塑料成型加工与模具总结

主讲教师： 王成勇 主讲教师：袁宝国
第一章
概
论
6/30 6/31 6 2014年4月23日星期三
塑料成型模具 塑料成型加工与模具
Plastics Molding Processing & Mold Designing
1、玻璃化温度θg以下，坚硬的 固体。
2、θg至θf为高弹态，橡皮状弹 性体。 3、θf（θm）开始黏流态（称为 熔体），直至分解温度θd。
5．压注成型（传递成型）
工作原理： 将塑料粒料或坯料装入模具的加料室，在受热、受压下熔融的塑料通过模具 加料室底部的浇注系统充满闭合的模具型腔，然后固化成型。
6．固相成型
特点：使塑料在熔融温度以下成型，在成型过程中塑料没有明显的流动状态。 应用：多用于塑料板材的二次成型加工。
主讲教师： 王成勇 主讲教师：袁宝国
因塑料冷却后收缩，紧包在凸模或成型型芯上，或由于粘附作用，塑 件紧贴在凹模型腔内。为了防止塑件表面在脱模时划伤、擦毛等，设计时 塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度，如图3—l所示。
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第一章
概
论Байду номын сангаас
5/30 5/31 5 2014年4月23日星期三
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第二节 塑料的加工适应性
玻璃态
低温
高弹态
黏流态
分解
高温
塑 料 受 热 温 度
塑料在不同温度下对应不同状态， 不同状态对应不同加工适应性。
第一章 概 论
2/30 2/31 2 2014年4月23日星期三

第二篇 注射成型工艺及模具

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第一章 概
1、什么是塑料?
论
塑料是以高分子聚合物为主要成分，并在加工为制品的某阶段可流动成型 的材料。
2、塑料的组成
以合成树脂为主要成分，根据不同需要添加不同添加剂所组成的混合物。
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第一章
概
论
13/30 13/31 13 2014年4月23日星期三
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3．压力对黏度的影响
在静水压力作用下，聚合物大分 子间的自由空间被压缩减小，宏观上 将表现出体积收缩，流动阻力随之增 大。 因此，聚合物成型过程中，成型 压力增大，其熔体所受的静水压力也 会随之提高，伴随着熔体体积收缩， 其黏度数值也将会增大。
塑料成型模具设计
合肥工业大学〃材料科学与工程学院
材料成型及控制工程专业
2014年4月23日星期三
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本课程课堂讲授内容简介

第一篇 塑料成型基础

第一章 概论 第二章 塑料成型理论基础 第三章 塑料制件的设计原则 第四章 注射成型工艺 第五章 注射模概述 第六~十章 注射模浇注系统、成形零部件、导向及脱 模机构、侧向分型与抽芯机构、温度调节系统等的设 计
2．挤出成型(挤塑成型)
将粒状塑料在挤出机的料筒中完成加热和加压过程，熔体经过装在挤出机机 头上的成型口模挤出，然后冷却定型，借助牵引装臵拉出，成为具有一定横 截面形状的连续制件。
3．中空成型（吹塑成型）
先用挤出机或注射机挤出或注射出管筒形状的熔融坯料，然后将此坯料放入 吹塑模具内，向坯料内吹入压缩空气，使中空的坯料均匀膨胀直至紧贴模具 内壁，冷却定型后开启模具取出中空制件。
(3)相对分子质量分布
(4)助剂
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第一章
概
论
12/30 12/31 12 2014年4月23日星期三
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2、温度对黏度的影响
聚合物温度升高后，体积膨胀， 大分子之间的自由空间随之增大，彼 此间的静电引力减小，有利于大分子 变形和流动，即黏度下降。
二、指数流动规律
注射成型中，大多数聚合物熔体都是非牛顿流体，且近似服从指数流动 规律，即
dv n K K( ) dr
n
非牛顿流体：切应力与剪切速率间呈非线性关系。
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第一章
概
论
10/30 10/31 10 2014年4月23日星期三
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第一章
概
论
17/30 17/31 17 2014年4月23日星期三
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失稳流动和熔体破裂


假塑性聚合物熔体具有三个流变 性能区域： 在剪切速率很低的Ⅰ区，被剪切 作用破坏的大分子蜷曲和缠结结 构有较长时间恢复，熔体呈牛顿 性质，零切黏度η0很高且保持不 变，很难注射成型。 为此，注射成型常常使用Ⅱ区内 的中等剪切速率，在这个区域的 非牛顿性作用下，熔体的表观黏 度ηa可比零切黏度下降多个数量 级，故能呈现较好的流动性。
原因：这源于聚合物的大分子结构和它
的变形能力。熔体进行假塑性流动时，增 大剪切速率，就增大了熔体内的切应力， 于是大分子链从其聚合网络结构中解缠、 伸长和滑移的运动加剧，链段的位移(高弹 变形)相对减小，分子间的静电引力也将逐 渐减弱，熔体内自由空间增加，黏稠性减 小，整个体系趋于稀化，从而在宏观上呈 现出表观黏度减小的力学性质。
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第一章
概
论
14/30 14/31 14 2014年4月23日星期三
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端末效应
定义：注射成型时，当聚合物熔体经过流
道截面变化的部位时，将会因界面的影响 发生弹性收敛或膨胀运动。
入口效应
定义：聚合物熔体在管道入口端因出现收敛运动， 使压力降突然增大的现象。 入口效应区长度Le ：熔体从大直径管道进入小直 径管道，需经一定距离Le后稳态流动方能形成。

