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1、塑料成型工艺与模具设计塑料成型工艺与模具设计 1）模具）模具-是一种工具；是一种工具；2）模具与制件）模具与制件-“一模一样一模一样”；3）模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、）模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。方法所不能比拟的。模具模具(基本概念基本概念)：是指利用其本身特定形状去成型具是指利用其本身特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。有一定形状和尺寸的制品的工具。特点：特点：塑料成形制品塑料成形制品 塑件塑件-塑料模具塑料模具塑料模具塑料模具是指利用其本身是指利用其本身
2、特定特定密闭腔体密闭腔体去成型具有一定形去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具。状和尺寸的塑料制品的工具。绪绪 论论 1.塑料及塑料工业的发展 塑料的定义：树脂指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物。以树脂为主要成份的高分子有机化合物，在一定的温度和压力下，具有流动性，可被模塑成一定的形状和尺寸，并在成型后保持既得的形状而不发生变化。塑料的主要特性 1.1.密度小、质量轻密度小、质量轻 2.2.化学稳定优越化学稳定优越 3.3.电绝缘性能好电绝缘性能好 4.4.比强度、比刚度高比强度、比刚度高 5.5.减摩，耐磨性能优良，自润滑性好减
3、摩，耐磨性能优良，自润滑性好 6.6.成型加工方便成型加工方便 7.7.着色性能较强着色性能较强 8.8.导热率低导热率低 塑料缺点塑料缺点1.1.一般塑料的机械强度均不如金属。一般塑料的机械强度均不如金属。2.2.塑料成型时收缩率较高。塑料成型时收缩率较高。3.3.塑料对温度的敏感性远比金属或其它非金属塑料对温度的敏感性远比金属或其它非金属材料的大，塑料的使用温度范围远较其它材材料的大，塑料的使用温度范围远较其它材料的窄。料的窄。4.4.塑料若长期受载荷作用，即使温度不高，其塑料若长期受载荷作用，即使温度不高，其形状会产生形状会产生“蠕变蠕变”，导致塑件尺寸精度丧，导致塑件尺寸精度丧失。失。
4、所以，在选择塑料时要注意所以，在选择塑料时要注意扬长避短扬长避短。塑料工业的四个阶段：塑料工业的四个阶段：1 1、初创阶段：、初创阶段：3030年代以前；酚醛、硝酸纤维素年代以前；酚醛、硝酸纤维素2 2、发展阶段：、发展阶段：3030年代；低密度聚乙烯、聚氯乙烯年代；低密度聚乙烯、聚氯乙烯3 3、飞跃发展阶段：、飞跃发展阶段：5050年代中期到年代中期到6060年代末；塑料年代末；塑料品种增加品种增加,4 4、稳定增长阶段：、稳定增长阶段：7070年代以来年代以来二 模具在国民经济中的重要性 模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。美国工业
5、界认为：模具是美国工业重要标志之一。美国工业界认为：模具是美国工业的基石。日本工业界认为：模具是促进社会繁荣的的基石。日本工业界认为：模具是促进社会繁荣的动力。动力。从以下四个方面，可以看出模具工业在国民从以下四个方面，可以看出模具工业在国民经济中的重要地位与作用。经济中的重要地位与作用。第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。第四，模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大第四，模
6、具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑，都机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。要求模具工业的发展与之相适应。三、本课程的任务和要求1.1.了解塑料成型理论知识、各种常用塑料成型了解塑料成型理论知识、各种常用塑料成型基本理论及工艺特点。基本理论及工艺特点。2.2.掌握注射成型模具的结构特点及设计计算方掌握注射成型模具的结构特点及设计计算方法，能独立设计中等复杂程度的模具。法，能独立设计中等复杂程度的模具。第一章第一章 塑料概论塑料概论第一节 高聚物的分子机构与特性一、树脂和塑料的概念（复习）树脂指受热时通常有转化或熔融范围，转
