《成型模具設(shè)計》教案

塑料成型工藝與模具設(shè)計（修訂版）屈華昌 主編李和平 主講高等教育出版社緒論教學(xué)目的：了解塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性、塑料模具的分類。教學(xué)重點：教學(xué)難點：教學(xué)課時：1學(xué)時教學(xué)內(nèi)容：一、 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展1、初創(chuàng)階段； 2、發(fā)展階段；3、飛躍發(fā)展階段； 4、穩(wěn)定增長階段。二、塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性1、模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位；2、塑料模具設(shè)計與制造在塑料工業(yè)中的地位。三、塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢1、模具的標準化；2、加強理論研究；3、塑料制件的精密化、微型化和超大型化；4、新材料、新技術(shù)、新工藝的研制、開發(fā)和應(yīng)用。二、 塑料模具的分類按照塑料制件的成型方法可分為以下幾類： 1、注射成型：注射成型又稱注射模塑或注塑成型。其原理是將粒狀或粉狀的塑料原料加入到注射機的料筒中，經(jīng)過加熱熔融成粘流態(tài)，在柱塞或螺桿的推動下，以一定的流速注射入閉合的模具型腔中，充分硬化定型后從模內(nèi)脫出成型的塑件。幾乎所有的熱塑性塑料（除氟塑料外）及部分熱固性塑料皆可經(jīng)注射成型而獲得各種形狀的塑料制品，其應(yīng)用覆蓋了國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域。 2、壓縮成型：其原理是將預(yù)熱過的塑料原料直接加入到處于成型溫度下的模具型腔中，然后閉模及加壓加熱，塑料在型腔內(nèi)受熱受壓，熔融塑化并向型腔各部位充填，待充分固化定型后，卸壓啟模即得模壓制品 。3、壓注成型:壓注成型又稱傳遞成型。它的原理是將熱固性塑料置于高溫的模具加料腔內(nèi)，使其受熱熔融塑化成粘流態(tài)，并在活塞的壓力作用下，通過模具的澆注系統(tǒng)注射入閉合的模腔中；熔融塑料在此繼續(xù)受熱受壓，經(jīng)交聯(lián)固化而定型；最后打開模具獲得所需形狀的制品。 4、擠出成型：擠出成型又稱擠壓成型。其成型原理是借助于轉(zhuǎn)動的螺桿，連續(xù)的將塑化好的、呈熔融狀態(tài)的成型物料從擠出機的機筒中擠出，并通過特定斷面形狀的口模成型。并在冷卻、牽引和切斷等一系列的輔助裝置的作用下，獲得具有一定截面形狀的連續(xù)型材，如管材、棒材、板材、片材、電線電纜的包覆層及其它的異型材等。 5、中空成型：中空成型又稱中空吹塑成型。中空成型的原理是先通過擠出或注塑的成型方法生產(chǎn)出高彈狀態(tài)的塑料型坯，再把塑料型坯放入閉合的模腔內(nèi)，然后向型坯內(nèi)吹入壓縮空氣，使其脹大并緊貼在模腔表壁，經(jīng)冷卻定型后獲得與模具型腔形狀一致的中空制品。中空成型主要用于生產(chǎn)塑料瓶子、水壺、提桶、玩具等。6、真空成型：將加熱的塑料片材與模具型腔表面所構(gòu)成的封閉空腔內(nèi)抽真空，使片材在大氣壓力下發(fā)生塑性變形而緊貼于模具型面上成為塑料制件的成型方法。7、壓縮空氣成型：是利用壓縮空氣，使加熱軟化的塑料片材發(fā)生塑性變形并緊貼在模具型面上成為塑料制件的成型方法。三、 學(xué)習(xí)本課程應(yīng)達到的目的學(xué)習(xí)目的與要求： 1、了解塑料的組成、分類及其性能； 2、了解塑料成型的基本原理和工藝特點； 3、掌握各種成型設(shè)備對各類模具的要求； 4、掌握各類成型模具的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計計算方法；5、具有初步分析、解決成型現(xiàn)場技術(shù)問題的能力。    第一章 高分子聚合物結(jié)構(gòu)特點與性能教學(xué)目的：了解聚合物的分子結(jié)構(gòu)與性能教學(xué)重點：聚合物的熱力學(xué)性能教學(xué)難點：聚合物的熱力學(xué)性能教學(xué)課時：2學(xué)時教學(xué)內(nèi)容：1.1 聚合物分子的結(jié)構(gòu)特點一 、聚合物的分子結(jié)構(gòu)（一） 樹脂與塑料1、 天然樹脂：從物體中直接提取出來的樹脂。2、合成樹脂：人們根據(jù)天然樹脂的分子結(jié)構(gòu)和特性，應(yīng)用人工方法制的的樹脂。因為合成樹脂有優(yōu)良的性能，所以塑料一般都是用合成樹脂制得的。（二） 高分子與低分子1、高分子：含有原子數(shù)很多、相對分子質(zhì)量很高、分子很長的巨型分子。無論是天然樹脂還是合成樹脂都是高分子聚合物。2、低分子：原子數(shù)很少、相對分子質(zhì)量很低的分子。如H2O、CaCO3等。（三） 聚合物的分子結(jié)構(gòu)1、線型聚合物：聚合物的分子鏈呈不規(guī)則的線狀，聚合物是一根根的分子鏈組成的，稱線型聚合物。2、體型聚合物：在大分子鏈之間有一些短鏈把它們相互交聯(lián)起來，成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，稱體型聚合物。1.2 聚合物的熱力學(xué)性能圖2-3 聚合物的熱力學(xué)曲線圖2-3中曲線1為線型無定形聚合物受恒應(yīng)力作用時變形程度與溫度的關(guān)系曲線，也較熱力學(xué)曲線。此曲線分為三個階段，即線型無定形聚合物常存在的三種物理狀態(tài)：玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。1）g ，曲線基本是水平的，變形程度小，而且是可逆的；但彈性模量較高，聚合物處于剛性狀態(tài)，表現(xiàn)為玻璃態(tài)。2）g f ，曲線開始急劇變化，但很快穩(wěn)定趨于水平。聚合物的體積膨脹，表現(xiàn)為柔軟而富有彈性的高彈態(tài)。外力去除變形量可以恢復(fù)，彈性是可逆的。3） f ，曲線變形迅速發(fā)展，彈性模量再次很快下降，聚合物即產(chǎn)生粘性流動，成為粘流態(tài)。此變形不可逆。其中 g 玻璃化溫度，是聚合物從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)的臨界溫度，是塑料使用的上限溫度； f 粘流溫度，是聚合物從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)的臨界溫度； b 脆化溫度，是塑料使用的下限溫度； d 熱分解溫度； b g 塑料的使用溫度范圍。