注射模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ).ppt

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1、程 2006年5月2223日,1,第二章 塑 料,問(wèn)題：,1.什么是模具？什么是塑料模具？,2.影響塑件成型的三要素是什么？,3.簡(jiǎn)述注射成型原理？,程 2006年5月2223日,2,學(xué)習(xí)目的與要求：,1.理解塑料的概念、分類(lèi)、成份；,2.理解熱固性、熱塑性塑料兩個(gè)概念，二者的區(qū)別；,3.了解塑料的特性及用途。,1.重點(diǎn)：塑料的概念、成份、分類(lèi),重點(diǎn)難點(diǎn)：,2.難點(diǎn)：對(duì)概念的理解,程 2006年5月2223日,3,一、塑料的組成,塑料是一種可塑成型的材料。它是以高分子聚合物樹(shù)脂（目前多用合成樹(shù)脂）為主要成分，在加熱、加壓等條件下，可塑制成一定形狀，并且在常溫下保持形狀不變的特殊材料。,塑料均以

2、合成樹(shù)脂為基本原料，并視需要加入適當(dāng)?shù)奶砑觿?。其組成成分是樹(shù)脂加添加劑。,程 2006年5月2223日,4,1、樹(shù)脂,樹(shù)脂是在受熱時(shí)軟化，在外力作用下有流動(dòng)傾向的聚合物。它是塑料中起粘性作用的成分，也叫粘料，樹(shù)脂主要決定塑料的類(lèi)型（熱塑性或熱固性）和基本決定塑料的主要性能（物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能及電性能）,是指由自然界中動(dòng)植物分泌物所得的無(wú)定形有機(jī)物質(zhì)，如松香、琥珀等。,是指由簡(jiǎn)單有機(jī)物經(jīng)化學(xué)合成或某些天然產(chǎn)物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)而得到的樹(shù)脂產(chǎn)物。,天然樹(shù)脂,合成樹(shù)脂,程 2006年5月2223日,5,2、添加劑,為了改變塑料的性能而加入的成分稱(chēng)為添加劑,（1）填充劑 填充劑又稱(chēng)填料，是塑料中的重

3、要的但并非每種塑料必不可少的成分。填充劑與塑料中的其它成分機(jī)械混合，它們之間不起化學(xué)作用，但與樹(shù)脂牢固膠黏在一起。 作用： 減少樹(shù)脂用量，降低塑料成本； 改善塑料的加工性能和使用性能、塑料的硬度、剛度、 沖擊強(qiáng)度、電絕緣性、而熱性、成型收縮率等。,程 2006年5月2223日,6,1、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）等樹(shù)脂中加入木粉后，既克服了它的脆性，又降低了成本；,舉例：,2、用玻璃纖維（GFR）作為塑料的填充劑，能使塑料的 力學(xué)性能大幅度提高；,3、酚醛（PF）樹(shù)脂中加入木粉后，可以獲得機(jī)械強(qiáng)度 高的膠木；加入云母、石英和石棉可提高塑料的耐熱性 和絕緣性。有的填充劑還可以使塑料具有樹(shù)脂

4、所沒(méi)有的 性能，如導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、導(dǎo)熱性等。,程 2006年5月2223日,7,分類(lèi)：,粉狀：木粉、石棉粉、滑石粉、石墨粉等；,纖維狀：石棉、玻璃纖維等；,層狀（片狀）：紙、棉布、玻璃布等。,填充劑在塑料中的含量一般控制在40%以下。,程 2006年5月2223日,8,（2）增塑劑,它是能與樹(shù)脂相溶的、不易揮發(fā)的高沸點(diǎn)有機(jī)化合物。,作用：,提高塑性、流動(dòng)性和柔軟性；,降低剛性和脆性；,改善塑料的工藝性能和使用性能。,舉例：,聚氯乙烯樹(shù)脂中加入鄰苯二甲酸二丁酯，可變?yōu)橄裣?膠一樣的軟塑料。,程 2006年5月2223日,9,醋酸纖維（CA）、聚氯乙烯（PVC）等的可塑性很小，柔軟性也很差，為了降

5、低樹(shù)脂的熔融粘度和熔融溫度，改善其成型加工性能，改進(jìn)塑件的柔韌性、彈性以及其它各種必要的性能。,目前工業(yè)上只有聚乙烯（PE）、醋酸纖維（CA）、硝酸纖維（CN）等少數(shù)幾種塑料添加增塑劑，其中聚氯乙烯的增塑劑含量達(dá)80%以上。,程 2006年5月2223日,10, 穩(wěn)定劑,凡能阻緩材料變質(zhì)的物質(zhì)稱(chēng)為穩(wěn)定劑。,可分為以下三種：,它的主要作用就是抑制或防止樹(shù)脂在加工或使用過(guò)程中受熱而降解。有機(jī)錫化合物等,它的主要作用是阻止樹(shù)脂在光的作用下降解（塑料變色、力學(xué)性能下降等等）。有炭黑等,延緩或抑制塑料氧化速度。有酚類(lèi)化合物等。,熱穩(wěn)定劑：,光穩(wěn)定劑 ：,抗氧化劑 ：,穩(wěn)定劑的用量一般為塑料的0.3%0.

