塑料的基本概念:

 

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一、塑料的定義及組成

塑料是指以高分子合成樹脂為主要成份、在一定溫度和壓力下具有 塑性和流動

性，可被塑制成一定形狀，且在一定條件下保持形狀不變的材料。  

組成：聚合物合成樹脂（40 ~ 100%）  

輔助材料：增塑劑、填充劑、穩定劑、潤滑劑、著色劑、發泡劑、增強材料。  

輔助材料作用：改善材料的使用性能與加工性能，節約樹脂材料（貴）  

二、塑料的分類：  

300 余品種，常用的是 40 余種 

名稱是以所使有的合成樹脂作為名稱來稱呼：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂、氧樹脂,俗稱：電木（酚醛樹脂）,有機玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）,玻璃鋼（熱固性樹脂用玻璃纖維增強）;英文名稱：尼龍（聚酰胺）PA 聚乙烯 PE  

分類：熱固性塑料與熱塑性塑料（按塑料的分子結構） 

1、 熱塑性塑料 

具有線型分子鏈成支架型結構加熱變軟，泠卻固化不可逆的 

 

2、 熱固性塑料：  具有網狀分子鏈結構加熱軟化，固化后不可逆. 

 

通用塑料：指產量大，用途廣。價格低廉的一類塑料。如：聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑料產量的 60% 

 

工程塑料：指機械性能高，可替代金屬而作工程材料的一類，尼龍，聚磷酸脂，聚甲醛，ABS  特種塑料：隙氧樹脂 

 

三、塑料的性能 

1、 質量輕，密度 0.9~0.23g /cm^ 泡沫塑料 0.189g/cm 

2、 比強度高：是金屬材料強度的 1/10 。 玻璃鋼強度更高 

3、 化學穩定性好 

4、 電氣絕緣性能優良 

5、 絕熱性好 

6、 易成型加工性，比金屬易 

7、 不足：強度，剛度不如金屬，不耐熱。 100C 以下熱膨脹系數大，易蠕變，易老化。 

熱塑性塑料成型加工性能：

 

一、吸濕性：吸水的（ABS.尼龍，有機中玻璃）懦水的（聚乙烯）含水量大，易起泡，需干燥。 

 

二、塑料物態： 

1、 玻璃態：一般的塑料狀態 TG 高于室溫。 

 2、 高彈態：溫度商于 TG ，高聚物變得像橡膠那樣柔軟，有彈性。 

3、 粘流態：沾流化溫度以上，高聚物相繼出現塑料流動性與粘性液體流動區移，塑料成型加工就在材料的粘流態進引。 

 

三、 流動性：  塑料在一定溫度壓力作用下，能夠充分滿模具型腔各部分的性能，稱作流動性。  流動性差，注射成型時需較大的壓力；流動性太好，容易發生流涎及造成制件溢邊。 

 

四、 流變性：高聚物在外加作用下產生流動性與變形的性質叫流變性。  牛頓型流體與非牛頓型流體。 

 

牛頓流體 ：主要取決于（流變形為）剪切應力，剪切速率和絕對粘度，低分子化合物的液體或溶液流體屬于牛頓流體。  大多數高聚物熔體在成型過程中表現為非牛頓流體。 

 

五、 結晶性：冷凝時能否結晶。  無定型塑料與結晶型塑料。 

 

結晶型：尼龍，聚丙烯，聚乙烯，無定型塑料：ABS 

 

六、 熱敏性與水敏性。 

 

七、相熔性：熔融狀態下，兩種塑料能否相熔到一起，不能則會分層，脫皮。 

 

八、 應力開裂及熔體破裂。 

 

 九、 熱性能及冷卻速度。 

 

 十、 分子定向（取向）。

 

十一、收縮性。  十二、毒性，刺激性，腐蝕性。 

 

熱塑料制品設計原則

 一、 尺寸，精度及表面精粗糙度 

 

1、尺寸  尺寸主要滿足使用要求及安裝要求，同時要考慮模具的加工制造，設備的性能，還要考慮塑料的流動性。 

 

2、精度  影響因素很多，有模具制造精度，塑料的成份和工藝條件等。 

 

