《塑料成型工艺与模具设计项目2-1.ppt
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1、人人民民邮邮电电出出版版社社项目2 塑料成型工艺设计本章能力目标本章能力目标1具有合理选择塑料种类和分析原料成型工艺性的能力。具有合理选择塑料种类和分析原料成型工艺性的能力。2具有合理选择塑料成型方式的能力。具有合理选择塑料成型方式的能力。3会分析塑件结构工艺性,并能够按国标标注塑件尺寸公差。会分析塑件结构工艺性,并能够按国标标注塑件尺寸公差。4会初步判定所选择注射成型设备与模具的适应性。会初步判定所选择注射成型设备与模具的适应性。5能正确确定塑件成型工艺参数,编制塑件成型工艺卡。能正确确定塑件成型工艺参数,编制塑件成型工艺卡。本章知识目标本章知识目标1掌握塑料的概念,熟悉常用塑料代号、性能、
2、用途。掌握塑料的概念,熟悉常用塑料代号、性能、用途。2掌握模塑成型工作原理、成型工艺过程及特点。掌握模塑成型工作原理、成型工艺过程及特点。3熟悉国标熟悉国标GB/T144862008的使用方法,掌握塑件结构设计原则。的使用方法,掌握塑件结构设计原则。4了解温度、压力、时间对塑件质量的影响。了解温度、压力、时间对塑件质量的影响。5掌握注射模具与成型设备的关系。掌握注射模具与成型设备的关系。人人民民邮邮电电出出版版社社选择与分析塑料原料选择与分析塑料原料一一确定塑料成型方式及工艺过程确定塑料成型方式及工艺过程二二分析塑件结构工艺性分析塑件结构工艺性三三项目2 塑料成型工艺设计 初步选择注射成型设备
3、初步选择注射成型设备四四确定塑件成型工艺参数确定塑件成型工艺参数五五任任务务人人民民邮邮电电出出版版社社任务任务1 选择与分析塑料原料选择与分析塑料原料能力目标1会分析并选择塑料种类。2会分析给定塑料的使用性能和工艺性能。知识目标1掌握塑料的概念和常用塑料的基本性能。2熟悉常用塑料代号、性能、用途。人人民民邮邮电电出出版版社社一、任务引入【案例1】某企业大批量生产塑料灯座(如图2-1所示),要求灯座壳体透明,具有足够的强度和耐磨性能,外表面无瑕疵、美观、性能可靠,要求编制该塑件的工艺,并设计成型该塑件的模具。通过本任务,完成对塑件材料的选择及对材料使用性能和成型工艺性能的分析。图2-1灯座二维
4、图形三维图形人人民民邮邮电电出出版版社社二、相关知识(一一)塑料使用性能及应用塑料使用性能及应用塑料的使用性能包括物理性能、化学性能、力学性能、热性能、电性能等。可用一定的指标衡量并可用一定的实验方法测得。密度密度是指单位体积中塑料的质量;表观密度表观密度是指单位体积的试验材料(包括空隙在内)的质量。透湿性透湿性是指塑料透过蒸汽的性质。它可用透湿系数表示。透湿系数是在一定温度下,试样两侧在单位压力差情况下,单位时间内在单位面积上通过的蒸汽量蒸汽量与试样厚度试样厚度的乘积。吸水性吸水性是指塑料吸收水分的性质。它可用吸水率表示。吸水率是指在一定温度下,把塑料放在水中浸泡一定时间后质量增加的百分率。
5、透明性透明性是指塑料透过可见光的性质。它可用透光率来表示。透光率是指透过塑料的光通与其入射光通量的百分率。1塑料的物理性能人人民民邮邮电电出出版版社社二、相关知识(一一)塑料使用性能及应用塑料使用性能及应用2塑料的化学性能耐化学性耐化学性是指塑料耐酸、碱、盐、溶剂和其他化学物质的能力;耐老化性耐老化性是指塑料暴露于自然环境中或人工条件下,随着时间推移而不产生化学结构变化,从而保持其性能的能力;耐候性耐候性是指塑料暴露在日光、冷热、风雨等气候条件下,保持其性能的性质。光稳定性光稳定性是指塑料在日光或紫外线照射下,抵抗褪色、变黑或降解等的能力。抗霉性抗霉性是指塑料对霉菌的抵抗能力。人人民民邮邮电电
6、出出版版社社3塑料的力学性能塑料的力学性能主要有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、断后伸长率、硬度、冲击韧度、疲劳强度、蠕变极限、摩擦因数及磨损等。4 塑料的热性能塑料的热性能主要是线膨胀系数、热导率、玻璃化温度、耐热性、热变形温度、热稳定性、热分解温度、耐燃性、比热容等。5 塑料的电性能塑料的电性能主要有介电常数、介电强度、耐电弧性等。表2-1常用热塑性塑料的性能及应用表2-2常用热固性塑料的性能及应用附表1常用热塑性塑料的主要技术指标二、相关知识 (一一)塑料使用性能及应用塑料使用性能及应用人人民民邮邮电电出出版版社社表2-1常用热塑性塑料的性能与应用塑料名称基本性能用途聚乙烯(PE)聚乙烯为
