第三章塑料成型工艺与塑料成型制件的工艺性主.ppt

1、第三章 塑料成型工艺与塑料成型制件的工艺性,第一节 塑料成型原理与成型工艺特性,注射成型原理： 注射成型又名注塑，是热塑性塑料加工的主要方法之一。 注射成型过程中，粒状或粉状的塑料先受热熔融并保持流动状态，然后在压力下注入闭合的模具内，经过冷却定型后，熔融的塑料又固化为所需形状的塑件。 这个过程要通过注射成型机和注射模具来实现。,本节主要给大家探讨注射成型原理,注射成型原理动画图示如下：,注射成型原理图示如下：,实际的注射成型工艺流程，如下图示：（请同学们记录）,粒状或粉状 注射机 熔融塑料 注射 塑 料 注射模 闭模 冷却定型 清模 开 模 顶出 塑件 塑料注射成型工艺流程图示,注射成型包括

2、哪三个过程？1、成型前的准备 2、注射过程 3、塑 件的后处理,观察上图可知注射过程如下：首先由注射机的合模机构带动模具的动模与固定部分（定模）闭合。然后，注射机的柱塞将料斗中落入料筒中的粒料推进到加热筒中。料筒中呈粘流状态的塑料，经喷嘴和模具的浇注系统而射入已经闭合的型腔中。充满型腔的熔体在受压的情况下，经冷却固化而保持型腔所赋予的形状。合模机构带动动模打开模具，并由推件板将塑料制品推出模具，完成一个模塑周期。,为帮助大家掌握注射成型工艺，先请同学们理解以下三概念：,什么是朔化？朔化后对物料的要求？加入的朔料在料筒中进行加热，由固体颗粒转换成粘流态并且具有良好的可朔性的过程称为朔化。对塑料的

3、朔化要求是；塑料熔体在进入型腔之前要充分朔化，既要达到规定的成型温度，又要使朔化料各处的温度尽量均匀一致，还要使热分解物的含量达到最小值；并能提供上述质量的足够的熔融塑料以保证生产连续并顺利地进行。什么是补缩？补缩有何作用？在模具中熔体冷却收缩时，继续保持施压状态的柱塞或螺杆迫使浇口附近和熔料不断的补充入模具中，使型腔中的塑料能成型出形状完整而致密的朔件，这一阶段称为保压补缩。作用是；防止倒流，成型完整而致密的朔件。什么是倒流？它在何种条件下产生？保压结束后，柱塞或螺杆后退，型腔压力解除，这时型腔中的熔料压力将比浇口前方高，如果浇口尚未冻结，就会发生型腔中熔料通过浇口流向浇注系统的倒流现象，使

4、朔件产生收缩、变形、及质地疏松等缺陷。如果在保存压结束之前浇口已经冻结，哪就不存在倒流现象。,A、注射加工生产前的准备工作包括哪些内容？,1、 包括原料外观（如色泽、颗粒的大小及均匀性等）的检验和工艺性能的（融熔指数、流动性、热性能及收缩率）的测定；2、原料的染色及对粉料的造粒；3、易吸湿的塑料容易产生斑纹、气泡和降解等缺陷，应进行充分的预热和干燥；4、生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时的料筒清洗；5、带有嵌件塑料制件的嵌件预热及对脱模困难的塑料制件的脱模剂的选用。,接下来从八个方面(AH)对塑料成型工艺展开讨论 ：,B、注射成型温度这一工艺过程包括哪些内容？确定它

5、的主要原则是什么？,注射成型过程需控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度等。前二种温度主要影响塑料的塑化和流动；而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。 料筒最合适的温度范围应在粘流温度f和热分解温度d之间。 对热敏性的塑料，除严格控制料筒最高温度外，还应控制塑料在料筒中的最高温度。 平均分子质量高、分布较窄的塑料，因其熔融温度一般都偏高，应适当提高料筒温度。玻璃纤维增强的热塑性塑料，随其含量的增加，熔体的流动性降低，因此要相应地提高料筒温度。,C、成型周期由哪些单元时间组成？,完成一次注射成型过程所需的时间称为成型周期。它包括以下几个部分组成；成型周期由注射时间、模内冷却时间、和其它时间组

6、成。 注射时间含充模时间和保压时间。 充模时间指柱塞或螺杆前进的时间，保压时间指柱塞或螺杆停留在前进位置的时间。 模内冷却时间指柱塞后撤或螺杆转动后退的时间均在其中。 其它时间系指开模、脱模、喷涂脱模剂、安放嵌件和合模时间。,D、注射成型时压力条件包括哪几部分压力？与各种压力相对应的工艺条件是什么？,注射模塑过程中的压力包括塑化压力和注射压力两种。注射的压力大小取决于注射机的类型、塑料的品种、模具浇注系统的结构、尺寸与表面粗糙度、模具温度、塑件的壁厚及流种的大小等，关系十分复杂。 在其它情况相同的条件下，柱塞式注射机作用的注射压力应比螺杆式的大，其原因在于塑料在柱塞式注射机料筒内的压力损耗比螺

