塑料成型工藝與模具設計教案解析一、工程引入某企業大批量生產塑料燈座，要求燈座具有足夠的強度和耐磨性能，外外表無瑕疵、美觀、性能可靠，要求設計一套成型該塑件的模具。通過本工程，完成對塑件材料的選擇及對材料使用性能和成型工藝性能的分析。圖1-1燈座二維圖形

圖1-2燈座三維圖形二、相關知識

塑料是指以樹脂為主要成份、參加添加劑其它在一定溫度和壓力下具有塑性和流動性，可被模塑制成一定形狀，且在一定條件下保持形狀不變的材料。

組成：聚合物合成樹脂〔高分子有機物、簡稱高聚物，40～100%〕和添加劑

天然樹脂：橡膠、松香、蟲膠、瀝青等1〕樹脂合成樹脂：PE、PVC、PP、PC、ABS、PA、PF等聚合反響、縮聚反響2〕添加劑〔輔助材料〕填充劑即填料〔增量、改性〕、穩定劑〔防降解〕、增塑劑〔塑性、柔性、流動性〕、潤滑劑〔防粘模、改善流動性和外表光澤〕、著色劑〔裝飾美觀〕、發泡劑、增強材料。

1.塑料的概念

圖1-3塑料原料(一)塑料的組成及性能2．塑料的通用性能(一)塑料的組成及性能〔1〕塑料的優良性能1〕密度小，重量輕，比強度和比剛度高2〕多種優良的機械性能3〕耐化學作用好4〕電絕緣、絕熱、隔聲性能好5〕成型和著色能力好6〕加工性能好7〕自潤滑性好〔2〕塑料的缺乏性能1〕機械強度低、2〕尺寸精度低、3〕耐熱溫度低另外，高溫下容易降解和老化；導熱性能較差；吸濕性大，容易發生水解老化；使用壽命短。

1．高聚物的構造特點〔二〕高聚物的構造

線型、支鏈型、體型（如圖）

脆性大、塑性很低：熱固性塑料

有彈性、塑性，可反復成型：熱塑性塑料單個高分子構造線型支鏈型網狀3.塑料的組成聚合物填充劑即填料〔增量、改性〕穩定劑〔防降解〕增塑劑〔塑性、柔性、流動性〕潤滑劑〔防粘模、改善流動性和外表光澤〕著色劑〔裝飾美觀〕發泡劑、增強材料。。。

2.按塑料的成型性能分類〔三〕塑料的分類

〔1〕熱塑性塑料

成型受熱前呈線型分子鏈或支鏈型構造，成型后轉變為

具有線型分子鏈或支鏈型構造，加熱變軟，冷卻固化可逆的聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、有機玻璃〔聚甲基丙烯酸甲脂〕PMMA、尼龍〔聚酰胺〕PA

〔2〕熱固性塑料

網狀分子鏈構造，固化后：不可逆.電木〔酚醛樹脂PF〕、環氧樹脂EP

2.按塑料的應用范圍分類

〔三〕塑料的分類

〔2〕按用途1〕通用塑料：指產量大，用途廣。價格低廉的一類塑料。如：聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑料產量的60%