6、5%。,程 2006年5月2223日,11, 潤(rùn)滑劑,為防止塑料在成型過(guò)程中粘模，減少塑料對(duì)模具的摩擦，改善塑料的流動(dòng)性，提高塑件表面的光澤度而加入的添加劑。,常用的潤(rùn)滑劑有石蠟、硬脂酸及其鹽類(lèi)等,使用潤(rùn)滑劑的塑料有聚苯乙烯（PE）、尼龍（PA）、ABS、硬聚氯乙烯（UPVC）等。,添加潤(rùn)滑劑的量一般小于1.5%。,程 2006年5月2223日,12, 著色劑,起裝飾美觀的作用，某些著色劑還能提高塑料的光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和耐候性。,為使塑件獲得各種所需色彩，常常在塑料組分中加入著色劑。著色劑品種很多，但大體分為有機(jī)顏料、無(wú)機(jī)顏料和染料三大類(lèi)。有些著色劑兼有其他作用，如本色聚甲醛塑料用碳黑著色后

7、能在一定程度上有助于防止光老化；聚氯乙烯用二鹽基性亞磷酸鉛等顏料著色后，可避免紫外線的射入，對(duì)樹(shù)脂起著屏蔽作用，因此，它們還可以提高塑料的穩(wěn)定性。 用量小于2%。,程 2006年5月2223日,13,在熱固性塑料成型時(shí)，有時(shí)要加入一種可以 使合成樹(shù)脂完成交聯(lián)反應(yīng)而固化的物質(zhì)。,優(yōu)點(diǎn)：改善塑件的機(jī)械力學(xué)性能。,6、增強(qiáng)劑,缺點(diǎn)：使流動(dòng)性下降惡化成型加工性、降低模具的壽命。 （玻璃纖維、石棉纖維、亞麻、棉花、碳纖維）,7、固化劑,還有阻燃劑、抗靜電劑、發(fā)泡劑、防腐劑和加工助劑等,并非每種塑料都要加入全部的添加劑，根據(jù)塑料品種和 需求有選擇性的加入某些添加劑。,程 2006年5月2223日,14,

8、二、塑料的分類(lèi),1、按合成樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)及其成型特性分類(lèi),熱固性塑料 在受熱或其它條件下能固化成不熔不溶 性物質(zhì)的塑料 ，其分子結(jié)構(gòu)最終為體型結(jié)構(gòu)。 （變化過(guò)程不可逆）,熱塑性塑料 指在特定溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和 冷卻硬化的塑料，其分子結(jié)構(gòu)是線型或支鏈型結(jié)構(gòu)。 (變化過(guò)程可逆),程 2006年5月2223日,15,程 2006年5月2223日,16,（3）特種塑料 一般指具有特種功能（如耐熱、自潤(rùn)滑等）應(yīng)用于特殊要求的塑料。（ 氟氧料、聚酰亞胺塑料、有機(jī)硅樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂）,（2）工程塑料 一般指能承受一定的外力作用，并有良好的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍能保

9、持其優(yōu)良性能，可以作為工程結(jié)構(gòu)件的塑料。尼龍（PA）、聚砜（PSU）、聚甲醛（POM）、聚碳酸脂（PC）、ABS、聚苯醚（PPO0、聚四氟乙?。≒TFE）。,（1）通用塑料 一般指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價(jià)廉的塑料。聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、酚醛塑（料PF）與氨基塑料等六大品種,2按塑料的用途分：,程 2006年5月2223日,17,三、塑料的特性及用途,特性：塑料的密度一般在0.92.3g/cm3范圍內(nèi)，約為鋁的1/2，銅的1/6。泡沫塑料的密度更小，其密度一般小于0.01g/ cm3。,1、密度小、質(zhì)量輕,用途：車(chē)輛、船舶、飛機(jī)、宇宙航天器、日

10、用品和家用 電器。,傳統(tǒng)的材料如金屬、陶瓷、木材等逐步被塑料所代替。,程 2006年5月2223日,18,特性：塑料的強(qiáng)度和鋼度雖然不如金屬好，但塑料的密度小，所以其比強(qiáng)度和比鋼度相當(dāng)高。如玻璃纖維增強(qiáng)塑料碳纖維增強(qiáng)塑料的比強(qiáng)度和比鋼度都比鋼材好。,2、比強(qiáng)度和比鋼度高,用途：人造衛(wèi)星、火箭、導(dǎo)彈上的結(jié)構(gòu)零件。,程 2006年5月2223日,19,特性：絕大多數(shù)的塑料都有良好的耐酸、堿、鹽、水和氣體的性能，在一般的條件下，它們不與這些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。,3、化學(xué)穩(wěn)定性能好,用途：管道、容器、化工設(shè)備的零部件。,程 2006年5月2223日,20,特性：塑料的摩擦系數(shù)小、耐磨性好、有很好的自潤(rùn)滑

11、性，加上比強(qiáng)度高，傳動(dòng)噪聲小，它可以在液體介質(zhì)、半干甚至干摩擦條件下有效地工作。,4、耐磨和自潤(rùn)滑性好,用途：軸承、齒輪、凸輪和滑輪等機(jī)器零件。,程 2006年5月2223日,21,塑料在一定條件下具有良好的塑性，這就為它的成型加工創(chuàng)造了有利的條件，它可以采用多種成型方法高效率地制造產(chǎn)品。 塑料的著色比較容易，而且著色范圍廣，可染成各種顏色。 有些塑料的光學(xué)性能很好，具有良好的光澤，不加填料可制成透明性很好的塑件，如常用的有機(jī)玻璃（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸脂（PC）等。,5、成型和著色性能好,程 2006年5月2223日,22,特性：一般的塑料都具有一定的粘結(jié)能力。有一種號(hào)稱(chēng)萬(wàn)能膠

12、的環(huán)氧樹(shù)脂，它不但可以粘結(jié)木材、橡膠、皮革、玻璃、陶瓷等非金屬材料，而且還可以粘結(jié)鋼、銅、鋁等金屬材料。,6、粘結(jié)能力強(qiáng),用途：用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)金屬構(gòu)件（如橋梁、屋架、機(jī)翼 等）可以代替金屬結(jié)構(gòu)的鉚接和焊接。,程 2006年5月2223日,23,特性：塑料具有優(yōu)越的電絕緣性能和耐電弧特性。,7、電絕緣性能好,用途：電機(jī)、電器和電子工業(yè)中做結(jié)構(gòu)零件和絕緣材料。,特性：塑料零件的傳動(dòng)摩擦，噪音小，吸震性能好。,8、消聲和吸震性能好,用途：高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械零件和汽車(chē)的保險(xiǎn)杠、內(nèi)裝飾板 等結(jié)構(gòu)零件,程 2006年5月2223日,24,用途：塑料經(jīng)改性后，它的性能更廣泛，應(yīng)用領(lǐng)域更廣。,9、多種防護(hù)性能,特