表2-1 熱塑性塑料在不同狀態(tài)下的物理、工藝性能狀態(tài)玻璃態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)溫度g以下g ff d分子狀態(tài)分子糾纏為無規(guī)則線團或卷曲狀分子鏈展開，鏈段運動高分子鏈運動，彼此滑移工藝狀態(tài)堅硬的固態(tài)高彈性固態(tài)，橡膠狀塑性狀態(tài)或高粘滯狀態(tài)加工可能性可作為結(jié)構(gòu)材料進行銼、鋸、鉆、車、銑等機械加工彎曲、吹塑、引伸、真空成型等，成型后會纏身較大的內(nèi)應(yīng)力可注射、擠出、壓延等，成型后應(yīng)力小。1.3 聚合物的流變學(xué)性質(zhì)一、牛頓流體及其流變方程 圖2-4 液體在流道中流動時的速度梯度圖 從圖中可得出 v = dx/dt （1） 故 dv/drd (dx/dt )/drd(dx/dr)/dt （2）式中 v 液層移動速度； dv/dr 單位距離內(nèi)的速度差（速度梯度）； dx/dr 一個液層相對于另一個液層移動的距離，它是剪切力作用下該層液體產(chǎn)生的切應(yīng)變，即dx/dr。 所以 dv/drd/dt （3）式中 單位時間內(nèi)的切應(yīng)變，稱為剪切速率。故可以用剪切速率代替速度梯度，兩者在數(shù)值上相等。切應(yīng)力和剪切速率的關(guān)系 （dv/dr） （4）式中 液層單位表面上所加的切應(yīng)力； 比例常數(shù)（牛頓粘度）。式（4）為牛頓流動定律，即牛頓流體的流變方程。它表明液層單位表面上所加的切應(yīng)力與液層間的速度梯度成正比。二、聚合物熔體的粘彈性流動熔體中的彈性形變與聚合物的相對分子質(zhì)量、外力作用速度或時間以及熔體的溫度等有關(guān)。當(dāng)相對分子質(zhì)量越大、外力作用時間越短、熔體溫度超高于材料熔點時，彈性現(xiàn)象表現(xiàn)顯著。三、熱塑性和熱固性聚合物流變行為的比較1、熱塑性聚合物加熱是一種物理作用，加工過程所獲得的形狀必須通過冷卻定型（硬化）。在加熱的過程中，材料內(nèi)在性質(zhì)發(fā)生一定變化，但未改變材料整體可塑性的基本特性，材料是可以反復(fù)塑造成型的。2、熱固性聚合物加熱可使材料熔融，而且在足夠高的溫度下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，最終完成硬化等化學(xué)反應(yīng)。材料一旦硬化，就失去了再次軟化、流動和改變形狀的能力，也就是說這種聚合物不可以反復(fù)塑造成型。14 聚合物在成型過程中的物理化學(xué)變化一、聚合物的結(jié)晶1、概念結(jié)晶過程：聚合物由非晶態(tài)轉(zhuǎn)為晶態(tài)的過程。結(jié)晶度：結(jié)晶區(qū)在聚合物中所占的重量百分比。2、結(jié)晶度對塑件的影響為了改善塑件的性能，通常采用熱處理的方法使非晶相轉(zhuǎn)變?yōu)榫?，不穩(wěn)定的晶形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的晶形結(jié)構(gòu)，微小的晶粒轉(zhuǎn)為較大的晶粒，但晶粒過分粗大，會使聚合物變脆，性能變差。二、成型過程中的取向作用1、概念取向作用：熱固性和熱塑性塑料中各自存在的細而長的纖維狀填料和聚合物分子，在很大程度上，都會順著流動的方向作平行的排列，這種排列稱為取向作用。2、注射、壓注成型塑件中纖維狀填料的取向圖2-24 扇形片試樣中填料的取向從圖中可以看出，填料排列的方向主要順著流動的方向，碰到阻力后，改稱與阻力垂直的方向，并按此定形。3、注射、壓注成型塑件中聚合物分子的取向 圖2-25 注射成型長條形試樣中聚合物取向程度分析 （a）橫向截面 （b）軸向縱截面從圖中可以看出，沿試件軸向的分子取向程度從澆口處順著料流方向逐漸增加，達到最大值后又逐漸減弱。沿試件截面越靠近中心區(qū)域取向程度越小，中心兩側(cè)而不到表層的一帶取向程度較高。三、聚合物的降解1、概念降解：又叫裂解，是把相對分子質(zhì)量降低的現(xiàn)象，稱為降解。2、減少和避免聚合物降解的措施1）嚴格控制聚合物的技術(shù)指標，使用合格的原材料；2）聚合物在使用前進行干燥處理；3）確定合理的加工工藝和加工條件；4）使用附加劑來加強聚合物對降解的抵抗能力。四、聚合物的交聯(lián)1、概念交聯(lián)：聚合物在加工過程中，形成三維結(jié)構(gòu)的反應(yīng)稱為交聯(lián)。2、交聯(lián)聚合物的性能交聯(lián)聚合物的機械強度、耐熱性、耐溶劑性、化學(xué)穩(wěn)定性和塑件的形狀穩(wěn)定性等都有所提高。熱固性塑料成型時通常發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。第二章 塑料的組成與工藝特性教學(xué)目的：掌握塑料的組成及工藝特性教學(xué)重點：塑料的組成及工藝特性教學(xué)難點：塑料的組成及工藝特性教學(xué)課時：2學(xué)時教學(xué)內(nèi)容：21 塑料的基本組成211 塑料的組成塑料以合成樹脂為主要成分，經(jīng)與不同的添加劑混合而成具有可塑成型的混合物,在加熱加壓的條件下具有可塑性,常溫下為柔韌的固體。 1、合成樹脂 合成樹脂是塑料的基本成分，是人們模仿天然樹脂的成分用化學(xué)方法人工制取得到的各種樹脂。 2、填充劑（又稱填料）添加填充劑的目的是降低塑料中樹脂的使用量，從而降低制品成本；其次是改善塑料的加工性能和使用性能，填充劑在塑料中的含量一般控制在 40% 以下。 3、增塑劑增塑劑的作用是提高塑料的可塑性和柔軟性。 4、穩(wěn)定劑 添加穩(wěn)定劑的作用是提高塑料抵抗光、熱、氧及霉菌等外界因素作用的能力，阻緩塑料在成型或使用過程中的變質(zhì)。穩(wěn)定劑的用量一般為塑料的 0.30.5%。 5、潤滑劑 潤滑劑對塑料的表面起潤滑作用。  6、著色劑 合成樹脂的本色大都是白色半透明或無色透明的。在工業(yè)生產(chǎn)中常利用著色劑來增加塑料制品的色彩。 對著色劑的要求是：耐熱、耐光，性能穩(wěn)定，不易與其它組分起化學(xué)反應(yīng)，易擴散，著色力強，與樹脂有良好的相溶性。著色劑用量一般為塑料的0.010.02。 7、固化劑  在熱固性塑料成型時，有時要加入一種可以促使合成樹脂完成交聯(lián)反應(yīng)而固化的物質(zhì)。 212塑料的分類1、按合成樹脂的分子結(jié)構(gòu)及其特性分類 1) 熱塑性塑料 這類塑料的合成樹脂都是線型或帶有支鏈型結(jié)構(gòu)的聚合物，在一定的溫度下受熱變軟，成為可流動的熔體。在此狀態(tài)下具有可塑性可塑制成型制品，冷卻后保持既得的形狀；如再加熱，又可變軟塑制成另一形狀，如此可以反復(fù)進行。      