注塑模具设计教材-从制品到模具(零基础)

1.基础篇2.结构篇3.实战篇第1章塑料及其性能第2章常用塑料特性与应用第3章塑料制品设计第4章注塑机与模具第5章注塑模概述第6章注塑模成型零件设计第7章注塑模排气系统设计第9章注塑模侧向分型与抽芯机构第10章注塑模浇注系统的设计第8章注塑模结构件的设计第11章热流道模具的设计第12章注塑模温度控制系统的设计第13章注塑模脱模系统的设计第14章注塑模导向定位系统的设计第15章特种注塑模具的设计第16章注塑模设计步骤及实例第17章注塑模常用钢材及其性能第18章热塑性塑料制品常见缺陷分析及解决办法第19章注塑模精密成型技术塑料是指以树脂为主要成份、加入添加剂使它在一定温度和压力下具有塑性和流动性，可被模塑制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。组成：聚合物合成树脂（高分子有机物、简称高聚物，40～100%）和添加剂天然树脂：橡胶、松香、虫胶、沥青等1）树脂合成树脂：PE、PVC、PP、PC、ABS、PA、PF等聚合反应、缩聚反应2）添加剂（辅助材料）填充剂即填料（增量、改性）、稳定剂（防降解）、增塑剂（塑性、柔性、流动性）、润滑剂（防粘模、改善流动性和表面光泽）、着色剂（装饰美观）、发泡剂、增强材料。1.塑料的组成图1-3塑料原料(一)塑料的组成及性能第1章塑料及其性能2．塑料的通用性能(一)塑料的组成及性能•（1）塑料的优良性能1）密度小，重量轻，比强度和比刚度高2）多种优良的机械性能3）耐化学作用好4）电绝缘、绝热、隔声性能好5）成型和着色能力好6）加工性能好7）自润滑性好•（2）塑料的不足性能1）机械强度低、2）尺寸精度低、3）耐热温度低另外，高温下容易降解和老化；导热性能较差；吸湿性大，容易发生水解老化；使用寿命短。1．高聚物的结构特点（二）高聚物的结构线型、支链型、体型（如图）脆性大、塑性很低：热固性塑料有弹性、塑性，可反复成型：热塑性塑料单个高分子结构线型支链型网状2．聚合物分子链的聚集状态（二）高聚物的结构结晶型塑料非结晶型塑料（线性无定型)结构结晶造成分子的紧密聚集状态，增强了分子间的作用力，使聚合物的抗拉强度、硬度、熔点、耐热性和耐化学性提高；弹性模量、伸长率和冲击强度则降低，表面粗糙度值增大，而且还会导致塑件的透明度降低甚至丧失。2.按塑料的成型性能分类（三）塑料的分类（1）热塑性塑料成型受热前呈线型分子链或支链型结构，成型后转变为具有线型分子链或支链型结构，加热变软，冷却固化可逆的聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）PMMA、尼龙（聚酰胺）PA（2）热固性塑料网状分子链结构，固化后：不可逆.电木（酚醛树脂PF）、环氧树脂EP表1-1常用塑料名称及英文代号2.按塑料的应用范围分类（三）塑料的分类（2）按用途1）通用塑料：指产量大，用途广。价格低廉的一类塑料。如：聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑料产量的60%2）工程塑料：指机械性能高，可替代金属而作工程材料的一类，尼龙，聚甲醛，ABS3）特种塑料：环氧树脂、光敏塑料、导磁塑料、耐高温塑料等。（3）按聚集状态结晶型塑料和非结晶型塑料（线性无定性型塑料）结晶度（四）聚合物的热力学性能和成型加工适应性塑料在恒定压力下，随着加工温度的变化，存在三种状态：高聚物形变——温度曲线g:玻璃化温度f:粘流化温度b：称脆化温度d:热分解温度非结晶型塑料（无定形)m（四）聚合物的热力学性能和成型加工适应性图1-6聚合物的温度、力学状态及成型加工适应性1—线形无定形2—结晶型1．黏度与剪切稀化效应（五）聚合物的黏性流动流体在管内一般有两种流动状态：层流和湍流（1）牛顿流体（低分子物质及少部分聚合物如PC、PA等）：牛顿流体的流变方程式为:―切应力―剪切速率：单位时间的切应变―在外力的作用下抵抗剪切变形的能力,代表黏度为常数1．黏度与剪切稀化效应（五）聚合物的黏性流动（2）非牛顿流体（大部分聚合物）：流变方程式为:a——非牛顿流体的表观黏度。非常数，为变量表征：在外力的作用下抵抗剪切变形的能力。