2〕工程塑料：指機械性能高，可替代金屬而作工程材料的一類，尼龍，聚甲醛，ABS

3〕特種塑料：環氧樹脂、光敏塑料、導磁塑料、耐高溫塑料等。

〔3〕按聚集狀態結晶型塑料和非結晶型塑料〔線性無定性型塑料〕結晶度聚乙烯(PE)1939年實現工業化生產，產量最大，用途最廣，約占世界塑料總產量的30%，為塑料工業之冠。〔1〕特性①無臭，無味，無毒②呈可燃性白色粉末狀〔2〕類型按聚合時采用的壓力不同，分：高壓聚乙烯、中壓聚乙烯、低壓聚乙烯。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。〔3〕用途①高頻通信電纜和海底電費的絕緣層；②化工設備的零部件、管道及容器；③而低溫至-600C，使用溫度不高，800C。1957年實現工業化生產，產量位居第三位。〔1〕特性①白色，無味，無毒，可燃的白色蠟狀透明塑料；②ρ=0.90~0.91g/cm3，是通用塑料中最輕的一種塑料；③具優良的耐熱性，化學穩定性、電性能、力學性能好；④熔點：1680C~1700C，可在1070C~1210C下長期使用；⑤使用溫度達1500C，可在熱水中煮沸，1350C蒸汽中消毒；⑥而低溫性不好，脆化溫度-100C~-300C。〔2〕用途醫用高壓消毒用品；洗衣機、電冰箱內箱、電風扇、吸塵器殼類；食品用薄膜及容器；機械零件；擠線、管、袋等。聚丙烯〔PP〕聚氯乙烯〔PVC〕1932年左右實現工業化生產，產量居第二位。〔1〕特性①白色或淡黃色堅硬粉末；②ρ=1.40g/cm3；③具優良化學穩定性、電性能、固體力學性能好，熱穩定性較差；〔2〕類型①硬聚氯乙烯②軟聚氯乙烯〔3〕用途①硬管、硬板、地板、門窗及棚板、唱片等②臺布、雨衣、玩具、窗簾、電線、繩等聚苯乙烯〔PS〕1920年開場工業化生產，產量居第4位。〔1〕特性①ρ=1.05g/cm3，②無色透明，無毒，易著色，無味③易燃燒④透光率為88%~92%。〔2〕用途①電氣用品：電視機、錄音機以及各種電器儀表零件等②公共建筑透明部件、光學儀器和透明模型的生產，如燈罩包裝容器等③日用雜品方面：梳子、牙刷柄、學習用具、兒童文具等④建筑材料：聚苯乙烯泡沫塑料，用作保溫、防震等聚碳酸酯〔PC〕1958年實現工業化生產。〔1〕特性①ρ=1.2~1.52g/cm3，②無色或呈淡黃色的透明塑料③無臭，無味，無毒，不易燃燒，離火后自熄。④長期使用溫度為1300C，脆化溫度為-1000C；〔2〕用途常用來制作絕緣插件、線圈框架、絕緣管套、機課題等；齒輪、彈簧、螺栓、螺母等。儀器、儀表外殼。門窗玻璃、路燈、平安罩等。聚甲基丙烯酸甲酯〔PMMA〕1933年實現工業化生產。俗稱“有機玻璃〞。〔1〕特性①透光率最高，幾乎可以透過99%的光線。②硬度較低，易拉傷，擦毛。〔2〕用途主要用作光學透鏡，儀表殼、汽車風擋等。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂〔ABS〕〔1〕特性①ρ=1.05g/cm3，②呈微黃色，外觀是不透明或粉狀③無味，無毒〔2〕用途主要用作殼體類，電視機、機外殼等。聚酰胺----尼龍〔PA〕1940年實現工業化生產，居五大工程塑料之首。我國商品名叫“滌淪〞。〔1〕特性①ρ=1.02-1.15g/cm3，②外觀為透明或不透明、乳白或淡黃的粒料〔2〕用途齒輪、軸承、凸輪、滑塊等耐磨件。1．熱塑性塑料的工藝特性〔六〕塑料的工藝特性

1〕影響收縮的根本因素是：(1)塑料種類(2)化學構造的變化熱固性塑料〔交聯、固化〕、熱塑性塑料(3)熱收縮塑料的膨脹系數比鋼大，塑料件冷卻收縮比模具大(4)彈性恢復當塑料件脫模時，由于壓力降低，產生彈性恢復而脹大，這會減少總收縮。(5)塑料制品構造制品構造復雜、壁薄、嵌件多且均勻分布的，那么收縮率小。(6)成型工藝有預熱，成型溫度不高，成型壓力較大，保壓時間較長的，收縮率較小。(7)澆口的型式、尺寸及位置(注射模塑與傳遞模塑)

