塑料模具全书课件完整版ppt全套教学教程最全电子教案电子讲义(最新).ppt
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1、模具专业概述模具专业概述课程性质:模具设计制造专业的一门主干专业技术课,是一门实践性、综合性很强的课程 塑件的模塑成型方法与模具类型一、一、塑料的成型原理:塑料的成型原理:o 是指将配制好的塑料原料(粉料、粒料、溶液或分散体)在一定的工艺装备和工艺条件下塑制成所需形状、尺寸塑料制品的过程。二、塑料成型方法:二、塑料成型方法:o 1、注射成型:注射成型又称注射模塑或注塑成型,几乎所有的热塑性塑料(除氟塑料外)及部分热固性塑料皆可经注射成型而获得各种形状的塑料制品,其应用覆盖了国民经济各个领域。o 2、压缩成型:将粉状、粒状、纤维状或经预压的坯状塑料定量地加入处于成型温度下的模具型腔中,然后闭模及
2、加压加热,塑料在型腔内受热受压,熔融塑化并向型腔各部位充填,待充分固化定型后,卸压启模即得模压制品o 3、压注成型:压注成型又称传递成型,它的原理是将热固性塑料置于高温的模具加料腔内,使其受热熔融塑化成粘流态,并在活塞的压力作用下,通过模具的浇注系统注射入闭合的模腔中;熔融塑料在此继续受热受压,经交联固化而定型;最后打开模具获得所需形状的制品。o 4、挤出成型 挤出成型又称挤压成型,其成型原理是借助于转动的螺杆,将料斗中粒状或粉状的塑料送入加热料筒中,料筒内的塑料在受到料筒外的电加热和螺杆的剪切摩擦热的作用而逐渐熔融塑化成粘流态,与此同时,塑料还受到螺杆的搅拌而均匀分散,并不断推向前进;最后,
3、塑化均匀的熔体通过具有一定形状的挤出模具(机头2与口模3)并在定型、冷却、牵引和切断等一系列的辅助装置的作用下,成型为具有一定截面形状的连续型材,如管材、棒材、板材、片材、单丝、薄膜、电线电缆的包覆层及其它的异型材等。o 5、中空成型 中空成型又称中空吹塑成型。中空成型的原理是先通过挤出或注塑的成型方法生产出高弹状态的塑料型坯,再把塑料型坯放入处于打开状态的瓣合式吹塑模具内,闭合模具,然后向型坯内吹入压缩空气,使高弹塑料型胀开并紧贴在模腔表壁,经冷却定型后,获得与模具型腔形状一致的中空制品。中空成型主要用于生产塑料瓶子、水壶、提桶、玩具等。三、注射工艺过程三、注射工艺过程o 1、注射机的基本组
4、成o 根据注射成型过程,一般可将注射机分为以下几个部分。o(1)注射装置o(2)锁模装置o(3)液压传动和电器控制o 2、注射机的分类 注射机按外型特征可划分为如下三类:立式、卧式、直角式三种。注射机也可以按塑料在料筒中的塑化方式分类,常用的有如下:(1)柱塞式注射机(2)螺秆式注射机 二、注射模塑工艺过程o 1、注射前的准备 (1)原材料的检验与预处理 (2)料筒的清洗 (3)加料 (4)嵌件的预热与安放 o 2、注射过程1)充模 将塑化好的塑料熔体在柱塞或螺杆的推挤下,经注射机喷嘴及模具浇注系统而注入模具型腔并充满型腔,这一阶段称为充模。2)保压 保压是自熔体充满模具型腔起到柱塞或螺杆开始
5、回退止的这一阶段的施压过程。其目的除了防止模内熔体倒流外,更重要的是确保模内熔体冷却收缩时继续保持施压状态以得到有效的熔料补充,确保所得制品形状完整而致密。3)倒流 4)浇口冻结后的冷却 5)脱模 3、制品的后处理:退火和调湿处理。三、注射成型的工艺参数o 1、温度o 在注射成型过程中,需要控制的温度主要有料筒温度、喷嘴温度和模具温度。(1)料筒温度Tt(2)喷嘴温度TZ 喷嘴温度一般应略低于料筒前端的温度。(3)模具温度Tm 模具温度通常由冷却介质(常用水)的温度与流量来控制,也有靠熔体注入模具自然升温与自然散热达到平衡而保持一定的模温。o 2、压力 注射成型工艺过程中的压力,包括塑化压力和
