塑料模具设计概论.ppt

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1、第一篇 塑料成型基础第一章 概论 简单介绍塑料在目前的国民生产及日常生活用品中的广泛使用。如汽车工业、航空航天工业、日常生活用品等。第一节 塑料的特性及其应用 一、塑料的组成 以树脂为主要成份加上部分助剂所构成的混合物，它在一定的温度和压力下可模塑成型(可塑性和流动性)。其中树脂分为天然树脂和合成树脂。天然树脂是植物体中分泌出来的一些胶状物，产量有限，并且性质存在一些缺点，因此用人工方法仿照天然树脂成份合成。合成树脂是通过工业化学方法将低分子物质变成分子量为1万百万单位的聚合物或高聚物。助剂：增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、填料等。二、塑料的分类 1.按制造方法：聚合树脂和缩聚树脂 2.按成型

2、性能：热塑性塑料和热固性塑料 3.按用途:通用塑料、工程塑料和特殊用途塑料 三、塑料的特性及其应用 1.密度小质量轻 塑料密度约为0.9g/cm32.3 g/cm3。应用范围：汽车油箱、保险杠采用塑料以减轻车重，并且有“以塑代钢”的说法。2.比强度高 按单位质量计算的强度称为比强度。一般钢材强度160MPa，玻璃纤维增强塑料比强度170400MPa。应用范围：宇航装置如飞船、火箭、导弹、人造卫星等广泛应用硼或碳纤维增强塑料。3.绝缘性能好，介电损耗低 应用范围：用于电线、电器、开关等。4.化学稳定性高 在酸、碱、盐中塑料稳定性超过所有其它材料。应用范围：广泛用于密封件和换热器等。5.减磨、耐磨

3、性能好 应用范围：用于齿轮、轴承等。6.减振、隔音性能好 应用范围：用于汽车保险杠和内饰板等。7.加工性能好 除少数热敏型、热固性和高粘度型外。8.自润滑性好 PA、POM、PI及F4等。用于制造运动性结构制品，如拉链等。第二节 塑料的加工适应性 塑料的物理状态：玻璃态、高弹态、粘流态 g玻璃化温度 f 粘流温度 d热分解温度1.当 g时，塑料为坚硬的固体，弹性模量大，形变值小，变形不可逆，可进行车、铣、刨、削等机械加工。（脆化温度x使用的下限温度）2.当g f 时，塑料为高弹态，弹性模量减小，形变能力增大，变形可逆，可进行真空成型、压力成型、压延和弯曲成型。（熔点温度m）3.当f fd时，塑

4、料发生热分解。第三节 塑料的主要成型方法 塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射、挤出、压缩、压注、压延和吹塑等，其中，注射成型方法在机电工业中应用最多。1.注射成型（注塑成型）特点：.生产几何形状非常复杂的塑料制品;2.应用面大，成型周期短;3.生产效率高，模具工作条件可以得到改善，以及制品精度高和生产条件比较好;4.生产操作容易实现机械化和自动化;5.在中空吹塑成型中，注射成型常常被用来生产吹塑所用的型坯。2.挤出成型（挤塑成型）特点：成型截面尺寸一定但长度连续的二维塑料制品。(如管材，板材、片材、丝薄膜等)。3.中空成型(吹塑成型)特点：先注射或挤出管筒形状的熔融坯料，再放入吹塑模

5、具内吹入空气成型制件。可成型中空制件和管筒型薄膜，如瓶、桶、球、户壶、箱等。4.压缩成型(压制成型)用于成型热固性塑料。5.压注成型(传递成型)用于成型形状复杂或带有较多嵌件的热固性塑料。6.固相成型 特点：在熔融温度以下成型，主要用于塑料板材的二次成型加工，如真空成型、压缩空气成型和压力成型等。压延成型(薄膜、硬片、人造革)、浇铸成型(齿轮、叶轮、轴套)、滚塑成型、泡沫成型。成型加工的方法的种类很多，但它们不一定都能够适用于各种塑料。表1列出部分塑料对成型加工方法的适应性。第二章第二章 塑料成型理论基础塑料成型理论基础 第一节第一节 聚合物的流变学性质聚合物的流变学性质 概念：概念：研究物质

6、变形与流动的科学称为流变学。研究内容研究内容：聚合物材料在外力作用下产生的应力、应变和应变速率等力学现象与自身粘度之间的关系。研究目的研究目的：应用流变学理论，正确地选择和确定比较合理的工艺条件，设计合理的注射成型系统和模具结构。1.牛顿流动规律牛顿流动规律 回顾流体力学中，液体在圆管中的流动分为层流和紊流两种形式。用液体的雷诺数Re区分。当Re2100时，为紊流。注射成型时，聚合物熔体的雷诺数远小于2100，故将它们的流动形式视为层流。牛顿流动牛顿流动：流体处于层流状态时，粘度与切应力(切变速率)无 关的流体的流动。非牛顿流动非牛顿流动：流体处于层流状态时，粘度与切应力(切变速率)有关的流体

7、的流动。根据聚合物熔体粘度变化的性质，可将熔体分为牛顿和非牛顿两类。属于牛顿流体的有聚碳酸酯、氯乙烯偏二氯乙烯共聚物、聚酰胺等少数几种。牛顿流体流动规律：式中为与液体分子结构有关的比例常数，液体一定时，只有改变温度才能使发生变化，故是液体的固有特性，称之为剪切粘度，可用来表征液体在外力作用下抵抗切变形的能力。2.指数流动规律指数流动规律 对于大多数聚合物熔体，它们不服从牛顿流动规律，在注射成型中为非牛顿流体，服从Ostwald-De Waele提出的指数流动规律 式中 k与聚合物温度有关的常数，反映聚合物熔体的粘稠性，称稠度系数。n与聚合物温度有关的常数，反映聚合物熔体偏离牛顿性质的程度，称为

8、非牛顿指数。与牛顿流动规律比较，上式可写为 a 流动方程 akn1 流变方程 a为聚合物的表观粘度(非牛顿粘度)在流变学中，服从指数流动规律的非牛顿流体统称为粘性液体。根据非牛顿指数n的性质，粘性液体分为三类：当n1时，称为膨胀性液体；当n1时，称为牛顿性流体(只有切应力达到或超过一定值时才能流动称为宾哈姆液体)。属于膨胀性液体和宾哈姆液体主要是一些固体含量较高的聚合物悬浮液以及带有凝胶结构的聚合物溶液或悬浮液。而绝大多数热塑性聚合物熔体为假塑性液体。由于膨胀性液体、宾哈姆液体基本与注射无关，不予阐述，以后各章节中所讲均指假塑性液体。3.假塑性液体流动规律 对公式akn1 两边取对数可知 lna=lnk+(n-1)ln 以 ln为横坐标，lna为纵坐标绘制如图所示的流变曲线：分析此图：液体在低切变速率 1102/s的I区为零切牛顿粘 度区，相应的粘度为零切牛顿 粘度；区 102/s106/s 中等的 切变速率区（非牛顿区）区 106/s 为极限粘度 区（极限粘度）注射成型时，103/s105/s，属于区，前面所讲的粘性液体的流动均对此区而言。由上图可知，假塑性液体的流变学性质：在中等的切变速率区，变形和流动所需的切应力随切变速率变化并呈指数规律增大，而变形和流动所受的粘滞阻力即液体的表观粘度随切变速率变化并呈指数规律减小，此现象称为“剪切稀化效应”。