7、化时受树脂指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物。态的有机聚合物。以树脂为主要成份的高分子有机化合物，在一定以树脂为主要成份的高分子有机化合物，在一定的温度和压力下，具有流动性，可被模塑成一定的的温度和压力下，具有流动性，可被模塑成一定的形状和尺寸，并在成型后保持既得的形状而不发生形状和尺寸，并在成型后保持既得的形状而不发生变化。变化。树脂的分类天然树脂天然树脂 是指由自然界中动植物分泌物所是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、虫胶、沥青。得的无定形有机物质，如松香、虫胶、沥
8、青。特点：无明显的熔点，受热后逐渐软化，可溶特点：无明显的熔点，受热后逐渐软化，可溶入有机物，不溶于水。入有机物，不溶于水。合成树脂合成树脂是指由简单有机物经化学合成或是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的产物。某些天然产物经化学反应而得到的产物。二、高聚物的分子机构与特性二、高聚物的分子机构与特性 高聚物的特点：高聚物的特点：（1 1）含原子数量多含原子数量多，一个高分子中含有几千个、几万一个高分子中含有几千个、几万个、甚至几百万个原子。个、甚至几百万个原子。（2 2）分子量大，分子量大，高分子化合物的分子量一般可自几万高分子化合物的分子量一般可自几万至几十万、几百万甚至
9、上千万。例如尼龙分子的分至几十万、几百万甚至上千万。例如尼龙分子的分子量为二万三千左右，天然橡胶的为四十万。子量为二万三千左右，天然橡胶的为四十万。（3 3）分子长度相对于低分子长分子长度相对于低分子长，例如低分子乙烯的长，例如低分子乙烯的长度约为度约为0.0005m0.0005m，而高分子聚乙烯的长度则为，而高分子聚乙烯的长度则为6.8m6.8m，是前者的，是前者的1360013600倍。倍。高聚物的制备（加聚反应加聚反应和缩聚反应缩聚反应）加聚反应特点：加聚反应特点：反应前后原子数相同由单体变成聚合物是化学键作用反应中分子没有附属产物产生加聚反应可得的是线形高聚物缩聚反应缩聚反应缩聚反应特
10、点：缩聚反应特点：反应中分子有附属产物产生缩聚反应既可能得线型高聚物也可能得网型或体型高聚物C2H5OC2H5 高聚物的分子链结构高聚物的分子链结构a)a)线型聚合物线型聚合物 b)b)带有支链的线型聚合物带有支链的线型聚合物c)c)体型聚合物体型聚合物区别区别:1.1.线形高聚物具有弹性和塑性，在适当的溶剂线形高聚物具有弹性和塑性，在适当的溶剂中可溶解，温度升高会逐渐软化甚至成为溶化中可溶解，温度升高会逐渐软化甚至成为溶化状态而具有可流动性，并且可以反复成型，称状态而具有可流动性，并且可以反复成型，称为为热塑性材料热塑性材料。2.2.体型高聚物脆性大，成型前可溶，但是一经体型高聚物脆性大，成
11、型前可溶，但是一经硬化，就成为既不溶解又不熔融的固体，不能硬化，就成为既不溶解又不熔融的固体，不能再次成型，成为再次成型，成为热固性材料热固性材料。三三 结晶和非结晶型高聚物的机构和特性结晶和非结晶型高聚物的机构和特性 晶体晶体-内部质点在三维空间成周期性重复排内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体，具有长程有序。列的固体，具有长程有序。非晶体非晶体-内部质点在三维空间不成周期性重内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体，具有近程有序，但不具有长程有序。复排列的固体，具有近程有序，但不具有长程有序。结晶聚合物结晶聚合物-聚合物在从高温熔体向低温固聚合物在从高温熔体向低温固态转变的过程中，若
12、其分子链构型能够得到规整排态转变的过程中，若其分子链构型能够得到规整排列，则该聚合物为结晶聚合物。列，则该聚合物为结晶聚合物。结晶度结晶度-结晶型聚合物的结晶区在聚合物中结晶型聚合物的结晶区在聚合物中所占的重量百分数。（大多数聚合物的结晶度约为所占的重量百分数。（大多数聚合物的结晶度约为10%10%60%60%，但有些也可能达到很高的数值，如，但有些也可能达到很高的数值，如PPPP的的结晶度达到结晶度达到70%70%95%95%）结晶只发生在线形高聚物和含有交链不多结晶只发生在线形高聚物和含有交链不多的体形高聚物中的体形高聚物中.结晶对高聚物性能的影响结晶对高聚物性能的影响:1.1.提高了高聚