3、表面粗糙度  由模具表面的粗糙度決定，故一般模具表面粗糙比制品要低一級，模具表面要進引研磨拋光，透過制品要求模具型腔與型芯的表面光潔度要一致 Ra 〈 0.2 um  塑件圈上無公差要求的仍由尺寸，一般采用標準中的 8 級，對孔類尺寸可以標正公差，而軸類各件尺寸可以標負出差。中心距尺寸可以棕正負公差，配合部分尺寸要高于非配合部分尺寸。 

 

二、 脫模斜度 

由于塑件在模腔內產生冷卻收縮現象，使塑件緊抱模腔中的型芯和型腔中的凸出部分，使塑件取出困難，強行取出會導至塑件表面擦分，拉毛，為了方便脫模，塑件設計時必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內、外表面，設計足夠的脫模斜度，一般 1°——1°30`。  一般型芯斜度要比型腔大，型芯長度及型腔深度越大，則斜度不減小。 

 

三、 壁厚 

根據塑件使用要求（強度，剛度）和制品結構特點及模具成型工藝的要求而定  壁厚太小，強度及剛度不足，塑料填充困難  壁厚太大，增加冷卻時間，降低生產率，產生氣泡，縮孔等 。 

 

要求壁厚盡可能均勻一致，否則由于冷卻和固化速度不一樣易產生內應力，引起塑件的變形及開裂。 

 

四、加強筋  

設計原則：  ?中間加強筋要低于外壁 0.5 mm 以上，使支承面易于平直。  
?應避免或減小塑料的局部聚積。  
?筋的排例要順著在型腔內的流動方向。  

五、支承面  

塑件一般不以整個平面作為支承面，而取而代之以邊框，底腳作支承面。 

 

六、圓角  

要求塑件防有轉角處都要以圓角（圓弧）過渡，因尖角容易應力集中。  塑件有圓角，有利于塑料的流動充模及塑件的頂出，塑件的外觀好，有利于模具的強度及壽命。 

 

七、孔（槽）  塑件的孔三種成型加工方法： 

（1）模型直接模塑出來。 

（2）模塑成盲孔再鉆孔通。 

（3）塑件成型后再鉆孔。先模塑出淺孔好。 

 

1、 模塑通孔要求孔徑比（長度與孔徑比）要小些，當孔徑〈1.5MM，由于模芯易彎曲折斷，不適于模塑 模塑型芯的三種方式。 

 

2、 肓孔的深度：h 〈 （3—5）d  d〈 1.5 時， h 〈 3d  3、 異形孔（槽）設計  塑件如有側孔或凹槽，則需要活動塊或抽芯機構"平行射成原則"確定塑件側孔（槽）是否適合于脫模。  熱塑性塑料中軟而有彈性的，如聚乙烯，聚丙烯，聚甲醛導制品，內孔與外像淺的可強制脫模。 

 

 八、螺紋 

塑件中的螺紋可用模塑成型出來，或切削方法獲得通常折裝或受力大的，要采用  金屬螺紋嵌件來成型。 

 

九、嵌件 

為了增加塑料制品整體或某一部位的強度與剛度，滿足使用的要求，常在塑件體內設置金屬嵌件。  由于裝潢或某些特殊需要，塑料制品的表面常有文字圖案。 

 

1、 標志 

 

2、 凹凸紋：如把手，旋鈕，手輪制品的固邊，以增加摩擦力，凹凸紋要做成直紋，以便于脫模。 

 

3、 花紋：凹凸紋，皮革紋，桔皮紋，紋浪紋，點格紋，菱形紋。  加工花紋方法：電火花加工，照像化學磨蝕，雕刻冷擠壓。 

注射成型知識

 

一、 注射成型原理與過程：  是熱塑性塑料成型的一種主要加工方法  

1、 合模，加料，加熱，塑化，擠壓 

 

2、 注射，保壓，冷卻，固化，定型 

 

3、 螺桿嵌塑，脫模頂出 

 

二、 注射成型設備 

 

一〉注射成型機的分類： 

〈1〉 按用途：熱塑性塑料注射成型機，熱固性塑料注射成型機 

〈2〉 按外形：立式，臥式，角式 

〈3〉 按能力：小型（〈50cm 注射量，中型（50~1000cm^）大型〉1000cm^ 

〈4〉 按塑化分：有塑化裝置，有塑化裝置 

〈5〉 按操作：手動，半回動，自動 

〈6〉 按繞動：機械繞動，液壓繞動，機械液壓繞動 

 

 二〉 注射成型的結構組成 

1、 注射緊繞：料斗，塑化部件（料筒，螺桿，電熱圈）噴嘴。 

2、 鎖模緊繞：實現模具的啟閉，鎖緊，塑件頂出。 

3、 傳動操作控制緊繞。 

 

 三〉 注射機的型號，規格，基本參數 

1、 一般以注射量表示注射機的容量，Xs - ZY ,25 表示：一次最大注射量為 1- 25CM^的倒式螺桿注射成型機. 

