(完整版)PS材料注塑成型工艺的研究毕业设计论文

渭南师范学院毕业设计设计题目聚苯乙烯注塑成型工艺的研究学生姓名魏阳____学号_______专业班级高分子材料与工程指导教师____刘展晴____2015年4月20号摘要本论文详细介绍了聚苯乙烯(PS)塑料的注射成型技术，结合产品的模具设计，对成型工艺进行了分析讨论；通过对典型PS塑料制品的加工工艺过程的研究，对PS塑料制品生产中的缺陷、原因及解决方法进行了论述。

结果表明，PS作为通用塑料，因其具有良好的性能，在结构复杂的工艺品生产中应用效果好，而且，合理的设计可以使模具结构大大简化。

[关键词]PS 塑料；注射成型；技术；探讨1. PS 塑料成型特性分析1. 聚苯乙烯简介()聚苯乙烯(PS)是指有苯乙烯单体经自由基缩聚反应合成的聚合物，英文名称为Polystyrene，简称PS。

玻璃化温度80～90℃，非晶态密度1.04～1.06克立方厘米，晶体密度1.11～1.12克立方厘米，熔融温度240℃，电阻率为1020～1022欧·厘米[1]。

导热系数30℃时0.116瓦(米·开)。

通常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物，具有优良的绝热、绝缘和透明性，长期使用温度0～70℃，低温易开裂。

此外还有全同和间同立构聚苯乙烯。

普通聚苯乙烯树脂属无定形高分子聚合物，聚苯乙烯大分子链的侧基为苯环，大体积侧基为苯环的无规排列决定了聚苯乙烯的物理化学性质，如透明度高、刚度大、玻璃化温度高，性脆等。

可发性聚苯乙烯为在普通聚苯乙烯中浸渍低沸点的物理发泡剂制成，加工过程中受热发泡，专用于制作泡沫塑料产品。

高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和丁二烯的共聚物间规聚苯乙烯为间同结构，采用茂金属催化剂生产，是近年来发展的聚苯乙烯新品种，性能好，属于工程塑料自从20世纪30年代初期聚苯乙烯第一次在德国实现了工业生产以后，它的应用领域也在不断扩大，迄今为止，聚苯乙烯以实现了规模化、跨越式发展。

聚苯乙烯具有优越的抗水防潮性、轻质、高硬度、高抗冲性、保温性能好等特性，聚苯乙烯 (PS)是一种无色透明的热塑性树脂，PS的分子量过高，加工困难，所以通常聚苯乙烯的分子量为5～20万。

PS的机械性能，随温度升高，刚性、弹性模量、抗拉强度、冲击强度等下降，而断裂伸长率较大。

PS的透明性好，透光率达88～92%，仅次于丙烯酸类聚合物，折射率为1.59～1.60。

故可用作光学零件，但它受阳光作用后，易出现发黄和混浊。

PS主要缺点是性脆和耐热性低。

但其具有良好的光学性能及电气性能，容易加工成型，着色性能好。

由于它具有良好的性能，因此，现在已经成为世界上应用最广的热塑性树脂，是通用塑料的五大品种之一。

2.2注塑成型简介………….…..PS 注射成型是 PS 制品的主要加工方法。

PS 是由苯乙烯单体加聚反应得到的无定形聚合物。

苯乙烯的聚合方法有很多，主要有本体聚合、悬浮聚合和乳液聚合等。

文章以 PS GP-525 制造工艺马为例，对成型技术进行了研究。

获得注塑制品的过程，称之为注塑成型或者注射成型，或者简单地称之为注塑。

注塑成型的基本过程是：颗粒状的高分子材料(以下简称为塑料)经过注塑机螺杆的挤压和加热，成为熔融状态的可以流动的熔体。

在螺杆的推动下，塑料熔体通过注塑机喷嘴，模具的主流道，分流道和浇口进入模具型腔，成型出具有一定形状和尺寸制品的过程。

注塑的结构是出产出符合用户要求的塑料制品。

要想取得合格的制品，必须要有设计合理，制造精良的模具，还需要有和该模具配套的先进的注塑设备（注塑机）以及合理的加工工艺。

因此，人们常将模具，注塑机以及工艺称之为注塑过程得以顺利进行的三个基本要素。

对于采用注塑成型加工方法生产塑料制品来说，合理的成型工艺即是三个基本要素中的加工工艺。

所谓成型工艺，简单说来就是将压力，温度，时间（速度）三大要素组成最合理的搭配。

在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要想确立一组最佳的成型条件绝非易事，因为影响成型条件的因素很多，除制品的形状，模具结构，注塑设备，原材料等之外，电压的波动，环境温度的变化对成型都有一定的影响。