2) 熱固性塑料 這類塑料的合成樹脂是帶有體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物，在加熱之初，因分子呈線型結(jié)構(gòu)，具有可熔性和可塑性，可塑制成一定形狀的制品，但當(dāng)繼續(xù)加熱溫度達到一定程度后，分子呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，樹脂變成了不熔的體型結(jié)構(gòu)，此時即使再加熱到接近分解的溫度，也不再軟化。 2、按塑料的用途分類  1) 通用塑料 指產(chǎn)量大、成形性好、價格低、用途廣，常作為非結(jié)構(gòu)材料使用的塑料。          2)工程塑料 指具有優(yōu)良的力學(xué)性能和較寬溫度范圍內(nèi)的尺寸穩(wěn)定性，同時還具有耐磨  、耐腐蝕、自潤滑等綜合性能，能在一定程度上代替金屬作為工程結(jié)構(gòu)材料使用的塑料。   3) 特殊塑料 指具有某些特殊性能的塑料，這類塑料通常有高的耐熱性或高的電絕緣性及耐腐蝕性。22 塑料成型的工藝特性221 熱塑性塑料的工藝性1 、收縮性（1）導(dǎo)致塑料成型收縮的因素 1) 塑料材料的熱脹冷縮； 2)制品脫模后的彈性恢復(fù)； （2）影響塑料成型收縮的因素 1) 塑料品種； 2) 塑件結(jié)構(gòu)； 3) 模具結(jié)構(gòu)； 4) 成型工藝 。2 、流動性 在塑料的模塑成型過程中，塑料熔體在一定的溫度和壓力下充填模具型腔的能力，稱為塑料的流動性。 影響塑料流動性的因素主要有以下幾方面： （1）溫度 一般情況料溫高，流動性大，但不同塑料也各有差異。（2）壓力 注射壓力增大，流動性也增大。 （3）模具結(jié)構(gòu) 澆注系統(tǒng)的形式、尺寸、結(jié)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計和流動阻力的都直接影響流動性，凡促使料溫降低、流動阻力增加的因素，都會使流動性降低。3、相容性 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。塑料的相容性也稱為共混性。4、吸濕性 吸水性是指塑料對水分的親疏程度。5、熱敏性 熱敏性是指某些熱穩(wěn)定性差的塑料，在較高溫下受熱時間稍長或料溫過高時發(fā)生變色、降解、分解的傾向。具有這種傾向的塑料稱為熱敏性塑料，如硬聚氯乙烯、聚甲醛、聚三氟氯乙烯等。 222熱固性塑料的工藝性1、收縮性影響熱固性塑料收縮性的因素與熱縮性塑料相同。2 、流動性影響流動性的因素如下：（1）塑料品種（2）模具結(jié)構(gòu)（3）成型工藝3、比容和壓縮率比容指單位重量的松散塑料所占的體積，單位為cm3/g；壓塑率指塑料的體積與塑件的體積比，其值恒大于1。4、硬化速度硬化是指塑料成型時完成交聯(lián)反應(yīng)的過程。硬化速度通常以塑料試樣硬化每1mm厚度所需要的秒數(shù)來表示，此值越小，硬化速度越快。5、水分及揮發(fā)物含量23 常用塑料簡介231 熱塑性塑料1、聚乙烯（PE） （1）基本特性 聚乙烯塑料由乙烯單體經(jīng)聚合而成, 是塑料工業(yè)中產(chǎn)量最大的品種。按聚合時采用的生產(chǎn)壓力的高低可分為高壓、中壓和低壓聚乙烯三種。 高密度聚乙烯（HDPE）又稱低壓聚乙烯，具有較高的剛性、硬度、耐磨、耐蝕及耐熱性，但柔韌性、透明性較差。 低密度聚乙烯（LDPE）又稱高壓聚乙烯，具有較好的柔軟性、耐沖擊性及透明性，但耐熱、耐光、耐氧化能力差、易老化。 聚乙烯無毒、無味、呈乳白色的蠟狀半透明狀，有一定的機械強度，但與其他塑料相比機械強度偏低、表面硬度差。聚乙烯的絕緣性能優(yōu)異，除苯及汽油外，一般不溶于有機溶劑；化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐稀硫酸、稀硝酸及其他任何濃度的酸、堿、鹽的侵蝕；其透水氣性能較差，而透氧氣、二氧化碳及許多有機物質(zhì)蒸氣的性能好；聚乙烯的耐低溫性能較好，在-60下仍具有較好的機械性能，但其使用溫度不高，一般LDPE的使用溫度在80左右，HDPE的使用溫度在100左右。 （2）主要用途 低壓聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料繩以及承載力不高的零件，如齒輪、軸承等；高壓聚乙烯常用于制作塑料薄膜、軟管、塑料瓶以及電氣工業(yè)的絕緣零件和包覆電纜等。 （3）成型特點 聚乙烯成型時，收縮率大，在流動方向與垂直方向上的收縮差異也較大。注射方向的收縮率大于垂直方向的收縮率，易產(chǎn)生變形和產(chǎn)生縮孔；冷卻速度慢，必須充分冷卻；聚乙烯質(zhì)軟易脫模，制品有淺的側(cè)凹時可強行脫模。 2、 聚丙烯（ PP） （1）基本特性 聚丙烯是由丙烯單體經(jīng)聚合而成。無味、無色、無毒，外觀似聚乙烯，呈白色的蠟狀半透明狀，是通用塑料中最輕的聚合物。聚丙烯具有優(yōu)良的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性、電性能和力學(xué)性能；聚丙烯具有較好的剛度和易定向性；聚丙烯的高頻絕緣性能較好；強度比聚乙烯好，特別是經(jīng)定向拉伸后的聚丙烯具有極高的抗彎曲疲勞強度，可制作鉸鏈；聚丙烯可在107121下長期使用，在無外力作用下，使用溫度可達150；聚丙烯的防潮性能較好，它是通用塑料中唯一能在水中煮沸且在135蒸氣中消毒而不被破壞的塑料。 聚丙烯的韌性較差，特別是在低于其玻璃化溫度的條件下，可以通過添加沖擊改性劑來提高其抗沖擊性能（填料一般為玻璃纖維、云母、滑石和碳酸鈣）。（2）主要用途 由于聚乙烯的耐熱性能好，故可以制作硬的高壓容器以及汽車的模塑部件；由于其定向性能較好，可以制作各種紡織纖維；由于其抗疲勞強度較高，故可用作各種機械零件以及自帶鉸鏈的蓋體合一的箱殼類制件；抗沖擊性能的聚乙烯主要用于汽車、家用品、器具中的注塑件。（3）成型特點 注意成型溫度。 聚丙烯的熔化溫度在220275，成型模溫為80左右，不可低于50，溫度過高也不可，易產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。3、 聚氯乙烯（ PVC） （1）基本特性 聚氯乙烯是世界上產(chǎn)量最大的塑料品種之一，聚氯乙烯樹脂為白色或淺黃色粉末。硬聚氯乙烯不含或少含增塑劑，有較好的抗拉、抗彎、抗壓和抗沖擊性能；軟聚氯乙烯含有較多的增塑劑，柔軟性、斷裂伸長率較好，但硬度、抗拉強度較低；聚氯乙烯不易燃、耐氣候變化性較好；其電氣絕緣性能較好，可以用作低頻絕緣材料；其化學(xué)穩(wěn)定性也較好，對氧化劑、還原劑和強酸都有很強的抵抗力，然而它能夠被濃氧化酸（如濃硫酸、濃硝酸）所腐蝕；其收縮率相當(dāng)?shù)?，一般?.20.6；聚氯乙烯的熱穩(wěn)定性較差。 （2）主要用途 由于聚氯乙烯不易燃，可用于房屋墻板；由于其化學(xué)穩(wěn)定性高，所以可用于防腐管道、管件、輸油管等；由于電氣絕緣性能優(yōu)良，可在電氣、電子工業(yè)中用于制造插座、插頭、開關(guān)、電纜；在日常生活中用于制造涼鞋、雨衣、玩具、人造革等。 （3）成型特點 注意成型溫度。聚氯乙烯的熔化溫度為185205，成型模溫為2050， 聚氯乙烯在成型溫度下容易分解，因此，在成型時必須加入產(chǎn)穩(wěn)定劑和潤滑劑，并嚴格控制溫度及熔料的滯留時間。 4、 聚苯乙烯（PS） （1）基本特性 聚苯乙烯是由苯乙烯聚合而成，為無色、無味、無毒的透明塑料。聚苯乙烯具有較好的幾何穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的光學(xué)透過性能；易于著色；同時具有良好的電學(xué)性能，尤其是高頻絕緣性；它還具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，它能抵抗水及稀釋的無機酸，但能夠被強氧化酸（如濃硫酸）腐蝕；質(zhì)地硬而脆，在一些有機溶劑中易膨脹變形；其收縮率在0.40.7之間。（2）主要用途 由于聚苯乙烯的光學(xué)透過性能較好，故在工業(yè)上可制作燈罩、透明容器等；由于具有高頻絕緣性，可用于電氣方面的接線盒、電池盒等；在日用品方面可用于制造包裝材料、家庭用品（餐具、托盤等）。（3）成型特點 熔化溫度在180280之間，成型模溫為4050，由于熱膨脹系數(shù)高，制品中不宜有嵌件。 5、 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） （1）基本特性 ABS是由丙烯腈（A）、丁二烯（B）、苯乙烯（S）共聚生成的三元共聚物，具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯腈使ABS有較高的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度；丁二烯使ABS具有良好的彈韌性；苯乙烯使ABS具有良好的加工性和染色性能。 ABS無毒、無味、呈微黃色，有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性和耐水性，有一定的耐油性和穩(wěn)定的化學(xué)性和電氣性能。 但耐熱性和耐氣候性能較差。（2）主要用途 ABS廣泛應(yīng)用于計算機和機器殼體，電器設(shè)備、汽車擋泥板等。（3）成型特點 熔化溫度在230300，模溫控制在6080，ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；易吸水，成型加工前應(yīng)進行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕。     6、聚酰胺（ PA） （1）基本特性 聚酰胺又稱尼龍（Nylon）， 尼龍樹脂為無毒、無味，呈白色或淡黃色的結(jié)晶顆粒。尼龍具有優(yōu)良的力學(xué)性能，抗拉、抗壓、耐磨。其抗沖擊強度比一般塑料有顯著提高，其中以尼龍 6更優(yōu)。作為機械零件材料，具有良好的消音效果和自潤滑性能。尼龍還具有良好的耐化學(xué)性、氣體透過性、耐油性和電性能。但吸水性強、收縮率大，常常因吸水而引起尺寸的變化。 （2）主要用途 尼龍由于具有較好的力學(xué)性能，在工業(yè)上廣泛地用來制作軸承、齒輪、輸油管、繩索等零件。 （3）成型特點 熔化溫度230280，成型模溫8090。熔融粘度低、流動性好，易產(chǎn)生飛邊，成型加工前必須進行干燥處理；易吸潮，塑件尺寸變化大；成型時排除的熱量多，模具上應(yīng)設(shè)計冷卻均勻的冷卻回路；熔融狀態(tài)的尼龍熱穩(wěn)定性較差，易發(fā)生降解使制品性能下降，因此不允許尼龍在高溫料筒內(nèi)停留時間過長。 232 熱固性塑料1、酚醛塑料（PF） （1）基本特性 酚醛樹脂是由苯酚和甲醛在催化劑的條件下縮聚、經(jīng)中和、水洗而制成的樹脂。酚醛樹脂本身很脆，呈琥珀玻璃態(tài)。酚醛樹脂具有較好的耐酸性能，但不能耐濃硫酸、濃硝酸等強氧化介質(zhì)；同時具有較好的力學(xué)性能，剛性好，變形??；耐熱耐磨，能在150200的溫度范圍內(nèi)長期使用，在水潤滑條件下，有極低的摩擦系數(shù)；其電絕緣性能優(yōu)良；缺點是質(zhì)脆，沖擊強度差，收縮率大。 （2）主要用途 酚醛樹脂廣泛用于防腐蝕工程；又可以制作膠粘劑；可以用于制造齒輪、軸瓦、導(dǎo)向輪、軸承及電工結(jié)構(gòu)材料和電氣絕緣材料。酚醛層壓塑料可制成各種型材和板材，石棉布層壓塑料主要用于高溫下工作的零件，木質(zhì)層壓塑料適用于作水潤滑冷卻下的軸承及齒輪等。 （3）成型特點 成型性能好，特別適用于壓縮成型；模溫對流動性影響較大，一般當(dāng)溫度超過160時流動性迅速下降；硬化時放出大量熱，厚壁大型制品易發(fā)生硬化不勻及過熱現(xiàn)象。 2、 氨基塑料 氨基塑料是由氨基化合物與醛類（主要是甲醛）經(jīng)縮聚反應(yīng)而制得的塑料，主要包括脲甲醛（ UF ）、三聚氰胺甲醛等（ MF ）。 （1）基本特性及主要用途 脲甲醛塑料經(jīng)染色后具有各種鮮艷的色彩，外觀光亮，部分透明，表面硬度較高，耐電弧性能好，耐礦物油，但耐水性較差，在水中長期浸泡后電氣絕緣性能下降。脲甲醛大量用于壓制日用品及電氣照明用設(shè)備的零件、電話機、收音機、鐘表外殼、開關(guān)插座及電氣絕緣零件。 三聚氰胺甲醛可染成各種色彩，制成耐光、耐電弧、無毒的塑件，在 -20100的溫度范圍內(nèi)性能變化小，重量輕不易碎，能耐茶、咖啡等污染性強的物質(zhì)。三聚氰胺甲醛主要用作餐具、航空茶杯及電器開關(guān)、滅弧罩及防爆電器的配件。 （2）成型特點 壓注成型收縮率大；含水分及揮發(fā)物多，使用前需預(yù)熱干燥；且成型時有弱酸性分解及水分析出；流動性好，硬化速度快，因此，預(yù)熱及成型溫度要適當(dāng)，裝料、合模及加工速度要快；帶嵌件的塑料易產(chǎn)生應(yīng)力集中，尺寸穩(wěn)定性差。3、環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團的有機高分子化合物，它們的相對分子質(zhì)量都不高。環(huán)氧樹脂具有很強的粘結(jié)能力，是人們熟悉的“萬能膠”的主要成分。（1）基本特性 環(huán)氧樹脂粘附力強；化學(xué)穩(wěn)定性較好，具有優(yōu)良的耐堿性、耐酸性和耐溶劑性；它比酚醛樹脂有較好的力學(xué)性能；它具有高的絕緣性能、耐表面漏電、耐電弧等性能；耐熱、耐霉菌性能較好，可在苛刻的高溫環(huán)境下使用；環(huán)氧樹脂在固化過程中顯示出很低的收縮性（小于2）；其缺點是耐氣候性差、耐沖擊性低，質(zhì)地脆。 （2）主要用途 環(huán)氧樹脂可用作金屬和非金屬材料的粘合劑，用于封裝各種電子元件；用環(huán)氧樹脂配以石英粉等來澆鑄各種模具；因其耐霉菌性能較好，故可用作各種產(chǎn)品的防腐涂料。 （3）成型特點 流動性好，硬化速度快；因環(huán)氧樹脂的收縮性小，難于脫模，故澆注前應(yīng)加脫模劑；硬化時不析出任何副產(chǎn)物，成型時不需排氣。 第三章 塑料成型制件的結(jié)構(gòu)工藝性教學(xué)目的：掌握塑料的結(jié)構(gòu)工藝性教學(xué)重點：塑料塑料的結(jié)構(gòu)工藝性教學(xué)難點：塑料塑料的結(jié)構(gòu)工藝性教學(xué)課時：4學(xué)時教學(xué)內(nèi)容：31 尺寸精度 制品的尺寸精度是指所獲得的制品尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度，即所獲制品尺寸的準確度。  在SJ137278中，將不同塑料的公差等級要求分為高精度、一般精度和低精度三種，根據(jù)工程實際的需要，選用不同的精度等級（見表3-9）。 32 表面粗糙度塑料制件的表面粗糙度決定其表面質(zhì)量。塑件的表面粗糙度主要取決于模具型腔表面的粗糙度。塑料制件的表面粗糙度一般為Ra 0.80.2µm之間。表面粗糙度的影響：1）對耐磨性的影響 表面粗糙度越大，越不耐磨；2）對耐疲勞強度的影響 表面粗糙度越大，耐疲勞強度越低；3）對抗腐蝕性的影響 表面粗糙度越大，化學(xué)腐蝕越嚴重；4）對外觀的影響 表面粗糙度越大，外觀越粗糙。33 形狀塑件設(shè)計應(yīng)盡可能避免側(cè)向凹凸或側(cè)孔，盡量不采用側(cè)向抽芯機構(gòu)。當(dāng)塑件內(nèi)側(cè)凹較淺并帶有圓角時，可以采取強制脫模的方法使塑件從凸模上脫下。多數(shù)情況下，不可強制脫模，此時應(yīng)采用側(cè)向分型抽芯結(jié)構(gòu)的模具。34 脫模斜度 脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料的收縮率，一般依靠經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取，通常情況下脫模斜度取 301°30，最小為1520。 成型型芯愈長或型腔愈深，則斜度應(yīng)取偏小值；塑件高度不大，可不設(shè)計脫模斜度；脫模方向有孔或呈矩形槽而使脫模阻力增大時，宜采用較大的脫模斜度；為使塑件留在凹模內(nèi)或凸模上，應(yīng)有意地減小凹模的脫模斜度而增大凸模的脫模斜度或者相反；壓縮成型較大的塑件時，內(nèi)表面的脫模斜度應(yīng)比外表面的大些。35 壁厚 1、壁厚過小，塑件的剛度差、易變形；壁厚過大，增加了冷卻時間，易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。 2、同一制品零件的壁厚應(yīng)盡可能一致。 壁厚處的地方比薄壁處的地方冷卻得慢，并且在相接地方表面在澆口凝固后出現(xiàn)收縮痕，更甚者出現(xiàn)翹曲、熱內(nèi)應(yīng)力、顏色不同、裂紋等。3、熱固性塑料的小型塑件，壁厚取1.62.5 mm，大型塑件取3.28 mm。脆性塑料壁厚應(yīng)不小于3.2 mm；熱塑性塑料易成型薄壁塑件，最小壁厚能達到0.25 mm，但一般不宜小于0.60.9 mm，常取24 mm。36 加強肋 1、加強筋的作用：1）可增強制品的強度和剛性，節(jié)約塑料用量，減輕重量，降低成本；2）可克服制品薄厚差帶來的應(yīng)力不均所造成的制品歪曲變形；3）可充當(dāng)內(nèi)部流道，有助模腔充填。2、加強肋的形狀和尺寸如圖所示。其高度 h3t，脫模斜度 1° 2.5°，肋的頂部應(yīng)為圓角，肋的底部也必須用圓角R向周圍壁部過渡。R不應(yīng)小于0.25t，肋的寬度b不應(yīng)大于制品壁厚t，否則制品的壁面將會產(chǎn)生凹陷，如圖（b）所示。通常b（0.251）*t。 (a) 正確設(shè)計 (b) 不正確設(shè)計 3、各部分作用：肋端部圓角，有助于塑件頂出；脫模斜度 ，可減少脫模時頂出的摩擦阻力；肋根部用圓弧過渡，可避免外力作用時產(chǎn)生應(yīng)力集中而破壞，根部圓角過大會出現(xiàn)凹陷，尖角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中。37支承面及凸臺 通常采用的是底腳（三點或四點）支承或邊框支承，凸臺是用來增強孔或裝配附件的凸出部分的(見表3-16)。凸臺應(yīng)當(dāng)位于邊角部位，高度不應(yīng)超過其直徑的二倍，并應(yīng)具有足夠的脫模斜度。38 圓角 為了避免應(yīng)力集中，在塑件各內(nèi)外表面的連接處，均應(yīng)采用過渡圓弧，一般外圓弧半徑R1應(yīng)取壁厚T的1.5倍，內(nèi)圓弧半徑R2取壁厚T的0.5倍。 圖3-13 應(yīng)力集中系數(shù)與RT的關(guān)系如圖3-13可知，RT由0.1增至0.5，應(yīng)力集中系數(shù)減小了50，即由3減至1.5，所以最佳的圓角RT在0.5之間。39 孔的設(shè)計 孔應(yīng)設(shè)置在不以削弱塑件強度的地方，在孔與孔之間、孔與邊壁之間應(yīng)留有足夠的距離。如圖3-14所示。同時，洞孔的壁厚應(yīng)盡量大，否則穿孔位置容易產(chǎn)生斷裂的情況，要是洞孔內(nèi)附有螺紋，因為螺紋的位置易形成應(yīng)力集中，從經(jīng)驗所得，要使螺孔邊緣的應(yīng)力集中系數(shù)降低至一安全的水平，螺孔邊緣與塑件邊緣的距離必須大于螺孔直徑的三倍。圖3-14 孔離邊位或內(nèi)壁邊的距離1、通孔 1) 可采用一端固定的兩個型芯來成型，由于型芯單支點固定，孔較深時或孔較小時型芯易彎曲；2）可采用一端固定的兩個型芯來成型，這種方法應(yīng)使兩個型芯的直徑不同，避免因為兩條型芯軸心稍有偏差而引起塑件出現(xiàn)倒扣現(xiàn)象，相接的兩個端面必須磨平。3）可采用一端固定，另一端導(dǎo)向支撐的雙支點型芯來成型。2、盲孔注射成型時，孔深不超過孔徑的4倍；壓縮成型時，孔的深度應(yīng)淺些，平行于壓縮方向的孔深一般不超過孔徑的2.5倍，垂直于壓縮方向的孔一般不超過孔徑的2倍，直徑小于1.5mm的孔或深度太大的孔最好用成型后再機械加工的方法獲得。盲孔只能用一端固定的型芯來成型，所以很容易被熔融的塑料使其彎曲變形，形成盲孔出現(xiàn)橢圓的形狀（如圖3-15），所以型芯不能過長，其深度應(yīng)比通孔淺。圖3-15 盲孔的設(shè)計要點(a) 標準設(shè)計 (b)底壁厚小于16D成型后變形3、異型孔采用拼合的方法來成型，加工大多采用電火花、線切割等特種加工方法來加工。