塑料成型基础.doc

第 5 章 塑料成形基础5.1 塑料及塑料模的基本概念塑料是以相对分子量较高的合成树脂为主要成分，加入其它添加剂，可在一定温度和压力下塑化成形的高分子合成材料塑料是近代科学技术，特别是化学化工科技发展的产物现代生活中，小到日常生活用品，大到建筑材料、交通工具、生产设备以及尖端科技领域，到处都有塑料的身影塑料的分类及性能塑料的品种很多，我们可以按其组成、性质和用途等对它们进行分类依据其热性能进行分类按照热性能，塑料可以分为热塑性塑料和热固性塑料两类热塑性塑料是线性和支链型聚合物塑料加工时，原料受热后逐渐变软而熔融，借助压力的作用可制成一定形状的制品塑料受热熔融，冷却后凝固，再次加热又可软化熔融，重新制成产品，这一过程可以反复进行多次，而材料的化学结构基本上不起变化，这一类塑料称之为热塑性塑料常用的热塑性塑料有：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等热固性塑料是在一定温度下能变成粘稠状态，但是经过一定时间加热塑制成形后，不会因再度加热而软化熔融这是因为在成形过程中聚合物分子之间发生了化学反应，形成了交联网状结构，使之成为不熔的固态，所以只能塑制一次，这类塑料称为热固性塑料常用的热固性塑料有：酚醛树脂、环氧树脂、有机硅塑料等。

依据其用途进行分类按用途不同，塑料可以分为通用塑料、工程塑料和特种塑料一般把价格低、产量大、用途广而受力不大的，常用于制造日用品的塑料称为通用塑料例如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛、聚苯乙烯等等把机械强度高、刚性大的，常用于取代钢铁或有色金属材料制造机械零件或工程结构受力件的塑料称为工程塑料例如：聚砜、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚酮等等另外，将一些具有特殊功能的塑料，称为特种塑料例如：导电的聚乙炔、耐高温的聚芳砜等随着聚合物合成技术的发展，塑料可以通过采取各种措施来改进性能和增加强度，从而制成新颖的塑料品种塑料成形方法及塑料的种类 塑料的成形方法1.注射成形 注射成形技术是根据压铸原理发展起来的 ,是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一注射成形是间歇操作，成形周期短，生产效率高，产品种类繁多，生产灵活其制品已占塑料制品总产量的 30%以上注射成形的工艺原理是将颗粒状塑料原料置于塑料注射成形机内并加热熔化，通过压力作用注射到模具内定型，经过一段时间冷却后取出制品2.吹塑成形 吹塑成形是目前塑料成形生产的主要方法，它包括挤出吹塑，如吹塑薄膜；中空吹塑，如吹塑中空的塑料容器等3.热成形 塑料的热成形是将热塑性塑料的片状材料加热至软化，使其处于热弹性状态，然后通过压力在模具中成为制品。

塑料的热成形工艺主要有：差压成形、覆盖成形、柱塞助压成形等另外，塑料成形方法还有挤塑成形、压缩成形和压注成形等 塑料的种类常用的塑料有以下一些种类：1.聚乙烯（ PE） 聚乙烯是目前国内外产量最大的塑料，优点是质轻、价廉和电绝缘性能好2.聚丙烯（ PP） 聚丙烯除了具有聚乙烯同样的质轻、价廉和电绝缘性能好的优点之外，其机械性能和耐热性比聚乙烯要好得多缺点是耐寒和耐氧化性较差3.聚氯乙烯 (PVC) 聚氯乙烯的机械性能良好，耐化学腐蚀和耐候性较好，缺点是耐热性不好聚氯乙烯适用于多种成形工艺，产量大而价廉，是重要的塑料品种4.聚苯乙烯 (PS) 聚苯乙烯主要优点是质轻、透明、易染色，成形工艺性好，应用广泛缺点是韧1性较差、不耐寒、不耐热5.聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 聚甲基丙烯酸甲酯俗称有机玻璃， 具有良好的综合性能， 尤其是光学性能非常好缺点是硬度小、耐磨性及耐热性差、吸湿性大、易脆裂6.聚碳酸酯 (PC) 聚碳酸酯其透光率与有机玻璃相近，而机械性能要好得多，尤其是韧性较突出，抗蠕变性能也较好缺点是制品易开裂7.聚酰胺 (PA) 聚酰胺就是尼龙或锦纶， 大多为乳白色热塑性塑料 其机械性能优越， 在弹性模量、强度等方面较突出。

