1、項目1 選擇與分析塑料原料,一、 項目引入,某企業(yè)大批量生產(chǎn)塑料燈座，要求燈座具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性能，外表面無瑕疵、美觀、性能可靠，要求設(shè)計一套成型該塑件的模具。通過本項目，完成對塑件材料的選擇及對材料使用性能和成型工藝性能的分析。,圖1-1 燈座二維圖形,圖1-2 燈座三維圖形,二、相關(guān)知識,塑料是指以樹脂為主要成份、加入添加劑其它在一定溫度和壓力下具有塑性和流動性，可被模塑制成一定形狀，且在一定條件下保持形狀不變的材料。 組成：聚合物合成樹脂（高分子有機(jī)物、簡稱高聚物，40 100%）和添加劑,天然樹脂：橡膠、松香、蟲膠、瀝青等 1）樹脂 合成樹脂 ：PE、PVC、PP、PC、ABS、P

2、A、PF等,聚合反應(yīng)、縮聚反應(yīng),2）添加劑（輔助材料） 填充劑即填料（增量、改性）、穩(wěn)定劑（防降解）、增塑劑（塑性、柔性、流動性）、潤滑劑（防粘模、改善流動性和表面光澤）、著色劑（裝飾美觀）、發(fā)泡劑、增強(qiáng)材料。,1. 塑料的組成,圖1-3 塑料原料,(一) 塑料的組成及性能,2塑料的通用性能,(一) 塑料的組成及性能,（1） 塑料的優(yōu)良性能 1）密度小，重量輕，比強(qiáng)度和比剛度高 2）多種優(yōu)良的機(jī)械性能 3）耐化學(xué)作用好 4）電絕緣、絕熱、隔聲性能好 5）成型和著色能力好 6）加工性能好 7）自潤滑性好 （2）塑料的不足性能 1）機(jī)械強(qiáng)度低、2）尺寸精度低、3）耐熱溫度低 另外，高溫下容易降解和

3、老化；導(dǎo)熱性能較差；吸濕性大，容易發(fā)生水解老化；使用壽命短。,1高聚物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),（二）高聚物的結(jié)構(gòu),單個高分子結(jié)構(gòu),線型 支鏈型 網(wǎng)狀,2聚合物分子鏈的聚集狀態(tài),（二）高聚物的結(jié)構(gòu),結(jié)晶型塑料 非結(jié)晶型塑料（線性無定型),結(jié)構(gòu),結(jié)晶造成分子的緊密聚集狀態(tài)，增強(qiáng)了分子間的作用力，使聚合物的抗拉強(qiáng)度、硬度、熔點(diǎn)、耐熱性和耐化學(xué)性提高；彈性模量、伸長率和沖擊強(qiáng)度則降低，表面粗糙度值增大，而且還會導(dǎo)致塑件的透明度降低甚至喪失。,2. 按塑料的成型性能分類,（三）塑料的分類,（1） 熱塑性塑料 成型受熱前呈線型分子鏈或支鏈型結(jié)構(gòu)，成型后轉(zhuǎn)變?yōu)?具有線型分子鏈或支鏈型結(jié)構(gòu)，加熱變軟，冷卻固化 可逆的 聚

4、乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、有機(jī)玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）PMMA、 尼龍（聚酰胺）PA （2） 熱固性塑料 網(wǎng)狀分子鏈結(jié)構(gòu)，固化后： 不可逆. 電木（酚醛樹脂PF）、環(huán)氧樹脂 EP 表1-1 常用塑料名稱及英文代號,2. 按塑料的應(yīng)用范圍分類,（三）塑料的分類,（2）按用途 1） 通用塑料：指產(chǎn)量大，用途廣。價格低廉的一類塑料。如：聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑料產(chǎn)量的60% 2）工程塑料：指機(jī)械性能高，可替代金屬而作工程材料的一類，尼龍，聚甲醛，ABS 3）特種塑料：環(huán)氧樹脂、光敏塑料、導(dǎo)磁塑料、耐高溫塑料等。 （3）按聚集狀態(tài) 結(jié)晶型塑料和非結(jié)晶型塑料

5、（線性無定性型塑料） 結(jié)晶度,（四）聚合物的熱力學(xué)性能和成型加工適應(yīng)性,塑料在恒定壓力下，隨著加工溫度的變化，存在三種狀態(tài)：,高聚物形變溫度曲線,g: 玻璃化溫度,f: 粘流化溫度,b ：稱脆化溫度,d: 熱分解溫度,非結(jié)晶型塑料（無定形),（四）聚合物的熱力學(xué)性能和成型加工適應(yīng)性,圖1-6 聚合物的溫度、力學(xué)狀態(tài)及成型加工適應(yīng)性1線形無定形 2結(jié)晶型,1黏度與剪切稀化效應(yīng),（五）聚合物的黏性流動,流體在管內(nèi)一般有兩種流動狀態(tài)：層流和湍流,（1）牛頓流體（低分子物質(zhì)及少部分聚合物如PC、PA等）： 牛頓流體的流變方程式為 : 切應(yīng)力 剪切速率：單位時間的切應(yīng)變, 在外力的作用下抵抗剪切變形的能

