第四章 塑料材料及加工工艺

原理
将树脂和其他添加剂的混合
料置于金属模具中加热加压，塑料
在热和压力作用下熔融，流动充满 模腔，与固化剂发生交联反应，经
一定时间，固化成具有一定形状的
制品。
压塑
又叫模压成型
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
特点
1.制品质地致密，尺寸精确，外观平整光洁。 2.能一次成型出外形复杂的制品。
3.生产率低、模具成本较高。
优点：能较好的结合两种材质或两种颜色的材料，精度高、品质好、 结构强度高、耐久性好且配合间隙小。 缺点：模具较复杂，成本高。
挤塑
又叫挤出成型
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
挤出成型广泛应用于塑料型材的生产
原理
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
利用机筒内螺杆的旋转运动， 使熔融塑料在压力作用下连续通过 挤出模的型孔或口模，待冷却定型 硬化后而得各种截面形状的制品的 工艺过程。
机械 加工
镭射雕刻 (激光雕刻)
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
工艺过程：
使用透光性较好的塑料（如：PC、 PMMA） 在表面上喷漆 再用激光雕刻，把漆除掉 可雕出任何图案或文字 被刻过的地方因为没有漆料的遮蔽 所以光就从图案中透过来。
发光手机按键
机械 加工 镭射雕刻 (激光雕刻)
磨砂
该设计采用的材料是半透明的聚 丙烯，表面经过了磨砂处理，在光 线下给人一种非常柔和的感觉，令 人爱不释手。另外，这两个瓶子是 通过内嵌的不锈钢和磁铁连成一体 的。
机械 加工
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
抛光
设计师设计这款垃圾桶是想使其成为一个清洁、小巧、有亲和力的产 品。它分为三个部分：最大的是废料桶，小的是生态桶，可以放在大桶的 里面，以及外沿。使用了不透明的ABS塑料，内壁经过了抛光处理，光滑 的表面更加易于清理。
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
镀覆
在塑料制件表面镀覆金属。
银色镀铬外壳，其底层是铜。
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
镀覆
电镀车标
涂饰
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
将涂料喷涂于塑料制件的表面，形成漆膜，使之固化，牢固附着于 塑料制件表面之上。
外喷涂
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
吸塑 又叫真空成型
真空成型灯具
真空成型餐具
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
真 空 成 型 产 品 包 装
压塑
又叫模压成型 主要用于热固性塑料和增强塑料制品的生产。
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
玻璃钢模压成型
热固性塑料模压成型
压塑 又叫模压成型
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
压塑 又叫模压成型 与模压成型相似的另外一种工艺是层压成型，是借助加热、加压 把多层相同或不同材料结合为整体的成型加工方法。
也用于木材、橡胶等材料
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
层压成型的胶合板
层压成型的人造革
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
层压成型的包装材料
首先通过挤出法将塑料挤成管，然后借助向管内吹入的空气使其连 续膨胀到一定尺寸的管状薄膜，冷却后折叠卷绕。
应用最广的薄膜生产工艺
吹塑 又叫中空吹塑
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
特点
1. 主要用于制造各种薄壳中空制品、日用包装和儿童玩具。 2. 只需要凹模，设备造价低。 3. 可成型复杂起伏曲线的制品。
又叫中空吹塑
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
吹塑成型是生产中空塑料制品及塑料薄膜的重要方法。
吹塑 又叫中空吹塑
用挤出、注射等方法制出管状型坯，然后将压缩空气通 入处于热塑状态的型坯内腔中，使其膨胀成为所需形状的塑 料制品。 常用的方法 挤吹成型 注吹成型 拉伸吹塑 吹塑薄膜
吹塑 又叫中空吹塑
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺 双色注塑
是一个产品由两种不同材质或两种 不同颜色的材质注射成型的工艺。
双色注塑的原理：
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
两种或三种塑料材料在同一台注塑机上注塑，分两次或三次成型， 但产品仅出模一次。
双色注塑的产品
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
