非金属材料的成型方法选择-精

知识目标：
❖了解塑料的加工工艺性能，熟悉塑料、橡 胶的加工成型方法、成型特点；
❖熟悉塑料加工工艺过程，掌握其成型的工 艺条件，了解橡胶的加工工艺过程、成型 工艺条件；
❖掌握塑料制品的结构工艺性设计； ❖了解陶瓷的加工成型方法和加工工艺过程。
能力目标：
❖能根据塑料、橡胶制品的使用特点，合 理选择橡塑材料、加工成型方法；
机械工程材料
非金属材料的成型方法选择
Contents
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任务6.1 工程塑料的成型
任务6.2 塑料制品的结构工艺性
任务6.3 其他非金属材料的成型
项目导读：
随着机械、电子、汽车、摩托车、航空、航天、 家电、日用五金等工业产品塑料化趋势的不断增强 及塑料、橡胶、陶瓷制品的广泛应用与发展，对塑 料、橡胶、陶瓷制品的成型技术的发展与其模具在 数量、品质、精度和复杂程度等方面都提出了更高 的要求，这就要求从事机电产品设计和加工等专业 的人员掌握塑料、橡胶、陶瓷制品设计、成型过程 及模具设计等方面的知识。本项目将着重介绍塑料 成型性能、加工成型工艺方法和加工设备、制品的 结构技术特征等方面的知识以及橡胶和陶瓷的加工 方法和工艺过程等方面的知识。
流动性好：尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素等； 流动性中：改性聚苯乙烯、ABS、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、
氯化聚醚等； 流动性差：聚碳酸酯、料等。
热固性塑料：拉西格流动值
考察塑料在棱柱体流道中的流动长度
压圆锭
截面 逐渐 减小 的棱 柱体 流道
拉西格模具
e 毒性、刺激性和腐蚀性 有些塑料在加工时会分解出 有毒性、刺激性和腐蚀性的气体。
塑料还有吸气性、粘模性、可塑性、压缩性、均匀性和交联倾向 等工艺性能。
6.1.1挤出成型 2.挤出成型工艺
(1) 挤出成型工艺过程及生产线
图6.5 型材挤出生产线 1—冷却水入口 2—料斗 3—料筒 4—加热器 5—挤出螺杆 6—分流滤网 7—过滤板 8—机头 9—喷冷却水装置 10—冷却定型装置 11—牵引装置 12—卷料或裁切装置
d 热敏性和水敏性
①热敏性是指塑料对热降解的敏感性。 成型时温度过高容易 变色、降解，如聚氯乙烯、聚甲醛等。 ②水敏性是指塑料对水降解的敏感性，也称吸湿性。水敏性高 的塑料，在成型过程中由于高温高压，使塑料产生水解或使塑 件产生气泡、银丝等缺陷。所以塑料在成型前要干燥除湿，并 严格控制水分。如ABS、PA、PAAM。
所占质量分数。
塑料的结晶度与成型时的冷却速度有很大关系： 塑料熔体的冷却速度愈慢，塑件的结晶度也愈大。 塑料的结晶度大，则密度也大，分子间作用力增强，
因而塑料的硬度和刚度提高，力学性能和耐磨性增高，耐 热性、电性能及化学稳定性亦有所提高；
塑料的结晶度低、或无定形塑料，其柔韧性、耐折性， 伸长率及冲击强度等则较大，透明度也较高。
❖能根据塑料不同的成型方法，正确选择 工艺参数；
❖能根据塑料制品的使用性能和成形工艺 的要求，能正确设计塑料制品的结构。
任务6.1 工程塑料的成型
6.1.1挤出成型
1.塑料成型基本知识
(1) 塑料的组成、特点及分类
塑料概念:
以合成树脂或天然树脂为原料，在一定温度和压力条件下， 可以用模具使其成型为具有一定形状和尺寸的塑料制件，当 外力解除后，在常温下其形状保持不变。多数以合成树脂为 基本成分，一般含有添加剂如：填料、稳定剂，增塑剂、色 料或润化剂等。
收缩率k的计算 k Lm L1 100% L1
式中：k——塑料收缩率； Lm——模具在室温时的尺寸，单位为mm； L1——塑件在室温时的尺寸，单位为mm。
影响收缩率大小的因素很多，收缩率不是一个固定值，而是在一定 范围内变化，收缩率的变化将引起塑料制品尺寸波动。模具设计时 应根据以上因素综合考虑选择塑料的收缩率。
第一级、拉西格流动值100～130mm， 压制无嵌件、形状简单的一般厚度塑件； 第二级、拉西格流动值131～150mm， 压制中等复杂程度的塑件； 第三级、拉西格流动值151～180mm， 压制结构复杂、深型腔、多嵌件的薄壁塑 件，或用于传递（压注）成型。
b.收缩性：塑料制品从模具中取出冷却到室温后，发生 尺寸收缩的特性称为收缩性。
影响收缩的因素：
✓ 塑料品种的影响 ✓ 塑料制品特性的影响 ✓ 模具的影响 ✓ 成型条件的影响
c 结晶性 按照聚集态结构的不同，塑料可以分为结晶型 塑料和无定形塑料两类。
结晶型塑料 （PE、PP、PA、POM） 塑 料
非结晶型塑料（无定型塑料） PS、PVC、PC、ABS
结晶度—— 一般高聚物的结晶是不完全的，高聚物固体中晶相
任务6.1 工程塑料的成型
③ 塑料的成型工艺性
a 流动性 塑料在一定的温度与压力下填充模具型腔的能 力称为塑料的流动性。
热塑性塑料的流动性用熔融指数（也可称熔融流动率）表示， 熔融指数越大，流动性也越好，熔融指数与塑料的粘度有关，粘 度愈小熔融指数愈大，塑料的流动性也愈好。
❖ 常用塑料的流动性大致可分为三类：
对于一种塑料，通常其粘度随温度的升高而降低，塑料的粘度 愈小流动性也愈好，利于塑料成型。 不同塑料由于其分子结构的差异，粘度对温度的敏感程度 不同。 当温度一定时，塑料熔体流动剪切速率愈高，其粘度愈低，也愈 有利于塑料成型。
图6.3 几种常用塑料的粘度与温度变化曲线
图6.4 粘度随剪切速率（速度梯度）的变化
任务6.1 工程塑料的成型
塑料的特点:
比重小，比强度大； 耐腐蚀，耐磨，绝缘，减磨，消声，减震； 易成型，易复合等优良的综合性能。
塑料分类:
热塑性塑料：受热时呈熔融状态，冷却时凝固，可反 复成型加工。
热固性塑料：成型后成为不熔不溶材料。如ＰＦ、 ＭＦ、ＥＰ等。
任务6.1 工程塑料的成型
(2) 塑料的成型性能
①塑料形变与温度的关系
a.玻璃态:(t ＜ tg），机械加工;
b.高弹态：（tg ＜ t ＜ tf),真空成型、 压力成型、压延弯曲成型
c.粘流态:(tf ＜ t ＜ td ) ,注射、模压、 吹塑、挤出成形;
d.t＞td，塑料降解.
图6.1 塑料的形变与温度的关系图
任务6.1 工程塑料的成型
② 塑料的流变性能