第三章塑料成型工藝與塑料成型制件的工藝性主

1、第三章 塑料成型工藝與塑料成型制件的工藝性,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,注射成型原理： 注射成型又名注塑，是熱塑性塑料加工的主要方法之一。 注射成型過程中，粒狀或粉狀的塑料先受熱熔融并保持流動狀態(tài)，然后在壓力下注入閉合的模具內(nèi)，經(jīng)過冷卻定型后，熔融的塑料又固化為所需形狀的塑件。 這個過程要通過注射成型機和注射模具來實現(xiàn)。,本節(jié)主要給大家探討注射成型原理,注射成型原理動畫圖示如下：,注射

2、成型原理圖示如下：,實際的注射成型工藝流程，如下圖示：（請同學(xué)們記錄）,粒狀或粉狀 注射機 熔融塑料 注射 塑 料 注射模 閉模    冷卻定型 清模  開 模 頂出

3、 塑件  塑料注射成型工藝流程圖示,,,,,,,,,,,,,注射成型包括哪三個過程？  1、成型前的準備   2、注射過程 3、塑 件的后處理,觀察上圖可知注射過程如下：首先由注射機的合模機構(gòu)帶動模具的動模與固定部分（定模）閉合。然后，注射機的柱塞將料斗中落入料筒中的粒料推進到加熱筒中。料筒中呈粘流狀態(tài)的塑料，經(jīng)噴嘴和模具的澆注

4、系統(tǒng)而射入已經(jīng)閉合的型腔中。充滿型腔的熔體在受壓的情況下，經(jīng)冷卻固化而保持型腔所賦予的形狀。合模機構(gòu)帶動動模打開模具，并由推件板將塑料制品推出模具，完成一個模塑周期。,為幫助大家掌握注射成型工藝，先請同學(xué)們理解以下三概念：,什么是朔化？朔化后對物料的要求？加入的朔料在料筒中進行加熱，由固體顆粒轉(zhuǎn)換成粘流態(tài)并且具有良好的可朔性的過程稱為朔化。對塑料的朔化要求是；塑料熔體在進入型腔之前要充分朔化，既要達到規(guī)定的成型溫度，又要使朔化料

5、各處的溫度盡量均勻一致，還要使熱分解物的含量達到最小值；并能提供上述質(zhì)量的足夠的熔融塑料以保證生產(chǎn)連續(xù)并順利地進行。 什么是補縮？補縮有何作用？在模具中熔體冷卻收縮時，繼續(xù)保持施壓狀態(tài)的柱塞或螺桿迫使?jié)部诟浇腿哿喜粩嗟难a充入模具中，使型腔中的塑料能成型出形狀完整而致密的朔件，這一階段稱為保壓補縮。作用是；防止倒流，成型完整而致密的朔件。什么是倒流？它在何種條件下產(chǎn)生？保壓結(jié)束后，柱塞或螺桿后退，型腔壓力解除，這時型

6、腔中的熔料壓力將比澆口前方高，如果澆口尚未凍結(jié)，就會發(fā)生型腔中熔料通過澆口流向澆注系統(tǒng)的倒流現(xiàn)象，使朔件產(chǎn)生收縮、變形、及質(zhì)地疏松等缺陷。如果在保存壓結(jié)束之前澆口已經(jīng)凍結(jié)，哪就不存在倒流現(xiàn)象。,A、注射加工生產(chǎn)前的準備工作包括哪些內(nèi)容？,1、 包括原料外觀（如色澤、顆粒的大小及均勻性等）的檢驗和工藝性能的（融熔指數(shù)、流動性、熱性能及收縮率）的測定；2、原料的染色及對粉料的造粒；3、易吸濕的塑料容易產(chǎn)生斑紋、氣泡和降解等缺陷，應(yīng)進行

7、充分的預(yù)熱和干燥；4、生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時的料筒清洗；5、帶有嵌件塑料制件的嵌件預(yù)熱及對脫模困難的塑料制件的脫模劑的選用。,接下來從八個方面(A~H)對塑料成型工藝展開討論 ：,B、注射成型溫度這一工藝過程包括哪些內(nèi)容？確定它的主要原則是什么？,注射成型過程需控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。前二種溫度主要影響塑料的塑化和流動；而后一種溫度主要是影響塑料的流動和冷卻。