 

 2、 基本參數：公稱注射量，合模壓力，注射壓力，注射速度，注射功率，塑化能力，合模與開模速率，機器盾隙次數，最大成型面積，模板尺寸，模板間距離，模板過程。 

 

注射成型模具基本結構及分類

 

 一、 基本結構,根據部分起作用不同分類: 

 

〈一〉 澆注系統  

將塑料由注射機噴嘴引向型腔的通道稱澆注系統，其由主流道，分流道，內澆口，冷料穴等結構組成，由零件的澆注套，拉料桿等組成。 

 

〈二〉 成型零件  

是直接構成塑料件形狀及尺寸的各種零件，由型芯（成型塑件內部形狀），型腔（成型塑料外部形狀），成型桿，鑲塊等構成。 

 

〈三〉 結構零件  

構成零件結構的各種零件，在模具中起安裝，導向，機構動作及調溫等作用。 導向零件：導柱，導套 。  裝配零件：定位隙，定模底板，定模板，動模板，動模墊板，模腳  冷卻加熱系統  

 

根據其運動特點均可分為兩大部分：   

定模部分：一部份留于模具機座的定模板上，  動模部分：隨注射機動模板運動的部分  定模部分與動模部分閉合則可形成型腔與澆注系統 

 

二、 模具的分類 

 

〈一〉 按注射機類型分：  立式注射機，臥式注射機，直角式注射機上用的模具 

 

〈二〉 按注射模具的總體結構特征分： 

1、 單分型面模 分流道位于分型面上，需切除流道凝料。（模擬動畫） 

2、 點澆口脫出模具（三板式模具）（模擬動畫） 

3、 帶橫向軸芯的分型模具（模擬動畫） 

4、 自動卸螺紋注射成型模具 

 

型腔分型面及澆注系統（一） 

一、 分型面：   

分開模具能取出塑件的面，稱作分型面，其它的面稱作分離面或稱分模面，注射模只有一個分型面。  分型面的方向盡量采用與注塑機開模是垂直方向，形狀有平面，斜面，曲面。

 

選擇分型面的位置時

〈1〉 分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉角處 

〈2〉 使塑件留在動模一邊，利于脫模 

〈3〉 將同心度要求高的同心部分放于分型面的同一側，以保征同心度 

〈4〉 軸芯機構要考慮軸芯距離 

〈5〉 分型面作為主要排氣面時，分型面設于料流的末端。   一般在分型面凹模一側開設一條深 0.025 ~ 0.1mm 寬 1.5~6 mm 的排氣槽。亦可以利用頂桿，型腔，型芯鑲塊排氣  

 

 二、 澆注系統  

澆注系統是指模具中從注射機噴嘴接觸處到型腔為止的塑料熔體的流動通道。

作用：

〈1〉輸送流體

〈2〉傳遞壓力  

 

〈一〉 澆注系統的組成及設計原則 

1、 組成：由主流道，分流道，內澆口，冷料穴等結構組成。

2、 澆注系統的設計原則： 

〈1〉 考慮塑料的流動性，保征流體流動順利，快，不紊亂。 

〈2〉 避免熔體正面沖出小直徑型芯或脆弱的金屬鑲件。 

〈3〉 一模多腔時，防止大小相差懸殊的制件放一模內。 

〈4〉 進料口的位置和形狀要結合塑件的形狀和技術要求確定。 

〈5〉 流道的進程要短，以減少成型周期及減少廢料。  

 

〈二〉 主流道設計  

指噴嘴口起折分流道入口處止的一段，與噴嘴在一軸線上，料流方向不改變。 

 

（1） 便于流道凝料從主流道襯套中拔出，主流道設計成圓錐形 。  7-15 錐角 =2°~ 4°粗糙度 Ra≤0.63 與噴嘴對接處設計成半球形凹坑，球半徑略大于噴嘴頭半經。

 

（2） 主流道要求耐高溫和摩擦，要求設計成可拆卸的襯套，以便選 用優質材料單獨加工和熱處理。 

 

