塑料模具設(shè)計制造.ppt

2020年7月30日,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？,2020年7月30日,基本內(nèi)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,2020年7月30日,1.1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(jī)材料。,塑料,2020年7月30日,指受熱時通常有轉(zhuǎn)化或熔融范圍，轉(zhuǎn)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(jī)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,2020年7月30日,1.1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(jī)物質(zhì)，如松香、琥珀、蟲膠等。,是指由簡單有機(jī)物經(jīng)化學(xué)合成或某些天然產(chǎn)物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)而得到的樹脂產(chǎn)物。,天然樹脂,合成樹脂,2020年7月30日,1.1塑料的成分及特性,一、樹脂和塑料,4樹脂的結(jié)構(gòu)及其特點,鏈節(jié)：高分子化合物中重復(fù)出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)單元，如聚乙烯的結(jié)構(gòu)單元是CH2CH2。,nCH2CH2,乙烯,聚乙烯,2020年7月30日,1.1塑料的成分及特性,一、樹脂和塑料,4樹脂的結(jié)構(gòu)及其特點,聚合度：聚乙烯分子結(jié)構(gòu)中的n值表示高分子化合物中鏈節(jié)的重復(fù)次數(shù)，n值越大，相對分子質(zhì)量越大。,單體：能合成高分子化合物的小分子物質(zhì)，如聚乙烯的單體是CH2=CH2。,2020年7月30日,1.1塑料的成分及特性,高聚物分子結(jié)構(gòu)的特點：,一、樹脂和塑料,4樹脂的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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,2020年7月30日,1.1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(yīng)和縮聚反應(yīng)）,加聚反應(yīng)特點：,反應(yīng)前后分子數(shù)相同 由單體變成聚合物是化學(xué)鍵作用 反應(yīng)中分子沒有附屬產(chǎn)物產(chǎn)生 加聚反應(yīng)可得的是線形高聚物,2020年7月30日,1.1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(yīng)和縮聚反應(yīng)）,縮聚反應(yīng)特點：,反應(yīng)前后分子個數(shù)不同 由單體變?yōu)榫酆衔锸怯捎诠倌軋F(tuán)的作用 反應(yīng)中分子有附屬產(chǎn)物產(chǎn)生 縮聚反應(yīng)既可能得線型高聚物也可能得網(wǎng)型或體型高聚物,C2H5OC2H5,2020年7月30日,1.1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,2020年7月30日,1.1塑料的成分及特性,二、塑料的成分,2.添加劑, 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(kuò)大塑料的應(yīng)用范圍。,2020年7月30日,1.1塑料的成分及特性,二、塑料的成分,2.添加劑, 填充劑（填料）,分類：,按化學(xué)性能可分為,有機(jī)填料,無機(jī)填料,按形狀可分為：,粉狀 纖維狀 層狀（片狀）,2020年7月30日,1.1塑料的成分及特性,二、塑料的成分,2.添加劑, 增塑劑,能夠增加塑料的可加工性、延展性和膨脹性 的物質(zhì)；它是能與樹脂相溶的、不易揮發(fā)的高沸點有機(jī)化合物。,常用的增塑劑是液態(tài)或低熔點固體有機(jī)物。主要有甲酸脂類、磷酸酯類和氯化石蠟等。,2020年7月30日,1.1塑料的成分及特性,作用：,二、塑料的成分,2.添加劑, 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。,2020年7月30日,1.1塑料的成分及特性,二、塑料的成分,2.添加劑, 穩(wěn)定劑,凡能阻緩材料變質(zhì)的物質(zhì)稱為穩(wěn)定劑。,可分為以下三種：,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(xué)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 ：,2020年7月30日,1.1塑料的成分及特性,二、塑料的成分,2.添加劑, 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。,2020年7月30日,1.1塑料的成分及特性,二、塑料的成分,2.添加劑, 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(jī)顏料,無機(jī)顏料,2020年7月30日,二、塑料的成分,2.添加劑, 著色劑,特點：,無機(jī)顏料：著色能力、透明性、鮮艷性較差，但耐光型、耐熱性、化學(xué)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(jī)顏料相反。,1.1塑料的成分及特性,2020年7月30日,1.1塑料的成分及特性,二、塑料的成分,2.添加劑, 著色劑,有機(jī)顏料的特性介于無機(jī)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,2020年7月30日,1.1塑料的成分及特性,三、塑料的特性,1.質(zhì)輕、比強(qiáng)度高。,2.優(yōu)異的電絕緣性能。,3.優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性能。,4.減摩、耐磨性能好。,5.透光及防護(hù)性能。,6.減震、消音性能優(yōu)良。,2020年7月30日,1.1塑料的成分及特性,思考與練習(xí)：,1.塑料與樹脂的關(guān)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？,2020年7月30日,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(guān)系？,1.2塑料的分類,2020年7月30日,基本內(nèi)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,2020年7月30日,1.2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(zhì)的塑料 ，其分子結(jié)構(gòu)最終為體型結(jié)構(gòu)。