8、料筒最合適的溫度范圍應(yīng)在粘流溫度θf和熱分解溫度θd之間。 對熱敏性的塑料，除嚴格控制料筒最高溫度外，還應(yīng)控制塑料在料筒中的最高溫度。 平均分子質(zhì)量高、分布較窄的塑料，因其熔融溫度一般都偏高，應(yīng)適當(dāng)提高料筒溫度。玻璃纖維增強的熱塑性塑料，隨其含量的增加，熔體的流動性降低，因此要相應(yīng)地提高料筒溫度。,C、成型周期由哪些單元時間組成？,完成一次注射成型過程所需的時間稱為成型周期。它包括以下幾個部分組成；成型周期由注

9、射時間、模內(nèi)冷卻時間、和其它時間組成。 注射時間含充模時間和保壓時間。 充模時間指柱塞或螺桿前進的時間，保壓時間指柱塞或螺桿停留在前進位置的時間。 模內(nèi)冷卻時間指柱塞后撤或螺桿轉(zhuǎn)動后退的時間均在其中。 其它時間系指開模、脫模、噴涂脫模劑、安放嵌件和合模時間。,D、注射成型時壓力條件包括哪幾部分壓力？與各種壓力相對應(yīng)的工藝條件是什么？,注射模塑過程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力兩

10、種。注射的壓力大小取決于注射機的類型、塑料的品種、模具澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、尺寸與表面粗糙度、模具溫度、塑件的壁厚及流種的大小等，關(guān)系十分復(fù)雜。 在其它情況相同的條件下，柱塞式注射機作用的注射壓力應(yīng)比螺桿式的大，其原因在于塑料在柱塞式注射機料筒內(nèi)的壓力損耗比螺桿式的大。 塑料的流動阻力的另一決定因素是塑料與模具澆注系統(tǒng)及型腔之間的磨擦系數(shù)和熔融粘度，兩者越大時，注射壓力應(yīng)越高。 厚壁的塑件用低的注射速度，反之，則相反。在生

11、產(chǎn)中，壓實時的壓力等于或小于注射時所用的注射壓力。,E、調(diào)濕和退火有何作用？,退火的目的是減少由于塑件在料筒內(nèi)塑化不均勻或在型腔內(nèi)冷卻速度不同，致使塑件內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，這在生產(chǎn)厚壁或或帶有金屬嵌件的塑件時更為重要。調(diào)濕處理是將剛脫模的塑件放在熱水中，以隔絕空氣，防止對塑料制件的氧化，加快吸濕平衡速度的一種后處理方法，其目的是使制件的顏色、性能以及尺寸得到穩(wěn)定。,F、試用壓力等效溫度效應(yīng)說明注射壓力對成型過程有何影響？,增加朔化壓力時

12、會提高熔體的溫度，并使熔體的溫度均勻、色料的混合均勻并排出熔體中的氣體，但增加朔化壓力會降低朔化速率、延長成型的周期，甚至可能導(dǎo)致塑料的降解。一般操作中，朔化壓力應(yīng)在保證朔件質(zhì)量的前提下，越低越好。,G、試用剪切稀化說明注射壓力對成型過程有何影響？注射機的注射壓力是指柱塞或螺桿頭部以對塑料熔體所施加的壓力。其作用是克服塑料熔體從料筒流向型腔的流動阻力，給予熔體一定的充型速率以及對熔體進行壓實等。當(dāng)注射壓力增大時，會使熔體的表達式觀粘

13、度ηa下降，有利于充模。,H、確定脫模溫度的原則是什么？,（1）：不管采用什么方法使模具保持定溫，對塑料熔體來說都是冷卻，保持的定溫都低于塑料的玻璃化溫度θg或工業(yè)上常用的熱變形溫度，這樣才能使塑料成型和脫模。（2）： 表觀粘度ηa越大，模溫越高，ηa越小，模溫越低，如果充型順利，采用低模溫是可取的。因為這樣可以縮短冷卻時間，從在而提高生產(chǎn)效率。（3）：厚制品，高模溫。,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,什么是成型制品的工

14、藝性？如何評價？1、    制品的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸、大小、精度和表面質(zhì)量要求與注射成型工藝和模具結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。2、     必須遵守以下幾個原則；1）、在設(shè)計塑件時，應(yīng)考慮原料的成型工藝性，如流動性、收縮率等。2）、在保證使用性能、物理與力學(xué)性能、電性能的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡單，壁厚均勻，使用方便。3）在設(shè)計塑件時，應(yīng)同時考慮其成型模具的總體結(jié)構(gòu)，使模具易于制造