抗震性较好，震动时发出的噪声低8.氯化聚醚 (CPT) 氯化聚醚又称盼通塑料常用于注射和挤出成形，是优良的耐腐蚀性材料9.聚苯醚 (PPO) 聚苯醚的抗拉强度高、韧性好主要通过注射和挤出成形，应用于机械、化工、医药、电器、电子及国防工业等尖端技术上面10.聚甲醛 (POM) 聚甲醛的机械性能较好，在机电、汽车、仪表、精密仪器等方面常用来代替有色金属和合金11.聚砜 (PSF) 聚砜有很高的机械性能和抗蠕变性能、其电性能、耐寒性和耐热性均较好12.聚四氟乙烯 (PTFE) 聚四氟乙烯硬度、刚性等比其它塑料差，但耐热性和耐寒性均较好化学稳定性好，很难被腐蚀，故又称塑料王13.聚氨酯 (PU) 聚氨酯的主要制品是软、硬泡沫塑料14.丙烯腈 -丁二烯 -苯乙烯 (ABS) ABS 塑料具有良好的综合性能，特别是韧性、耐热耐寒性均较好主要用于注射和挤出的制品15.酚醛树脂 (PF) 是典型的热固性塑料，俗称电木是第一种人工合成的树脂，其机械性能、尺寸稳定性较好此外，常用塑料还有脲醛树脂、环氧树脂、涤纶和不饱和聚酯等塑料的特性塑料具有质轻、电绝缘性能好、耐蚀性好、易加工成形等特性塑料的品种很多，不同品种的塑料具有不同的特性，所以人们形象地比喻塑料有“金属一样的坚牢，棉花一样的轻盈，玻璃一样的透明，钢一样的韧性，橡皮一样的弹性，海绵一样的疏松，云母一样的绝缘” 。

当然，不是每一种塑料都同时具备上述所有的特性现将塑料的主要特性分述如下：1.质地较轻 塑料一般都比较轻，它的密度一般在 (0.9~2.3) × 103kg/m3，约为铝的 1/2，钢的 1/3塑料的密度与其中填料的种类和数量有关而泡沫塑科由于其内部具有无数微小的气孔，所以其相对密度很低塑料是有机材料，其吸水性较无机材料差，但优于木材2.机械性能优良 塑料品种不同，其机械性能差别很大，例如：有些品种是刚性材料，如聚苯乙烯、酚醛塑料等，有些品种则是柔性材料，如高压聚乙烯、软聚氯乙烯等同一品种的塑料因分子结构的不同或是否加有增塑剂，可能形成刚性材料，也可能形成柔性材料具有气孔的泡沫塑料强度远低于模具塑料的强度，因此其强度也与密度高低有关线型高聚物经拉伸取向后，其抗拉强度大为提高，所以在制造过程中经过拉伸取向处理的产品，例如纤维、薄膜其抗拉强度远高于未经拉伸取向处理的产品模具塑料的强度高于其它非金属材料而低于金属材料，但是增强塑料的机械性能则可以与金属相比较塑料的弹性模量和硬度低于金属与玻璃、陶瓷等硅酸盐材料比较，塑料的硬度差，但它是韧性材料，而玻璃、陶瓷的脆性却很大有些工程塑料具备优越的机械强度和耐磨性能，它们完全可以代替金属制造机械零件。