6、力,代表黏度 為常數(shù),1黏度與剪切稀化效應(yīng),（五）聚合物的黏性流動,（2 ）非牛頓流體（大部分聚合物）： 流變方程式為 :, 非牛頓流體的表觀黏度。非常數(shù)，為變量 表征： 在外力的作用下抵抗剪切變形的能力。 與流體本身和溫度以及剪切速率有關(guān) n與聚合物的溫度有關(guān),1黏度與剪切稀化效應(yīng),（五）聚合物的黏性流動,在注射成型中，除了熱固性聚合物和少數(shù)熱塑性聚合物外，大多數(shù)聚合物熔體均有近似假塑性液體流變學(xué)的性質(zhì)。,不同類型流體的流變曲線 1 膨脹性流體； 2 牛頓流體； 3 假塑性流體,剪切變稀,（3） 假塑性液體的流變學(xué)性質(zhì),3聚合物熔體在模內(nèi)的流動現(xiàn)象,（五）聚合物的黏性流動, 入口效應(yīng), 離模

7、膨脹效應(yīng),圖1-8 聚合物熔體在管道入口區(qū)和出口區(qū)的流動,圖1-9 聚合物失穩(wěn)流動時的 熔體概貌（PMMA 170）,（1）端末效應(yīng),（2）失穩(wěn)流動和熔體破裂,3聚合物熔體在模內(nèi)的流動現(xiàn)象,（五）聚合物的黏性流動,圖1-11 熔體充模速度不同時的表現(xiàn),圖1-12 聚合物熔體繞不同斷面形狀 障礙物時的速度變化與流動情況,（3）聚合物熔體的充模流動,1熱塑性塑料的工藝特性,（六）塑料的工藝特性,1）影響收縮的基本因素是： (1)塑料種類 (2)化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化 熱固性塑料（交聯(lián)、固化）、熱塑性塑料 (3)熱收縮 塑料的膨脹系數(shù)比鋼大，塑料件冷卻收縮比模具大 (4)彈性恢復(fù) 當(dāng)塑料件脫模時，由于壓力降

8、低，產(chǎn)生彈性恢復(fù)而脹 大，這會減少總收縮。 (5)塑料制品結(jié)構(gòu) 制品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁薄、嵌件多且均勻分布的，則收縮率小。 (6)成型工藝 有預(yù)熱，成型溫度不高，成型壓力較大，保壓時間較長 的，收縮率較小。 (7)澆口的型式、尺寸及位置(注射模塑與傳遞模塑),（1）收縮性,1熱塑性塑料的工藝特性,（六）塑料的工藝特性,（1）收縮性,實際收縮率 2）收縮率 計算收縮率 a-成型溫度下塑料尺寸 b -室溫下塑件尺寸 c -室溫下模具尺寸 注意: *收縮率是一個范圍值(查手冊可得Sman Smin)，設(shè)計時收縮率一般取 平均值，但精確確定收縮率需反復(fù)實驗求其平均值。,1熱塑性塑料的工藝特性,（六）塑料的工

9、藝特性,（3）相容性,（4）吸濕性,（5）取向性,（6）降解和熱敏性,2熱固性塑料的工藝特性,（六）塑料的工藝特性,（1）收縮性,同熱塑性塑料的收縮性,1）定義： 2）測定值： 衡量熱固性塑料流動性的指標(biāo)通常用拉西格流動性表示。,（2） 流動性,每一品種的塑料分為三個不同等級的流動性 流動性較差(2580mm),適用于壓制無嵌件、形狀簡單、厚度一般的塑 件； 流動性中等(81131mm)，用于壓制中等復(fù)雜程度的塑件； 流動性好(131180mm)，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。200mm以上，注射成型。,2熱固性塑料的工藝特性,（六）塑料的工藝特性,（1）

10、收縮性,同熱塑性塑料的收縮性,1）定義： 2）測定值： 衡量熱固性塑料流動性的指標(biāo)通常用拉西格流動性表示。,（2） 流動性,每一品種的塑料分為三個不同等級的流動性 流動性較差(2580mm),適用于壓制無嵌件、形狀簡單、厚度一般的塑 件； 流動性中等(81131mm)，用于壓制中等復(fù)雜程度的塑件； 流動性好(131180mm)，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。200mm以上，注射成型。,2熱固性塑料的工藝特性,（六）塑料的工藝特性,（3）比體積與壓縮率 1) 定義：比體積（比容）是單位質(zhì)(重)量塑料所占的體積； 壓縮率是塑料的體積與塑料制品體積之比，其值恒大于1。 2）功用：比體積和壓縮率都表示了各種塑料的松散程度，它們都可以作為確定加料腔大小的依據(jù)；比體積和壓縮率大，內(nèi)部充氣多，成型時排氣困難，成型周期長，生產(chǎn)率低。 （4）水分和揮發(fā)物的含量 1）來源： 2）作用 3）相應(yīng)措施： 成型前預(yù)熱干燥；模具中開排氣槽或壓制操作時設(shè)排氣工步；模具表面鍍鉻是防止腐蝕。,（5）交聯(lián)與硬化速度(固化特征),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厚度所需的秒數(shù)來表示 此值越小，硬化速度越快,三、項目實施,燈座為電器類零件，需大批量生產(chǎn)，通過查表1-4及表1-5對多種塑料的性能與應(yīng)用進(jìn)行