15、，抽芯和推出機構(gòu)簡單。4）當(dāng)設(shè)計的塑件外觀要求較高時，應(yīng)先通過造型，而后漸漸繪制圖樣。,塑料制件的設(shè)計原則注： 塑料制件的選材—一般由客戶提出。模具設(shè)計和塑件結(jié)構(gòu)的關(guān)系十分密切。設(shè)計塑料模具之前，必須充分分析和研究塑件的結(jié)構(gòu)，以便使塑件設(shè)計和模具設(shè)計兩者的經(jīng)濟合理性相互協(xié)調(diào)和統(tǒng)一?，F(xiàn)將塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求，本節(jié)將從九個方面重點討論如下：,一、塑件厚度 塑件的壁厚應(yīng)盡量均勻，壁與壁連接處的薄厚不應(yīng)相差太大，并且盡量用圓弧連接；

16、否則，在連接處會由于冷卻收縮的不均，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而使塑件開裂。壁厚的選取可查表得到。見教材的表3-12、表3-13。,二、脫模斜度（撥模斜度）----由于塑料冷卻時的收縮，塑件能緊扣在凸?；虺尚托旧?；為便于脫模，與脫模方向平行的塑件表面，都應(yīng)有合理的脫模斜度。 塑件的斜度取決于塑件的形狀以及塑料的收縮率。斜度過小則脫模困難 ，會造成塑件表面損傷或破裂。但斜度過大也影響塑件的尺寸精度。,A、內(nèi)型以小端為基準，符合制品輪廓要求，斜度

17、向擴大方向??；B、外形以大端為基準，斜度向縮小方向取。α=30，~1030，,三、加強筋（加強筋的作用是在不增大塑件厚度的條件下增強塑件的機械強度）加強筋的形狀和尺寸，見下圖示：1、其高度h常為塑件壁厚s的3倍左右，并有2°~5°的脫模斜度a。2、加強筋和塑件壁的連接處及端部，都應(yīng)圓弧連接，防止應(yīng)力集中而影響塑件的質(zhì)量。3、加強筋的厚度b應(yīng)為塑件壁厚的1/2。原則上，加強筋的厚度不應(yīng)大于塑件的壁厚，如大于

18、壁厚就會產(chǎn)生塌陷。4、加強筋的高度也不宜過大，以免塑件使用時筋部受力破損。5、加強筋的設(shè)置方向應(yīng)和模內(nèi)料流方向一致，以免由于料流的干擾而損害塑件的質(zhì)量。,加強肋的主要作用是增加朔件的強度和避免變形翹曲。用增加壁厚的方法來提高朔件的強度，常常是不合理的，且易產(chǎn)生縮孔或凹陷，此時可采用加強肋以增加塑料件強度。其作用是，在不增加壁厚的情況下：（1）增強塑件強度；（2）避免塑件變形；（3）減少成型塑料流的充模阻力。,注意：如果塑件上要

19、設(shè)置許多加強筋，則其分布排列應(yīng)相互錯開，以減少收縮不均所引起的破裂。（空要錯開，可使塑料件收縮均勻一些）,帶加強筋的產(chǎn)品示例（采用加強筋改善壁厚）,四、支承面 支承面設(shè)置加強筋的，筋的端部應(yīng)低于支承面約0.5毫米左右。,切記：支承面不要以平面出現(xiàn),五、圓角的設(shè)計,塑料制件采用圓角過渡的原因如下：（1）避免應(yīng)力集中；（2）提高塑料件的強度；（3）有利熔融塑料的流動；（4）便于脫模；（5）有利于模具的機械加工；6

20、）有利于模具的機械強度。 一般取R=0.5s s為壁厚 內(nèi)壁圓半徑為0.5s 外壁圓半徑為1.5s 請見下圖示：,六、孔型的設(shè)計,孔的設(shè)置應(yīng)設(shè)在不易削弱塑件強度的地方；而且孔與孔之間的距離應(yīng)保持適當(dāng)?shù)木嚯x。孔可以分為通孔、盲孔和異形孔。見圖：,（一）通孔,圖a是由一端固定的型芯來成型，在圖中A處有不易修整的橫向飛邊。 圖b是由一端固定的兩個型芯來成型，也有橫向飛邊，同軸度不易保證。其特點