7、白色蜡状半透明材料,柔而韧,比水轻,无毒,具有优越的介电性能。易燃烧且离火后继续燃烧。密度为0.910.96g/cm3,为结晶型塑料。聚乙烯的吸水性极小,且介电性能与温度、湿度无关。因此,聚乙烯是最理想的高频电绝缘材料,在介电性能上只有聚苯乙烯、聚异丁烯及聚四氟乙烯可与之相比低压聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板、塑料绳以及承载不高的零件,如齿轮、轴承等;中压聚乙烯可制造瓶类、包装用的薄膜以及各种注射成型制件、旋转成型制件与电线电缆;高压聚乙烯常用于制作塑料薄膜、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和电缆外皮等聚氯乙烯(PVC)聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末,形同面粉,造粒后为透明块状,类似明矾。聚
8、氯乙烯有较好的电气绝缘性能,可以用作低频绝缘材料,其化学稳定性也较好。由于聚氯乙烯的热稳定性较差,长时间加热会导致分解,放出氯化氢气体,使聚氯乙烯变色,所以其应用范围较窄,使用温度一般在1555由于聚氯乙烯的化学稳定性高,所以可用于制作防腐管道、管件、输油管、离心泵和鼓风机等。聚氯乙烯的硬板在化学工业上广泛用于制造各种储槽的衬里、建筑物的瓦楞板、门窗结构、墙壁装饰物等建筑用材。由于电绝缘性能良好,可在电气、电子工业中用于制造插座、插头、开关和电缆。在日常生活中,用于制造凉鞋、雨衣、玩具和人造革等聚丙烯(PP)聚丙烯无色、无味、无毒,密度仅为0.900.91g/cm3。它不吸水,光泽好,易着色。
9、聚丙烯屈服强度、抗拉强度、抗压强度和硬度及弹性比聚乙烯好。聚丙烯熔点为164170,耐热性好,能在100以上的温度下进行消毒灭菌。其低温使用温度达15,低于35时会脆裂。聚丙烯的高频绝缘性能好,绝缘性能不受湿度的影响,但在氧、热、光的作用下极易老化,所以必须加入抗老化剂聚丙烯可用作各种机械零件,如法兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件;可作为水、蒸气、各种酸碱等物质的输送管道,化工容器和其他设备的衬里、表面涂层;可制造盖和本体合一的箱壳、各种绝缘零件,并可用于医药工业中人人民民邮邮电电出出版版社社续续表表塑料名称基本性能用途聚苯乙烯(PS)聚苯乙烯无色、透明、有光泽、无毒、无味,密度为1.0
10、54g/cm3。聚苯乙烯是目前最理想的高频绝缘材料,可以与熔融的石英相媲美。它的化学稳定性良好,能耐碱、硫酸、磷酸、10%30%的盐酸、稀醋酸及其他有机酸,但不耐硝酸及氧化剂的作用,对水、乙醇、汽油、植物油及各种盐溶液也有足够的抗腐蚀能力。它的耐热性低,只能在不高的温度下使用,质地硬而脆,制件由于内应力而易开裂。聚苯乙烯的透明性很好,透光率很高,光学性能仅次于有机玻璃。它的着色能力优良,能染成各种鲜艳的色彩聚苯乙烯在工业上可用作仪表外壳、灯罩、化学仪器零件、透明模型等;在电气方面用作良好的绝缘材料、接线盒、电池盒等;在日用品方面广泛用于包装材料、各种容器、玩具等丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS
11、)ABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯3种单体的共聚物,价格便宜,原料易得,是目前产量最大、应用最广的工程塑料之一。ABS无毒、无味,呈微黄色或白色的不透明粒料,成型的制件有较好的光泽,密度为1.021.05g/cm3。ABS的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙等都高,尺寸稳定性较好,具有一定的化学稳定性和良好的介电性能,经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高,连续工作温度为70左右,热变形温度为93左右。不透明、耐气候性差,在紫外线作用下易变硬发脆ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等;汽车工业上用ABS制造
12、汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等,还可用ABS夹层板制造小轿车车身;ABS还可用来制造水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等聚碳酸酯(PC)聚碳酸酯为无色透明粒料,密度为1.021.05g/cm3。PC是一种性能优良的热塑性工程塑料,韧而刚,抗冲击性在热塑性塑料中名列前茅;成型零件可达到很好的尺寸精度,并在很宽的温度范围内保持其尺寸的稳定性;成型收缩率恒定为0.5%0.8%;抗蠕变、耐磨、耐热、耐寒;脆化温度在100以下,长期工作温度达120;PC吸水率较低,能在较宽的温度范围内保持较好的电性能。PC是透明材料,可见光的透