310 螺紋設(shè)計1、螺紋成型方法：采用螺紋型芯或螺紋型環(huán)在成型之后將塑件旋下；外螺紋采用瓣合模方法；要求不高的軟塑件成型內(nèi)螺紋時，可強制脫模。2、注意事項螺紋直徑D不宜過小，外直徑D14mm，內(nèi)直徑D22mm，精度不超過3級。螺距P1.5R。螺紋最外圈和最里圈應(yīng)留有臺階。圖3-19 塑件內(nèi)、外螺紋的正確形狀同一螺紋型芯或型環(huán)上有前后兩端螺紋時，應(yīng)使兩段螺紋旋向相同，螺距相等，否則無法將塑件從螺紋型芯或型環(huán)上旋下來。當(dāng)螺距不等或旋向不同時，就需要采用兩段型芯或型環(huán)組合在一起的形式，成型后分段旋下。 圖3-20 兩段同軸齒輪螺紋的成型311 齒輪設(shè)計齒輪各部分尺寸關(guān)系：（1） 最小輪緣寬度t1應(yīng)為齒高t的3倍；（2） 輻板厚度H1應(yīng)不大于輪緣厚度H；（3） 輪轂厚度H2應(yīng)不小于輪緣厚度H；（4） 最小輪轂外徑D1應(yīng)為軸孔直徑D的1.5-3倍；（5） 輪轂厚度H2應(yīng)相當(dāng)于軸徑D。圖3-21 齒輪各部尺寸312 嵌件設(shè)計金屬嵌件的設(shè)計原則：（1） 嵌件應(yīng)牢固地固定在塑件中，嵌件表面設(shè)計應(yīng)有適當(dāng)?shù)耐拱紶?；?） 模具內(nèi)嵌件應(yīng)定位可靠，嵌件的高度不超過其定位部分直徑的2倍；（3） 選用與塑料線膨脹系數(shù)相近的金屬嵌件，內(nèi)應(yīng)力值可以降低；（4） 嵌件周圍的塑料層應(yīng)有足夠的厚度；（5） 嵌件不應(yīng)帶尖角，以減少應(yīng)力集中；（6） 若誠型前將嵌件放入模具，為了使塑料將嵌件包合得好，必須先對嵌件進行預(yù)熱，再放入模具，這樣可以降低塑件的內(nèi)應(yīng)力和收縮現(xiàn)象；（7） 成型后放入嵌件，可分為熱式和冷式。熱式法，先將嵌件加熱到塑膠部件的熔化溫度，然后迅速的將嵌件壓入特別預(yù)留的孔中冷卻定型；冷式法，用超聲波焊接方法將嵌件壓入。 圖3-22 塑較部件成型后嵌入情況313 文字、符號及標記采用 “凹坑凸字”。 標記的凸出高度不小于0.2 mm，線條寬度一般不小于0.3 mm，通常以0.8 mm為宜。兩條線的間距不小于0.4 mm，邊框可比字高出0.3mm以上，標記的脫模斜度可大于10°。第四章 注射成型原理及工藝特性41 注射成型原理1、注射成型原理注射成型又稱注射模塑或注塑成型。其原理是將粒狀或粉狀的塑料原料加入到注射機的料筒中，經(jīng)過加熱熔融成粘流態(tài)，在柱塞或螺桿的推動下，以一定的流速注射入閉合的模具型腔中，充分硬化定型后從模內(nèi)脫出成型的塑件。幾乎所有的熱塑性塑料（除氟塑料外）及部分熱固性塑料皆可經(jīng)注射成型而獲得各種形狀的塑料制品，其應(yīng)用覆蓋了國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域。 2、注射成形特點及應(yīng)用 1）成型周期短，能一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件；2）適應(yīng)性強；3）生產(chǎn)效率高；4）設(shè)備價格高，不適于單件及小批量生產(chǎn)。42 注射成型工藝 1、成型前的準備 （1）原材料的檢驗與預(yù)處理 （2）料筒的清洗 （3）加料 （4）嵌件的預(yù)熱與安放。 2、注射過程 1）加料 將粒狀或粉狀塑料加入注射機料斗，由柱塞或螺桿帶入料筒進行加熱。2) 塑化 成型塑料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、壓實、混料作用后，由松散的粉狀顆?；蛄畹墓虘B(tài)轉(zhuǎn)變成連續(xù)的具有可塑性的熔體的過程。3）充模 將塑化好的塑料熔體在柱塞或螺桿的推擠下，經(jīng)注射機噴嘴及模具澆注系統(tǒng)而注入模具型腔并充滿型腔，這一階段稱為充模。 4）保壓 保壓是自熔體充滿模具型腔起到柱塞或螺桿開始回退止的這一階段的施壓過程。其目的除了防止模內(nèi)熔體倒流外，更重要的是確保模內(nèi)熔體冷卻收縮時繼續(xù)保持施壓狀態(tài)以得到有效的熔料補充，確保所得制品形狀完整而致密。 5）倒流 壓力解除后，熔料的壓力會高于澆口處的壓力，若澆口未凍結(jié)，熔料就會發(fā)生倒流現(xiàn)象。6）澆口凍結(jié)后的冷卻 澆注系統(tǒng)塑料凍結(jié)后，退回塑料或螺桿，卸除壓力，通入冷卻水、油等冷卻介質(zhì)，對模具進行進一步冷卻。7）脫模 塑件冷卻到一定為溫度即可開模，利用推出機構(gòu)將塑件推出模外。3、塑件的后處理 1）退火處理 將塑件放在定溫的加熱介質(zhì)（熱水、熱油等）保溫一段時間的熱處理過程。退火溫度一般在塑件使用溫度以上1020至熱變形溫度以下1020之間。2）調(diào)濕處理 調(diào)試處理時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。調(diào)濕介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀熔液（沸點為121），加熱溫度為100121。   4.3 注射成型工藝的參數(shù) 1、 溫度 在注射成型過程中，需要控制的溫度主要有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度。 （1） 料筒溫度Tt 塑件料筒的溫度應(yīng)控制在粘流態(tài)溫度f和熱分解溫度d之間。料筒溫度過高，時間過長，會使塑料的熱氧化降解量增加，特別使熱敏性材料，在生產(chǎn)時應(yīng)嚴格控制料筒最高溫度和塑料在料筒內(nèi)停留的時間。對于平均相對分子質(zhì)量高、分布較窄的塑料，因其熔融溫度偏高，故應(yīng)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，因此應(yīng)相應(yīng)地提高料筒溫度；薄壁窄型腔的塑料，熔體注入時的阻力較大，冷卻較快，應(yīng)提高料筒溫度；形狀復(fù)雜帶有嵌件的塑料，因其流程曲折或較長，應(yīng)選擇高料溫。（2）噴嘴溫度Tz 噴嘴溫度一般應(yīng)略低于料筒最高溫度。 噴嘴溫度過低會造成熔料的早凝而將噴嘴堵死，或由于早凝料注入模腔中影響塑件的質(zhì)量。料筒和噴嘴的溫度與注射壓力有關(guān)，當(dāng)注射壓力較低時，為保證塑料流動，應(yīng)選用較高的料筒溫度；料筒溫度偏低，選用較高的注射壓力。（3）模具溫度Tm 模具溫度通常由冷卻介質(zhì)（常用水）的溫度與流量來控制，也有靠熔體注入模具自然升溫與自然散熱達到平衡而保持一定的模溫。