13、物的强度、硬度、耐热性、耐化提高了高聚物的强度、硬度、耐热性、耐化学稳定性。学稳定性。2.2.弹性、伸长率和冲击强度降低。弹性、伸长率和冲击强度降低。第二节第二节 高聚物的热力学性能及其在成高聚物的热力学性能及其在成型过程中的变化型过程中的变化一、高聚物的热力学性能：一、高聚物的热力学性能：1 1）定义：）定义：高聚物在不同温度下的力学状态。高聚物在不同温度下的力学状态。2 2）物理状态分类：）物理状态分类：玻璃态（结晶态）玻璃态（结晶态）高弹态高弹态 粘流态粘流态二、高聚物的加工工艺性能二、高聚物的加工工艺性能1.当温度低于玻璃化温度时，一般进行机械加工。当温度低于玻璃化温度时，一般进行机械
14、加工。2.2.当温度高于玻璃化温度低于黏流化温度时，可以进当温度高于玻璃化温度低于黏流化温度时，可以进行真空成型、压力成型、弯曲成型等。行真空成型、压力成型、弯曲成型等。3.3.当温度大于黏流化温度小于热分解温度时，可进行当温度大于黏流化温度小于热分解温度时，可进行注塑、挤出、吹塑成型加工等。注塑、挤出、吹塑成型加工等。三、高聚物的结晶结晶结晶高聚物从非晶态转为晶态的过程。高聚物从非晶态转为晶态的过程。分为两步分为两步晶核生成及晶体生长。晶核生成及晶体生长。影响结晶的因素影响结晶的因素 温度温度 压力压力 增大压力可使聚合物在高于正常情况下的熔化增大压力可使聚合物在高于正常情况下的熔化温度发生
15、结晶；温度发生结晶；分子结构分子结构 聚合物分子结构越简单、越规整，结晶越快，聚合物分子结构越简单、越规整，结晶越快，结晶度越高，结晶度越高，添加剂添加剂结晶对塑件性能的影响结晶对塑件性能的影响 密度密度 密度随结晶度的增大而提高。密度随结晶度的增大而提高。力学性能力学性能 抗拉强度随结晶度的增大而提高；冲击韧性将下抗拉强度随结晶度的增大而提高；冲击韧性将下降；弹性模量将减小。降；弹性模量将减小。表面粗糙度和透明度表面粗糙度和透明度 结晶后，塑件表面粗糙度将降低，而透明度会减结晶后，塑件表面粗糙度将降低，而透明度会减小或丧失。小或丧失。四、高聚物的取向四、高聚物的取向取向的概念取向的概念大分子
16、及其链段或结晶聚合物的微大分子及其链段或结晶聚合物的微晶粒子在应力作用下，形成有序的排列称为取向。晶粒子在应力作用下，形成有序的排列称为取向。分类分类 按应力性质不同分按应力性质不同分 拉伸取向拉伸取向由拉应力引起，取向方向与拉伸由拉应力引起，取向方向与拉伸方向一致方向一致 流动取向流动取向在切应力作用下沿着熔体流动方在切应力作用下沿着熔体流动方向形成的向形成的取向对塑件性能的影响取向对塑件性能的影响:使塑件在某些方向上的机械强度提高，在另外一些方使塑件在某些方向上的机械强度提高，在另外一些方向上强度降低。向上强度降低。五、高聚物的降解五、高聚物的降解概念：概念：由于聚合物大分子受热和应力的作
17、用，或由于在高由于聚合物大分子受热和应力的作用，或由于在高温下受微量水分、酸、碱等杂质及空气中氧的作用，聚温下受微量水分、酸、碱等杂质及空气中氧的作用，聚合物会发生相对分子量降低或大分子结构改变等化学变合物会发生相对分子量降低或大分子结构改变等化学变化，这种现象叫降解或裂解。化，这种现象叫降解或裂解。危害：危害：降解使大分子链断裂、分子量降低，导致聚合物弹降解使大分子链断裂、分子量降低，导致聚合物弹性降低、强度降低、黏度变化、熔体易发生紊流、制品性降低、强度降低、黏度变化、熔体易发生紊流、制品表面粗糙、使用寿命降低等问题。表面粗糙、使用寿命降低等问题。原因：原因：防治：防治：1.1.严格控制原
18、材料的技术指标和使用合格的原材料严格控制原材料的技术指标和使用合格的原材料2.2.使用前对聚合物进行严格的干燥使用前对聚合物进行严格的干燥3.3.确定合理的加工工艺和加工条件确定合理的加工工艺和加工条件4.4.采用结构良好的成型加工设备和模具采用结构良好的成型加工设备和模具5.5.使用添加剂使用添加剂六、高聚物的交联六、高聚物的交联概念：概念：由线型结构变为体型结构的化学反应过程称交由线型结构变为体型结构的化学反应过程称交联。联。优点：优点：使材料的强度、耐热性、化学和尺寸稳定性提使材料的强度、耐热性、化学和尺寸稳定性提高。高。1 1）硬化不足）硬化不足 塑件的机械强度、耐热、耐化学腐蚀性、电
19、绝缘塑件的机械强度、耐热、耐化学腐蚀性、电绝缘性等会下降；热膨胀、内应力、受力时的蠕变量等性等会下降；热膨胀、内应力、受力时的蠕变量等会增加；塑件缺少光泽，容易发生翘曲变形；有时会增加；塑件缺少光泽，容易发生翘曲变形；有时甚至会产生裂纹。甚至会产生裂纹。2 2）过度硬化）过度硬化 塑件机械强度不高、变色、发脆，表面有时会出塑件机械强度不高、变色、发脆，表面有时会出现密集的小泡；可使塑件产生焦化和裂解现象。现密集的小泡；可使塑件产生焦化和裂解现象。第三节第三节 塑料的组成及分类塑料的组成及分类一、塑料的组成一、塑料的组成 树脂添加剂树脂添加剂1 1）树脂）树脂 （40%40%60%60%）受热软