与流体本身和温度以及剪切速率有关n——与聚合物的温度有关－－1．黏度与剪切稀化效应（五）聚合物的黏性流动a在注射成型中，除了热固性聚合物和少数热塑性聚合物外，大多数聚合物熔体均有近似假塑性液体流变学的性质。不同类型流体的流变曲线1—膨胀性流体；2—牛顿流体；3—假塑性流体剪切变稀（3）假塑性液体的流变学性质3．聚合物熔体在模内的流动现象（五）聚合物的黏性流动①入口效应②离模膨胀效应图1-8聚合物熔体在管道入口区和出口区的流动图1-9聚合物失稳流动时的熔体概貌（PMMA170℃）（1）端末效应（2）失稳流动和熔体破裂3．聚合物熔体在模内的流动现象（五）聚合物的黏性流动图1-11熔体充模速度不同时的表现图1-12聚合物熔体绕不同断面形状障碍物时的速度变化与流动情况（3）聚合物熔体的充模流动1．热塑性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性1）影响收缩的基本因素是：(1)塑料种类(2)化学结构的变化热固性塑料（交联、固化）、热塑性塑料(3)热收缩塑料的膨胀系数比钢大，塑料件冷却收缩比模具大(4)弹性恢复当塑料件脱模时，由于压力降低，产生弹性恢复而胀大，这会减少总收缩。(5)塑料制品结构制品结构复杂、壁薄、嵌件多且均匀分布的，则收缩率小。(6)成型工艺有预热，成型温度不高，成型压力较大，保压时间较长的，收缩率较小。(7)浇口的型式、尺寸及位置(注射模塑与传递模塑)（1）收缩性1．热塑性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（1）收缩性实际收缩率2）收缩率计算收缩率a----成型温度下塑料尺寸b----室温下塑件尺寸c-----室温下模具尺寸注意:**收缩率是一个范围值(查手册可得Sman~Smin)，设计时收缩率一般取平均值，但精确确定收缩率需反复实验求其平均值。%100*bbass%100*bbcsj1．热塑性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（3）相容性（4）吸湿性（5）取向性（6）降解和热敏性2．热固性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（1）收缩性同热塑性塑料的收缩性1）定义：2）测定值：衡量热固性塑料流动性的指标通常用拉西格流动性表示。（2）流动性每一品种的塑料分为三个不同等级的流动性流动性较差(25~80mm),适用于压制无嵌件、形状简单、厚度一般的塑件；流动性中等(81~131mm)，用于压制中等复杂程度的塑件；流动性好(131~180mm)，可用于压制结构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑件，或用于压注成型。200mm以上，注射成型。2．热固性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（1）收缩性同热塑性塑料的收缩性1）定义：2）测定值：衡量热固性塑料流动性的指标通常用拉西格流动性表示。（2）流动性每一品种的塑料分为三个不同等级的流动性流动性较差(25~80mm),适用于压制无嵌件、形状简单、厚度一般的塑件；流动性中等(81~131mm)，用于压制中等复杂程度的塑件；流动性好(131~180mm)，可用于压制结构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑件，或用于压注成型。200mm以上，注射成型。2．热固性塑料的工艺特性（六）塑料的工艺特性（3）比体积与压缩率1)定义：比体积（比容）是单位质(重)量塑料所占的体积；压缩率是塑料的体积与塑料制品体积之比，其值恒大于1。2）功用：比体积和压缩率都表示了各种塑料的松散程度，它们都可以作为确定加料腔大小的依据；比体积和压缩率大，内部充气多，成型时排气困难，成型周期长，生产率低。（4）水分和挥发物的含量1）来源：2）作用3）相应措施：成型前预热干燥；模具中开排气槽或压制操作时设排气工步；模具表面镀铬是防止腐蚀。（5）交联与硬化速度(固化特征)硬化是指塑料成型时完成交联反应的过程。