7、杆式的大。 塑料的流动阻力的另一决定因素是塑料与模具浇注系统及型腔之间的磨擦系数和熔融粘度，两者越大时，注射压力应越高。 厚壁的塑件用低的注射速度，反之，则相反。在生产中，压实时的压力等于或小于注射时所用的注射压力。,E、调湿和退火有何作用？,退火的目的是减少由于塑件在料筒内塑化不均匀或在型腔内冷却速度不同，致使塑件内部产生的内应力，这在生产厚壁或或带有金属嵌件的塑件时更为重要。调湿处理是将刚脱模的塑件放在热水中，以隔绝空气，防止对塑料制件的氧化，加快吸湿平衡速度的一种后处理方法，其目的是使制件的颜色、性能以及尺寸得到稳定。,F、试用压力等效温度效应说明注射压力对成型过程有何影响？,增加朔化压

8、力时会提高熔体的温度，并使熔体的温度均匀、色料的混合均匀并排出熔体中的气体，但增加朔化压力会降低朔化速率、延长成型的周期，甚至可能导致塑料的降解。一般操作中，朔化压力应在保证朔件质量的前提下，越低越好。,G、试用剪切稀化说明注射压力对成型过程有何影响？注射机的注射压力是指柱塞或螺杆头部以对塑料熔体所施加的压力。其作用是克服塑料熔体从料筒流向型腔的流动阻力，给予熔体一定的充型速率以及对熔体进行压实等。当注射压力增大时，会使熔体的表达式观粘度a下降，有利于充模。,H、确定脱模温度的原则是什么？,（1）：不管采用什么方法使模具保持定温，对塑料熔体来说都是冷却，保持的定温都低于塑料的玻璃化温度g或工业

9、上常用的热变形温度，这样才能使塑料成型和脱模。（2）：表观粘度a越大，模温越高，a越小，模温越低，如果充型顺利，采用低模温是可取的。因为这样可以缩短冷却时间，从在而提高生产效率。（3）：厚制品，高模温。,第二节 塑料制件的结构工艺性,什么是成型制品的工艺性？如何评价？1、 制品的形状、结构、尺寸、大小、精度和表面质量要求与注射成型工艺和模具结构相适应。2、 必须遵守以下几个原则；1）、在设计塑件时，应考虑原料的成型工艺性，如流动性、收缩率等。2）、在保证使用性能、物理与力学性能、电性能的前提下，力求结构简单，壁厚均匀，使用方便。3）在设计塑件时，应同时考虑其成型模具的总体结构，使模具易于制造，

10、抽芯和推出机构简单。4）当设计的塑件外观要求较高时，应先通过造型，而后渐渐绘制图样。,塑料制件的设计原则注： 塑料制件的选材一般由客户提出。模具设计和塑件结构的关系十分密切。设计塑料模具之前，必须充分分析和研究塑件的结构，以便使塑件设计和模具设计两者的经济合理性相互协调和统一。现将塑件结构设计的基本要求，本节将从九个方面重点讨论如下：,一、塑件厚度 塑件的壁厚应尽量均匀，壁与壁连接处的薄厚不应相差太大，并且尽量用圆弧连接；否则，在连接处会由于冷却收缩的不均，产生内应力而使塑件开裂。壁厚的选取可查表得到。见教材的表3-12、表3-13。,二、脱模斜度（拨模斜度）-由于塑料冷却时的收缩，塑件能紧扣

11、在凸模或成型芯上；为便于脱模，与脱模方向平行的塑件表面，都应有合理的脱模斜度。 塑件的斜度取决于塑件的形状以及塑料的收缩率。斜度过小则脱模困难 ，会造成塑件表面损伤或破裂。但斜度过大也影响塑件的尺寸精度。,A、内型以小端为基准，符合制品轮廓要求，斜度向扩大方向取；B、外形以大端为基准，斜度向缩小方向取。=30，1030，,三、加强筋（加强筋的作用是在不增大塑件厚度的条件下增强塑件的机械强度）加强筋的形状和尺寸，见下图示：1、其高度h常为塑件壁厚s的3倍左右，并有25的脱模斜度a。2、加强筋和塑件壁的连接处及端部，都应圆弧连接，防止应力集中而影响塑件的质量。3、加强筋的厚度b应为塑件壁厚的1/2

12、。原则上，加强筋的厚度不应大于塑件的壁厚，如大于壁厚就会产生塌陷。4、加强筋的高度也不宜过大，以免塑件使用时筋部受力破损。5、加强筋的设置方向应和模内料流方向一致，以免由于料流的干扰而损害塑件的质量。,加强肋的主要作用是增加朔件的强度和避免变形翘曲。用增加壁厚的方法来提高朔件的强度，常常是不合理的，且易产生缩孔或凹陷，此时可采用加强肋以增加塑料件强度。其作用是，在不增加壁厚的情况下：（1）增强塑件强度；（2）避免塑件变形；（3）减少成型塑料流的充模阻力。,注意：如果塑件上要设置许多加强筋，则其分布排列应相互错开，以减少收缩不均所引起的破裂。（空要错开，可使塑料件收缩均匀一些）,带加强筋的产品示