20、化后可将塑料的其它组分加以粘合，并受热软化后可将塑料的其它组分加以粘合，并决定塑料的主要性能。决定塑料的主要性能。2 2）添加剂）添加剂 包括填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色包括填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂和固化剂等剂和固化剂等 填充剂（填料）填充剂（填料）重要的但非必不可少的成分重要的但非必不可少的成分作用：作用：减少树脂用量，降低塑料成本；减少树脂用量，降低塑料成本；改善塑料某些性能改善塑料某些性能(力学性能、物理性能、工艺力学性能、物理性能、工艺性能），扩大塑料的应用范围。性能），扩大塑料的应用范围。分类分类按化学性能可分为：有机填料、无机填料按化学性能可分为：有机填料、无
21、机填料按形状可分为：按形状可分为：粉状、纤维状、粉状、纤维状、层状（片状）层状（片状）常用的填料：常用的填料：木粉、纸浆、硅藻土、云母、石棉、木粉、纸浆、硅藻土、云母、石棉、炭黑、玻璃纤维。炭黑、玻璃纤维。增塑剂增塑剂 能够增加塑料的可加工性、延展性和膨胀能够增加塑料的可加工性、延展性和膨胀性的物质性的物质 常用的增塑剂是液态或低熔点固体有机物。常用的增塑剂是液态或低熔点固体有机物。主要有甲酸脂类、磷酸酯类和氯化石蜡等。主要有甲酸脂类、磷酸酯类和氯化石蜡等。作用：作用：l提高塑性、流动性和柔软性；提高塑性、流动性和柔软性；l降低刚性和脆性；降低刚性和脆性；l改善塑料的工艺性能和使用性能。改善塑
22、料的工艺性能和使用性能。稳定剂稳定剂 凡能阻止或者减缓塑料在加工使用中变质的物凡能阻止或者减缓塑料在加工使用中变质的物质称为稳定剂。质称为稳定剂。可分为以下三种：可分为以下三种：热稳定剂热稳定剂：它的主要作用就是抑制或防止树脂在加工它的主要作用就是抑制或防止树脂在加工或使用过程中受热而降解。或使用过程中受热而降解。光稳定剂光稳定剂：它的主要作用是阻止树脂在光的作用下它的主要作用是阻止树脂在光的作用下降解（塑料变色、力学性能下降等等）。降解（塑料变色、力学性能下降等等）。抗氧化剂抗氧化剂：延缓或抑制塑料氧化速度。延缓或抑制塑料氧化速度。润滑剂润滑剂润滑剂润滑剂 为防止塑料在成型过程中粘模，减少塑
23、料对模具的摩擦，改为防止塑料在成型过程中粘模，减少塑料对模具的摩擦，改善塑料的流动性，提高塑件表面的光泽度而加入的添加剂。善塑料的流动性，提高塑件表面的光泽度而加入的添加剂。着色剂着色剂着色剂着色剂 起装饰美观的作用，某些着色剂还能提高塑料的光稳定起装饰美观的作用，某些着色剂还能提高塑料的光稳定性、热稳定性。性、热稳定性。颜料：着色能力、透明性、鲜艳性较差，但耐光型、耐热性、颜料：着色能力、透明性、鲜艳性较差，但耐光型、耐热性、化学稳定性较好，不易褪色。化学稳定性较好，不易褪色。染料：色彩鲜艳、颜色齐全，着色能力、透明性好。性能与颜染料：色彩鲜艳、颜色齐全，着色能力、透明性好。性能与颜料相反。
24、料相反。还有阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂和导电还有阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂和导电剂和导磁剂等等。剂和导磁剂等等。并非每种塑料都要加入全部的添加剂，根据塑并非每种塑料都要加入全部的添加剂，根据塑料品种和需求有选择性的加入某些添加剂料品种和需求有选择性的加入某些添加剂.添加剂添加剂 作作 用用常用的各种添加剂常用的各种添加剂含量含量填充剂填充剂（填料）（填料）调整塑料的物理化学性能调整塑料的物理化学性能提高材料强度提高材料强度减少合成树脂的用量降低塑减少合成树脂的用量降低塑料成本料成本木粉、纸、棉屑、硅石、硅木粉、纸、棉屑、硅石、硅藻土、云母、石棉、石金属藻土、云母、石棉、石金属粉、玻
25、璃纤维、和碳纤维等粉、玻璃纤维、和碳纤维等20%20%40%40%增塑剂增塑剂提高塑件的可塑性和柔软性提高塑件的可塑性和柔软性但会降低塑件的稳定性、介但会降低塑件的稳定性、介电性和机械强度电性和机械强度不易挥发的高沸点的液体有不易挥发的高沸点的液体有机化合物或低熔点的固体有机化合物或低熔点的固体有机化合物机化合物稳定剂稳定剂抑制和防止塑料在加工和使抑制和防止塑料在加工和使用过程中因受热、光及氧等用过程中因受热、光及氧等作用而分解变质作用而分解变质硬脂酸盐、铅的化合物及环硬脂酸盐、铅的化合物及环氧化合物氧化合物0.3%0.3%0.5%0.5%润滑剂润滑剂防止塑料在成型加工过程中防止塑料在成型加工