13、性：除防腐和絕緣性能外，塑料還具有防水、防潮、 防透氣、防震、防輻射等多種防護(hù)性能。,,程 2006年5月2223日,25,塑料缺點(diǎn)及使用局限,插序：,耐熱性較差，一般塑料的工作溫度僅100C左右，否則會(huì)降解、老化,導(dǎo)熱性較差，所以在要求導(dǎo)熱性好的場(chǎng)合，不能用塑料件。,吸濕性大，容易發(fā)生水解老化。,易老化，所以對(duì)于使用壽命較長(zhǎng)的場(chǎng)合，一般還是用金屬件。,程 2006年5月2223日,26,常用塑料見(jiàn)課本15頁(yè),程 2006年5月2223日,27,塑料資料 1、常用塑料識(shí)別方法,程 2006年5月2223日,28,塑料資料 2、常用塑料的密度,程 2006年5月2223日,29,塑料資料

14、 3、常用塑料的用途,1、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS),,,,ABS廣泛應(yīng)用于家用電子電器、工業(yè)設(shè)備及日常生活用品等領(lǐng)域；計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、錄音機(jī)、電話、電風(fēng)扇、凈水加熱器等殼體；工業(yè)機(jī)械中的齒輪、泵水輪、軸承、儀器儀表盤(pán)等，玩具、包裝容器、家具、安全帽、農(nóng)用噴霧器等,程 2006年5月2223日,30,,2、聚丙烯(PP),適用于制作一般機(jī)械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件；水管、膠膜、膠布、電線蔽護(hù)材料、容器、汽車(chē)保險(xiǎn)桿、儀表板、鉸鏈 、洗發(fā)液瓶蓋、一次性注射器管、水桶、魚(yú)網(wǎng)、粗繩、濾布、一次性水杯、電器絕緣制品等,3、聚苯乙烯(PS),適用于制作絕緣透明件、裝飾件及化學(xué)儀器、光學(xué)儀

15、器等零件聚苯乙烯在工業(yè)上可制造儀器儀表零件、燈罩、透明模型、絕緣材料、接線盒、電池盒等；在日用品方面可用于制造包裝材料、裝飾材料、各種容器、玩具等,程 2006年5月2223日,31,4、聚碳酸酯(PC),,適用于制作儀表小零件、絕緣透明和耐沖擊零件;照相機(jī)本體、機(jī)具外殼、安全帽、潛水鏡、安全鏡片、管材、接線板、絕緣套、防護(hù)罩、螺桿、CD片等,,5、聚甲醛(POM),適用于制作減摩零件、傳動(dòng)零件、化工容器及儀器儀表外殼；齒輪、把手、玩具、螺桿、儀表外殼、輸油管、飛輪等,程 2006年5月2223日,32,高密度聚乙烯適用于制作塑料管、塑料板以及承載不高的零件，如齒輪、軸承等 低密度聚乙烯適用于

16、制作塑料薄膜、軟管、塑料瓶以及電器工業(yè)的絕緣零件和包覆電纜等,6、聚乙烯(PE),硬聚氯乙烯適用于制作防腐管道、管件、輸油管、離心泵、鼓風(fēng)機(jī)、插座、插頭、開(kāi)關(guān)、電纜等 軟聚氯乙烯適用于制作薄板、薄膜、電線電纜包覆層、密封件、涼鞋、雨衣、玩具、人造革等,7、聚氯乙烯(PVC),程 2006年5月2223日,33,8、尼龍,尼龍6適用于制作軸承、凸輪、墊片、薄膜、高壓密封圈等,尼龍66適用于制作齒輪、滑輪、薄膜、電纜護(hù)套、醫(yī)療器械等,尼龍1010適用于制作毛刷、篩網(wǎng)、電動(dòng)機(jī)、醫(yī)療器械中代替金屬、葉輪中代替銅等,尼龍610適用于制作汽車(chē)中的齒輪、襯墊、軸襯等精密 零件、儲(chǔ)油容器、儀表殼、高強(qiáng)度零件等

17、,程 2006年5月2223日,34,適用于制作耐熱件、耐腐蝕、絕緣件、減摩耐磨傳動(dòng)件、緊固件、儀器儀表零件、計(jì)算機(jī)零件等,9、聚砜(PSU),適用于制作耐熱件、絕緣件、減摩耐磨零件、傳動(dòng)零件、醫(yī)療器械電子設(shè)備、螺釘、慰斗、齒輪等,10、聚苯醚(PPO),主要用來(lái)制造日常生活和文教用品；耐磨零件,11、酚醛塑料(PF),程 2006年5月2223日,35,12、醋酸纖維素,主要用來(lái)制造膠片、文具用品、眼鏡框、汽車(chē)方向盤(pán)、包裝薄膜等,13、有機(jī)玻璃,主要用來(lái)制造航空玻璃、醫(yī)療器械、光學(xué)鏡片、儀表外殼、燈具、飾品等,,程 2006年5月2223日,36,四、塑料的熱力學(xué)性能與加工工藝性,塑料的物理

