熱預熱溫度以不損壞嵌件表面所鍍的鋅層或鉻層為限，一般為110～1300C，對于表面無鍍層的鋁合金或銅嵌件，預熱溫度可達1500C。（0～t1）2）壓實階段：指熔體充滿型腔時起至螺桿或柱塞開始退回的一段時間。溫度注射成型中需要控制的溫度主要有料筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度等。其作用是克服熔體從料筒流向型腔的流動阻力；使熔體具有一定的充滿型腔的速率；對熔體僅此女冠壓實。壓機用得最多的是自給式液壓機，噸位從幾十噸至幾百噸不等。固化174。傳遞模塑按設備不同有工種形式：①能模塑帶有精細或易碎嵌件和穿孔的制品，并且能保持嵌件和孔眼位置的正確；③ 擠出工藝定義擠出成型也稱擠出模塑、擠壓模塑或擠塑，它是在擠出機中通過加熱、加壓而使物料以流動狀態連續通過口模成型的方法。前者的擠出工藝是連續式，后者是間歇式。2．一般工藝過程為制坯燒結冷卻三個步驟。袋壓成型：借助彈性袋(或其它彈性隔膜)接受流體壓力而使介于剛性模和彈性袋之間的增強塑料均勻受壓而成為制件的一種方法。其中不飽和聚酯樹脂用得最多。這種方法只適于制造圓柱形和球形等回轉體。涂覆法最常用的塑料一般是熱塑性塑料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚三氟氯乙烯等。由特意加入的化學發泡劑，受熱分解或原料組分間發生化學反應而產生的氣體，使塑料熔體充滿泡孔。機械發泡。粘結：溶劑、溶液、熱熔等機械：螺釘、彈簧夾、彈簧插銷、鉚接、鉸鏈等塑件的表面質量一般模具表面粗糙度要比塑件的要求高 1～2級 塑件的幾何形狀 一、表面形狀 塑件的內外表面形狀應盡可能保證有利于成型二、脫模斜度 定義為了便于塑件脫模，防止脫模時擦傷塑件，必須在塑件內外表面脫模方向上留有足夠的斜度α，在模具上稱為脫模斜度。經常拆裝或受力大的螺紋，要采用金屬螺紋嵌件來成型。三、材料選定時的質量控制四、成型工藝編制時的質量控制1．生產工序順序的確定 (預處理、成型、制品后處理、加工、機加、修飾和裝配 )2．工藝條件的選定及控制對產品質量的影響例如:工藝參數三要素對產品質量的影響⑴溫度：①料筒溫度 ②噴嘴溫度 ③模具溫度⑵壓力：①注射壓力 ②保壓壓力 ③背壓 ④鎖模力⑶速度或時間：①閉模鎖模時間 ②注射時間 ③充模速度 剪切速率 ④保壓時間 ⑤冷卻時間 ⑥螺桿轉速 ⑦開模速度 ⑧頂出速度五、工藝規程編制中的幾個主要技術問題 實例分析一、塑件的工藝性分析1．塑件的原材料分析塑料品種聚碳酸酯（PC），屬于熱塑性塑料。2．塑件的尺寸精度分析該塑件尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，可按MT5查取公差，其主要尺寸公差標注如下（單位均為mm）：塑件外形尺寸： 、 、 、 、 、 、 ﹑、