3.耐腐蚀性好 塑料的耐化学腐蚀性优于金属和木材一般塑料对酸、碱等普通化学药品均有抗腐蚀能力高聚物的化学结构、所含功能团的性质、填料的种类以及是否有增塑剂等因素对于塑料耐化学腐蚀性能具有重要影响用无机物为填料时，可增加塑料的耐化学腐蚀性，如用石棉作填料制成石棉酚醛塑料可做盛装浓盐酸和硝酸的化工设备4.优良的电绝缘性能 一般的塑料是不良导体， 因此其重要用途之一是用作绝缘材料， 因为塑料具有优良的电绝缘性能 塑料可以制成电线包被层和薄膜， 由于塑料的介质常数较低， 介质损耗较小，因此电能的损耗也小，适合用作高频或超高频绝缘材料，广泛用于电力工业、发电机、电动机、变压器和各种电气开关等设备对近代高频技术，如雷达和电视技术的发展也起了重大作用25.良好的消声和隔热作用 塑料具有良好的消声和隔热作用在机器上使用塑料齿轮和轴承，可以减少噪音，提高运转速度泡沫塑料可用作隔音、隔热或保温材料，有些强度高的塑料如酚醛、有机树脂等制成的硬质泡沫塑料，可用于超音速飞机及火箭中的雷达罩和隔热夹心结构等6.优良的耐磨性能和良好的自润滑性能 塑料的摩擦系数很小，用它制造的摩擦零件能在无润滑剂的情况下有效地工作，耐磨性很好。

7.某些塑料还具有一些特殊性能 有机玻璃的透光性超过了普通无机玻璃，而且质轻、耐冲击、不易碎；离子变换树脂可以使矿物水净化、海水淡化、提取有色金属、稀有金属和放射性元素等；另外，感光树脂还可代替一般卤化银做感光材料；有些塑料加入导电性填料可做成导电塑料塑料的优点是许多材料所不能比拟的，但它也有一些缺点，主要是耐热性差，温度升高后，强度很快下降； 导热性也比较差， 受热时膨胀系数较大， 容易变形； 热塑性塑料在载荷作用下会发生蠕变；在日光、大气、高温等的作用下会发生老化等塑料的收缩率是我们不可忽视的一个问题， 由于塑料在冷却时的收缩， 塑件的尺寸往往小于模具型腔对其的约束尺寸所用塑料的种类不同，其收缩率大小不同，而由于塑件的结构形状等一些因素的影响，在塑件各个方向上的收缩率也可能不同，这样收缩率对塑件最终尺寸的影响是复杂多变的，这样就要求我们在实际工作中要综合考虑收缩率，用加大模具型腔尺寸的方法来加以修正常用塑料的收缩率见表 5.1表 5.1几种常用塑料的收缩率材料收缩率 (%)材料收缩率 (%)聚乙烯 ( 低密度 )1.2~2聚苯乙烯及及改性0.5~0.8聚乙烯 ( 高密度 )1.5~3.5尼龙 60.5 2~聚丙 烯1.2~2聚氯乙烯0.6~0.8聚碳酸脂0.5~0.8ABS0.3~0.85.2 塑件的结构工艺性 塑件的尺寸、尺寸公差和表面质量 塑件的尺寸及尺寸公差 。

塑件的尺寸一般指总体尺寸，该尺寸受到塑料流动性的制约而不能过大，同时注射机的注射量、锁模力和模板尺寸等都会影响到塑件的尺寸塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图样的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度塑料的收缩率，成形工艺条件，模具成形零件的制造精度、装配精度以及磨损等因素都会影响到塑件的尺寸精度塑件的尺寸公差可依据 GB/T 14486 — 1993《工程塑料模塑料件尺寸公差标准》 确定，见表 5.2该标准将塑件分为 7 个精度等级， 其中 MT1 级精度要求最高， 一般不采用 表 5.2 中只列出了公差值，基本尺寸的上、下偏差可根据工程的实际需要分配，此表还分别给出了不受模具活动部分影响的尺寸公差值（ A 行数据）和受模具活动部分影响的尺寸公差值（ B 行数据）另外，对于塑件上孔的公差可采用基准孔，可取表中数值并赋予“＋”号，而对于塑件上轴的公差可采用基准轴，可取表中数值并赋予“－”号在塑件材料和工艺条件一定的情况下，应当参考表 5.3 中要求，合理地选用精度等级 塑件的表面质量评价塑件表面质量的主要技术指标是表面粗糙度塑件的表面质量要求越高，其表面粗糙度数值就越低在成形时从工艺上要尽量避免出现云纹、冷疤等瑕疵，除此之外塑件的表面质量主要是由模具型腔表面粗糙度决定。

模具型腔粗糙度在数值上一般要比塑件的要求低 1~2 级，即模具型腔表面精度要高于塑件模具在使用过程中，由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大，所以应随时进行抛磨修理透明塑件要求各处的表面粗糙度相同， 而不透明塑件则根据具体情况决定型腔和型芯表面粗糙度。