26、过程中粘附在模具上粘附在模具上提高塑件的流动性提高塑件的流动性硬脂酸及其盐类硬脂酸及其盐类1%1%着色剂着色剂有机颜料、无机盐料、染料有机颜料、无机盐料、染料 0.01%0.01%0.02%0.02%固化剂固化剂促使合成树脂进行交联反应促使合成树脂进行交联反应或加快交联反应速度或加快交联反应速度二、塑料的分类二、塑料的分类1 1）按合成树脂的分子结构及热特性分）按合成树脂的分子结构及热特性分 热塑性塑料热塑性塑料 指在特定温度范围内能反复加热软化指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，其分子结构是线型或支链型结构。和冷却硬化的塑料，其分子结构是线型或支链型结构。(变化变化过程可逆过程
27、可逆)热固性塑料热固性塑料 在受热或其它条件下能固化成不熔不溶在受热或其它条件下能固化成不熔不溶性物质的塑料性物质的塑料 ，其分子结构最终为体型结构。（变化过程不，其分子结构最终为体型结构。（变化过程不可逆）可逆）热塑性塑料与热固性塑料有关成型方面的区别塑料中树塑料中树脂分子结脂分子结构构 使制品固使制品固化定型的化定型的温度条件温度条件 成型过程成型过程中树脂所中树脂所发生的变发生的变化化 制品的熔制品的熔化，溶解化，溶解性能性能 塑料的使塑料的使 用性用性 常采用的常采用的 成型方成型方法法 热热塑塑性性塑塑料料 线型或支线型或支链状线型链状线型聚合物分聚合物分子子 冷却冷却 物理变化物理
28、变化（可能有（可能有少量分解少量分解或交链现或交链现象发生）象发生）可熔化可熔化 可溶解可溶解 反复多次反复多次使用（可使用（可回收废料）回收废料）注射、挤注射、挤出、吹塑出、吹塑等等 热热固固性性塑塑料料 体型聚合体型聚合物分子物分子 加热（提加热（提供交联反供交联反应温度应温度 既有物理既有物理变化，又变化，又有化学变有化学变化。化。既不可熔既不可熔化，也不化，也不可溶解可溶解 一次性使一次性使用，因成用，因成型过程不型过程不可逆可逆 压缩或压压缩或压 注。注。2 2）按塑料的用途分类）按塑料的用途分类 通用塑料通用塑料 一般指产量大、用途广、成型性好、价廉一般指产量大、用途广、成型性好、
29、价廉的塑料。的塑料。工程塑料工程塑料 一般指能承受一定的外力作用，并有良一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。性能，可以作为工程结构件的塑料。特殊塑料特殊塑料 一般指具有特种功能（如耐热、耐腐蚀一般指具有特种功能（如耐热、耐腐蚀性等）应用于特殊要求的塑料。性等）应用于特殊要求的塑料。第四节第四节 塑料的工艺性能塑料的工艺性能概念：塑料在成形过程中表现出来的特有性概念：塑料在成形过程中表现出来的特有性质。质。热塑性塑料热塑性塑料收缩性收缩性流动性流动性相容性相容性吸
30、湿性吸湿性热敏性和水敏性热敏性和水敏性热固性塑料热固性塑料收缩性收缩性流动性流动性比容积和压缩比比容积和压缩比硬化速度硬化速度水分及挥发物含量水分及挥发物含量 1 1、收缩性、收缩性 1 1）收缩性）收缩性塑件从模具中取出冷却到室温后，尺寸或体积塑件从模具中取出冷却到室温后，尺寸或体积收缩的特性称为收缩性收缩的特性称为收缩性 成型收缩的大小可用收缩率来表示：成型收缩的大小可用收缩率来表示：式中式中 S Ss s实际收缩率实际收缩率 S Sj j 计算收缩率计算收缩率 a a 模具或塑件在成型温度时的尺寸模具或塑件在成型温度时的尺寸 b b 塑件在室温时的尺寸塑件在室温时的尺寸 c c 模具在室
31、温时的尺寸模具在室温时的尺寸成型收缩的形式成型收缩的形式 塑件的尺寸收缩：塑件的尺寸收缩：由于由于热胀冷缩热胀冷缩和塑件脱模时和塑件脱模时弹性恢复弹性恢复、塑性变形、塑性变形等原因，导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸缩小。等原因，导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸缩小。收缩的方向性：收缩的方向性：塑料在成型时由于分子的取向作用使塑件呈现塑料在成型时由于分子的取向作用使塑件呈现各向异性，各向异性，沿料流方向（即平行方向）收缩大，强沿料流方向（即平行方向）收缩大，强度高，与料流垂直方向则收缩小，强度低。度高，与料流垂直方向则收缩小，强度低。影响塑件收缩的因素：影响塑件收缩的因素：塑料的品种塑料的品种 各种