（3） 襯套大端高出定模端面 5~10mm ，并與注射機定模板的定位孔成間隙配合，起定位隙作用。 

 

（4） 主流道襯套與塑料接觸面較大時，由于腔體內反壓力的作用使襯套易從模具中退出，可設計定住 。 

 

（5） 直角式注射機中，主流道設計在分型面上，不需沿軸線上拔出凝料可設計成粗的圓柱形。  

 

〈三〉 分流道設計  

指塑料熔體從主流道進入多腔模各個型腔的通道，對熔體流動起分流轉向作用，要求熔體壓力和熱量在分流道中損失小。 

 

（1）分流道的截面形式： 

 

a、 圖形斷面：比表面積小（流道表面積與其體積之比），熱損失小，但加工制造難，直徑 5~10mm 

 

b、 梯形：加工較方便，其中 h/D = 2/3 ~ 4/5 邊斜度 5~15° 

 

c、 u 形：加工方便，h/R=5/4  d、 半圓形：h/R=0.9  （2） 分流道的斷面尺寸要視塑件的大小，品種注射速度及分流道的長度而定。  一般分流道直經在 5~6mm 以下時，對流動性影響較大，當直經大于 8mm 時，對流動性影響較小。 

 

（3） 多腔模中，分流道的排布： 

 

a、 平衡式和非平衡式：  平衡式：分流道的形狀尺寸一致。 

 

非平衡式：

a、靠近主流道澆口尺寸設計得大于遠離主流道的澆口尺寸。 

 

b、分流道不能太細長，太細長，溫度，壓加體大會使離主流道較遠的型腔難以充滿。 

 

c、一般需要多次修復，調理達到平衡。 

 

d、即使達到料流和填充平衡，但材料時間不相同，制品出來的尺寸和性能有差別，對要求高的制品不宜采用。 

 

e、非平衡式分布，分流道長度短 。 

 

f、如果分流道較長，可將分流道的尺寸頭沿熔體前進方向稍征長作冷料穴，使冷料不致于進入型腔。 

 

g、分流道和型腔布置時，要使用塑件投影面積總重心與注塑機鎖模力的作用線重合。  

 

型腔分型面及澆注系統（二） 

 

〈四〉 澆口的類型和設計  

澆口指流道末端與型腔之間的細小通道。 

 

〈1〉 作用：  a、使熔體快速進入型腔，按順序填充。  b、冷卻材料作用 

 

〈2〉 澆口參數：  a、形狀一般為圓形或矩形。  b、面積與分流道比為 0.03~0.09。  c、長度一般:0.5~2.0mm。 

 

〈3〉 小澆口的優點： 

a、改變塑料非牛頓流體的表觀粘度，增剪切速率。 

b、小澆口改變流體流速，產生熱量，溫度升高。 

c、易凍結，防止型腔內熔體的倒流。 

d、便于塑件與澆注系統的分高。

 

<五>澆口的常見形式： 

 

1、針點式澆口 

① 結構形式  

② 圓弧尺的作用：增大澆口入料口處截面積，截小熔體的冷卻速度，有利于補料。  

③ 多腔模中用（C）形式的針點式澆口。  

④ 當塑件較大時，用多點進料。  

⑤ 當熔體流徑澆口時，受剪切速率的影響，造成分子的高度定向，增加局部應力，開裂，可將澆口對面壁厚增加并呈圓弧過渡。  

⑥ 模具采用三板式（雙分模面）  

 

2， 潛伏式澆口  又名隧道式澆口  進料部位選在制品較隱蔽的地方，以免影響制品的外觀，頂出時，流道與塑件自動分開，故需大的頂出力， 以對于過分強韌的塑料，不適合于潛伏式澆口。  

 

3． 側澆口  又稱邊像澆口。  一般開于分型面上，從塑料邊像進料，形狀長短形或接近短形。  

 

4． 直接式澆口  又稱中心澆口或稱主流道型澆口。 

特點： 

①尺寸較大，冷凝時間較長。 

② 壓力直接作用于制件上，易產生殘余應力。 

③ 澆口凝料的除去較困難。 

④ 流動的阻力小，進料的速度快，用于大型長流程式的單腔制品，可以較好地補縮。  

 

5． 圓隙形澆口  用于圓向形或中間帶有孔的塑件。