6、注射压力。(1)塑化压力 塑化压力又称背压,是指螺杆式注射机在预塑物料时,螺杆前端塑化室内的熔体对螺杆所产生的反压力。该压力的大小可通过注射机液压系统中的溢流阀来调整。(2)注射压力 3、时间(成型周期)完成一次注射成型过程所需的时间称为成型周期。塑料、塑料特性与用途塑料、塑料特性与用途。o塑料的概念:塑料的概念:以合成树脂为主要成分,加入适量的添加剂制成的高分子有机化合物如图所示,这些产品是什么材料制做的?你是否拥有这种材料的产品?举出2-3个例子。一、塑料的分类和工艺特性一、塑料的分类和工艺特性o 1、分类(理解两个概念)(1)热固性塑料:将塑料升温熔融为粘稠液体后施加高压,可以充满的型腔
7、而后使其冷却固化定型成为制品,如果在将其加热不再溶解。在成型过程中,该塑料是发生化学变化,其变化过程基本上是不可逆的常见的塑料有酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂、脲醛塑料和不饱和聚脂。o(2)热塑性塑料:将该类塑料升温熔融为粘稠液体后施加高压,便可以充满一定形状的型腔而后使其冷却固化定型成为制品如果在将其加热又可进行另一次塑料成型,如此可反复地进行多次在成型过程中,该塑料主要是发生物理变化,仅有少量化学变化,其变化过程基本上是可逆的常见的塑料有聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯的共聚物)。o注意:热塑性塑料与热固性塑料有关成型方面注意:热塑性塑料与热固性塑料有关成型方
8、面的区别的区别 2、塑料成形工艺特性概念:塑料在成形过程中表现出来的特有性质。(1)流动性 遇到成型形状复杂、壁薄或尺寸较大的制品时,产品设计者应考虑在满足制品使用性能的前提下,优先选择流动性好的塑料来成型。1)流动性对成形的影响 A、流动性好:易充满型腔,压力小;B、流动性差:不易充满型腔,压力大;2)影响流动性的因素:3)比较塑料的流动性(2)收缩性 o 由于收缩率与塑件结构有关,所以设计模具时,需根据模塑收缩率来计算型腔的尺寸。1)收缩率的定义。2)影响的因素。(3)结晶性(4)硬化特性(5)吸湿性与热敏性二常用塑料简介二常用塑料简介1.PP1.PP 性能和用途性能和用途:PP(Poly
9、propylene聚丙烯)是与我们日常生活密切相关的通用树脂,是丙烯最重要的下游产品,世界丙烯的50%,我国丙烯的65%都是用来制聚丙烯。聚丙烯是世界上增长最快的通用热塑性树脂,总量仅仅次于聚乙烯和聚氯乙烯o PP是结晶性塑料,一般为呈不规则圆形表面有蜡质光泽白色颗料。密度0.9-0.91g/cm,是塑料中最轻的一种。有较明显的熔点,根据结晶度和分子量的不同,熔点在170左右,而其分解温度在290以上,因而有着很宽的成型温度范围,成型收缩率1.0-2.5%。PP的使用温度可达100,具有良好的电性能和高频绝缘性,且不受湿度影响。但低温下易脆,不耐磨,易老化。适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝
10、缘零件。此外,用PP料制做的铰链产品具有突出的耐疲劳性能。o 成型注意事项成型注意事项:PP的吸湿性很小,成型前可以不要干燥,如果存偖不当,可在70左右干燥3小时。成型流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔,凹痕,变形。冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热。PP在成型时要特别注意控制原料的熔化时间,PP长期与热金属接触易分解。易发生融体破裂,料温低方向方向性明显,低温高压时尤其明显。模具温度方面,在低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,在90以上易发生翘曲变形。塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中。oo 2.PE2.PE 性能和用途性能和用途 PE(Polyethyl