双色注塑的特点
热固性塑料与热塑性塑料的比较 热固性塑料
• 化学变化（加工中发生） • 固化后有永久的刚性 • 不可回收再利用 • 耐热性好、尺寸稳定性好 • 刚性大，硬度高，加工困难 如： 酚醛塑料（PF） 三聚氰胺甲酯塑料 环氧塑料（EP） 不饱和聚酯（UP） 有机硅塑料等
热塑性塑料
• 物理变化 • 受热时软化，冷却后又硬化 • 可以重复回收利用 • 耐热性差，尺寸稳定性差 • 刚性差，柔韧性强（抗冲击、 抗弯曲、抗拉伸强度），易加 工成型 如： 聚乙烯（PE）、聚丙烯 （PP）、聚苯乙烯（PS）、 ABS、聚碳酸酯（PC）等塑料
塑料的组成决定了塑料的种类繁多、性能优良。
4-1
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺 塑料概述
3. 塑料的分类
在加热、加压并经过一 定时间后即固化为不溶、 不熔的坚硬制品，不可 再生。
热固性塑料
按塑料的 热性能分
热塑性塑料
受热时软化或熔融、冷 却后硬化，可反复成形， 性能不发生变化，可回 收再利用。
第四章
塑料材料及加工工艺
4-1 塑料材料概述
4-2 塑料材料的加工工艺
4-3 产品设计中常用的塑料材料
陕西科技大学 · 设计与艺术学院
塑料材料在产品设计中的广泛应用
以轿车为例
轿车车厢内部布置 塑料的采用几乎达 到饱和的程度，外 部装置（如保险杠、 散热器罩、车灯等） 能用塑料的差不多 都使用了。
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
4-1
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺 塑料材料概述
1. 什么是塑料？
顾名思义，塑料是具有可塑性的有机高分子材料。 具体说，塑料是以合成树脂为主要成分，适当加入
各种添加剂，在一定温度和压力下加工塑制成 型或交联固化成型的一类高分子材料。
充气椅
2. 塑料的组成
潘顿设计的玻璃纤增强塑料椅
4-1
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺 塑料概述
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
挤吹成型工艺过程：
特点
1.适合于制造大型 制件。 2.制件底部强度不 高。
吹塑 又叫中空吹塑
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
注吹成型工艺过程：
特点
1. 制件壁厚均匀， 外观好，尺寸精确。 2.制件底部强度高。
3.适用于批量大的小 型精制品。
吹塑 又叫中空吹塑
注 射 成 型 的 塑 料 制 品
注塑 又叫注射成型
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
注射成型的塑料制品
注塑
又叫注射成型
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
注射成型的塑料制品
注塑 又叫注射成型
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
原理
成型品（工件）
加料斗 （粉末或粒状塑料原料）
加热套 模具
柱塞 （加压）
（在热和机械剪切力的作用下）
定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
塑料一次性杯子成型过程
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
塑料盒子成型过程
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
带螺纹的塑料盖子成型过程
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
注射成型塑料椅子与模具
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
注射成型塑料包装箱与模具
注射成型塑料标牌与模具
注塑
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
又叫注射成型
特点
1.适用范围广，既可用于热塑性塑料，也可用于热固性塑 料和弹性体制品，原料损耗小。 2.能一次成型出外形复杂、尺寸精确、带有嵌件的制品。 3.利用一套模具，可进行批量生产，成型制品几乎不需进 一步加工。 4. 成型周期短，效率高，一般的生产时间为40～60秒。
涂饰
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
源自文库内喷涂（常用于透明塑料）
模内 装饰 IMD（In-Mold Decoration） 模内装饰技术
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
模内 装饰 IMD（In-Mold Decoration） 模内装饰技术
1.合成树脂 2.填料
现代塑料的基本原料 改善塑料的性能，降低成本
3. 增塑剂
塑料的组成
提高流动性、柔软性，易于加工成型
防止塑料过早老化 防止粘模，使塑料制品表面美观 使塑料具有一定的色彩，满足需求 获得坚硬、稳定的塑料制品 发泡剂、阻燃剂、荧光剂、抗静电剂