13、例（采用加强筋改善壁厚）,四、支承面 支承面设置加强筋的，筋的端部应低于支承面约0.5毫米左右。,切记：支承面不要以平面出现,五、圆角的设计,塑料制件采用圆角过渡的原因如下：（1）避免应力集中；（2）提高塑料件的强度；（3）有利熔融塑料的流动；（4）便于脱模；（5）有利于模具的机械加工；6）有利于模具的机械强度。 一般取R=0.5s s为壁厚 内壁圆半径为0.5s 外壁圆半径为1.5s 请见下图示：,六、孔型的设计,孔的设置应设在不易削弱塑件强度的地方；而且孔与孔之间的距离应保持适当的距离。孔可以分为通孔、盲孔和异形孔。见图：,（一）通孔,图a是由一端固定的型芯来成型，在图中A处有不易修整的横

14、向飞边。 图b是由一端固定的两个型芯来成型，也有横向飞边，同轴度不易保证。其特点是型芯长度缩短了一半，增加了型芯的稳定性。 图c是由一端固定，另一端导向支撑的双支点型芯来成型，导向部分 会有导向误差，出现纵向飞边。其优点是强度和刚性较好，应用较为广泛。,（二）盲孔 盲孔要用一端支承的成型杆来成型，但在成型的过程中，由于物料流动产生的不平衡压力，容易使成型杆折断或弯曲，所以盲孔的深度（即成型杆的成型长度）取决于孔的直径，其关系请同学们见下表：,（三）异形孔（采用对接型芯来成型异形孔，异形孔用镶拼方法做）,对孔的尺寸进行具体的设计时，请大家参见教材表3-18,七、螺纹设计 塑件螺纹的加工方法分为三

15、种：1、机加工2、直接成型 3、采用金属嵌件,图中（2）的设计比较好，可防止第一扣崩裂，同时也起引导作用。如果采用图示（1），脱模时容易把零件内表面拉伤。,螺纹的直接成型方法：A、采用螺纹型芯或螺纹型环在成型之后将塑件旋下 B、外螺纹采用合瓣模（精度较差、有不易除尽的飞边）C、对要求不高的螺纹，当采用软塑料成型时可以采用强制脱模；此时，螺纹面应该设计的浅一些，断面取为圆形或梯形断面。 图中（2）的设计比较好，因端部设有0.51mm的无螺纹部分h2,可防止第一扣碰伤或脱扣。,大家注意：当塑件上有两段螺纹，则所有特征（螺距和旋向都应一样）对孔进行具体的设计时，请大家参见教材表3-18,八、嵌件的设

16、计 由于应用上的不同，生产中常镶嵌不同形式的金属嵌件。为了在塑件内牢固地嵌定而不致被拨脱，其表面必须加工成沟或滚花，或制成多种特殊形状。 在塑料内镶入金属零件或玻璃及已成形的塑料件等形成牢固不可卸的整体，则此镶入件称为嵌件。,塑料中镶入嵌件的目的,塑料中镶入嵌件的目的是： 为了增加塑件局部的强度、硬度、耐磨性、导磁导电性等；或者是为了提高精度、增加塑件的尺寸和形状的稳定性，或者是为了满足某些对朔件的特别要求。,常见嵌件的结构形式,嵌件的高度不应超过其直径的两倍见下图：,针对常用嵌件的特点，嵌件设计七个应注意的事项： 采用嵌件往往会增加朔件的成本，使模具结构复杂，同时成形时在模具中安装嵌件会降低

17、塑件的生产率，使生产难于实现自动化。因此，朔件设计时应慎重合理地选择嵌件的结构。 1、 嵌件与朔料应牢固地连接-为了防止嵌件受力时在塑件内转动或拨款出，嵌件表面必须设计成适当的凹凸状。 2、嵌件在模内应可靠定位。 3、为防止带有嵌件的朔件开裂，嵌件周围的塑料层应有足够的厚度。 4、嵌件用的金属材料的膨胀系数与所选用的塑料的膨胀系数应尽可能接近 5、嵌件尽可能采用圆柱体或对称形，且各尖角应倒圆。 6、防止嵌件受力时在塑料中转动或拨出，对圆柱形嵌件可采用开槽或滚花结构；对于板形、片状嵌件可采用孔、切口或打弯等固定。 7、螺纹嵌件应设一段无纹区。,嵌件的设计示例,九、塑件的形状设计,形状对称，壁厚均匀，应多采用平直形状，避免复杂的凹凸和侧凹形状，而且避免与脱模方向垂直的孔 。总之，所有的结构必须利于开合模。请大家看表3-10,最后，给大家演示一下制件的设计示例：,