18、、力學(xué)性能與溫度密切相關(guān)，溫度變化時(shí)，塑料的受力行為發(fā)生變化，呈現(xiàn)出不同的物理狀態(tài)，表現(xiàn)出分階段的力學(xué)性能特點(diǎn)。塑料在受熱時(shí)的物理狀態(tài)和力學(xué)性能對(duì)塑料的成型加工有著非常重要的意義。,1、塑料的熱力學(xué)性能,（1）熱塑性塑料在受熱時(shí)的物理狀態(tài),熱塑性塑料在受熱時(shí)常存在的物理狀態(tài)為：玻璃態(tài)（結(jié)晶聚合物亦稱(chēng)結(jié)晶態(tài)）、高彈態(tài)和粘流態(tài)，如圖所示為線型無(wú)定形聚合物和線型結(jié)晶型聚合物受恒定壓力時(shí)變形程度與溫度關(guān)系的曲線，也稱(chēng)熱力學(xué)曲線。,,程 2006年5月2223日,37,當(dāng)塑料受熱溫度超過(guò)g時(shí)，由于聚合物的鏈段運(yùn)動(dòng)，塑料進(jìn)入高彈態(tài)。處于這一狀態(tài)的塑料類(lèi)似橡膠狀態(tài)的彈性體，仍具有可逆的形變性質(zhì)。,,玻璃態(tài),

19、,從圖中曲線1可以看到，線型無(wú)定形聚合物有明顯的高彈態(tài)，而在曲線2可看到，線型結(jié)晶聚合物無(wú)明顯的高彈態(tài)，這是因?yàn)橥耆Y(jié)晶的聚合物無(wú)高彈態(tài)，或者說(shuō)在高彈態(tài)溫度下也不會(huì)有明顯的彈性變形，但結(jié)晶型聚合物一般不可能完全結(jié)晶，都含有非結(jié)晶的部分，所以它們?cè)诟邚棏B(tài)溫度階段仍能產(chǎn)生一定程度的變形，只不過(guò)比較小而已。,,,程 2006年5月2223日,38,高彈態(tài),當(dāng)塑料受熱溫度超過(guò)g時(shí)，由于聚合物的鏈段運(yùn)動(dòng)，塑料進(jìn)入高彈態(tài)。處于這一狀態(tài)的塑料類(lèi)似橡膠狀態(tài)的彈性體，仍具有可逆的形變性質(zhì)。,,從圖中曲線1可以看到，線型無(wú)定形聚合物有明顯的高彈態(tài)，而在曲線2可看到，線型結(jié)晶聚合物無(wú)明顯的高彈態(tài)，這是因?yàn)橥耆Y(jié)晶的

20、聚合物無(wú)高彈態(tài)，或者說(shuō)在高彈態(tài)溫度下也不會(huì)有明顯的彈性變形，但結(jié)晶型聚合物一般不可能完全結(jié)晶，都含有非結(jié)晶的部分，所以它們?cè)诟邚棏B(tài)溫度階段仍能產(chǎn)生一定程度的變形，只不過(guò)比較小而已。,,,程 2006年5月2223日,39,粘流態(tài),當(dāng)塑料受熱溫度超過(guò)f時(shí)，由于分子鏈的整體運(yùn)動(dòng)，塑料開(kāi)始有明顯的流動(dòng)，塑料開(kāi)始進(jìn)入粘流態(tài)變成粘流液體，通常我們也稱(chēng)之為熔體。塑料在這種狀態(tài)下的變形不具可逆性質(zhì)，一經(jīng)成型和冷卻后，其形狀永遠(yuǎn)保持下來(lái)。,,f稱(chēng)為粘流化溫度，是聚合物從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)（或粘流態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)）的臨界溫度。當(dāng)塑料繼續(xù)加熱，溫度至d時(shí)，聚合物開(kāi)始分解變色，d稱(chēng)為熱分解溫度，是聚合物在高溫下開(kāi)始分

21、解的臨界溫度。,,,程 2006年5月2223日,40,（2）熱固性塑料在受熱時(shí)的物理狀態(tài),熱固性塑料在受熱時(shí)，由于伴隨著化學(xué)反應(yīng)，它的物理狀態(tài)變化與熱塑性塑料明顯不同。開(kāi)始加熱時(shí)，由于樹(shù)脂是線型結(jié)構(gòu)，和熱塑性塑料相似，加熱到一定溫度時(shí)樹(shù)脂分子鏈運(yùn)動(dòng)的結(jié)果使之很快由固態(tài)變成粘流態(tài)，這使它具有成型的性能。但這種流動(dòng)狀態(tài)存在的時(shí)間很短，很快由于化學(xué)反應(yīng)的作用，分子結(jié)構(gòu)變成網(wǎng)狀，分子運(yùn)動(dòng)停止了，塑料硬化變成堅(jiān)硬的固體。再加熱分子運(yùn)動(dòng)仍不能恢復(fù)，化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，分子結(jié)構(gòu)變成體型，塑料還是堅(jiān)硬的固體。當(dāng)溫度升到一定值時(shí)，塑料開(kāi)始分解。,,程 2006年5月2223日,41,2、塑料的加工工藝性,塑料在

22、受熱時(shí)的物理狀態(tài)決定了塑料的成型加工性能。,當(dāng)溫度高于f時(shí)，塑料由固體狀的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w狀的粘流態(tài)即熔體。從f開(kāi)始分子熱運(yùn)動(dòng)大大激化，材料的彈性模量降低到最低值，這時(shí)塑料熔體形變特點(diǎn)是，在不太大的外力作用下就能引起宏觀流動(dòng)，此時(shí)形變中主要是不可逆的粘性形變，冷卻聚合物就能將形變永久保持下來(lái)。因此，這一溫度范圍常用來(lái)進(jìn)行注射、擠出、吹塑和貼合等加工。,過(guò)高的溫度將使塑料的粘度大大降低，不適當(dāng)?shù)脑龃罅鲃?dòng)性容易引起諸如注射成型中的溢料、擠出塑件的形狀扭曲、收縮和紡絲過(guò)程中纖維的毛細(xì)斷裂等現(xiàn)象。溫度高到分解溫度d附近還會(huì)引起聚合物分解，以致降低產(chǎn)品物理力學(xué)性能或引起外觀不良等。,,程 2006年5月