模具溫度應(yīng)保持一定，溫度不可高于玻璃化溫度g 。熔融粘度較低或中等的無定型塑料（聚苯乙烯等），模具溫度常偏低；熔融粘度高的塑料（聚碳酸酯等），采取較高的模溫。模具溫度影響塑件的結(jié)晶度和結(jié)晶構(gòu)型，模具溫度高，冷卻速率小，但結(jié)晶速率可能大。模溫高有利于分子的松弛過程，分子取向效應(yīng)小，但周期較長。模溫較低時，冷卻速率大，此過程熔體的流動與結(jié)晶同時進行。2、壓力 注射成型工藝過程中的壓力，包括塑化壓力和注射壓力。 （1）塑化壓力 塑化壓力又稱背壓，是指螺桿式注射機在預(yù)塑物料時，螺桿頭部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力。該壓力的大小可通過注射機液壓系統(tǒng)中的溢流閥來調(diào)整。 增加塑化壓力可提高熔體的溫度，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。但增加塑化壓力會降低塑化速率、延長成型周期，還可能導(dǎo)致塑料的降解。所以，通常情況下，塑化壓力應(yīng)在保證塑件質(zhì)量的前提下越低越好，通常不超過6 MPa。（2） 注射壓力 注射壓力指柱塞或螺桿頭部軸向移動時其頭部對塑料熔體所施加的壓力。壓力一般為40-130 MPa。注射壓力能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。塑料和模具澆注系統(tǒng)及型腔之間的摩擦系數(shù)和熔融粘度越大時，注射壓力應(yīng)越高。塑件的壁厚影響注射速度，注射速度影響注射壓力，故要求注射速度較低的厚壁的塑件應(yīng)采用較低的注射壓力進行注射。3、 時間（成型周期） 完成一次注射成型過程所需的時間稱為成型周期。 為了提高生產(chǎn)率，在生產(chǎn)中保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量縮短成型周期中各階段的相關(guān)時間。一般情況下，充模時間為35s；保壓時間（型腔內(nèi)塑料的壓實時間）為2025s（特厚塑件可達510min）；冷卻時間取決于塑件的厚度、塑料的熱性能以及模具溫度，一般情況下為30120s。（四）、注射成型新工藝1氣體(水)輔助注射成型 1）管狀、棒狀制品  如手柄、掛鉤、椅子扶手、淋浴噴頭等；2）大型平板制件  如汽車儀表板、內(nèi)飾件格柵、商用機器的外軍及拋物線形衛(wèi)星天線等；3）厚、薄壁一體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)制品  如電視機、計算機、打印機外殼及內(nèi)部支撐和外部裝飾件等；2.模具滑動注射成型  模具滑動注射成型是由日本制鋼所開發(fā)的一種兩步注射成型法，主要用于中空制品的制造。3.熔芯注射成型 適于生產(chǎn)形狀復(fù)雜、中空和不宜機械加工的復(fù)合材料制品。網(wǎng)球拍手柄、汽車水泵、水泵推進輪、離心熱水泵、航天器油泵等。 4.受控低壓注射成型 適于生產(chǎn)小批量精密塑料件。5.注射-壓縮成型 廣泛用于成型塑料光學(xué)透鏡。6.剪切控制取向注射成型 7. 推-拉注射成型 提高材料的拉伸強度（420）和彎曲彈性模量（270）。8.層狀注射成型  該種成型在材料的耐溶劑、透明性方面有突出優(yōu)點。9.微孔發(fā)泡注射成型 可以提供緩沖、隔音、隔熱等優(yōu)良性能的塑料制件。第五章 注射?；窘Y(jié)構(gòu)與注射機教學(xué)目的：了解注射模具的分類，掌握注射模具的典型結(jié)構(gòu)、掌握注射機工藝參數(shù)的校核教學(xué)重點：注射模具的典型結(jié)構(gòu)、注射機工藝參數(shù)的校核教學(xué)難點：注射模具的典型結(jié)構(gòu)、注射機工藝參數(shù)的校核教學(xué)課時：4學(xué)時教學(xué)內(nèi)容：51注射模具的分類及結(jié)構(gòu)組成51.1 注射模具的分類1）按成型塑料的材料熱塑性塑料注射模具和熱固性塑料注射模具；2）按注射機的類型臥式、立式、角式注射機用的模具；3）按其采用的流道形式普通流道注射模具和熱流道注射模具；3）按注射?？傮w結(jié)構(gòu)特征單分型面注射模具、雙分型面注射模具、斜導(dǎo)柱側(cè)項分型與抽芯注射模具、帶有活動鑲件的注射模具、定模帶有推出裝置的注射模具、自動卸螺紋注射模具等。51. 2 注射模具的結(jié)構(gòu)組成 圖4-1 注射模的結(jié)構(gòu)(1) 成型零部件 如動模板1、定模板2和凸模7等組成。(2) 澆注系統(tǒng) 它包括主流道、分流道、澆口及冷料槽。(3) 合模導(dǎo)向機構(gòu) 如導(dǎo)柱8和導(dǎo)套9。(4) 側(cè)向分型與側(cè)向抽芯機構(gòu) 當(dāng)蘇間的側(cè)向有凹凸性狀的孔或凸臺時，必須先把成型塑件側(cè)向凹凸形狀的瓣合模塊或側(cè)向型芯從塑件上脫開或抽出，塑件方能順利脫模。(5) 推出機構(gòu) 如推板13、推桿固定板14、拉料桿15、推板導(dǎo)柱16、推板導(dǎo)套17、推桿18和復(fù)位桿19等組成。(6) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)如冷卻水道3，加熱系統(tǒng)則在模具內(nèi)部或四周安裝加熱元件。(7) 排氣系統(tǒng) 為了將型腔中的空氣及注射成型過程中塑料本身揮發(fā)出來的氣體排出模外，必須開設(shè)排氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)通常是在分型面上有目的地開設(shè)幾條排氣溝槽。(8) 支撐零部件 用來安裝固定或支撐成型零部件的均稱為支撐零部件。52 注射模具的典型結(jié)構(gòu)521 單分型面注射模 整個模具中只在動模與定模之間具有一個分型面的注射模叫單分型面注射模或雙板式注射模（動模板和定模板）。如圖4-1所示。1、工作原理合模時，注射機開合模系統(tǒng)帶動動模向定模方向移動，在分型面處與定模對合。動模和定模對合后，定模板上的凹模與固定在動模板上的凸模組合成與塑件形狀和尺寸一致的封閉型腔，型腔在注射成型過程中被注射機合模系統(tǒng)所提供的鎖模力鎖緊，以防止它在塑料熔體充填型腔時被所產(chǎn)生的壓力漲開。注射機從噴嘴中注射處的塑料熔體經(jīng)由開設(shè)在定模上的主澆道進入模具，再由分澆道及澆口進入型腔，待熔體充滿型腔并經(jīng)過保壓、補縮和冷卻定型后開模。開模時，注射機開合模系統(tǒng)帶動動模后退，這時動定模兩部分從分型面處分開，塑件包在凸模上隨動模一起后退，拉料桿將主澆道凝料從主流道襯套中拉出，當(dāng)動模退到一定位置時，安裝在動模內(nèi)的推出機構(gòu)在注射機頂出裝置的作用下，使推桿和拉料桿分別將塑件及凝料從凸模和冷料穴中推出，塑件與澆注系統(tǒng)凝料一起從模具中落下，完成一次注射過程。