塑料模具設計制造知識

問題：1.什么是模具？什么是塑料模具？2.塑件成型加工的三要素是什么？2/7/2023基本內容：1.理解塑料的概念、分類、成份；2.理解熱固性、熱塑性塑料兩個概念，二者的區(qū)別；3.了解塑料的特性及用途。1.重點：塑料的概念、成份、分類重點難點：2.難點：對概念的理解2/7/20231.1塑料的成分及特性一、樹脂和塑料1．塑料的概念

——以樹脂（或在加工過程中用單體直接聚合）為主要成分，以增塑劑、填充劑、潤滑劑、著色劑等添加劑為輔助成分，在加工過程中一定溫度和壓力的作用下能流動成型的高分子有機材料。塑料2/7/2023——指受熱時通常有轉化或熔融范圍，轉化時受外力作用具有流動性，常溫下呈固態(tài)或半固態(tài)或液態(tài)的有機聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。

一、樹脂和塑料2．樹脂的概念1.1塑料的成分及特性樹脂2/7/20231.1塑料的成分及特性一、樹脂和塑料3．樹脂的分類——是指由自然界中動植物分泌物所得的無定形有機物質，如松香、琥珀、蟲膠等。——是指由簡單有機物經(jīng)化學合成或某些天然產(chǎn)物經(jīng)化學反應而得到的樹脂產(chǎn)物。天然樹脂合成樹脂2/7/20231.1塑料的成分及特性一、樹脂和塑料4．樹脂的結構及其特點鏈節(jié)：高分子化合物中重復出現(xiàn)的結構單元，如聚乙烯的結構單元是－CH2—CH2—。nCH2＝CH2—CH2—CH2—n乙烯聚乙烯2/7/20231.1塑料的成分及特性一、樹脂和塑料4．樹脂的結構及其特點—CH2—CH2—n聚合度：聚乙烯分子結構中的n值表示高分子化合物中鏈節(jié)的重復次數(shù)，n值越大，相對分子質量越大。單體：能合成高分子化合物的小分子物質，如聚乙烯的單體是CH2=CH2。2/7/20231.1塑料的成分及特性高聚物分子結構的特點：一、樹脂和塑料4．樹脂的結構及其特點長鏈分子分子長鏈具有柔性高分子鏈間一旦有交聯(lián)結構存在將不溶不熔高聚物存在晶態(tài)和非晶態(tài)兩種具有取向性2/7/20231.1塑料的成分及特性一、樹脂和塑料5．樹脂的合成方法（加聚反應和縮聚反應）加聚反應特點：反應前后分子數(shù)相同由單體變成聚合物是化學鍵作用反應中分子沒有附屬產(chǎn)物產(chǎn)生加聚反應可得的是線形高聚物2/7/20231.1塑料的成分與特性一、樹脂和塑料5．樹脂的合成方法（加聚反應和縮聚反應）縮聚反應特點：反應前后分子個數(shù)不同由單體變?yōu)榫酆衔锸怯捎诠倌軋F的作用反應中分子有附屬產(chǎn)物產(chǎn)生縮聚反應既可能得線型高聚物也可能得網(wǎng)型或體型高聚物C2H5－O－C2H52/7/20231.1塑料的成分及特性二、塑料的成分塑料