硬化速度通常以塑料试样硬化每1mm厚度所需的秒数来表示此值越小，硬化速度越快第2章PEPE的外观呈乳白色透明或半透明状。用手触摸，其表面有蜡状感觉。在PE塑料颗粒中，除了LDPE为扁圆形粒状外，LLDPE及HDOE树脂有扁圆形粒状和珠粒状（粉末状）两种形态。PE的密度为0.86～0.96g/cm3.将PE塑料放在水中湿润后，料粒可以浮出水面。PE制品易燃，点燃后在收縮状态下燃烧，离开火源后能继续燃烧；燃烧干净，无残余物，燃烧时熔融淌滴，并且无烟，火焰上端呈黄色，下端呈蓝色；熄灭时可以闻到燃烧蜡烛相似的气味。PPPP为透明状扁球形颗粒或球状珠粒。PP制品外观似PE制品，但有更高的刚性和硬度，更好的耐屈折性，常被称为“百折胶”也叫丙料。PP易燃，燃烧时火焰顶部呈黄色，底部呈蓝色，燃烧时膨胀、淌滴、熔体能拉丝，有少量黑烟，可闻到石油味。PP料密度为0.89～0.91g/cm3。纯PP料制品可以浮在水面。PSPS未着色时为无色透明，无延展性，似玻璃状材料，圆柱状颗粒，制品落地或敲打时具有似金属的清脆声，光泽与透明度都胜于其他材料，性脆、易断裂。PS易燃，离开火源后仍能继续燃烧。燃烧时PS会软化、起泡、淌滴，并散发出特殊的芳香气味。燃烧时，火焰呈橙黄色，有黑色浓烟和炭束在空中飞扬，残余端部炭化，呈黑色。密度近似于1（1.04～1.09）g/cm3。在水中，PS会出现或沉或浮现象。注塑机常以PS注射量作为设备注射量的表征。PETPET树脂为乳白色、光亮的方片状颗粒，常称为PET切片。密度为1.33～1.38g/cm3.塑料沉于水中。本色的PET塑料制品无色、略带有荧光，柔韧而有刚性。PET塑料比较容易燃烧，离开火源后自动熄灭，制品燃烧时会爆裂成碎片，并放出脱硫芳香味；燃烧的火焰呈明亮橙色，尖部呈黄色，底部呈青绿色；制品边燃烧边溶化，并冒浓黑烟，残余制品硬化呈黑色。外观呈不透明，浅象牙色，光泽性及光亮性都较高。密度为1.03～1.07g/cm3,硬度为洛氏R62～118.ABS制品在外力作用下弯曲时，曲折处呈发白状。ABS制品置于水中，会缓慢下沉。ABS制品易燃烧，离开火源仍能缓慢燃烧，火焰呈黄色，并有丝丝的黑烟漂浮于空气中，散发出特殊气味；ABS制品在燃烧时，先软化后焦化，无淌滴现象。ABSPMMAPMMA是透明度极高的塑料，透光率为92%～95%，光泽性高，表面硬度低，易被硬物擦伤。密度为1.18g/cm3，在水中下沉。PMMA难燃，能缓慢燃烧，离开火源后仍能燃烧，火焰呈蓝色，顶端呈白色；燃烧时，先融化后起泡，散发出较强的腐烂果蔬臭味。PCPC料为高透明塑料，树脂为淡黄色，密度为1.2g/cm3，置于水中会下沉。PC遇火能缓慢燃烧，火焰呈黄色，不发泡，会流延，离开火源后，火会慢慢熄灭，具有一定的阻燃性。K料K料是由苯乙烯与丁二烯共聚而成，它是非结晶聚合物，又称人造橡胶。透明、无味、无毒、密度为1.01g/cm3左右，透明性(80～90%)好，热变形温度为77℃，耐化学性较差，易受油、酸、碱及活性强的有机溶剂侵蚀。K料中含有丁二烯成分的多少，其硬度亦不同，由于K料的流动性好，加工温度范围较宽，所以其加工性能良好。POMPOM本色为乳白色不透明粒料，是结晶型塑料,制品表面润滑，刚性高。密度很大,密度为1.42g/cm3,置于水中会下沉。它的钢性很好,俗称“赛钢”.它具有耐疲劳、耐蠕变、耐磨、耐热、耐冲击等优良的性能,且摩擦系数小,自润滑性好.POM不易吸湿,吸水率为0.22～0.25%,在潮湿的环境中尺寸稳定性好,其收缩率为2.1%(较大),注塑时尺寸较难控制,热变形温度为172℃,聚甲醛有均聚甲醛两种,共性能不同(均聚甲醛耐温性好一点).ASAS为丙烯-苯乙烯的共聚体，也称作SAN，密度1.07g/cm3左右，它不易产生内应力开裂.透明度较高，其软化温度和抗冲击强度比PS高，耐疲劳性差。PETGPETG是一种全新的透明工程塑料，制品透明度高，光泽度高，冲击强度优异、耐热性好、弯曲不泛白、耐划痕、耐防老化、防静电、耐化学性优异、着色力强，耐火性佳，不助燃，低发烟量，燃烧后无有害物沙林料沙林树脂具有优质的清澈度和稳定性，适合于诸如透明包装瓶和盖子等注塑件的生产。与其它透明注塑树脂相比，沙