23、2223日,42,表-熱塑性塑料在不同狀態(tài)下的物理、工藝性能,程 2006年5月2223日,43,五、塑料的工藝性能,塑料的工藝性能是塑料在成型加工過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的特有性質(zhì)，其表現(xiàn)在許多方面，有些性能直接影響成型方法和塑件質(zhì)量，同時(shí)也影響著模具的設(shè)計(jì)。,1、收縮性,塑件自模具中取出冷卻到室溫后，各部分尺寸都比原來(lái)在模具中的尺寸有所縮小，這種性能稱(chēng)為收縮性。,由于這種收縮不僅是樹(shù)脂本身的熱脹冷縮造成的，而且還與各種成型因素有關(guān)，因此成型后塑件的收縮稱(chēng)為成型收縮。,程 2006年5月2223日,44,（1）影響塑料成型收縮的因素, 塑料品種 各種塑料都有其各自的收縮率范圍，同一種塑料由于相對(duì)分子質(zhì)

24、量、填料及配比等不同，則其收縮率及各向異性也不同。一般情況下，熱塑性塑料比熱固性塑料收縮性大，結(jié)晶性塑料大于非結(jié)晶性塑料；塑料中樹(shù)脂含量越多，該塑料的收縮率越大。 制品結(jié)構(gòu) 塑件的形狀、尺寸、壁厚、有無(wú)嵌件、嵌件數(shù)量及布局等，對(duì)收縮率值有很大影響，如塑件壁厚收縮率大，有嵌件則收縮率小。 模具結(jié)構(gòu) 模具的分型面位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、型腔布局及溫度控制系統(tǒng)等模具結(jié)構(gòu)因素都會(huì)直接影響熔體在型腔內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)、密度的分布以及保壓補(bǔ)縮等工藝過(guò)程，從而對(duì)塑料的成型收縮產(chǎn)生。如注射成型時(shí)，采用直接澆口，澆口截面大時(shí)則收縮小。但方向性明顯。,程 2006年5月2223日,45, 成型工藝 模具溫度、注射壓力、保壓

25、時(shí)間等成型條件對(duì)塑料制品收縮均有直接影響。模具溫度高，熔體冷卻慢，密度高，收縮大，尤其對(duì)結(jié)晶料，因其體積變化大故收縮大。模溫分布是否均勻也直接影響到塑料制品各部分收縮量的大小幾方向性。注射壓力高，熔了粘度差小，剪切應(yīng)力小，脫模后彈性回跳大，收縮減小。保壓時(shí)間亦對(duì)收縮有影響，保壓時(shí)間長(zhǎng)則收縮小，但方向性明顯。,程 2006年5月2223日,46,（2）導(dǎo)致塑料成型收縮的因素, 塑料的熱脹冷收縮。 塑料制品脫模后的彈性恢復(fù)。 方向性收縮。成型時(shí)由于高分子聚合物沿料流方向取向，而導(dǎo)致塑料制品呈現(xiàn)各向異性。沿料流方向收縮大，與料流垂直方向的收縮小。,程 2006年5月2223日,47,（3）收縮率的計(jì)

26、算,收縮率由于成型模具與塑料的線膨脹系數(shù)不同，可 分為實(shí)際收縮率和計(jì)算收縮率兩種，其計(jì)算公式如下：,程 2006年5月2223日,48,常用塑料的收縮率 表1,程 2006年5月2223日,49,常用塑料的收縮率 表2,程 2006年5月2223日,50, 對(duì)于收縮率范圍較大的塑料品種，應(yīng)根據(jù)塑料制品的形狀，特別是對(duì)壁厚來(lái)確定塑料的收縮率，壁厚大的取大值，反之取小值。,（4）塑料成型收縮的取值原則, 對(duì)于收縮率范圍較小的塑料品種，可按收縮率的范 圍取中間值，也就是平均收縮率。,程 2006年5月2223日,51, 塑料制品各部分尺寸的受損率是不同的，特別是對(duì)對(duì)于收縮率范圍較

27、大的塑料品種，壁厚方向的尺寸與高度方向尺寸的收縮率應(yīng)取不同值。如用聚丙烯所成型的塑料制品的壁厚為2mm時(shí), 收縮率應(yīng)取1%2%; 當(dāng)塑料制品的壁厚為4mm時(shí), 收縮率應(yīng)取2%2.5%。, 對(duì)于收縮量很大的塑料，可利用現(xiàn)有的或材料的供應(yīng) 部門(mén)提供的收縮率的圖表來(lái)確定收縮率，也可以根據(jù)類(lèi)似 塑料的成型工藝條件來(lái)進(jìn)行估算，對(duì)于精度要求交稿的塑 料制品應(yīng)留有修模余量。,程 2006年5月2223日,52,在成型過(guò)程中，塑料熔體在一定的溫度、壓力下填充模具型腔的能力稱(chēng)為塑料的流動(dòng)性。塑料流動(dòng)性差，就不容易充滿型腔，易產(chǎn)生缺料、填充不足、成型壓力大、不易成型等缺陷。相反，塑料的流動(dòng)性好，可以用較小的成型壓

28、力充滿型腔。但流動(dòng)性太好，會(huì)在成型時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的溢邊、流涎、填充不實(shí)、制品組織疏松、易粘模等缺陷。,2、流動(dòng)性,程 2006年5月2223日,53,具有線型分子而沒(méi)有或很少有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂流動(dòng)性大。塑料中加入填料，會(huì)降低樹(shù)脂的流動(dòng)性，而加入增塑劑或潤(rùn)滑劑，則可增加塑料的流動(dòng)性。,（1） 塑料的流動(dòng)性與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān),按模具設(shè)計(jì)要求，可將流動(dòng)性分為三類(lèi)： 流動(dòng)性較好。如尼龍（PA）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）、醋酸纖維素（CA）等。 流動(dòng)性一般。如ABS、有機(jī)玻璃（PMMA）、聚甲醛（POM）、改性聚苯乙烯（HIPS）、聚氯醚等。 流動(dòng)性差。如聚碳酸脂（PC）、硬聚氯乙烯（U