21、是型芯長度縮短了一半，增加了型芯的穩(wěn)定性。 圖c是由一端固定，另一端導(dǎo)向支撐的雙支點型芯來成型，導(dǎo)向部分 會有導(dǎo)向誤差，出現(xiàn)縱向飛邊。其優(yōu)點是強度和剛性較好，應(yīng)用較為廣泛。,（二）盲孔 盲孔要用一端支承的成型桿來成型，但在成型的過程中，由于物料流動產(chǎn)生的不平衡壓力，容易使成型桿折斷或彎曲，所以盲孔的深度（即成型桿的成型長度）取決于孔的直徑，其關(guān)系請同學(xué)們見下表：,（三）異形孔（采用對接

22、型芯來成型異形孔，異形孔用鑲拼方法做）,對孔的尺寸進行具體的設(shè)計時，請大家參見教材表3-18,七、螺紋設(shè)計— 塑件螺紋的加工方法分為三種：1、機加工2、直接成型 3、采用金屬嵌件,圖中（2）的設(shè)計比較好，可防止第一扣崩裂，同時也起引導(dǎo)作用。如果采用圖示（1），脫模時容易把零件內(nèi)表面拉傷。,螺紋的直接成型方法：A、采用螺紋型芯或螺紋型環(huán)在成型之后將塑件旋下 B、外螺紋采用合瓣

23、模（精度較差、有不易除盡的飛邊）C、對要求不高的螺紋，當(dāng)采用軟塑料成型時可以采用強制脫模；此時，螺紋面應(yīng)該設(shè)計的淺一些，斷面取為圓形或梯形斷面。 圖中（2）的設(shè)計比較好，因端部設(shè)有0.5~1mm的無螺紋部分h2,可防止第一扣碰傷或脫扣。,大家注意：     當(dāng)塑件上有兩段螺紋，則所有特征（螺距和旋向都應(yīng)一樣）對孔進行具體的設(shè)計時，請大家參見教材表3-18,八、嵌件的

24、設(shè)計 由于應(yīng)用上的不同，生產(chǎn)中常鑲嵌不同形式的金屬嵌件。為了在塑件內(nèi)牢固地嵌定而不致被撥脫，其表面必須加工成溝或滾花，或制成多種特殊形狀。 在塑料內(nèi)鑲?cè)虢饘倭慵虿ＡЪ耙殉尚蔚乃芰霞刃纬衫喂滩豢尚兜恼w，則此鑲?cè)爰Q為嵌件。,塑料中鑲?cè)肭都哪康?塑料中鑲?cè)肭都哪康氖牵?為了增加塑件局部的強度、硬度、耐磨性、導(dǎo)磁導(dǎo)電性等；或者是為了提高精度、增加塑件的尺寸和形狀的穩(wěn)定性，或者是為了滿足某些對朔件

25、的特別要求。,常見嵌件的結(jié)構(gòu)形式,嵌件的高度不應(yīng)超過其直徑的兩倍—見下圖：,針對常用嵌件的特點，嵌件設(shè)計七個應(yīng)注意的事項： 采用嵌件往往會增加朔件的成本，使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時成形時在模具中安裝嵌件會降低塑件的生產(chǎn)率，使生產(chǎn)難于實現(xiàn)自動化。因此，朔件設(shè)計時應(yīng)慎重合理地選擇嵌件的結(jié)構(gòu)。 1、 嵌件與朔料應(yīng)牢固地連接----為了防止嵌件受力時在塑件內(nèi)轉(zhuǎn)動或撥款出，嵌件表面必須設(shè)計成適當(dāng)?shù)陌纪範(fàn)睢?

26、 2、嵌件在模內(nèi)應(yīng)可靠定位。 3、為防止帶有嵌件的朔件開裂，嵌件周圍的塑料層應(yīng)有足夠的厚度。 4、嵌件用的金屬材料的膨脹系數(shù)與所選用的塑料的膨脹系數(shù)應(yīng)盡可能接近 5、嵌件盡可能采用圓柱體或?qū)ΨQ形，且各尖角應(yīng)倒圓。 6、防止嵌件受力時在塑料中轉(zhuǎn)動或撥出，對圓柱形嵌件可采用開槽或滾花結(jié)構(gòu)；對于板形、片狀嵌件可采用孔、切口或打彎等固定。 7、螺紋嵌件應(yīng)設(shè)一段無紋