〔1〕收縮性1．熱塑性塑料的工藝特性〔六〕塑料的工藝特性

〔1〕收縮性

實際收縮率2〕收縮率計算收縮率

a----成型溫度下塑料尺寸b----室溫下塑件尺寸c-----室溫下模具尺寸注意:**收縮率是一個范圍值(查手冊可得Sman~Smin)，設計時收縮率一般取平均值，但準確確定收縮率需反復實驗求其平均值。1．熱塑性塑料的工藝特性〔六〕塑料的工藝特性〔3〕相容性〔4〕吸濕性〔5〕取向性〔6〕降解和熱敏性2．熱固性塑料的工藝特性〔六〕塑料的工藝特性〔1〕收縮性同熱塑性塑料的收縮性1〕定義：2〕測定值：衡量熱固性塑料流動性的指標通常用拉西格流動性表示。〔2〕流動性每一品種的塑料分為三個不同等級的流動性流動性較差(25~80mm),適用于壓制無嵌件、形狀簡單、厚度一般的塑件；流動性中等(81~131mm)，用于壓制中等復雜程度的塑件；流動性好(131~180mm)，可用于壓制構造復雜、型腔很深、嵌件較多的薄壁塑件，或用于壓注成型。200mm以上，注射成型。2．熱固性塑料的工藝特性〔六〕塑料的工藝特性〔1〕收縮性同熱塑性塑料的收縮性1〕定義：2〕測定值：衡量熱固性塑料流動性的指標通常用拉西格流動性表示。〔2〕流動性每一品種的塑料分為三個不同等級的流動性流動性較差(25~80mm),適用于壓制無嵌件、形狀簡單、厚度一般的塑件；流動性中等(81~131mm)，用于壓制中等復雜程度的塑件；流動性好(131~180mm)，可用于壓制構造復雜、型腔很深、嵌件較多的薄壁塑件，或用于壓注成型。200mm以上，注射成型。2．熱固性塑料的工藝特性〔六〕塑料的工藝特性〔3〕比體積與壓縮率1)定義：比體積〔比容〕是單位質(重)量塑料所占的體積；壓縮率是塑料的體積與塑料制品體積之比，其值恒大于1。2〕功用：比體積和壓縮率都表示了各種塑料的松散程度，它們都可以作為確定加料腔大小的依據；比體積和壓縮率大，內部充氣多，成型時排氣困難，成型周期長，生產率低。〔4〕水分和揮發物的含量1〕來源：2〕作用3〕相應措施：成型前預熱枯燥；模具中開排氣槽或壓制操作時設排氣工步；模具外表鍍鉻是防止腐蝕。〔5〕交聯與硬化速度(固化特征)

硬化是指塑料成型時完成交聯反響的過程。硬化速度通常以塑料試樣硬化每1mm厚度所需的秒數來表示此值越小，硬化速度越快三、工程實施燈座為電器類零件，需大批量生產，通過查表1-4及表1-5對多種塑料的性能與應用進展綜合比較，材料品種可選擇聚碳酸酯〔PC〕。〔一〕選擇制件材料〔二〕分析制件材料使用性能〔三〕分析塑料工藝性能塑料品種結構特點使用溫度化學穩定性性能特點成型特點聚碳酸酯（PC）屬于熱塑性塑料線形結構，非結晶型材料，透明工作溫度小于130℃，耐寒性好，脆化溫度為?100℃有一定的化學穩定性，不耐堿、酮、酯等透光率較高，介電性能好，吸水性小，但水敏性強（含水量不得超過0.2%），且吸水后會降解，力學性能很好，抗沖擊抗蠕變性能突出，但耐磨性較差熔融溫度高（超過330℃才嚴重分解），但熔體黏度大；流動性差（溢邊值為0.06

mm）；流動性對溫度變化敏感，冷卻速度快；成型收縮率小；易產生應力集中結論①熔融溫度高且熔體黏度大，對于大于200

g的塑件應用螺桿式注射機成型，噴嘴宜用敞開式延伸噴嘴并加熱，嚴格控制模具溫度，一般在70℃～120℃為宜，模具應用耐磨