29、PVC）、聚苯醚（PPO）、聚砜（PSU）、氟氧料（CA）等。,（2） 塑料的流動(dòng)性分類(lèi),程 2006年5月2223日,54,（3） 影響塑料的流動(dòng)性主要因素 溫度：料溫高，則流動(dòng)性大，但不同塑料各有差異。聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、ABS、AS、聚碳酸酯、醋酸纖維素等塑料流動(dòng)性隨溫度變化的影響較大；而聚乙烯、聚甲醛的流動(dòng)性受溫度變化的影響較小。 壓力：注射壓力增大，則熔料受剪切作用大，流動(dòng)性也增大，尤其是聚乙烯、聚甲醛較為敏感。 模具結(jié)構(gòu)：澆注系統(tǒng)的形式、尺寸、布置（如型腔表面粗糙度、澆道截面厚度、型腔形式、排氣系統(tǒng)）、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、熔料流動(dòng)阻力等因素都直接影響熔料的流動(dòng)性。

30、 凡促使熔料溫度降低，流動(dòng)阻力增大的因素（如塑件壁厚太薄，轉(zhuǎn)角處采用尖角等），流動(dòng)性就會(huì)降低。,程 2006年5月2223日,55,熱敏性是指某些熱穩(wěn)定性差的塑料，在料溫高和受熱時(shí)間長(zhǎng)或澆口截面過(guò)小的情況下就易產(chǎn)生降解、分解、變色、分解傾向的特性，熱敏性很強(qiáng)的塑料稱(chēng)為熱敏性塑料，如硬聚氯乙烯（UPVC）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、聚甲醛（POM）等。 熱敏性塑料產(chǎn)生分解、變色實(shí)際上是高分子材料的變質(zhì)、破壞，不但影響塑料的性能，而且分解出氣體或固體，尤其是有的氣體對(duì)人體、設(shè)備和模具都有損害，有的分解產(chǎn)物往往又是該塑料分解的催化劑，如聚氯乙烯分解產(chǎn)物氯化氫，能促使高分子分解作用進(jìn)一步加劇。,3、

31、熱敏性,程 2006年5月2223日,56, 在熱敏性塑料中加入穩(wěn)定劑。 正確控制成型溫度和成型設(shè)備。 合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，模具表面鍍鉻。 及時(shí)清理模具和設(shè)備中的分解物。 因此在模具設(shè)計(jì)、選擇注射機(jī)及成型時(shí)都應(yīng)注意。可選用螺桿式注射機(jī)，增大澆注系統(tǒng)截面尺寸，模具表面鍍鉻，不允許有死角滯料，嚴(yán)格控制成型溫度、模溫、加熱時(shí)間、螺桿轉(zhuǎn)速及背壓等措施。還可在熱敏性塑料中加入穩(wěn)定劑，以減弱熱敏性能。,為防止熱敏性塑料在成型過(guò)程中出現(xiàn)分解的現(xiàn)象， 可采用以下措施：,程 2006年5月2223日,57,所謂水敏性是指有的塑料即使含有少量水分但在高溫、高壓下也會(huì)發(fā)生分解，這種性能稱(chēng)為水敏性，對(duì)此可采取預(yù)先干燥處

32、理等措施。如聚碳酸酯（PC）。,4、水敏性,相容性是指兩種或兩種以上不同品種的塑料，在熔融狀態(tài)下不產(chǎn)生相分離現(xiàn)象的能力。如果兩種塑料不相容，則混熔時(shí)制件會(huì)出現(xiàn)分層、脫皮等表面缺陷。不同塑料的相容性與其分子結(jié)構(gòu)有一定關(guān)系，分子結(jié)構(gòu)相似者較易相容，例如高壓聚乙烯、低壓聚乙烯、聚丙烯彼此之間的混熔等；分子結(jié)構(gòu)不同時(shí)較難相容，例如聚乙烯和聚苯乙烯之間的混熔。塑料的相容性又俗稱(chēng)為共混性。,5、相容性,通過(guò)塑料的這一性質(zhì)，可以得到類(lèi)似共聚物的綜合性能，是改進(jìn)塑料性能的重要途徑之一，例如聚碳酸酯和ABS塑料相容，就能改善聚碳酸酯的工藝性。,程 2006年5月2223日,58,吸濕性是指塑料對(duì)水分的親疏程度。

33、凡是具有吸濕或粘附水分傾向的塑料，如成型前水分未去除，則在成型過(guò)程中由于水分在成型設(shè)備的高溫料筒中變?yōu)闅怏w并促使塑料發(fā)生水解，成型后塑料出現(xiàn)氣泡、銀絲等缺陷。這樣，不僅增加了成型難度，而且降低了塑件表面質(zhì)量和力學(xué)性能。因此，為保證成型的順利進(jìn)行和塑件質(zhì)量，對(duì)吸濕性和粘附水分傾向大的塑料，在成型之前應(yīng)進(jìn)行干燥，使水分控制在0.50 .2%以下，ABS的含水量應(yīng)控制在0.2%以下。,6、吸濕性,程 2006年5月2223日,59,據(jù)此塑料大致可分為兩類(lèi)： 具有吸濕或粘附水分傾向的塑料，如聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚砜（PSU）、有機(jī)玻璃（PMMA）、ABS等； 既不吸濕也不易粘附水分的塑料