11、ene 聚乙烯),有高密度聚乙烯(低压聚合),低密度聚乙烯(高压聚合),线形低密度聚乙烯,超高分子量聚乙烯等多种,密度在0.91-0.97 g/cm之间,成型收缩率为1.5-3.6%。熔点在120-140左右,分解温度在270以上。PE的耐腐蚀性,电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,并可以通过氯化,辐照,玻璃纤维等改性增强。高密度聚乙烯的熔点,刚性,硬度和强度较高,吸水性小,有良好的电性能和耐辐射性;低密度聚乙烯的柔软性,伸长率,冲击强度和渗透性较好;超高分子量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨。低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件,高压聚乙烯适于制作薄膜等,超高分子量聚乙烯适于制作减震,耐磨及传动
12、零件。o 成型注意事项成型注意事项:PE的吸湿性很小,成型前可以不要干燥,如果存偖不当,可在70左右干燥2小时。PE的流动性很好,熔体粘度对压力敏感。产品不宜用直接浇口,以防收缩不均,使内应力增大。同时要注意选择浇口位置,防止产生缩孔和变形。PE的收缩范围和收缩值大且方向性明显,易变形翘曲。适合采取慢速冷却。软质的PE塑件有较浅的侧凹槽时,可采用强行脱模。o 3.PVC3.PVC 性能和用途性能和用途 PVC(PolyVinylChloride 聚氯乙烯),按材料的硬度和性能一般有7个级别(SG1-SG7),密度为1.4 g/cm左右。SG4以下一般为软制品,在成型时需加大量的增塑剂,主要用于
13、制作人造革,电线电缆绝缘层,密封件等。SG5以上为硬制品,主要用于制成各种管道,如排水,电工,邮电管和管件,各种板材,片材,型材等。PVC成型收缩率为0.6-1.5%,具有较好的力学性能,其电性能优良,并具有自熄性,耐酸碱力极强,化学稳定性好,价格低廉,是一种应用非常广泛的通用塑料。但因其使用温度不高,最高在80 左右,阻碍了它的发展。o 成型注意事项成型注意事项:PVC属于无定形料,吸湿小。成型前可以不用干燥,如有必要可在65左右干燥2小时。PVC的熔化温度和分解温度非常接近,流动性差。在成型前要加入增塑剂,稳定剂,润滑剂等多种助剂。经过改善后PVC的成型温度范围仍然很窄,约在160-190
14、之间,熔体粘度高。超过190PVC就很容易分解放出HCL气体,而HCL又会加速PVC的分解,200度温度下与钢.铜接触更易分解,分解时逸出腐蚀.刺激性气体。所以成型PVC要尽量采用低温,低速,高压。现在普遍认为PVC产品有毒,其实PVC本身可以说是没有毒性的,毒性主要来自于各种添加剂。生产PVC的模具浇注系统宜粗短,浇口截面宜大,不得有死角。模具温度适宜在20-50,采用螺杆式注射机喷嘴时,孔径宜大,以防死角滞料,模具,螺杆和料筒表面应镀铬。最好不带镶件,如有镶件应预热。o 4.PS 4.PS 性能和用途性能和用途 PS(Polystyrene聚苯乙烯)是常用的透明塑料,透光率在90%以上,仅
15、次于有机玻璃,密度为1.05g/cm,是塑料中密度最接近于水的。常被用来表示注塑机的注射量和产量。电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,良好的着色性和耐水性,化学稳定性良好,强度一般,但质脆,易产生应力脆裂,不耐苯,汽油等有机溶剂。适于制作绝缘透明件.装饰件及化学仪器,光学仪器等零件。o 成型注意事项成型注意事项:PS属于无定形塑料,吸湿小,存放得好在成型前可以不要干燥,建议在成型前用80干燥2小时左右,成型温度可在170-270之间选择,但最佳成型温度为185-215。成型收缩率0.6-0.8%,成型温度范围广,不易分解,但热膨胀系数大,易产生内应力。流动性较好,宜用高模温,低注射压力,延长注射时
16、间有利于降低内应力,防止缩孔,变形。在模具方面可用各种形式浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去处浇口时损坏塑件。脱模斜度大,顶出均匀,.塑件壁厚均匀,最好不带镶件,如有镶件应预热。o 5.ABS5.ABS 性能和用途性能和用途 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯),是丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物,密度为1.05 g/cm。为浅黄色粒状或珠状不透明树脂,无毒、无味、吸水率低,具有良好的综合物理机械性能,如优良的电性能、耐磨性,尺寸稳定性、耐化学性和表面光泽等,且易于加工成型。缺点是耐候性,耐热性差,且易燃。o 其特性是由三组份的配比及每一种
