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模具塑胶理论第一章塑胶基础知识一、什么是塑料：塑胶是以合成树脂为主要成分,加入或不加入其它添加剂而形成的一种人工材料(用煤提炼),通常为白色半透明或无色透明二、合成树脂：即高分子聚合物,作用是:1、起粘接作用,使塑胶具有流动性和可塑性2、决定塑胶的基本性能三、塑料的分类按成型性能分为:1、热塑性塑料,可再利用(PP、PC、ABS、PE)2、热固性塑料,不可再利用按用途分为:通用塑料:产量大、用途广、价廉(PE、PP、PVC、PS)工程塑料:力学性能好,耐磨,耐腐蚀,尺寸稳定性好(ABS、尼龙PA、防弹玻璃PC、赛钢POM、有机玻璃PMMA)四、塑料的性能1、密度小质量轻(最小密度PP为0.87,大多数为1)2、比强度高3、化学性能好(不会氧化)4、电绝缘性能好5、减摩、耐磨、自润滑性好(POM、PA)6、成型及着色性能好(胶件最小0.01克,加水口0.05克)7、防潮,震,辐射,透气8、缺点是不耐热,热稳定性差,刚性差,不耐压,在阳光,大气及压力下老化.五、成型方法热塑性塑胶的成型方法:注塑成型,挤出成型,中空,真空,压缩空气成型等热固性塑胶的成型方法:压注、压缩成型六、塑胶的流变性牛顿与非牛顿流体,流体以切变方式流动时,其节应力与剪切速率存在线性关系的为牛顿流体,否则为非牛顿流体熔胶的流体属非牛顿流体七、塑料成型工艺性能流动性的概念：在成型过程中,塑料熔体在一定的温度和压力下充满型腔的能力称为塑料的流动性。流动性的好坏,直接影响注塑工艺参数(成型温度,压力和周期)的选择,以及模具浇注系统的类型和尺寸。流动性太好则易产生批锋,流涎等现象,太差则不易充满型腔,造成啤不满八、塑料件表面处理方法喷油、移印、丝印、电镀(镀铬、金)真空镀膜、印刷.九、热塑性塑胶流动性分三类好的:PE、PP、PS、PA、醋酸纤维等中等:HIPS、ABS、AS、PMMA、POM、氯化聚醚等差的:PC、硬PVC、PPO、PSF十、收缩性(shrinkage)计算方法：S计=(c-b)/bX100%S计:计算收缩B:塑件在常温下的单向尺寸C:模具型腔在常温下的单向尺寸十一、造成收缩的原因1）热胀冷缩:出模温度高于常温2）因弹性回复而收缩,出模后阻止收缩的力消失3）结晶收缩(结晶塑料)伴随着结晶而引的4）定向收缩(流动时分子拉长,冷却后恢复原态)十二、结晶性1）结晶性塑料:PE、PP、POM、PA、聚四氟乙稀,氯化聚醚等。2）非晶性塑料:PS、PVC、PMMA、PO、ABS、PSF等。一般来说,结晶性塑料不透明或半透明,非结晶性塑料是透明的(ABS例外)、MBS透明结晶性高硬,差则软。十三、热敏性塑料对热的敏感程度。热敏性塑料包括:PVC、POM、PVDF、EVA、CTFE。热敏性塑料分解时产生气体,对人,设备及模具有刺激,腐蚀或有毒性,模具镶件材料须防腐如S136H、PAK90等。十四、吸湿性(与水分子的亲疏程度)吸湿大的塑料有:PA、PC、ABS、PPO、PSF等对反应敏感.吸湿小的塑料有:PE、PP等对反应不敏感.塑料在成型过程中的化学反应:降解和交联.降解会造成强度低,弹性差,表面光洁度差.第二章常用塑料的特性与应用常用塑料的识别一、外观识别法：1)聚乙烯PE、PP、PA等有不同的可弯性，手触有硬蜡样滑腻感，高等，敲击时有软性角质类声音；与此相比PS、ABS、PC、PMMA等塑料，则无延展性，手触有刚性感，敲击时声音清脆。2)PE、PP比小于1，浮于水，PS及其他绝大多数塑料比重无法大于1，沉于水，PA比重1.01-1.03，接近水，在水中近悬浮状。3)高压PE(LOPE)未加色粉呈乳白色半透明状，质软，面韧；低压PE(HDPE)未加色粉呈乳白色也乳白色，但不透明，质硬，不延伸。4)PP染色前呈白色，半透明（此LDPE透明度高），轻且刚硬。PA在染色前色泽微黄。5)PS和改性PS和ABS的区别，前者性脆，后两者为韧性，弯折时前者易脆裂，后难折服断裂。