32、塑料都有其各自的收缩率范围，同一种塑料由于相各种塑料都有其各自的收缩率范围，同一种塑料由于相对分子质量、填料及配比等不同，则其收缩率及各向异性也对分子质量、填料及配比等不同，则其收缩率及各向异性也不同。不同。塑件的结构塑件的结构 塑件的形状、尺寸、壁厚、有无嵌件、嵌件数量及布局塑件的形状、尺寸、壁厚、有无嵌件、嵌件数量及布局等，对收缩率值有很大影响。塑件的形状复杂、尺寸小、壁等，对收缩率值有很大影响。塑件的形状复杂、尺寸小、壁薄、带嵌件，收缩率就小。薄、带嵌件，收缩率就小。模具结构模具结构 模具的分型面、加压方向、浇口形式、尺寸及分布等对模具的分型面、加压方向、浇口形式、尺寸及分布等对收缩率影
33、响也很大，如采用直接浇口，浇口截面大，收缩小收缩率影响也很大，如采用直接浇口，浇口截面大，收缩小.成型工艺条件成型工艺条件 模具温度高、塑件冷却慢，则密度高、收缩大模具温度高、塑件冷却慢，则密度高、收缩大。结论：1.1.收缩率不是一个固定值，它是在一定的收缩率不是一个固定值，它是在一定的范围类变化的，这个范围越小，塑件的尺寸精范围类变化的，这个范围越小，塑件的尺寸精度就越容易保证。度就越容易保证。2.2.在模具设计的时候应综合考虑选择收缩在模具设计的时候应综合考虑选择收缩率，对精度高的塑件应该选择收缩率波动范围率，对精度高的塑件应该选择收缩率波动范围小的塑料，并且需要留有试模后修正的余地。小的
34、塑料，并且需要留有试模后修正的余地。2 2）流动性：流动性：概念：概念：塑料在一定温度和压力作用下，填充模具型腔塑料在一定温度和压力作用下，填充模具型腔的能力，称为塑料的流动性。的能力，称为塑料的流动性。流动性对塑件性能的影响：流动性对塑件性能的影响：塑料的塑料的流动性差流动性差，就不易充满型腔，因此需要较大的，就不易充满型腔，因此需要较大的成形压力才能成形。成形压力才能成形。塑料的塑料的流动性好流动性好，可以用较小的成形压力充满型腔。，可以用较小的成形压力充满型腔。但流动性太好，会使塑料在成形时产生严重的溢边，但流动性太好，会使塑料在成形时产生严重的溢边，填充不密实，塑件组织疏松，易粘模。填
35、充不密实，塑件组织疏松，易粘模。热塑性塑料的流动性常用热塑性塑料的流动性常用熔融指数熔融指数、螺旋线长螺旋线长度度来表示。来表示。熔融指数用如熔融指数用如图所示的标准装置图所示的标准装置（熔融指数测定仪）（熔融指数测定仪）来测定来测定。将被测塑料装入将被测塑料装入加热料筒中并进行加加热料筒中并进行加热，在一定的温度和热，在一定的温度和压力下，测定塑料熔压力下，测定塑料熔体在体在10min10min内从出料孔内从出料孔挤出的重量。挤出的重量。螺旋线长度用标准阿基米德螺旋线模螺旋线长度用标准阿基米德螺旋线模具来测定。具来测定。将被测塑料在一定的温度与压力下注将被测塑料在一定的温度与压力下注入模具内
36、，用其所达到的流动长度来表入模具内，用其所达到的流动长度来表示该塑料的流动性。示该塑料的流动性。常用热塑性塑料的流动性：常用热塑性塑料的流动性：流动性好流动性好 尼龙尼龙PAPA、聚乙烯、聚乙烯PEPE、聚苯乙烯、聚苯乙烯PSPS、聚丙烯、聚丙烯PPPP、醋酸纤维素、醋酸纤维素CACA。流动性中等流动性中等 ABSABS、有机玻璃、有机玻璃PMMAPMMA、聚甲醛、聚甲醛POMPOM、氯化聚、氯化聚醚醚CPTCPT。流动性差流动性差 聚碳酸酯聚碳酸酯PCPC、硬聚氯乙烯、聚苯醚、硬聚氯乙烯、聚苯醚PPOPPO、聚砜聚砜PSUPSU、氟塑料。、氟塑料。影响塑料流动性的因素影响塑料流动性的因素塑料
37、的分子结构与成分：塑料的分子结构与成分：具有线型分子结构塑料流动性好。加入填料，降低流动具有线型分子结构塑料流动性好。加入填料，降低流动性；加入增塑剂和润滑剂，增加塑料的流动性。性；加入增塑剂和润滑剂，增加塑料的流动性。温度：温度：塑料温度高，流动性好。在成形时可通过调节温度控制流塑料温度高，流动性好。在成形时可通过调节温度控制流动性。动性。压力：压力：注射压力注射压力，受剪切作用，受剪切作用，流动性，流动性。模具结构：模具结构：包括模具浇注系统的形式、尺寸和布置；冷却系统设计包括模具浇注系统的形式、尺寸和布置；冷却系统设计的合理性；熔料流动阻力等因素。凡促使熔料温度降低，流的合理性；熔料流动