——樹脂＋添加劑1.樹脂作用：塑料的主要成分決定塑料的類型和基本性能膠粘其它成分材料賦予塑料可塑性和流動性2/7/20231.1塑料的成分及特性二、塑料的成分2.添加劑⑴填充劑（填料）重要的但非必不可少的成分作用：減少樹脂用量，降低塑料成本；改善塑料某些性能，擴大塑料的應用范圍。2/7/20231.1塑料的成分及特性二、塑料的成分2.添加劑⑴填充劑（填料）分類：按化學性能可分為有機填料無機填料按形狀可分為：粉狀纖維狀層狀（片狀）2/7/20231.1塑料的成分及特性二、塑料的成分2.添加劑⑵增塑劑能夠增加塑料的可加工性、延展性和膨脹性的物質；它是能與樹脂相溶的、不易揮發(fā)的高沸點有機化合物。常用的增塑劑是液態(tài)或低熔點固體有機物。主要有甲酸脂類、磷酸酯類和氯化石蠟等。2/7/20231.1塑料的成分及特性作用：二、塑料的成分2.添加劑⑵增塑劑提高塑性、流動性和柔軟性；降低剛性和脆性；改善塑料的工藝性能和使用性能。2/7/20231.1塑料的成分及特性二、塑料的成分2.添加劑⑶穩(wěn)定劑凡能阻緩材料變質的物質稱為穩(wěn)定劑?？煞譃橐韵氯N：它的主要作用就是抑制或防止樹脂在加工或使用過程中受熱而降解。它的主要作用是阻止樹脂在光的作用下降解（塑料變色、力學性能下降等等）。延緩或抑制塑料氧化速度。熱穩(wěn)定劑：光穩(wěn)定劑：抗氧化劑：2/7/20231.1塑料的成分及特性二、塑料的成分2.添加劑⑷潤滑劑為防止塑料在成型過程中粘模，減少塑料對模具的摩擦，改善塑料的流動性，提高塑件表面的光澤度而加入的添加劑。2/7/20231.1塑料的成分及特性二、塑料的成分2.添加劑⑸著色劑起裝飾美觀的作用，某些著色劑還能提高塑料的光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和耐候性。分類顏料染料有機顏料無機顏料2/7/2023二、塑料的成分2.添加劑⑸著色劑特點：無機顏料：著色能力、透明性、鮮艷性較差，但耐光型、耐熱性、化學穩(wěn)定性較好，不易褪色。染料：色彩鮮艷、顏色齊全，著色能力、透明性好。性能與無機顏料相反。1.1塑料的成分及特性2/7/20231.1塑料的成分及特性二、塑料的成分2.添加劑⑸著色劑有機顏料的特性介于無機顏料和染料之間。還有阻燃劑、抗靜電劑、發(fā)泡劑、防腐劑和加工助劑等等并非每種塑料都要加入全部的添加劑，根據(jù)塑料品種和需求有選擇性的加入某些添加劑在塑料工業(yè)中著色劑多采用顏料2/7/20231.1塑料的成分及特性三、塑料的特性1.質輕、比強度高。2.優(yōu)異的電絕緣性能。3.優(yōu)良的化學穩(wěn)定性能。4.減摩、耐磨性能好。5.透光及防護性能。6.減震、消音性能優(yōu)良。2/7/20231.1塑料的成分及特性思考與練習：1.塑料與樹脂的關系？2.塑料的成分有哪些，各自作用如何？3.合成樹脂與天然樹脂的區(qū)別？2/7/2023問題：1.塑料的成分有哪些，各自作用如何？2.塑料與樹脂的關系？1.2塑料的分類2/7/2023基本內容：1.理解塑料的分類；2.理解熱固性、熱塑性塑料兩個概念，二者的區(qū)別；3.了解塑料的特性及用途。1.重點：塑料的分類重點難點：2.難點：對概念的理解2/7/20231.2塑料的分類

——在受熱或其它條件下能固化成不熔不溶性物質的塑料，其分子結構最終為體型結構。（變化過程不可逆）一、塑料的分類1．按塑料的物理化學性能分：——指在特定溫度范圍內能反復加熱軟化和冷卻硬化的塑料，其分子結構是線型或支鏈型結構。(變化過程可逆)熱塑性塑料熱固性塑料2/7/20231.2塑料的分類——一般指具有特種功能（如耐熱、自潤滑等）應用于特殊要求的塑料?！话阒改艹惺芤欢ǖ耐饬ψ饔?，并有良好的機械性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能，可以作為工程結構件的塑料?！话阒府a(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價廉的塑料。一、塑料的分類2．按塑料的用途分：特種塑料工程塑料通用塑料2/7/20231.3塑料的工藝性能一、熱塑性塑料的工藝性能1.收縮性塑件從塑模中取出冷卻到室溫后，塑件的各部分尺寸都比原來在塑模中的尺寸有所縮小，這種性能稱為收縮性。成型收縮的形式：⑴塑件的線尺寸收縮⑵收縮方向性⑶后收縮⑷后處理收縮2/7/2023影響收縮的基本因素：⑴塑料品種⑵塑件特性⑶進料口的形式、尺寸、分布⑷成型條件一、熱塑性塑料的工藝性能1.3塑料的工藝性能1.收縮性收縮率的計算：塑件的成型收縮值可用以下公式2－4來表示。第一章塑料成型基礎2/7/20231.3塑料的工藝性能一、熱塑性塑料的工藝性能1.收縮性式中：──實際收縮率（%）──計算收縮率（%）a──塑件在成型溫度時的單向尺寸（mm）b——塑件在室溫下的單向尺寸（mm）c——塑模在室溫下的單向尺寸（mm）(2-4)2/7/20231.3塑料的工藝性能一、熱塑性塑料的工藝性能2.流動性塑料在一定溫度與壓力下填充型腔的能力稱為流動性。流動性好、流動性中等、流動性差分子量小，分子量分布寬，分子結構規(guī)整性差，熔融指數(shù)高、螺流動長度長、表現(xiàn)粘度小，流動比大的塑料流動性就好。常用塑料根據(jù)它的流動性可分為三類：2/7/2023凡促使熔融料降低溫度，增加流動性阻力的則流動性就降低。1.3塑料的工藝性能一、熱塑性塑料的工藝性能2.流動性影響流動性的主要因素：模具結構