34、，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚甲醛（POM）、聚苯乙烯（PS）等。,程 2006年5月2223日,60,當(dāng)一定熔體指數(shù)的塑料熔體在恒溫下通過(guò)噴嘴孔時(shí)，其流速超過(guò)一定值后，擠出的熔體表面發(fā)生明顯的橫向凹凸不平甚至裂紋，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熔體破裂。發(fā)生熔體破裂會(huì)影響塑件的外觀和使用性能，所以對(duì)于熔體指數(shù)高的塑料，應(yīng)增大噴嘴、流道和澆口截面，減小注射速度，提高料溫，從而防止熔體破裂的產(chǎn)生。,7、熔體破裂,程 2006年5月2223日,61,有些塑料對(duì)應(yīng)力比較敏感，成型時(shí)容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)脆易裂，當(dāng)塑件在外力或溶劑作用下容易產(chǎn)生開(kāi)裂的現(xiàn)象，也稱(chēng)為應(yīng)力開(kāi)裂。如聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、聚砜（

35、PSU）等屬于這類(lèi)材料。 為防止這一缺陷的產(chǎn)生，可采用以下措施： 可在塑料中加入增強(qiáng)材料加以改性。 應(yīng)合理設(shè)計(jì)成型工藝過(guò)程和模具，如物料成型前的預(yù)熱干燥，正確規(guī)定成型工藝條件，盡量不設(shè)置嵌件，對(duì)塑件進(jìn)行后處理，合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和推出裝置等。 還應(yīng)注意提高塑件的結(jié)構(gòu)工藝性。,8、應(yīng)力敏感性,程 2006年5月2223日,62,9、結(jié)晶性,在塑料成型過(guò)程中，根據(jù)塑料冷卻時(shí)是否具有結(jié)晶特性，可將塑料分為結(jié)晶型塑料和非結(jié)晶型塑料（或稱(chēng)無(wú)定形塑料）兩種。屬于結(jié)晶型的塑料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚甲醛（POM）、聚酰胺（PA）、氯化聚醚（CPT）等；屬于非結(jié)晶型的塑料有聚

36、苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）、ABS、聚砜（PSU）等。,一般來(lái)講，結(jié)晶型塑料是不透明或半透明的；非結(jié)晶型塑料是透明的。但也有例外的情況，如聚4-甲基戊烯-1為結(jié)晶型塑料卻有高度透明性，ABS屬于非結(jié)晶型塑料卻不透明，（如今市場(chǎng)上也有ABS透明料）。,程 2006年5月2223日,63,結(jié)晶型塑料一般使用性能較好。但由于加熱熔化需要熱量多，冷卻凝固放出熱量也多，因而必須注意成型設(shè)備選用和冷卻裝置的設(shè)計(jì)；結(jié)晶型塑料收縮大，容易產(chǎn)生縮孔或氣泡；結(jié)晶型塑料各向異性顯著，內(nèi)應(yīng)力也大，脫模后塑件容易產(chǎn)生變形、翹曲；結(jié)晶型塑料熔化溫度范圍窄，易發(fā)生未熔塑料注入模具或堵塞澆

37、口。,（1）結(jié)晶性塑料的使用性能,結(jié)晶度大的塑料密度大，強(qiáng)度、硬度高，剛度、耐磨性好，耐化學(xué)性和電性能好；結(jié)晶度小的塑料，柔軟性、透明性較好，伸長(zhǎng)率和沖擊韌度較大。,（2）結(jié)晶性塑料的物理性能,程 2006年5月2223日,64,結(jié)晶型塑料的結(jié)晶度隨著成型條件的變化而變化。如果熔體溫度和模具溫度高，熔體冷卻速度慢，塑件的結(jié)晶度大；相反，則塑件的結(jié)晶度小。, 料溫上升到成型溫度所需的熱量多，要選擇塑化能力大的設(shè)備。 冷凝時(shí)放出熱量大，模具要充分冷卻。 塑料制品成型后收縮大，達(dá)到0.5%3.0%(非結(jié)晶型塑的成型收縮率為0.4%0.6%)易發(fā)生縮孔。,（2）結(jié)晶性塑料的結(jié)晶性度,（3）結(jié)晶性塑料在

38、模具設(shè)計(jì)和注射機(jī)的選擇時(shí)， 應(yīng)注意以問(wèn)題：,程 2006年5月2223日,65, 塑料制品壁薄，冷卻快，結(jié)晶度低，收縮小。塑料制品壁厚，冷卻慢，結(jié)晶度高，收縮大，物理性能好。因此，對(duì)結(jié)晶形塑料應(yīng)按塑料要求控制模溫。 塑料各向異性明顯，內(nèi)應(yīng)力大，脫模后塑料制品易發(fā)生變形翹曲。 塑料結(jié)晶熔點(diǎn)范圍窄，易發(fā)生熔粉末注入模具或堵塞進(jìn)料口。,程 2006年5月2223日,66,程 2006年5月2223日,67,5、塑料成型工藝性能有哪些？ 6、什么是收縮性？影響塑料收縮性的因素有哪些？ 7、影響塑料流動(dòng)性的因素有哪些？ 8、何為熱敏性？為防止熱敏性塑料在成型過(guò)程中出現(xiàn)分解的現(xiàn) 象，可采用什么措施？ 9、

39、結(jié)晶性塑料在模具設(shè)計(jì)和注射機(jī)的選擇時(shí)，應(yīng)注意什么問(wèn)題？ 10、什么是水敏性、吸濕性、應(yīng)力敏感性、相溶性？,1、什么是塑料？塑料由哪兩大類(lèi)組成？ 2、塑料的添加劑有哪些？分別寫(xiě)出它們的作用？ 3、根據(jù)塑料中樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)和特性，塑料分為哪幾種？其成型 特點(diǎn)是什么？ 4、按塑料的應(yīng)用范圍分為哪三類(lèi)？其特點(diǎn)是什么？,思考與練習(xí),程 2006年5月2223日,68,,,程 2006年5月2223日,69,,,程 2006年5月2223日,70,1、什么是塑料？塑料由哪兩大類(lèi)組成？,2、塑料的添加劑有哪些？分別寫(xiě)出它們的作用？,答：塑料是一種可塑成型的材料。它是以高分子聚合 物樹(shù)脂（目前多用合成樹(shù)脂）