（變化過程不可逆）,一、塑料的分類,1按塑料的物理化學(xué)性能分：, 指在特定溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料，其分子結(jié)構(gòu)是線型或支鏈型結(jié)構(gòu)。(變化過程可逆),熱塑性塑料,熱固性塑料,2020年7月30日,1.2塑料的分類, 一般指具有特種功能（如耐熱、自潤滑等）應(yīng)用于特殊要求的塑料。, 一般指能承受一定的外力作用，并有良好的機(jī)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(jié)構(gòu)件的塑料。, 一般指產(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,2020年7月30日,1.3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：,塑件的線尺寸收縮,收縮方向性,后收縮,后處理收縮,2020年7月30日,影響收縮的基本因素：,塑料品種 塑件特性 進(jìn)料口的形式、尺寸、分布 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24來表示。,第一章 塑料成型基礎(chǔ),2020年7月30日,1.3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),2020年7月30日,1.3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(jié)構(gòu)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：,2020年7月30日,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(jié)構(gòu),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。,2020年7月30日,1.3塑料的工藝性能,一、熱塑性塑料的工藝性能,3.結(jié)晶性,所謂結(jié)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(yùn)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(jié)晶型塑料 非結(jié)晶型（又稱無定形）塑料,2020年7月30日,1.3塑料的工藝性能,一、熱塑性塑料的工藝性能,3.結(jié)晶性,無定形料為透明（如有機(jī)玻璃等）,一般結(jié)晶性塑料為不透明或半透明,例外：,聚(4)甲基戍烯為結(jié)晶型塑料卻有高透明性 ABS為無定形塑料但卻并不透明,2020年7月30日,1.3塑料的工藝性能,一、熱塑性塑料的工藝性能,3.結(jié)晶性,結(jié)晶型塑料在模具設(shè)計及選擇注塑機(jī)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(shè)備。,2020年7月30日, 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。, 對熱較為敏感，在高溫下受熱時間較長或進(jìn)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,2020年7月30日,1.3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,2020年7月30日, 是指當(dāng)一定融熔指數(shù)的聚合物熔體，在恒溫下通過噴嘴孔時當(dāng)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。, 是指有些塑料對應(yīng)力比較敏感，成型時容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，質(zhì)脆易裂，當(dāng)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(yīng)力開裂。,1.3塑料的工藝性能,應(yīng)力開裂,一、熱塑性塑料的工藝性能,6.應(yīng)力開裂及熔體破裂,熔體破裂,2020年7月30日,1.3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,2020年7月30日,1.3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,2020年7月30日,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(fù)雜程度的塑件；,拉西格流動值為151-180mm：可用于壓制結(jié)構(gòu)復(fù)雜、型腔很深、嵌件較多的薄壁塑件或用于壓注成型。,2020年7月30日,1.3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：,塑料品種,模具結(jié)構(gòu),成型工藝,一般樹脂分子量小,填料顆粒細(xì)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(yù)壓錠及先預(yù)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。,2020年7月30日,1.3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，樹脂與填料混合不均，易粘模，脫模和清理困難及早硬化等缺陷；,2020年7月30日,1.3塑料的工藝性能,二、熱固性塑料的工藝性能,3.比容和壓縮率,比容 ,壓縮率 ,每一克塑料所占有的體積（以厘米3/克計）。,塑粉與塑件兩者體積或比容之比值（其值恒大于1）。,在熱固性塑料的成型過程中，樹脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，分子結(jié)構(gòu)由線型變?yōu)轶w型，塑料由既可熔又可溶變?yōu)榧炔蝗塾植蝗艿臓顟B(tài)，在成型工藝中把這一過程稱為固化（熟化）。,4.固化特性,2020年7月30日,1.3塑料的工藝性能,二、熱固性塑料的工藝性能,5.水分及揮發(fā)物含量,塑料生產(chǎn)過程中遺留下來及成型之前在運(yùn)輸、保管期間吸收。,是成型過程中化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物。,（流動、收縮、氣泡、腐蝕、 氣味等）,（預(yù)熱干燥，開排氣槽，加排氣工步）,處理方法：,產(chǎn)生的影響：,來源：,2020年7月30日,1.3塑料的工藝性能,二、熱固性塑料的工藝性能,6.熱固性塑料受熱時的物理狀態(tài),熱固性塑料：,化學(xué)作用使分子結(jié)構(gòu)由線性變?yōu)榫W(wǎng)狀，分子停止運(yùn)動，塑料硬化成堅硬的固體。,加熱時很快由固態(tài)變成粘流態(tài)，這種狀態(tài)存在的時間很短；,2020年7月30日,1.4常用塑料,第一章 塑料成形基礎(chǔ),見教材P33（學(xué)生自學(xué)),2020年7月30日,1.熱固性塑料的工藝性能有哪些？熱塑性塑料的工藝性能有哪些？ 2.熱塑性塑料在玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)各適宜于哪些加工？,思考題：,