《塑料成型工艺与模具设计》(上册)电子教案完全版

JSZ024-1广东省高级技工学校教案本授课日期：2009年09月~2010年01月课程名称：《塑料成型工艺与模具设计》（上册）授课班级：高模33、34班授课教师：汪立胜课题：§1绪论【组织教学】【讲授新课】§1绪论一、塑料成型在塑料工业中的地位（一）塑料工业的生产过程塑料工业包含塑料生产和塑料制品生产两个系统。（二）塑料制品生产及塑料成型的重要性1、塑料制品生产的组成（1）预处理；（2）塑料的成型；（3）机械加工；（4）修饰；（5）装配。2、模塑成型的种类（1）注塑成型；（2）压制成型；（3）压铸成型；（4）中空吹塑成型；（5）挤出成型；（6）喷射成型等。二、四大工业材料1、钢材2、木材（纤维素类）3、水泥（硅酸盐类）4、塑料三、塑料与金属材料相比较，有以下的优点1、质轻（密度小）2、比强度、比刚度高3、耐腐蚀4、绝缘性好5、易着色6、制品可加工成任意形状（易成型加工）7、生产率高，价格低，应用广泛四、塑料模塑成型技术的发展动向（一）要加深工艺理论的研究；（二）要实现成型设备和模具生产的高效率、自动化；（三）模具要向超大型、微型、高精度方向发展；（四）要发展高寿命和简易经济模具；（五）模具制造先进设备及先进工艺；（六）要实现模具的标准化与专业化生产；（七）要发展和应用模具CAD/CAM/CAE技术。CAD-------ComputerAidedDesign(计算机辅助设计)CAM-------ComputerAidedManufacture（计算机辅助制造）CAE-------ComputerAidedEngineering(计算机辅助工程)五、模具的定义用特定的外形去成型具有特定形状、尺寸、大小的制品的工具称之为模具。六、模具工业在国民经济中的重要性1、模具是“效益放大器”。2、美国工业界认为：模具工业是美国工业的基石。3、日本：模具是促进社会繁荣富裕的动力。七、学习本课程的目的、内容及方法（一）学习本课程的目的掌握和了解模具的结构及其设计的方法。（二）学习内容塑料的基本知识、模塑成型方法的种类、注塑模的基本结构及其设计原理、塑料模的选材等。（三）学习本课程的方法多读书+多实践+多思考+多总结=经验【课后小结】1、塑料成型在塑料工业中的地位2、塑料与金属材料相比较的优点3、塑料模塑成型技术的发展动向4、模具工业在国民经济中的重要性【练习与作业】1、塑料工业包含和两个系统。2、塑料制品生产由哪几部分组成？3、塑料模塑成型技术的发展动向如何？4、什么是模具？模塑成型有哪些？课题：§2·1聚合物的分子结构与热力学性能【组织教学】【回顾旧课】1、塑料与金属材料相比较，有哪些优点?2、模具CAD/CAM/CAE的含义。【讲授新课】§2·1聚合物的分子结构与热力学性能一、树脂与塑料的概念（一）树脂的概念及类型1、早期的定义：树脂是指从树木中分泌出的脂物。如：松香是从松树分泌出的乳液状松脂中分离出来的。虫胶、沥青等因具有相同的分子结构，也属于此类。2、类型：（1）天然树脂（2）人工合成树脂（二）塑料1、定义塑料是指以树脂为主要成分，添加其它的一些物质所组成的物质。二、高分子与低分子的区别1、一切物质均由分子构成，而分子又由原子构成。3、高分子与低分子的区别如下表：比较项目高分子低分子分子中含有的原子数目多少相对分子质量大小分子长度长短例：低分子物质有：H2O、CaCO3、C2H5OH(酒精)、C12H22O11(蔗糖)、C57H110O6(三硬脂酸甘油酯)（分子长度为0.0005um）高分子物质有：聚乙烯（分子长度为6.8um）三、高聚物的分子结构与特性（一）高聚物的分子结构类型1、线型2、带有支链线型3、体型（二）高聚物的特性1、热塑性线型高聚物具有可溶性和可熔性，成型后性质不变，可多次成型，反复使用。2、热固性体型高聚物在成型前是具有可溶性和可熔性，但是成型后变成既不溶解又不熔融的固体，不能再次成型。四、结晶型与非结晶型高聚物的结构及性能（一）结晶的定义结晶是指聚合物从熔融状态到冷凝时，分子由独立移动的、完全处于无秩序状态变成分子停止自由移动，取得一个略微固定的位置，并有一个使它们自己排列成为正规模型倾向的一种现象。