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1、项目项目1 1 选择与分析塑料原料选择与分析塑料原料 项目导入项目导入一一相关知识相关知识二二项目实施项目实施三三一、一、项目引入项目引入 某某企企业业大大批批量量生生产产塑塑料料灯灯座座，要要求求灯灯座座具具有有足足够够的的强强度度和和耐耐磨磨性性能能，外外表表面面无无瑕瑕疵疵、美美观观、性性能能牢牢靠靠，要要求求设设计计一一套套成成型型该该塑塑件件的的模模具具。通通过过本本项项目目，完完成成对对塑塑件件材材料料的的选选择择及及对对材材料料运运用用性性能能和和成型工艺性能的分析。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、相关学问 塑料是指以树脂为主要成份、加入添加剂其它
2、在确定温度和压力下具有塑性和流淌性，可被模塑制成确定形态，且在确定条件下保持形态不变的材料。组成：聚合物合成树脂（高分子有机物、简称高聚物，40100%）和添加剂自然树脂：橡胶、松香、虫胶、沥青等1）树脂合成树脂：PE、PVC、PP、PC、ABS、PA、PF等聚合反应、缩聚反应2）添加剂（帮助材料）填充剂即填料（增量、改性）、稳定剂（防降解）、增塑剂（塑性、柔性、流淌性）、润滑剂（防粘模、改善流淌性和表面光泽）、着色剂（装饰美观）、发泡剂、增加材料。1.塑料的概念塑料的概念 图图1-3 塑料原料塑料原料(一一)塑料的组成及性能塑料的组成及性能 2塑料的通用性能塑料的通用性能(一一)塑料的组成及
3、性能塑料的组成及性能 （1）塑料的优良性能塑料的优良性能 1）密度小，重量轻，比强度和比刚度高）密度小，重量轻，比强度和比刚度高 2）多种优良的机械性能）多种优良的机械性能 3）耐化学作用好）耐化学作用好 4）电绝缘、绝热、隔声性能好）电绝缘、绝热、隔声性能好 5）成型和着色实力好）成型和着色实力好 6）加工性能好）加工性能好 7）自润滑性好）自润滑性好（2）塑料的不足性能）塑料的不足性能 1）机械强度低、）机械强度低、2）尺寸精度低、）尺寸精度低、3）耐热温度低）耐热温度低 另外，高温下简洁降解和老化；导热性能较差；吸湿另外，高温下简洁降解和老化；导热性能较差；吸湿性大，简洁发生水解老化；运
4、用寿命短。性大，简洁发生水解老化；运用寿命短。1高聚物的结构特点高聚物的结构特点（二）高聚物的结构（二）高聚物的结构线型、支链型、体型（如图）脆性大、塑性很低：热固性塑料有弹性、塑性，可反复成型：热塑性塑料单个高分子结构单个高分子结构线型线型 支链型支链型 网状网状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、流淌性）润滑剂（防粘模、改善流淌性和表面光泽）着色剂（装饰美观）发泡剂、增加材料。2.按塑料的成型性能分类按塑料的成型性能分类（三）塑料的分类（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
5、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）热固性塑料网状分子链结构，固化后：不行逆.电木（酚醛树脂PF）、环氧树脂EP2.按塑料的应用范围分类按塑料的应用范围分类（三）塑料的分类（三）塑料的分类（2）按用途）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，ABS3）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）按聚集状态结晶型塑料和
6、非结晶型塑料（线性无定性型塑料）结晶度聚聚 乙乙 烯烯 (P E)(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%，为塑料工业之冠。，为塑料工业之冠。（1）特性）特性 无臭，无味，无毒无臭，无味，无毒 呈可燃性白色粉末状呈可燃性白色粉末状 =0.910.98g/cm3（2）类型）类型按聚合时接受的压力不同，分：高压聚乙烯、中压聚乙烯、低压聚乙烯。按聚合时接受的压力不同，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。按聚乙烯的密度不同，分：高密度
7、聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯。（3）用途）用途 高频通信电缆和海底电费的绝缘层；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；化工设备的零部件、管道及容器；而低温至而低温至-600C，运用温度不高，运用温度不高，800C。1957年实现工业化生产，产量位居第三位。年实现工业化生产，产量位居第三位。（1）特性）特性 白色，无味，无毒，可燃的白色蜡状透亮塑料；白色，无味，无毒，可燃的白色蜡状透亮塑料；=0.900.91g/cm3，是通用塑料中最轻的一种塑料；，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；具优良的耐热性，化学稳定性、电性能、力学性
8、能好；熔点：熔点：1680C 1700C，可在，可在1070C 1210C下长期运用；下长期运用；运用温度达运用温度达1500C，可在热水中煮沸，可在热水中煮沸，1350C蒸汽中消毒；蒸汽中消毒；而低温性不好，脆化温度而低温性不好，脆化温度-100C-300C。（2）用途）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；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；挤食品用薄膜及容器；机械零件；挤 线、管、袋等。线、管、袋等。聚聚 丙丙 烯（烯（PPPP）聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC）1932年左右实现工业化生产，产量居其次位。年左右
9、实现工业化生产，产量居其次位。（1）特性）特性 白色或淡黄色坚硬粉末；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；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）类型 硬聚氯乙烯硬聚氯乙烯 软聚氯乙烯软聚氯乙烯（3）用途）用途硬管、硬板、地板、门窗及棚板、唱片等硬管、硬板、地板、门窗及棚板、唱片等台布、雨衣、玩具、窗帘、电线、绳等台布、雨衣、玩具、窗帘、电线、绳等聚苯乙烯（聚苯乙烯（PSPS）1920年起先工业化生产，产量居第年起先工业化生产，产量居第4位。位。（1）特性）特性 =1.05g/cm3，无色透亮，无毒，易
10、着色，无味无色透亮，无毒，易着色，无味 易燃烧易燃烧 透光率为透光率为88%92%。（2）用途）用途 电气用品：电视机、录音机以及各种电器仪表零件等电气用品：电视机、录音机以及各种电器仪表零件等 公共建筑透亮部件、光学仪器和透亮模型的生产，如灯罩公共建筑透亮部件、光学仪器和透亮模型的生产，如灯罩包装容器等包装容器等 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、防震等建筑材料：聚苯乙烯泡沫塑料，用作保温、防震等聚碳酸酯（聚碳酸酯（PCPC）1958年实现工业化生产。年实现工业化生产。（1）特性）特性=1.