38、阻力等因素。凡促使熔料温度降低，流动阻力增加的因素，都会使流动性降低。动阻力增加的因素，都会使流动性降低。3 3）相容性（共混性）：）相容性（共混性）：概念：概念：指两种或两种以上不同品种的塑料，在熔融指两种或两种以上不同品种的塑料，在熔融 状态下不产生相分离现象的能力。状态下不产生相分离现象的能力。不同塑料的相容性与其分子结构有一定关系，不同塑料的相容性与其分子结构有一定关系，分子结构相似者较易相容；反之较难。分子结构相似者较易相容；反之较难。通过塑料的这一性质，可得到类似共聚物的综通过塑料的这一性质，可得到类似共聚物的综合性能，这是改进塑料性能的重要途径之一。合性能，这是改进塑料性能的重要
39、途径之一。4 4）吸湿性）吸湿性 ：定义：塑料对水分的亲疏程度。定义：塑料对水分的亲疏程度。分类：分类：具有吸湿或粘附水分倾向的塑料：聚酰胺、聚碳酸酯、具有吸湿或粘附水分倾向的塑料：聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚、聚苯醚、ABSABS等；等；既不吸湿也不易粘附水分的塑料，如聚乙烯、聚丙烯既不吸湿也不易粘附水分的塑料，如聚乙烯、聚丙烯等。等。注：注：凡是具有吸湿或粘附水分倾向的塑料，如成型凡是具有吸湿或粘附水分倾向的塑料，如成型前水分未去除，则在成型过程中由于水分在成型设前水分未去除，则在成型过程中由于水分在成型设备的高温料筒中变为气体并促使塑料发生水解，成备的高温料筒中变为气体并促使塑料发生水解，成
40、型后塑料出现气泡、银丝等缺陷。因此，对吸湿性型后塑料出现气泡、银丝等缺陷。因此，对吸湿性和粘附水分倾向大的塑料，在成型之前应进行干燥，和粘附水分倾向大的塑料，在成型之前应进行干燥，使水分控制在使水分控制在0.50.50.2%0.2%以下。以下。5 5）热敏性和水敏性）热敏性和水敏性 概念：概念：某些热稳定性差的塑料，在高温下受热时间教某些热稳定性差的塑料，在高温下受热时间教长，或浇口截面过小或剪切作用过大的情况下，料长，或浇口截面过小或剪切作用过大的情况下，料温增高易出现就会产生降解、分解、变色的特性。温增高易出现就会产生降解、分解、变色的特性。热敏性塑料：热敏性塑料：硬聚氯乙烯、聚三氟氯乙烯
41、（硬聚氯乙烯、聚三氟氯乙烯（PCTFEPCTFE）、）、聚甲醛（聚甲醛（POMPOM）等。）等。解决方法：解决方法：1.1.加入稳定剂。加入稳定剂。2.2.合理选用设备。合理选用设备。3.正确的控制成型的时间及其周期。正确的控制成型的时间及其周期。4.4.及时清理设备中的分解物。及时清理设备中的分解物。5.5.采用合理的浇注系统。采用合理的浇注系统。水敏性水敏性 有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有 少量水分，在高温、高压下也会发少量水分，在高温、高压下也会发 生分解，这种性能称为水敏性。生分解，这种性能称为水敏性。这类材料在成型前必须进行干燥处理。这类材料在成型前必须
42、进行干燥处理。二、热固性塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能1 1）收缩性）收缩性产生收缩的原因产生收缩的原因热收缩：热收缩：是由于热胀冷缩而使塑件成型冷却后所产生的收缩。是由于热胀冷缩而使塑件成型冷却后所产生的收缩。热收缩与模具温度成正比，是影响收缩的最主要因素。热收缩与模具温度成正比，是影响收缩的最主要因素。结构变化引起收缩：结构变化引起收缩：由于交联反应，分子由线性结构变为网由于交联反应，分子由线性结构变为网状结构，分子链间距缩小，结构变得紧密，而产生了体积收状结构，分子链间距缩小，结构变得紧密，而产生了体积收缩。缩。弹性恢复弹性恢复：塑件从模具中取出后作用在塑件上的压力消失，塑件从模
43、具中取出后作用在塑件上的压力消失，由于弹性回复，会造成塑件体积的负收缩（膨胀）。由于弹性回复，会造成塑件体积的负收缩（膨胀）。塑性变形：塑性变形：塑件脱模时，成型压力迅速降低，但模壁紧压在塑塑件脱模时，成型压力迅速降低，但模壁紧压在塑件周围，使其产生塑性变形。件周围，使其产生塑性变形。影响收缩率的因素影响收缩率的因素2 2）流动性）流动性表示方法表示方法 拉西格流动拉西格流动性性（单位）（单位）测定方法：测定方法：将一定重量的被测塑料将一定重量的被测塑料预压成圆锭，将圆锭放入预压成圆锭，将圆锭放入压模中，在一定的温度和压模中，在一定的温度和压力下，测定它从模孔中压力下，测定它从模孔中挤出的长度
44、（毛糙部分不挤出的长度（毛糙部分不计在内），即为拉西格流计在内），即为拉西格流动值动值流动性对塑件的影响流动性对塑件的影响1.1.过大过大2.2.过小过小 模具设计的时候应该根据塑料的流动性来考虑浇注系统，模具设计的时候应该根据塑料的流动性来考虑浇注系统，分型面和进料方向。分型面和进料方向。影响塑料流动性的因素影响塑料流动性的因素塑料品种塑料品种 加入填料，流动性降低，加入增塑剂，流动性增加。加入填料，流动性降低，加入增塑剂，流动性增加。模具结构模具结构 模具成型表面光滑，型腔形状简单，有利于改善流动性。模具成型表面光滑，型腔形状简单，有利于改善流动性。成型工艺成型工艺 采用压锭及预热和提高成