40、為主要成分，在加熱、 加壓等條件下，可塑制成一定形狀，并且在常溫下保持 形狀不變的特殊材料。,塑料由樹(shù)脂和添加劑兩大類(lèi)組成。,答：（1）填充劑 作用： 減少樹(shù)脂用量，降低塑料成本； 改善塑料的加工性能和使用性能、塑料的硬度、剛度、 沖擊強(qiáng)度、電絕緣性、而熱性、成型收縮率等。,程 2006年5月2223日,71,（2）增塑劑,作用：,提高塑性、流動(dòng)性和柔軟性；,降低剛性和脆性；,改善塑料的工藝性能和使用性能。, 穩(wěn)定劑,它的主要作用就是抑制或防止樹(shù)脂在加 工或使用過(guò)程中受熱而降解。,它的主要作用是阻止樹(shù)脂在光的作用下降解（塑料變色、力學(xué)性能下降等等）。,延緩或抑制塑料氧化速度。,熱穩(wěn)定劑：,光穩(wěn)

41、定劑 ：,抗氧化劑 ：,程 2006年5月2223日,72, 潤(rùn)滑劑,防止粘模，減少摩擦 改善流動(dòng)性 提高塑件表面的光澤度, 著色劑,裝飾美觀 提高塑料的光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和耐候性,作用：,作用：,程 2006年5月2223日,73,使合成樹(shù)脂完成交聯(lián)反應(yīng),改善塑件的機(jī)械力學(xué)性能。,6、增強(qiáng)劑 作用：,7、固化劑 作用：,程 2006年5月2223日,74,3、根據(jù)塑料中樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)和特性，塑料分為 哪幾種？其成型特點(diǎn)是什么？,答：根據(jù)塑料中樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)和特性，塑料分為兩種：熱塑性塑料；熱固性塑料。 其成型特點(diǎn)是：熱塑性塑料受熱呈熔融態(tài)，在此狀態(tài)下有可塑性，固化后保持此形狀

42、。此成型反應(yīng)為物理變化，是可逆的，可反復(fù)塑化成型。 熱固性塑料受熱之初可熔化，且有可塑性，當(dāng)加熱到一定溫度后，樹(shù)脂變?yōu)椴豢扇鄱不?，塑件形狀被固定不再發(fā)生變化。此反映除物理變化，還有化學(xué)變化，是不可逆的。,程 2006年5月2223日,75,4、按塑料的應(yīng)用范圍分為哪三類(lèi)？其特點(diǎn)是什么？,（3）特種塑料 一般指具有特種功能（如耐熱、自潤(rùn)滑等）應(yīng)用于特殊要求的塑料。,（2）工程塑料 一般指能承受一定的外力作用，并有良好的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能，可以作為工程結(jié)構(gòu)件的塑料。,（1）通用塑料 一般指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價(jià)廉的塑料。,答：按塑料的應(yīng)用范圍分為通用塑料

43、、工程塑料、特種塑料三類(lèi)。,其特點(diǎn)如下：,程 2006年5月2223日,76,5、塑料成型工藝性能有哪些？,答：塑料成型工藝性能有：收縮性、流動(dòng)性、熱敏性、相 溶性、水敏性、應(yīng)力開(kāi)裂、熔體破裂、結(jié)晶性等。,6、什么是收縮性？影響塑料收縮性的因素有哪些 ？收縮性的大小怎樣??？,答： 塑件自模具中取出冷卻到室溫后，各部分尺寸都比 原來(lái)在模具中的尺寸有所縮小，這種性能稱(chēng)為收縮性。,影響塑料收縮性的因素有：塑料品種、制品結(jié)構(gòu)、模具 結(jié)構(gòu)、成型工藝。,,程 2006年5月2223日,77,7、影響塑料流動(dòng)性的因素有哪些？,答：影響塑料流動(dòng)性的因素有：溫度、成型工藝、模具 結(jié)構(gòu)。,8、何為熱敏性？為防

44、止熱敏性塑料在成型過(guò)程中出現(xiàn)分解的現(xiàn)象，可采用什么措施？,答：熱敏性是指某些熱穩(wěn)定性差的塑料，在料溫高和受熱 時(shí)間長(zhǎng)或澆口截面過(guò)小的情況下就易產(chǎn)生降解、分解、 變色、分解傾向的特性。, 在熱敏性塑料中加入穩(wěn)定劑。 正確控制成型溫度和成型設(shè)備。 合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，模具表面鍍鉻。 及時(shí)清理模具和設(shè)備中的分解物。,,程 2006年5月2223日,78,9、結(jié)晶性塑料在模具設(shè)計(jì)和注射機(jī)的選擇時(shí)，應(yīng) 注意什么問(wèn)題？, 料溫上升到成型溫度所需的熱量多，要選擇塑化能力大的設(shè)備。 冷凝時(shí)放出熱量大，模具要充分冷卻。 塑料制品成型后收縮大，達(dá)到0.5%3.0%(非結(jié)晶型塑的成型收縮率為0.4%0.6%)易發(fā)生縮孔。,答：結(jié)晶性塑料在模具設(shè)計(jì)和注射機(jī)的選擇時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題：,,程 2006年5月2223日,79,10、什么是水敏性、吸濕性、應(yīng)力敏感性、相溶性？,答：,吸濕性是指塑料對(duì)水分的親疏程度,有些塑料對(duì)應(yīng)力比較敏感，成型時(shí)容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)脆 易裂，當(dāng)塑件在外力或溶劑作用下容易產(chǎn)生開(kāi)裂的現(xiàn)象， 也稱(chēng)為應(yīng)力開(kāi)裂。,水敏性是指有的塑料即使含有少量水分但在高溫、 高壓下也會(huì)發(fā)生分解，這種性能稱(chēng)為水敏性,相溶性是指兩種或兩種以上不同品種的塑料，在熔融狀態(tài) 下不產(chǎn)生相分離現(xiàn)象的能力。,