13、光率接近90%。其缺点是耐疲劳强度较差,成型后制件的内应力较大,容易开裂在机械上主要用作各种齿轮、蜗轮、蜗杆、齿条、凸轮、轴承,各种外壳、盖板、容器、冷冻和冷却装置的零件等;在电气方面,用作电机零件、风扇部件、拨号盘、仪表壳、接线板等;还可制造照明灯、高温透镜、视孔镜、防护玻璃等光学零件人人民民邮邮电电出出版版社社常用的热塑性塑料与应用ABSPVCPSPPPCPE人人民民邮邮电电出出版版社社表2-2常用热固性塑料的性能与应用塑料名称基本性能用途酚醛塑料(PF)酚醛塑料是一种产量较大的热固性塑料,它是以酚醛树脂为基础而制得的。酚醛树脂本身很脆,呈琥珀玻璃态,必须加入各种纤维或粉末状填料后才能获得
14、具有一定性能要求的酚醛塑料。酚醛塑料可分为4类:层压塑料、压塑料、纤维状压塑料、碎屑状压塑料。酚醛塑料与一般热塑性塑料相比,刚度好,变形小,耐热、耐磨,能在150200温度范围内长期使用;在水润滑条件下,有极低的摩擦因数;其电绝缘性能优良。酚醛塑料的缺点是质脆,抗冲击强度差酚醛层压塑料根据所用填料不同,有各种层压塑料。布质及玻璃布酚醛层压塑料有优良的力学性能、耐油性能和一定的介电性能,可用于制造齿轮、轴瓦、导向轮、无声齿轮、轴承及用于电工结构材料和电气绝缘材料;木质层压塑料适用于制作水润滑冷却下的轴承及齿轮等;石棉布层压塑料主要用于高温下工作的零件。酚醛纤维状压塑料可以加热模压成各种复杂的机械
15、零件和电器零件,具有优良的电气绝缘性能,耐热、耐水、耐磨,可制作各种线圈架、接线板、电动工具外壳、风扇叶、耐酸泵叶轮、齿轮和凸轮等氨基塑料1脲甲醛(脲醛)(UF)。俗称电玉粉,纯净的脲甲醛塑料无臭、无毒、无味,无色透明,着色性能特别优异。制件形同玉石,表面硬度较高,耐电弧性较好,能耐弱酸弱碱,但耐水性差。若用三聚氰胺代替一部分脲而得的脲甲醛塑料,则耐水性和耐热性均有所提高。2三聚氰胺(嘧胺)甲醛(MF)。又称嘧胺塑料,无毒、无味,制件外观可与瓷器媲美,硬度、耐热性、耐水性均比脲甲醛塑料好,耐电弧性较好,耐酸碱,但价格较贵脲甲醛塑料通常用来制造电子绝缘零件,如插座、开关、旋钮等,它还可作为木材的
16、黏结剂,制造胶合板。三聚氰胺甲醛塑料是制作塑料餐具和桌面装饰层压塑料板的主要材料,也广泛用于制造电子绝缘零件环氧树脂(EP)环氧树脂是含有环氧基的高分子化合物。分子链中固有的极性羟基和醚键的存在,使其对各种物质具有很高的粘附力。固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能、电性能和突出的尺寸稳定性和耐久性。环氧树脂未固化之前,它是线形的热塑性树脂,只有在加入固化剂(如胺类和酸酐等化合物)交联成不熔的体形结构的高聚物之后,才有作为塑料的实用价值环氧树脂可用作金属和非金属材料的黏合剂,用于封装各种电子元件,配以石英粉等能浇注各种模具,还可以作为各种产品的防腐涂料。环氧树脂种类繁多,应用广泛,有许多优良的
17、性能,其最突出的特点是黏结能力很强,是人们熟悉的“万能胶”的主要成分。此外,环氧树脂还耐化学药品、耐热,电气绝缘性能良好,收缩率小,比酚醛塑料有更好的力学性能。其缺点是耐气候性差,耐冲击性低,质地脆人人民民邮邮电电出出版版社社 常用的热固性塑料与应用 PF氨基塑料EP人人民民邮邮电电出出版版社社(二)塑料工艺性能1 热塑性塑料工艺性能热塑性塑料工艺性能(1)收缩性)收缩性 在熔融状态下塑料经成型冷却后发生了体积收缩的现象,塑料在熔融状态下塑料经成型冷却后发生了体积收缩的现象,塑料的这种性质称为收缩性。的这种性质称为收缩性。实际收缩率实际收缩率 收缩率收缩率 计算收缩率计算收缩率 a-成型温度下
18、塑料尺寸成型温度下塑料尺寸 b-室温下塑件尺寸室温下塑件尺寸 c-室温下模具尺寸室温下模具尺寸注意注意:*收缩率是一个范围值收缩率是一个范围值(查查2-3可得可得Sman Smin),设计时收缩率一般取,设计时收缩率一般取平均值平均值,但,但精确确定收缩率需反复实验精确确定收缩率需反复实验求其平均值。求其平均值。人人民民邮邮电电出出版版社社表2-3常见塑料的收缩率塑料名称收缩率(%)塑料名称收缩率(%)塑料名称收缩率(%)聚乙烯(低密度)1.53.5尼龙60.82.5氟塑料F31.02.5聚乙烯(高密度)1.53.0尼龙6(30%玻璃纤维)0.350.45氟塑料F22聚丙烯1.02.5尼龙91
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