45、型压力，在低于塑料硬化温度采用压锭及预热和提高成型压力，在低于塑料硬化温度的条件下提高成型温度等都能提高塑料的流动性。的条件下提高成型温度等都能提高塑料的流动性。3 3）比体积（比容）和压缩比）比体积（比容）和压缩比 比容比容 压缩比压缩比 表示粉状塑料的松散程度，用来确定模具加表示粉状塑料的松散程度，用来确定模具加料室的大小。料室的大小。影响：影响：1.1.比容和压缩率大，要求加料室体积增大，操作不比容和压缩率大，要求加料室体积增大，操作不便，浪费钢材，不利于加热。便，浪费钢材，不利于加热。2.2.比容和压缩率大，使塑件类充气增多，排气困难，比容和压缩率大，使塑件类充气增多，排气困难，成型周
46、期长，生产率低。成型周期长，生产率低。4 4）硬化速度）硬化速度硬化硬化是指热固性塑料成形时分子由线形向是指热固性塑料成形时分子由线形向体型转变，完成交联反应的过程。体型转变，完成交联反应的过程。硬化速度硬化速度通常以塑料试样硬化每通常以塑料试样硬化每1 1厚度厚度所需的秒数来表示。所需的秒数来表示。l影响硬化速度的因素：影响硬化速度的因素：塑料品种；塑件形状及壁厚；成型温度塑料品种；塑件形状及壁厚；成型温度及是否预热、预压等有密切关系。及是否预热、预压等有密切关系。例如：采用预压、预热、提高成型温度和增长例如：采用预压、预热、提高成型温度和增长加压时间等措施，都能显著加快硬化速度。加压时间等
47、措施，都能显著加快硬化速度。v硬化速度的选择（调整）：硬化速度的选择（调整）：注射成形时，应要求在塑化、填充时化学注射成形时，应要求在塑化、填充时化学反应慢，硬化慢，以保持长时间的流动状态，反应慢，硬化慢，以保持长时间的流动状态，但当充满型腔后，在高温、高压下应快速硬化。但当充满型腔后，在高温、高压下应快速硬化。硬化速度对塑件的影响：硬化速度对塑件的影响：1.1.硬化速度慢，使成型周期变长，生产率低硬化速度慢，使成型周期变长，生产率低2.2.硬化速度快，不能够制成大型、复杂的制件硬化速度快，不能够制成大型、复杂的制件5 5）水分和挥发物含量）水分和挥发物含量来源来源 制造时未除净制造时未除净
48、存储、运输过程中吸收（吸湿性塑料）存储、运输过程中吸收（吸湿性塑料）成型时化学反应附产物成型时化学反应附产物水发及挥发物含量的水发及挥发物含量的影响影响 1.1.过大，塑件易产生气泡、内应力和塑性变形，使过大，塑件易产生气泡、内应力和塑性变形，使机械强度降低；会促使流动性过大，容易溢料，机械强度降低；会促使流动性过大，容易溢料，收缩率增大，使塑件容易产生翘曲、波纹及光泽收缩率增大，使塑件容易产生翘曲、波纹及光泽不好等现象。不好等现象。2.2.过小，也会导致流动性不良，成型困难，同时不过小，也会导致流动性不良，成型困难，同时不利于压锭。利于压锭。第五节第五节 常用塑料常用塑料一、热塑性塑料一、热
49、塑性塑料(一一)聚乙烯聚乙烯(PE)(PE)1 1基本特性基本特性 是是树脂中分子结构最简单的一种树脂中分子结构最简单的一种，它来源丰富，它来源丰富，价格低廉，具有优异的电绝缘性和化学稳定性，易价格低廉，具有优异的电绝缘性和化学稳定性，易于成型加工，并且品种较多，可满足不同的性能要于成型加工，并且品种较多，可满足不同的性能要求。是目前求。是目前产量最大的树脂品种产量最大的树脂品种，用途极为广泛。，用途极为广泛。分为低密度聚乙烯（分为低密度聚乙烯（LDPELDPE）（高压法）和高密度）（高压法）和高密度聚乙烯（聚乙烯（HDPEHDPE）（低压法）和中密度聚乙烯。）（低压法）和中密度聚乙烯。外观：
50、乳白色蜡状物，无味、无毒，半透的颗粒外观：乳白色蜡状物，无味、无毒，半透的颗粒状物料。状物料。在热、光和氧气的作用下会变脆和老化，使用的在热、光和氧气的作用下会变脆和老化，使用的温度范围比较的窄。温度范围比较的窄。2主要用途主要用途 低压聚乙烯用来制造塑料管、塑料板、塑料绳；低压聚乙烯用来制造塑料管、塑料板、塑料绳；中压聚乙烯制造瓶类、包装用的薄膜等中压聚乙烯制造瓶类、包装用的薄膜等 高压聚乙烯用来制造塑料软管、塑料瓶以及包覆高压聚乙烯用来制造塑料软管、塑料瓶以及包覆电缆的外皮等等。电缆的外皮等等。3.成型特点成型特点(1)(1)成型收缩率及收缩范围大，因此容易产生缩孔。成型收缩率及收缩范围大