17、组分的化学结构,物理形态控制,丙烯晴组分在ABS中表现的特性是耐热性、耐化学性、刚性、抗拉强度,丁二烯表现的特性是抗冲击强度,苯乙烯表现的特性是加工流动性,光泽性。这三组分的结合,优势互补,使ABS树脂具有优良的综合性能。ABS具有刚性好,冲击强度高、耐热、耐低温、耐化学药品性、机械强度和电器性能优良,易于加工,加工尺寸稳定性和表面光泽好,容易涂装,着色,还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能。o ABS树脂在器具方面一般为大型器具如冰箱、冰柜、食品箱等和小型器具和食品加工机,吸尘器、吹风机、缝纫机的外罩和室内空调器、加湿器等。o ABS在电子电器行业包括各种办公和消费性电子电器也
18、有广泛的应用,办公电器包括电子数据处理机、办公室设备。消费性电器包括影像设备、音响设备和磁介质存储器。o 成型注意事项成型注意事项:ABS是无定形塑料,流动性中等,吸湿大,成型前必须充分干燥。干燥条件:80-90 3小时左右,成型温度为200-240,成型收缩率在0.4-0.7%。宜取高料温,高模温,但料温过高易分解对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对高光泽,耐热塑件,模温宜取60-80度。在成形耐热级或阻燃级材料时,在模具表面会残存塑料分解物,导致模具表面发亮,需对模具及时进行清理,同时模具表面需增加排气位置。o 6.PMMA6.PMMA 性能和用途性能和用途 PMMA(Polymet
19、hyl Methacrylate聚甲基丙烯酸甲脂)俗称有机玻璃,透明性极好(与玻璃相当)。密度为1.18 g/cm,有较高强度,具一定的耐热耐寒性,耐腐蚀,绝缘性良好,综合性能超过聚苯乙烯。但质脆,易熔于有机溶剂,如作透光材料,其表面硬度稍低,容易擦花。适于制作透明绝缘零件,光学材料和强度一般的零件。o 成型注意事项成型注意事项:PMMA是无定形塑料,易吸湿,成型前要干燥,干燥条件:70-90 4小时。成型温度为180-240,不易分解,流动性中等,成型收缩率:0.5-0.7%。易发生填充不良,粘模,收缩,熔接痕等缺陷。适合采用高压注射,在不出现缺陷的条件下取高料温,高模温,以增加流动性,降低
20、内应力,增加强度。模具方面,浇注系统表面应光洁,脱模斜度大,顶出均匀,同时设排气口,以防出现起泡。o 7.POM 性能和用途性能和用途 POM(Polyoxymethylene聚甲醛)又名聚氧化次甲基,分子结构规整和结晶性使其物理机械性能十分优异,有金属塑料之称。POM为乳色不透明结晶性线性热塑性树脂,密度1.41-1.43 g/cm。POM具有良好的综合性能和着色性,具有较高的弹性模量,很高的刚性和硬度,比强度和比刚性接近于金属。拉伸强度,弯曲强度,耐蠕变性和耐疲劳性优异,耐反复冲击,去载回复性优。摩擦系数小,耐磨,尺寸稳定性好,表面光泽好,吸水性小,电绝缘性优,且不受温度影响。o POM耐
21、化学药品性能优良,除了强酸,酚类和有机卤化物外,对其他化学品稳定,耐油,机械性能受温度影响小,具有较高的热变形温度。缺点是阻燃性较差,遇火徐徐燃烧,氧指数小,即使添加阻燃剂也得不到满意的要求,另外耐候性不理想,室外应用要添加稳定剂。均聚甲醛结晶度高,机械强度、刚性、热变形温度等比共聚甲醛好,共聚甲醛熔点低,热稳定性,耐化学腐蚀性,流动特性,加工性优于均聚甲醛。o POM强度高,质轻、常用建材来代替铜、锌、锡、铅等有色金属,广泛用于工业机械、汽车、电子电器、日用品、管道及配件、精密仪器等部门,适于制作减磨耐磨零件,传动零件,以及化工,仪表等零件。o 成型注意事项成型注意事项:POM吸水率大于0.