11、21.52g/cm3，无色或呈淡黄色的透亮塑料无色或呈淡黄色的透亮塑料无臭，无味，无毒，不易燃烧，离火后自熄。无臭，无味，无毒，不易燃烧，离火后自熄。长期运用温度为长期运用温度为1300C，脆化温度为，脆化温度为-1000C；（2）用途）用途常用来制作绝缘插件、线圈框架、绝缘管套、电常用来制作绝缘插件、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、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、平安罩等。仪表外壳。门窗玻璃、路灯、平安罩等。聚甲基丙烯酸甲酯（聚甲基丙烯酸甲酯（PMMAPMMA）1933年实现工业化生产。俗称年实现工业化生产。俗称“有机玻
12、璃有机玻璃”。（1）特性）特性 透光率最高，几乎可以透过透光率最高，几乎可以透过99%的光线。的光线。硬度较低，易拉伤，擦毛。硬度较低，易拉伤，擦毛。（2）用途）用途 主要用作光学透镜，仪表壳、汽车风挡等。主要用作光学透镜，仪表壳、汽车风挡等。丙烯腈丙烯腈-丁二烯丁二烯-苯乙烯树脂苯乙烯树脂（ABSABS）（1）特性）特性=1.05g/cm3，呈微黄色，外观是不透亮或粉状呈微黄色，外观是不透亮或粉状无味，无毒无味，无毒（2）用途）用途 主要用作壳体类，电视机、电话机外壳等。主要用作壳体类，电视机、电话机外壳等。聚酰胺聚酰胺-尼龙（尼龙（PAPA）1940年实现工业化生产，居五大工程塑料之首。年
13、实现工业化生产，居五大工程塑料之首。我国商品名叫我国商品名叫“涤沦涤沦”。（1）特性）特性=1.02-1.15g/cm3，外观为透亮或不透亮、乳白或淡黄的粒料外观为透亮或不透亮、乳白或淡黄的粒料（2）用途）用途 齿轮、轴承、凸轮、滑块等耐磨件。齿轮、轴承、凸轮、滑块等耐磨件。1热塑性塑料的工艺特性热塑性塑料的工艺特性（六）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：）影响收缩的基本因素是：(1)塑料种类塑料种类 (2)化学结构的变更化学结构的变更 热固性塑料（交联、固化）、热塑性塑料热固性塑料（交联、固化）、热塑性塑料 (3)热收缩热收缩 塑料的膨胀系数比钢大，塑料件冷却收缩
14、比塑料的膨胀系数比钢大，塑料件冷却收缩比模具大模具大 (4)弹性复原弹性复原 当塑料件脱模时，由于压力降低，产生弹性当塑料件脱模时，由于压力降低，产生弹性复原而胀复原而胀 大，这会削减总收缩。大，这会削减总收缩。(5)塑料制品结构塑料制品结构 制品结构困难、壁薄、嵌件多且匀整分布的，制品结构困难、壁薄、嵌件多且匀整分布的，则收缩率小。则收缩率小。(6)成型工艺成型工艺 有预热，成型温度不高，成型压力较大，保有预热，成型温度不高，成型压力较大，保压时间较长压时间较长 的，收缩率较小。的，收缩率较小。(7)浇口的型式、尺寸及位置浇口的型式、尺寸及位置(注射模塑与传递模塑注射模塑与传递模塑)（1）收
15、缩性）收缩性 1热塑性塑料的工艺特性热塑性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（1）收缩性）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-室温下模具尺寸留意:*收缩率是一个范围值(查手册可得SmanSmin)，设计时收缩率一般取平均值，但精确确定收缩率需反复试验求其平均值。1热塑性塑料的工艺特性热塑性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（3）相容性）相容性（4）吸湿性）吸湿性（5）取向性）取向性（6）降解和热敏性）降解和热敏性2热固性塑料的工艺特性热固性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（1）收缩性）收缩
16、性 同热塑性塑料的收缩性同热塑性塑料的收缩性1）定义：2）测定值：衡量热固性塑料流淌性的指标通常用拉西格流淌性表示。（2）流淌性流淌性 每一品种的塑料分为三个不同等级的流淌性每一品种的塑料分为三个不同等级的流淌性 流淌性较差流淌性较差(2580mm),适用于压制无嵌件、形态简洁、厚度一般的塑适用于压制无嵌件、形态简洁、厚度一般的塑 件；件；流淌性中等流淌性中等(81131mm)，用于压制中等困难程度的塑件；，用于压制中等困难程度的塑件；流淌性好流淌性好(131180mm)，可用于压制结构困难、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑，可用于压制结构困难、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑 件，或用于压注成型。件，或