多次弯折发出气味也不同。6)在染色前PS是透明的，改性PS是乳白色的，ABS是象牙色。二、燃烧观察法：1)所有热固性塑料，受热或燃烧时都无发软融过程，只会变软和焦化。2)所有热塑性塑料，受热或燃烧，都先经历发软熔融过程，但不同塑料燃烧现象不同。3)PE易燃，离火后，继续燃烧，火焰上端微黄，火焰上端微黄，下端呈蓝色，烟少；近火焰处有胶滴落，火灭后有石蜡燃烧气味。4)PP与PE大致相同，但有少量黑烟，火灭后有煤油和石油味。5)PA燃烧较缓慢，离火后自行熄灭，火焰颜色上黄下蓝。燃烧时有熔胶滴落及起泡，火熄后有燃焦羊毛或指甲气味。6)PS，HIPS和ABS都易燃，离火后继续燃烧，火焰黄色，有浓烟。PS和HIPS燃烧时表面会起泡，但ABS不会而呈焦化态。PS、HIPS带聚乙烯单体味，ABS有一种特别的臭味。7)PC燃烧缓，离火后慢慢熄灭，燃烧时发出花果臭。8)原色PMMA与PS都透光，染色后透光效果也相同，但燃烧时PMMA没有碳束飞逸而后者有，PMMA燃烧时火焰浅蓝色，顶端白色，燃烧后发出强烈花果臭和腐烂的蔬菜臭味。9)PVC难燃，离火后易熄，火焰上黄底绿，冒白烟，气味辛辣刺鼻，熔体也边燃边化，可以拉丝。10)若塑料之间混合使用则较难识别。三、常用的十种塑料：聚苯乙烯PS(俗称硬胶)1)S=0.5%S:收缩率2)成型温度:模具60-80度,料筒为200度左右3)透光率(88-92%)4)吸水性低,可不用烘料5)流动性好,易成型加工6)着色易,好进行表面处理7)最大缺点:脆8)耐热度低,易老化9)应用:文具、玩具、电气用品外壳、餐具(无毒)改性聚苯乙烯HIPS(俗称不碎胶)在PS在加入5-10%的橡胶,不透明,它除有PS的易加工易着色的优点外,还具有较强的韧度(是PS的4倍)和冲击强度,较大弹性,流动性比PS差,其余同PSABS(超不碎胶)、NBS(俗称透明ABS)1)S=0.5%2)成型温度:模具温度40-90度,料筒温度为210-250度左右3)综合性能好,机械强度高,抗冲击能力强,抗蠕变性好,有一定的表面硬度,耐磨,电度性能好.4)耐热可达90度,甚好至可在110-115度下使用,耐低温可右-40度下使用5)耐酸,碱,盐,油,水6)不易烧燃7)电镀性能好8)缺点不耐有机溶剂,耐气候性差,在紫外线下易老化9)应用:玩具、机壳、日常用品(聚乙烯)PE1)S=2%2)成型温度:模具50-70度,料筒为180-250度左右3)产量最大的塑料4)特点:软性,无毒,价廉,加工方便5)成型收缩率大,易缩水,变形6)吸水小,可不用干燥;流动性好7)PE分为LDPE(高压或低密度聚乙烯,俗称软胶),HDPE(低压或高密度聚乙烯,硬胶,又称高压聚乙烯),LDPE模温尽量前后一致,运水道离型胶不能太近,不少于2D。可强行胶模,HDPE流动性较好。8)应用:LDPE:塑料薄膜(理想的包装材料),软管；HDPE用作塑料管,板等PP(聚丙烯,俗称百折软胶),可强行脱模9)S=2%10)成型温度:模具40-60度,料筒为240-280度左右11)流动性,成型性好,适合偏平大型胶件12)通用塑料中耐热性最好,热变形温度80-100度,能在沸水中煮13)韧性好,屈服强度高,14)常用塑料中密度最小15)缺点尺寸精度低,刚性不足,耐气候性差,有后收缩现象,易老化,变脆,易变形16)装饰性和装配性差,表面涂漆,粘贴,电镀加工相当因难17)应用:玩具、日常用品、包装胶袋,瓶子PA(聚酰胺,俗称尼龙)1)S=0.6-1.4%,如加玻璃纤维S=0.3-0.7%。2)成型温度:模具40-90度,料筒为250-310度左右3)韧性、耐磨性好,具有自润滑性4)机械强度高,而疲劳,表面光滑,摩擦系小,耐热(100度下可长期使用),耐腐蚀,易染色5)流动性好,尼龙模具应充分的排气措施6)缺点:易吸水,注塑技术要求严,尺寸稳定性差7)应用:齿轮、滑轮、耐磨件。