壓力

溫度

料溫高則流動性增大，但不同塑料也各有差異。注塑壓力增大則熔融料受剪切作用大，流動性也增大。2/7/20231.3塑料的工藝性能一、熱塑性塑料的工藝性能3.結晶性所謂結晶現(xiàn)象即為塑料由熔融狀態(tài)到冷凝時，分子由獨立移動，完全處于無次序狀態(tài)，變成分子停止自由運動，按略微固定的位置，并有一個使分子排列成為正規(guī)模型的傾向的一種現(xiàn)象。結晶型塑料

非結晶型（又稱無定形）塑料

2/7/20231.3塑料的工藝性能一、熱塑性塑料的工藝性能3.結晶性無定形料為透明（如有機玻璃等）

一般結晶性塑料為不透明或半透明

例外：聚(4)甲基戍烯為結晶型塑料卻有高透明性ABS為無定形塑料但卻并不透明2/7/20231.3塑料的工藝性能一、熱塑性塑料的工藝性能3.結晶性結晶型塑料在模具設計及選擇注塑機時的要求及注意事項:冷凝時放出熱量大，要充分冷卻。料溫上升到成形溫度所需的熱量多，要用塑化能力大的設備。2/7/2023——有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，在高溫、高壓下也會發(fā)生分解，這種性能稱為水敏性?！獙彷^為敏感，在高溫下受熱時間較長或進料口截面過小，剪切作用大時，料溫增高易出現(xiàn)變色、降解、分解的傾向。這種性能稱為熱敏性。1.3塑料的工藝性能4.熱敏性及水敏性

熱敏性一、熱塑性塑料的工藝性能水敏性2/7/20231.3塑料的工藝性能5.吸濕性

一、熱塑性塑料的工藝性能吸濕性據(jù)此，塑料大致可分為以下兩種：不吸水也不易粘附水分吸濕、粘附水分聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚砜聚乙烯、聚丙烯——塑料對水分的親疏程度2/7/2023——是指當一定融熔指數(shù)的聚合物熔體，在恒溫下通過噴嘴孔時當流速超過某一數(shù)值時，熔體表面即發(fā)生橫向裂紋，這種現(xiàn)象被稱為熔體破裂?！侵赣行┧芰蠈Ρ容^敏感，成型時容易產(chǎn)生內應力，質脆易裂，當塑件在外力作用下或在溶劑作用下即發(fā)生開裂的現(xiàn)象，被稱為應力開裂。1.3塑料的工藝性能應力開裂一、熱塑性塑料的工藝性能6.應力開裂及熔體破裂熔體破裂2/7/20231.3塑料的工藝性能一、熱塑性塑料的工藝性能——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。7.相容性(共混性)相容性8.塑料狀態(tài)與加工性注射成型薄膜吹塑成型擠出成型壓延成型中空成型真空和壓力成型熔融紡絲成型2/7/20231.3塑料的工藝性能熱固性塑料收縮的表現(xiàn)形式、影響因素和計算方法與熱塑性塑料基本相同。二、熱固性塑料的工藝性能1.收縮性熱固性塑料流動性通常以拉西格流動性（以毫米計）來表示，數(shù)值大則流動性好。2.流動性2/7/2023每一品種的熱固性塑料通常分三個不同等級的流動性：1.3塑料的工藝性能二、熱固性塑料的工藝性能2.流動性拉西格流動值為100-130mm：適用于壓制無嵌件、形狀簡單、厚度一般的塑件；拉西格流動值為131-150mm：用于壓制中等復雜程度的塑件；拉西格流動值為151-180mm：可用于壓制結構復雜、型腔很深、嵌件較多的薄壁塑件或用于壓注成型。2/7/20231.3塑料的工藝性能二、熱固性塑料的工藝性能2.流動性影響流動性的因素：⑴塑料品種

⑵模具結構

⑶成型工藝

一般樹脂分子量小,填料顆粒細且呈球狀,水、增塑劑、潤滑劑含量高的，流動性大。模具成型表面光滑、型腔形狀簡單，有利于改善流動性。采用預壓錠及先預熱，提高成型壓力，提高成型溫度（在低于塑料硬化溫度的條件下）等都能提高塑料的流動性。2/7/20231.3塑料的工藝性能二、熱固性塑料的工藝性能2.流動性流動性對成型的影響：流動性過小則填充不足，不易成型，成型壓力增大。流動性過大溢料過多，填充不密實，塑件組織疏松，樹脂與填料混合