17、用于压注成型。200mm以上，注射成型。以上，注射成型。2热固性塑料的工艺特性热固性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（1）收缩性）收缩性 同热塑性塑料的收缩性同热塑性塑料的收缩性1）定义：2）测定值：衡量热固性塑料流淌性的指标通常用拉西格流淌性表示。（2）流淌性流淌性 每一品种的塑料分为三个不同等级的流淌性每一品种的塑料分为三个不同等级的流淌性 流淌性较差流淌性较差(2580mm),适用于压制无嵌件、形态简洁、厚度一般的塑适用于压制无嵌件、形态简洁、厚度一般的塑 件；件；流淌性中等流淌性中等(81131mm)，用于压制中等困难程度的塑件；，用于压制中等困难程度的塑件；流淌
18、性好流淌性好(131180mm)，可用于压制结构困难、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑，可用于压制结构困难、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑 件，或用于压注成型。件，或用于压注成型。200mm以上，注射成型。以上，注射成型。2热固性塑料的工艺特性热固性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（3）比体积与压缩率）比体积与压缩率 1)定义：比体积（比容）是单位质定义：比体积（比容）是单位质(重重)量塑料所占的体积；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
19、为确定加料腔）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。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）水分和挥发物的含量 1）来源：）来源：2）作用）作用 3）相应措施：）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。面镀铬是防止腐蚀。（5）交联与交联与硬化速度硬化速度(固化特征固化特征)硬化是指塑料成型时完成交联反应的过程。
20、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厚度所需的秒数来表示 此值越小，硬化速度越快此值越小，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，通过查表灯座为电器类零件，需大批量生产，通过查表1-4及表及表1-5对多种塑料的性能对多种塑料的性能与应用进行综合比较，材料品种可选择聚碳酸酯（与应用进行综合比较，材料品种可选择聚碳酸酯（PC）。）。（一）选择制件材料（一）选择制件材料（二）分析制件材料运用性能（二）分析制件材料运用性能（三）分析塑料工艺性能（三）分析塑料工艺性能 塑料品种结构特点使用温度化学稳定性
21、性能特点成型特点聚碳酸酯（PC）属于热塑性塑料线形结构，非结晶型材料，透明工作温度小于130，耐寒性好，脆化温度为100有一定的化学稳定性，不耐碱、酮、酯等透光率较高，介电性能好，吸水性小，但水敏性强（含水量不得超过0.2%），且吸水后会降解，力学性能很好，抗冲击抗蠕变性能突出，但耐磨性较差熔融温度高（超过330才严重分解），但熔体黏度大；流动性差（溢边值为0.06mm）；流动性对温度变化敏感，冷却速度快；成型收缩率小；易产生应力集中结论熔融温度高且熔体黏度大，对于大于200g的塑件应用螺杆式注射机成型，喷嘴宜用敞开式延伸喷嘴并加热，严格控制模具温度，一般在70120为宜，模具应用耐磨钢，并淬
22、火。水敏性强，加工前必须进行干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度显著下降等现象。易产生应力集中，严格控制成型条件，塑件成型后退火处理，消除内应力；塑件壁不宜厚，避免有尖角、缺口和金属嵌件造成应力集中，脱模斜度宜取2 灯座制件为日常生活用品，要求具有确灯座制件为日常生活用品，要求具有确定的强度和耐磨性能，中等精度，外表面无定的强度和耐磨性能，中等精度，外表面无瑕疵、美观、性能牢靠。接受瑕疵、美观、性能牢靠。接受PC材料，产材料，产品的运用性能基本能满足要求，但在成型时，品的运用性能基本能满足要求，但在成型时，要留意选择合理的成型工艺，对原料充分干要留意选择合理的成型工艺，对原料充分干燥，接受较高的温度和压力。燥，接受较高的温度和压力。（四）结论（四）结论塑料的燃烧鉴别 各种塑料的燃烧特性即各种塑料的初步各种塑料的燃烧特性即各种塑料的初步鉴别方法如表鉴别方法如表1-1所示。所示。