22、2%,成型前应预干燥,在80-90 干燥3小时左右。POM熔融温度与分解温度相近,成型性较差。成型温度在180-200左右,最好不要超过210,成型收缩率为1.2-3.0%。POM属于结晶性塑料,熔融范围窄,熔融和凝固快,料温稍低于熔融温度即发生结晶,流动性中等。POM的摩擦系数很低,弹性好,塑件表面易产生皱纹花样的表面缺陷。极易分解,分解温度为240度,分解时有刺激性和腐蚀性气体发生。8.PA8.PA 性能和用途性能和用途 PA(Polyamide 聚酰胺)通称尼(Nylon),是一种应用广泛的工程塑料,PA常用的有PA6,PA66,PA1010,PA46,PA12,PA11等。密度也各不相
23、同。PA具有优秀的韧性,耐磨性,自润滑性,耐油性,耐化学性、气体透过性,耐水性和抗酶菌,无毒和容易着色等性能,但吸水大。适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件,以及化工,电器,仪表等零件。o 成型注意事项成型注意事项:除透明尼龙外,其它尼龙都属于结晶性塑料,有较高的熔点,熔融温度范围较窄,热稳定性不好。PA较易吸湿,潮湿的尼龙在成型过程中,表现为粘度急剧下降并混有气泡制品表面出现银丝,所得制品机械强度下降,所以加工前材料必需干燥处理,可在80-110干燥6小时,成型时允许含水量 尼龙6和尼龙660.1%,尼龙11为0.15%,尼龙610为0.1-0.15%,最高不得超过0.2%。注意,P
24、A类塑料在90以上干燥易引起变色。o PA流动性好,易溢料,宜用自锁时喷嘴,并应加热。同时由于溶体冷凝速度快,应防止物料阻塞喷嘴、流道、浇口等引起制品不足现象。模具溢边值0.03,而且熔体粘度对温度和剪切力变化都比较敏感,但对温度更加敏感,降低熔体粘度先从料筒温度入手。成型收缩范围及收缩率大,方向性明显,易发生缩孔,变形等。PA再生料的使用最好不超过三次,以免引起制品变色或机械物理性能的急剧下降,应用量应控制在25%以下,过多会引起工艺条件的波动,再生料与新料混合必须进行干燥。开机时应首先开启喷嘴温度,然后再给料筒加温,当喷嘴阻塞时,切忌面对喷孔,以防料筒内的溶体因压力聚集而突然释放,发生危险
25、。在停机时要清空螺杆,防止下次生产时,扭断螺杆。o 9.PC9.PC 性能和用途性能和用途 PC(Polycarbonate聚碳酸脂)是分子毛链中含有O-R-O-CO链节的热塑性树脂,按分子结构中所带酯基不同可分为脂肪旋、脂环族、脂肪一芳香族型,其中具有实用价值的是芳香族聚碳酸酯,并以双酚 A型聚碳酸酯为最重要,分子量通常为3-10万。PC是一种无味、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料,密度1.20 g/cm左右。具有优良的物理机械性能,冲击强度,拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高。尺寸稳定性好,着色性好,电绝缘性、,但自润滑性差,高温易水解,与其它树脂相溶性差。具有良好的耐热性和耐低温性
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