2 、設(shè)計注意事項1）分流道的設(shè)計 分型面上的分流道既可開設(shè)在動模一側(cè)或定模一側(cè)，也可開設(shè)在動、定模分型面的兩側(cè)，視塑件的具體形狀而定。2）推出機構(gòu)的設(shè)計 推出機構(gòu)一般設(shè)置在動模一側(cè)，所以應(yīng)盡量使塑件在分型后留在動模一側(cè)，以便于推出。3）拉料桿的設(shè)計 為了讓主流道凝料在分型時留在動模一側(cè)，動模一側(cè)必須設(shè)有拉料桿。拉料桿通常設(shè)置成“Z”字形，它通常固定在推桿固定板上。4）復(fù)位桿設(shè)計 可以采用彈簧復(fù)位或復(fù)位桿復(fù)位，常用的是復(fù)位桿復(fù)位。522 雙分型面注射模 圖4-2 臥式雙分型面注射模 1動模座； 2墊板； 3凸模； 4推件板； 5導(dǎo)柱； 6限位釘； 7彈簧； 8定距拉板； 9主流道襯套； 10定模底板； 11中間板； 12導(dǎo)柱； 13凸模固定板； 14推桿； 15推桿固定板； 16推板雙分型面注射模具有兩個分型面，如圖所示。 AA為第一分型面，分型后澆注系統(tǒng)凝料由此脫出；BB為第二分型面，分型后塑件由此脫出。分析可知，因為雙分型面注射模增設(shè)了一個中間板，整體結(jié)構(gòu)比單分型面復(fù)雜，模具制造成本較高，且需要較大的開模行程，因此，雙分型面注射模多用于采用點澆口的單型腔或多型腔注射成型生產(chǎn)中，而對大型制品或流動性差的塑料成型則比較少用。 1.工作原理開模時，開合模系統(tǒng)帶動動模部分后移，由于彈簧7對中間板施壓，迫使中間板與定模板首先在A處分型，并隨動模一起向后移動，主澆道凝料隨之拉出。當(dāng)中間板向后移動到一定距離時，安裝在定模板上的定距拉板擋住裝在中間板上的限位銷，中間板停止移動。動模繼續(xù)后移，B分型面分型。因塑件包緊在凸模上，這時澆注系統(tǒng)凝料就在澆口處自行拉斷，然后在A分型面之間自行脫落或由人工取出。動模繼續(xù)后移至注射機的頂桿接觸推板時，推出機構(gòu)開始工作，推出機構(gòu)在推桿的推動下將塑件從凸模上推出，塑件由B分型面之間自行落下。2. 設(shè)計注意事項1）A分型面分型距離 s = s35 mm式中 sA分型面的分型距離（mm）； s澆注系統(tǒng)凝料在合模方向上的長度（mm）。2）點澆口直徑只有0.51.5 mm，故對于大型塑件或流動性差的塑料不宜采用點澆口。3）導(dǎo)柱的設(shè)置及導(dǎo)柱的長度 注射模中，動、定模之間的導(dǎo)柱既可設(shè)置在動模一側(cè)，也可設(shè)置在定模一側(cè)，通常設(shè)置在型芯凸出分型面最長的那一側(cè)。導(dǎo)柱長度按下式計算：LsH810 mm式中 L導(dǎo)柱導(dǎo)向部分長度（mm）； sA分型面分型距離（mm）； H中間板的厚度（mm）。4）彈簧的設(shè)置 彈簧應(yīng)布置4個，應(yīng)盡可能對稱布置于A分型面上模板的四周，定距拉板一般采用2塊，對稱布置于模具兩側(cè)。523 斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯注射模 當(dāng)塑件側(cè)壁有通孔、凹穴或凸臺時，其成型零件必須制成可移動的，這樣塑件才能順利脫模。 帶動型芯滑塊側(cè)向移動的整個機構(gòu)稱側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)。1、 工作原理注射成型后開模，開模力通過斜導(dǎo)柱作用于側(cè)型芯滑塊，型芯滑塊隨著動模的后退在動模板的導(dǎo)滑槽內(nèi)向外滑移，直至滑塊與塑件完全脫開，側(cè)抽芯動作完成。這時塑件包在凸模上隨動模繼續(xù)后移，直至注射機頂桿與模具推板接觸，推出機構(gòu)開始工作，推桿將塑件從凸模上推出。合模時，復(fù)位桿使推出機構(gòu)復(fù)位，斜導(dǎo)柱使側(cè)型芯滑塊向內(nèi)移動，最后楔緊塊將其鎖緊。2 、設(shè)計注意事項1）斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯結(jié)束后在脫離側(cè)型芯滑塊時應(yīng)有準確的定位措施，以便在合模時斜導(dǎo)柱能順利地插入滑塊的斜導(dǎo)孔中使滑塊復(fù)位；2）楔緊塊是防止注射時熔體壓力使側(cè)型芯滑塊產(chǎn)生位移而設(shè)置的，因此，其上面的斜面應(yīng)與側(cè)型芯滑塊上的斜面斜度一致，并留有一定的修正余量，以便修正；3）斜導(dǎo)柱側(cè)向分型抽芯機構(gòu)有四種基本形式：斜導(dǎo)柱安裝在定模，側(cè)型芯滑塊設(shè)置在動模；斜導(dǎo)柱安裝在動模，側(cè)型芯滑塊設(shè)置在定模；斜導(dǎo)柱與側(cè)型芯滑塊同安裝在定模；斜導(dǎo)柱與側(cè)型芯滑塊同安裝在動模。524 斜滑塊側(cè)向分型與抽芯注射模 斜滑塊側(cè)向分型與抽芯注射模和斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯注射模一樣，也是用來成型帶有側(cè)向凹凸塑件的模具，所不同的是，其側(cè)向分型與抽芯動作是由可斜向移動的斜滑塊來完成的，常常用于側(cè)向分型與抽芯距離較短的場合。 1.工作原理注射成型后開模，動模向下移動，帶動包緊在動模上的塑件和斜滑塊一起運動，拉料桿同時將主流道凝料從主流道襯套中拉出，動模繼續(xù)下移，注射機頂桿接觸推板，推出機構(gòu)開始工作，推桿將塑件及斜滑塊從動模板中推出，斜滑塊在推出的同時沿斜導(dǎo)柱向兩側(cè)移動，將固定于滑塊上的側(cè)型芯抽出，塑件隨之掉落。2. 設(shè)計注意事項1）保證斜滑塊的移動可靠、靈活，不能出現(xiàn)停頓及卡死的現(xiàn)象；2）斜滑塊的安裝高度應(yīng)略高于動模板，而底部與動模支撐板或型芯固定板略有間隙，以利于合膜時壓緊。525 帶有活動鑲件的注射模 由于某些塑料制品的特殊結(jié)構(gòu)（如制件局部或內(nèi)、外側(cè)表面帶有凸臺、凹槽），無法通過簡單的分型從模具內(nèi)取出制品，需要在注射模中設(shè)置可以活動的成型零部件，如活動凸模、活動凹模、活動成型桿、活動成型鑲塊等，以便能在開模時方便地脫取制品。 1. 工作原理開模時，塑件包在型芯和活動鑲件上隨動模部分向左移動而脫離定模板，分型到一定距離，推出機構(gòu)開始工作，設(shè)置在活動鑲件上的推桿將活動鑲件連同塑件一起推出型芯脫模，由人工將活動鑲件從塑件上取下。合模時，推桿在彈簧的作用下復(fù)位，推桿復(fù)位后動模板停止移動，將活動鑲件重