到目前为止建立最佳的成型工艺尚无简单可靠的办法，大度需要操作者具有很丰富的实践经验与耐心，根据塑料制品在成型过程出现的具体问题认真调整，才能确认一个理想的成型工艺，高效率，高质量地生产出合格的塑料制品。

2.3聚苯乙烯工艺特性(1)熔点不明显：聚苯乙烯为无定形聚合物，熔融温度范围较宽，且热稳定性较好，约在 95 ℃左右开始软化，在 190 ℃成为熔体，在 270 ℃以上开始出现分解。

(2)比热较低：加热流动和冷却固化速度快，熔体粘度适中，且流动性好，塑化效率较高，易于成型；在模具中冷却硬化也比较快，故模塑周期短。

(3)受温度和压力影响较大：成型温度和压力的增加，对聚苯乙烯熔体的流动性有明显增长，其中温度比压力的影响更大，在成型过程中，可以通过改变温度和压力，来调节熔体流动性。

(4)吸水性较低：聚苯乙烯的吸水性＜0.05 %，成型中所允许的水分含量通常为 0.1 %，因此一般无需进行预干燥处理。

(5)收缩率较低：聚苯乙烯的收缩率一般在 0.4 %左右，制品成型稳定性好。

2.4聚苯乙烯成型用注塑机工作原理及结构简介(1)注塑机工作原理：注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆(或柱塞)的推力，将已塑化好的熔融状态(即粘流态)的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。

注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。

取出塑件后又再闭模，然后再进行下一个循环。

(2)注塑机结构，如图 1 所示。

图 1 注塑机结构图2.5 聚苯乙烯制品与模具的设计简介( 1)制品的壁厚：制品的壁厚应根据树脂情况进行选择。

为减少制品的内应力所谓内应力，是指当外部荷载去掉以后，仍残存在物体内部的应力。

它是由于材料内部宏观或微观的组织发生了不均匀的体积变化而产生的。

，有利于物料的均匀收缩，在考虑制品的壁厚时，应注意壁厚的均匀性，要求相差不要太大，并避免缺口、尖角的存在，转角、厚薄连接处等部位采取圆弧进行过渡。

(2)顶出系统的设计：要设计适当的脱模斜度压铸件的脱模斜度：为了保证压铸件能从模具中顺利脱出，在压铸件沿脱出方向上的所有内表面都要有一定的斜度，该斜度称为脱模斜度，较高的型芯光洁度和较大面积的顶出部位，以防止强行脱模产生脱模应力。

(3)模具的要求：对厚壁制品，浇口浇口也称为进料口，是分流道和型腔间的狭小通口，也是最为短小肉薄的部分。

作用在于利用紧缩流动面而使进料达到加速的效果，高剪切率可使进料流动性良好；粘滞加热的升温效果也有提升料温降低粘度的作用。

在成型完毕后浇口最先固化封口，有防止进料回流以及避免型腔压力下降过快使成型品产生收缩凹陷的功能。

成型后则方便剪除以分离流道系统及型件。

应开设在制品的厚壁部位；模具的关键部位应有效地设置冷却水道，保证模具的冷却对消除或减少收缩起着很好的效果；对于不同厚度塑料制品，其模温要求不同，对于厚壁制品其模温要适当高一些。

(4)原料准备。

注塑用的 PS 树脂，一般为无色到蓝色颗粒。

PS 树脂吸水性较低，一般无需进行预干燥处理。

2.6聚苯乙烯成型工艺参数简介(1)注塑温度：聚苯乙烯的注射温度可在较宽的范围内选取，但注射温度过高会降低制品的机械性能，而过低又会影响制品的透明度，因此一般控制在 180～245 ℃之间。