PVC(聚氯乙烯),最早发明的1)S=2%2)成型温度:模具30-50度,料筒为60-200度左右3)品种分为软,半软,硬质PVC4)制品表面光泽差5)粘度高,流动性差,热稳定性差,加工较困难,啤塑工艺要求高6)对模具腐蚀性大（S136H、PAK90）7)应用:软喉管、硬喉管、软、硬板、电线、玩具PC（聚碳酸脂，俗称防弹玻璃胶），外观透明微黄,刚硬而带韧性1)S=0.5-0.7%2)成型温度:模具80-110度,料筒为250-340度左右3)机械强度高,而冲击性为塑料之冠,弹性模量高,受温度影响小,抗蠕变性突出4)耐热性好,热变形温度135-143度,长期可用于120-130度5)耐气候性好，任风吹雨打，三年不变色。硬兼施6)成型精度高,尺寸稳定性好7)透光性着色性好8)吸水率低,浸泡24小时后增重0.13%9)流动性差,对水分子极敏感,易产生应力开裂现象,对压力不敏感,对温度敏感,可采用升温的方法来提高流动性。10)对模具设计要求高,制品表面易产生水花,水口位易产生气纹。11)应用:电器、汽车、工业零件、档风玻璃POM（聚甲醛，俗称赛钢)1)S=2%2)成型温度:模具60-80度,料筒为204-230度左右3)耐疲劳,耐蠕变,耐磨,耐热性都好4)不易吸湿,加工前可不用烘料5)尺寸难控制6)热变形温度172度7)对模具腐蚀性大8)应用:常用齿轮、轴承PMMA（聚甲基丙稀酸脂，俗称有机玻璃，亚加力)1)S=0.3-0.4%2)成型温度:模具温度65-80度,料筒为225-270度左右3)透光性好,耐热性好,变形温度98度4)表面硬度低,易被刮伤而留下痕迹5)对水分子和温度敏感,加工前要烘料6)缺点脆,但比PS好7)应用:灯罩、玻璃窗、光学透镜、硬式隐形眼镜等。四、塑料的选用：选材的四个途径:1）制品的用途2）制品的要求性能3）制品的形状结构大小4）经济成本与安全卫生等五、实例分析:1)大型平板类胶件:PP、HIPS2)功能简单或无:PE、PP、HIPS、PS3)功能多或产品附加值高:ABS、PC4)透明:PS、PMMA、GP料、K料、MBS、PC5)耐磨:POM、PA6)耐(抗)冲击:PC7)缓冲(击):PVC第三章塑料产品结构设计一、制品结构工艺设计原则1)在保正制品性能和使用要求的情况下,尽量造用价廉,且成型性好的塑料2)力求制品结构简单,避免侧向凸凹结构,使模具结构简单,易于制造(内侧凹凸结构有两种情况下可不用内行位:碰穿和强行脱模)3)壁厚尽量均匀,避免出现过厚或过薄的地方4)制品的几何形状要易于成型,并有利于提高制品的强度和刚度5)设计制品时应考虑塑料的流动性,收缩性及其它特性6)当制品外观要求较高时,应通过造型再设计内部结构二、胶件连接方式自攻螺丝、扣位、超声波(超声线)、螺纹连接、胶水、嵌件、过盈配合等。三、关于强行胶模当侧向凹凸较浅且允许有圆角,可强行脱模。合适塑料有PE、PP、POM、PVC。可强行脱模的尺寸见资料。四、制品的尺寸与精度1、制品的尺寸受塑料流动性的限制和成型设备限制2、制品的精度1)影响制品精度的因素:模具制造精度,塑料收缩率的波动,成型工艺参数2)保证使用要求的前提下,精度应设计得尽量低一些3)公差标准GB/T14486(93年),SJ1372(78年)3、制品的表面质量:包括制造质量(一般模具型腔粗糙度要比制品的要求低1-2级)和注塑质量(水花称银纹,蛇纹,熔接痕,顶向变形,黑斑)五、塑料制品的常见结构设计1、脱模斜度1)不同塑料的脱模斜度不同,在不影响产品装配性能的情况下,应取大值。(一般前模1-2度，后模0.5度)2)脱模斜度不包括在公差范围内3)晒纹(蚀纹)和透明胶件应取大值(常为3-6度)4)硬质塑料比软质塑料的脱模斜度大,收缩率大的比收缩率小的脱模斜度大5)制品高度越高,孔越深,脱模斜度取小值6)形状复杂难脱模时,取大些7)前模斜度大于后模斜度(如胶件粘前模)8)精度要求高,斜度越小9)壁厚大的制品,脱模斜应取大值,增强,自润性塑料,脱模斜度取小值2、壁厚1)壁厚小,难填充,强度刚度差,壁厚大,内部易产生气泡,外部易生收缩凹陷,冷却时间长,料多增加