4.稳定剂
5.润滑剂 6.着色剂 7.固化剂 8.其他添加剂
4-2
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺 塑料的加工工艺
塑料的加工工艺
塑料的成型加工
注塑 挤塑 吹塑 吸塑
压塑
滚塑
铸塑
塑料的机械加工
塑料的连接
塑料的表面处理
注塑
又叫注射成型
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
注 射 成 型 的 塑 料 制 品
注塑
又叫注射成型
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
4-2
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺 塑料的加工工艺
塑料的加工工艺
塑料的成型加工
注塑 挤塑 吹塑 吸塑
压塑
滚塑
铸塑
塑料的机械加工
车
铣
刨
锯
切
磨
钻
塑料的连接
机械 连接 机械 加工
胶接
溶剂 连接 涂饰
熔合 连接 模内 装饰 印刷
塑料的表面处理
镀覆
机械 加工
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
磨砂、抛光和雕刻，使塑料制品表面平滑、光亮、美观。
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺 塑料概述
4. 塑料的一般特性
质轻，比强度高。 化学稳定性好（不生锈、不氧化、耐酸、碱、盐）。 电、热绝缘性能优良。 透明性能好，并富有光泽，可以任意着色。 易加工，形状复杂制品可一次整体成型。 也具有自润滑、吸振、消声、气密等性能。
缺点： 强度、刚度、耐热性比金属差，温度变化时尺寸的稳定性差。 受到外界光、热、机械力等影响时，易老化。
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
拉伸吹塑工艺过程：
先将型坯进行纵向拉伸，然后用压缩空气进行吹胀达到横向拉伸。
分类 特点
挤出—拉伸—吹塑
注射—拉伸—吹塑
制品透明度高、强度、硬度、刚性和抗渗透性提高。
PET 塑料 注射—拉伸—吹塑成型
吹塑 又叫中空吹塑
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
吹塑薄膜工艺过程：
铸塑 又叫浇铸成型
原理
由金属浇铸工艺演变而来，是在不加压或稍加压的情况下，
将液态单体、树脂或其混合物注入模内，在常温或加热条件下
使其逐渐固化形成一定形状制品的方法。
特点
1. 成型工艺简单，成本低。 2. 适合热塑性和热固性塑料。
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
工业上塑料的主要成型方法
热塑性塑料 注射成型 挤出成型 吸塑成型 吹塑成型 压延成型 滚塑成型 热固性塑料 模压成型 层压成型 浇铸成型 （注射成型） （挤出成型） （滚塑成型）
4-1
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺 塑料概述
3. 塑料的分类
产量大，用途广、成 型性好，价格低、大 量应用的塑料 可作为工程材料和代 替金属用的塑料。 有某种特殊功能的塑 料，如发光塑料、导 电塑料、泡沫塑料、 氟塑料等
通用塑料 按塑料的 用途分 工程塑料 特种塑料
4-1

吸塑
又叫真空成型
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
将加热的热塑性塑料薄片或薄板置于带有小孔的模具上，四周固定密封 后进行抽真空，片材被吸附在模具的模壁上而成型，脱模后即可获得制品。
特点
1. 用于生产大尺寸薄 壳制件。
2.工艺简单，生产成本 低。 3. 不适合成型形状复 杂和尺寸精度要求高的 产品，壁厚较难控制。
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
滚塑 又叫旋转成型
原理
把粉状或糊状塑料置于模具中，加热并沿两垂直轴旋转模
具，使模具内物料熔融并均匀散布到模腔表面，经冷却脱模而
得制品。
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
滚塑成型的小狗椅
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
滚塑成型的产品
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
以生活家电为例
在电视机、电冰箱、洗衣机、 电风扇、空调、电熨斗、吸尘 器等家用电器中，塑料也有较 大比重。
电子行业许多产品壳体造 型采用塑料也很多。
从国防工业到民 用工业、从尖端 技术到一般工农 业生产部门，都 可见到塑料制造 的零部件
以电子行业产品为例
其他
问题：什么是塑料？塑料为什么能得到广泛的应用？
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
挤塑 又叫挤出成型
挤出成型机
挤出成型模具
挤塑 又叫挤出成型
4 产品设计材料概论 塑料及加工工艺
特点
1. 适用于热固性和热塑性塑料。
2. 效率高，质量好，产品成本低廉。 3. 通过选择不同的口模，能生产连续的型材制品：薄膜、
管、板、棒、异型材，中空容器等。
吹塑