可视机台能力大小和使用状态进行加工温度范围调整。

(2)注射压力：聚苯乙烯的注射压力可在 60～150 MPa 范围内选取。

一般说来，大浇口、厚壁制品的注射压力可低些，而薄壁、长流程、形状复杂的制品的注射压力则应高些。

(3)注射速度：注射速度越快，越容易造成分子链的取向程度增加，从而引起更大的取向应力。

但注射速度过低，塑料熔体进入模腔后，可能先后分层而形成熔化痕，产生应力集中线，易产生应力开裂。

所以注射速度以适中为宜。

最好采用变速注射，在速度逐渐减小下结束充模。

(4)模具温度：模具温度最好控制在 60～80 ℃之间。

(5)注意事项：生产应连续进行，若停机，应排空料筒中残存料，以避免再升温时材料分解及产品黑点产生；再开机时，应先排料，以清洗料筒。

3 典型聚苯乙烯塑料制品的加工3.1 原材料及设备PS：GP-525，汕头海洋第一聚苯树脂有限公司。

注塑机：海天 650T。

3.2 PS 制品的形状图 2 是某 PS 制品的照片，该产品的结构特点：材料为 PS，外观为无色透明，表面要求为无水纹、无划伤、无黑点、无飞边等缺陷。

产品外形上面为马，下面为底座。

产品的尺寸为：110 mm×40 mm×115 mm。

质量要求见表 1。

表 1 PS 制品质量要求4成型工艺的结论与讨论4.1 PS 工艺马的设计特点(1)本工艺马为厚壁制品，最厚设计为 40 mm。

技术条件要求：不允许有银纹，表面光泽均匀一致，无色透明，尺寸符合图纸。

(2)塑料模具的结构：根据制品尺寸及产量，工艺马确定采用一腔一模结构。

为便于加工，确定采用边浇口进料；为防止翘曲变形，采用上下各分布一个浇口进料。

(3)经过调试确定最佳成型工艺成型温度：第一段 200 ℃、第二段190 ℃、第三段 190 ℃；注射压力 65 MPa；射台动作：后加料；模具温度：60～80 ℃。

4.2注塑过程中产生缺陷的原因及其处理方法：4.2.1缺陷一：缺胶，不饱模原因分析（1）塑胶熔体未完全充满型腔。

（2）塑胶材料流动性不好处理方法（1）料温、模温太低，塑胶在当前压力下流动困难，射胶速度太慢、保压或保压压力过低。

（2）塑料熔化不充分，流动性不好，导致注射压力损失大。

（3）增加浇口数，浇口位置布置要合理、多腔不平衡排布充填。

（4）流道中冷料井预留不足或不当，冷料头进入型腔而阻碍塑胶之正常流动，增加冷料穴。

（5）喷嘴、流道和浇口太小，流程太长，塑胶填充阻力过大。

（6）模具排气不良时，空气无法排除。

4.2．2 缺陷二：毛边原因分析（1）塑胶熔体流入分模面或镶件配合面将发生结节。

（2）锁模力足够，但在主浇道与分流道会合处产生薄膜状多余胶料处理方法（1）锁模力不足，射入型腔的高压塑胶使分模面或镶件配合面产生间隙，塑胶熔体溢进此间隙。

（2）模具（固定侧）未充分接触机台喷嘴，公母模产生间隙。

（没装紧）（3）模温对曲轴式锁模系统的影响。

（4）提高模板的强度和平行度。

（5）模具导柱套摩损模具安装板受损拉杆（哥林柱）强度不足发生弯曲，导致分模面偏移。

（6）异物附着分模面。

排气槽太深。

（7）型腔投影面过大塑胶温度太高过保压。

4.2.3缺陷三：表面缩水、缩孔(真空泡)原因分析（1）制品表面产生凹陷的现象。

（2）由塑胶体积收缩产生，常见于局部肉厚区域，如加强筋或柱位与面交接区域。