常用入口效应区长度Le与管道直径D 的比值(Le／D)来表征产生入口效应 范围的大小。
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假塑性液体的“剪切稀化”效应及其原因

在中等剪切速率区域，假塑性液体的变形和流动所需的切应力随剪切速 率变化，并呈指数规律增大； 变形和流动所受到的黏滞阻力，即液体的表观黏度随剪切速率变化，并 呈指数规律减小。
害处：导致制件变形扭曲、尺寸不稳定、
内应力过大、力学性能降低等。
分类：入口效应、离模膨胀效应
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论
15/30 15/31 15 2014年4月23日星期三
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3．按用途分类
分类：通用塑料、工程塑料及特殊用途的塑料等。
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4/30 4/31 4 2014年4月23日星期三
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2．按成型性能分类
热塑性塑料： 受热后软化或熔融，可成型加工，冷却后固化，再加热仍可软化。 热固性塑料： 开始受热时可以软化或熔融，但一旦固化成型就不会再软化。此时，即 使加热到接近分解的温度也无法软化，且也不会溶解在溶剂中。
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概
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11/30 11/31 11 2014年4月23日星期三
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四、影响聚合物流变学性质的因素
1.聚合物结构和其他组分对黏度的影响 (1)分子结构 (2)相对分子质量
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概
论
9/30 9/31 9 2014年4月23日星期三
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第二章 塑料成型理论基础
一、牛顿流动规律
牛顿流体：切应力与剪切速率间呈线性关系。
dv d dr dt
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论
16/30 16/31 16 2014年4月23日星期三
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离模膨胀效应

定义：当聚合物熔体流出流道或浇口时，熔体发生 体积膨胀的现象。
离模膨胀比B： 膨胀后熔体的最大直径Df 和流道直径D的比值。 B=Df/D
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18/30 18/31 18 2014年4月23日星期三
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失稳流动和熔体破裂

将剪切速率提高到Ⅲ区附近 或Ⅲ区以上，熔体黏度虽然 可以降到最小值，但大分子 链会在极高的剪切速率作用 下完全被拉直，继续变形就 会呈现很大的弹性性质，导 致流动无法保持为稳定的层 流，熔体将陷入一种弹性紊 乱状态，各点的流速将会相 互干扰，此现象称为失稳流 动。
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7/30 7/31 7 2014年4月23日星期三
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第三节 塑料的主要成型方法
1．注射成型(注塑成型)
注射机将粒状的塑料连续输入到注射机料筒中受热并逐渐熔融，成黏性流动 状态，由料筒中的螺杆或柱塞推至料筒端部。通过料筒端部的喷嘴和模具的 浇注系统将熔体注入闭合的模具中，充满后经过保压和冷却，使制件固化定 型，然后开启模具取出制件。
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20/30 20/31 20 2014年4月23日星期三
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熔接痕

熔接痕又称熔合缝，是塑料制品中的一个区域，由彼此分 离的塑料熔体相遇后熔合固化而形成的。
第一章 概 论
19/30 19/31 19 2014年4月23日星期三
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失稳流动和熔体破裂
聚合物熔体在失稳状态下通过模
内的流道后将会变得粗细不均， 没有光泽，表面出现粗糙的鲨鱼 皮状。 如果继续增大切应力或剪切速率， 熔体将呈现波浪、竹节形或周期 螺旋形，更严重时将相互断裂成 不规则的碎片或小圆柱块，此现 象称为熔体破裂。
主讲教师： 王成勇 主讲教师：袁宝国
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8/30 8/31 8 2014年4月23日星期三
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4．压缩成型(压制成型)
上、下模组成的模具安装在压力机的上、下模板之间，将塑料原料直接加在 敞开的模具型腔内，再将模具闭合，塑料粒料在受热和受压的作用下充满闭 合的模具型腔，固化定型后得到塑料制件。
合成树脂 稳定剂 填料 增塑剂 润滑剂 着色剂 固化剂
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三、塑料的分类（按塑料的制造方法、成型性能及用途）
1．按制造方法分类
分类：聚合树脂、缩聚树脂两类。
2．按成型性能分类
分类：热塑性塑料、热固性塑料两类。
熔合缝形成的常见原因： ①模腔内型芯或安放的嵌件使熔体分流。 ②同一型腔有几个浇口。 ③塑件的壁厚有变化。 ④熔体喷射和蛇形流会引起波状折叠的熔合缝。

主讲教师： 王成勇 主讲教师：袁宝国
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概
论
21/30 21/31 21 2014年4月23日星期三
四、塑料制件的结构设计 1．脱模斜度