塑胶与模具基础知识.doc
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1、第一章塑胶基础知识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,通常为白色半透明或无色透明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塑料的分类按成型性能分为:1) 热塑性塑料,可再利用2) 热固性塑料,不可再利用按用途分为:1) 通用塑料:产量大,用途广,价廉2) 工程塑料:力学性能好,耐磨,耐腐蚀,尺寸稳定性好塑料的性能1) 密度不质量轻2) 比刚度,比强度高3) 化学性能好4) 电绝缘性能好5) 减摩,耐磨,自润滑性好6) 成型及着色性能好7) 防潮,震,辐射,透气8) 缺点是不耐热,热稳定性差,刚
2、性差,不耐压,在,大气及压力易老化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,压缩空气成型等热因性塑胶的成型方法:压注,压缩成型塑胶的流变性1) 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2) 熔胶的流体属非牛顿流体塑料成型工艺性能流动性1) 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2) 流动性的好坏,直接影响注塑工艺参数的选择,以及模具浇注系统的类型和尺寸3) 流动性太则易产生批锋,流涎等现象,太差则不易充满型腔,造成啤不满塑料件表面处理方法喷油,移印,丝印,电镀真空镀膜,印刷.热塑性
3、塑胶流动性分三类1) 好的:PE,PP,PS,PA,醋酸纤维等2) 中等:HIPS,ABS,AS,PMMA,POM,氯化聚醚等3) 差的:PC,硬PVC,PPO,PSF收缩性计算方法S计=/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) 结晶收缩伴随着结晶而引的4) 定向收缩结晶性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3) 一般来说,结晶性塑料不透明或半透明,非结晶性塑料是
4、透明的,MBS透明结晶性高硬,差则软热敏性1) 塑料对热的敏感程度2) 热敏性塑料包括:PVC,POM,PVDF,EVA,CTFE3) 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等吸湿性1) 吸湿大的塑料有:PA,PC,ABS,PPO,PSF等对反应敏感.2) 吸湿小的塑料有:PE,PP等对反应不敏感.3) 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
5、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未加色粉呈乳白色半透明状,质软,面韧;低压PE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
6、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,只会变确和焦化。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
7、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。常用塑料的特性与应用PS聚苯乙烯 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
8、脆8) 耐热度低,易老化9) 应用:文具,玩具,电气用品外壳,餐具HIPS改性聚苯乙烯 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,还具有较强的韧度和冲击强度,较大弹性,流动性比PS差,其余同PSABS,NBS1) 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
9、易老化9) 应用:玩具,机壳,日常用品PE 1) 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,HDPE,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,软管;HDPE用作塑料管,板等PP,可强行脱模 1) S=2%2) 成型温度:模具40-60度,料筒为240-280度左右3) 流动性,成型性好,适合偏平大型胶件4) 通用塑料中耐热性最好,热变形温
10、度80-100度,能在沸水中煮5) 韧性好,屈服强度高, 6) 常用塑料中密度最小7) 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8) 装饰性和装配性差,表面涂漆,粘贴,电镀加工相当因难9) 应用:玩具,日常用品,包装胶袋,瓶子PA1) 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,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
11、磨件。PVC,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、PAK907) 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
12、气候性好,任风吹雨打,三年不变色。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P
13、MMA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。常用塑料的识别外观识别法1) PE,PP,PA等不同程度的可弯性,手触有硬蜡样滑腻感,敲击时有软性角度类声音,与此相比,PS,ABS,PC,PMMA等,则无延展性,手触有刚性感,敲击时声音,清脆2) PE,PS比重小于1,浮于水,PS及大多数塑料比重大于1,沉于水,PA比重1.01
14、1.03,悬浮于水3) 高压PE未加色粉呈乳白色半透明状,质软,柔韧,低压PE未加色粉也呈乳白色,但不透明,质硬,不适伸,PP染色前呈白色,半透明,轻且刚硬,PA原色微黄4) PS,HIPS,ABS的区分,前者脆,后两者为韧性,弯折时前者易脆裂,后两者折服断裂,多次折弯发出的气味不同,PS原色透明,HIPS乳白色,ABS为象牙色燃烧观察法1) PE易燃,离火后继续燃烧,火焰上端微黄,下端呈蓝色,烟少,近火焰处有熔胶滴落,火灭后有石蜡燃烧气味2) PP与PE大致相同,但有少量黑烟,火灭后有煤油和石油味3) PA燃烧较慢,离火后自行熄灭,火焰颜色上黄下蓝,燃烧时有滴落和起泡,熄后有焦羊毛或指甲味
15、4) PS,HIPS,ABS易燃,离火后继燃烧,火焰黄色,有浓烟,前两者燃烧起泡,后者不会,且呈焦化状,PS,HIPS带聚乙烯单味,后者有一种特别臭味5) PC燃烧缓慢,焰黄色带烟,离火后慢慢熄灭,燃烧时发出花果臭6) 原色PMMA与PS都透光,染色后透光效果也相同,但燃烧时亚加力没有碳东飞逸而PS有,PMMA火焰浅蓝色,顶端白色,强烈花果臭和腐烂的菜味7) PVC难燃,离火后易熄,火焰上黄底绿,冒白烟,气味辛辣刺鼻,熔体也有燃边化,可拉丝8) POM可燃性中,离火后继续燃烧,燃烧时溶化变黑有刺鼻甲醛味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
16、安全卫生等。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) 耐冲击:PC7) 缓冲:PVC第三章:塑料制品的设计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3) 壁厚尽量均匀,避免出现过厚或过薄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
17、观要求较高时,应通过造型再设计部结构胶件连接方式自攻螺丝,扣位,超声波,螺纹联接,胶水,嵌件,过盈配合等关于强行脱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图电脑资料制品的尺寸与精度一、制品的尺寸受塑料流动性的限制和成型设备限制二、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,SJ1372三、制品的表面质量:包括制造质量和注塑质量水花,蛇纹,熔接痕,顶向变形,黑斑塑料制品的常见结构设计一、脱模斜度1) 不同塑料的脱模斜度不同
18、在不影响产品装配性能的情况下,应取大值。2) 脱模斜度不包括在公差围3) 晒纹和透明胶件应取大值4) 硬质料比软质料脱模斜度大,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,脱模斜度取小值二、壁厚1) 壁厚小,难填充,强度刚度差,壁厚大,部易产生气泡,外部易生收缩凹陷,冷却时间长,料多增加成本2) 壁厚应尽量均匀一致3) 常见壁厚1.5-2mm,一般厚1-4mm,大型厚6-8mm4) 流动性与壁厚成反比三、圆角1) 作用:改善流动
19、性,消除应力,安全美观,提高强度2) 大小:R外=1.5T,r=0.5T3) 若R/T0.8,则反之四、加强筋和凸起1) 加强筋的作用,增加强度和刚性,改善走胶2) 筋与壁厚的关系,筋高宜小于3T,宽=T,R=T/83) 应用实例:平板类胶件防变形,螺丝柱防变形拉断,引水骨4) 加强筋太高,模具的相应镶件要组合镶拼5) 凸起的作用,减少配合接触面积,凸起高度约为0.4mm,一般为3-4个6) 当骨位应起制品表面出现收缩凹缩时,可在凹陷位增加花纹等造型五、孔的设计1、通孔1) 孔间距见P572) 孔四周增厚胶位以增强度3) 孔的成型方法:碰穿,插穿和前后模镶针的碰插穿2、盲孔1) 注射成型时易被
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