（二）结晶型和非结晶型的定义1、结晶型聚合物由高温熔体向低温固态转变过程中，若分子链能够稳定规整排列，则称为结晶型。2、聚合物由高温熔体向低温固态转变过程中，若分子链不能得到规整排列，则称为非结晶型。【课后小结】1、树脂与塑料的概念2、高分子与低分子的区别3、高聚物的分子结构与特性4、结晶型与非结晶型高聚物的结构及性能【练习与作业】P381、2、3课题：§2·4聚合物在成型过程中的物理和化学变化【组织教学】【回顾旧课】1、高分子与低分子有何区别?2、高聚物的分子结构类型有哪些？各有什么特性？【讲授新课】§2·4聚合物在成型过程中的物理和化学变化一、高聚物的热力学性能高聚物的分子结构决定了分子运动的多样性，即物理状态。影响高聚物物理状态的因素很多，但其分子运动的程度及规模主要受温度影响，随温度的变化，分子热运动表现出三种不同的力学状态，即玻璃态、高弹态和粘流态。高聚物的物理状态与温度的关系如下图：Tb---脆化温度Tg---玻璃化温度Tf---粘流温度Tm---熔点Td---热分解温度二、高聚物的加工工艺性能（一）玻璃态下的加工工艺性能主要表现为适宜进行机加工。如车、铣、刨、磨、锯等。（二）高弹态下的加工工艺性能主要表现为适宜进行拉伸和压延成型。如真空成型、压力成型、压延成型、弯曲成型等。（三）粘流态下的加工工艺性能主要表现为适宜进行成型加工。如注射成型、挤出成型等。三、高聚物的结晶、取向、降解、交联（一）高聚物的结晶1、高聚物是否易于结晶，取决于分子链的结构。2、具有结晶倾向的聚合物，在成型的塑料制品中，会不会出现结晶形结构，由成型时塑料制品的冷却速率来决定。3、结晶的过程：晶坯晶核的形成与长大晶体（二）高聚物的取向1、取向的定义：聚向物的取向是指树脂的分子链在外力作用下（如剪切流动），会有不同方式和不同程度的平行排列。2、取向的类型：（1）流动取向（2）拉伸取向3、取向的作用聚合物取向后会出现明显的各向异性。在取向方向的抗拉强度和冲击强度显著提高；在垂直于取向方向的强度则明显下降。、（三）高聚物的降解1、降解的定义：聚合物在热、力、氧和辐射等因素作用下而发生的相对分子质量降低或大分子结构改变等称为降解。2、降解的类型（1）热降解（2）力降解（3）氧化降解（4）水降解（四）高聚物的交联1、交联的定义聚合物的交联是指聚合物在成型过程中，由线型结构交联为体型结构的化学反应过程，通常也称为“硬化”或“熟化”。【课后小结】1、高聚物的热力学性能2、高聚物的加工工艺性能3、高聚物的结晶、取向、降解、交联【练习与作业】P484、5、6课题：§2·5塑料的组成与工艺特性【组织教学】【回顾旧课】1、高聚物的热力学性能及加工性能如何？2、什么是高聚物的结晶、取向、降解、交联？【讲授新课】§2·5塑料的组成与工艺特性一、塑料的定义及类型（一）定义：塑料一般由树脂和添加剂组成，添加剂也叫做助剂。（二）类型按塑料中的组成成分的不同，分：1、简单组分塑料----以树脂为主要成分，不加或加入少量助剂。2、多组分塑料----除树脂外，还需要加入敬而其它的一些助剂。二、塑料的主要成分（一）树脂树脂是塑料中主要的必不可少的成分，属于高分子化合物。作用：使塑料具有可塑性和流动性，并决定塑料的类型和主要性能。（二）填充剂（也叫填料）作用：１、减少树脂的含量，降低塑料的成本，起增量的作用；２、改善塑料的性能，扩大塑的应用范围，起改性的作用。类型：按其形状分，可分为：粉状、纤维状、层状（片状）。常用填料有：CaCO3，粘土，碳，金属粉等。（三）增塑剂1、作用：增加塑料的塑性、流动性和柔韧性，改善成型性能，降低刚性和脆性。2、对增塑剂的要求能与树脂很好地混溶而不起化学反应；不易从制品中析出及挥发；不降低制品的主要性能；无毒、无害、无色、不燃、成本低等。（四）着色剂（色料）1、作用：主要起装饰美观作用，同时还能提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐候性。（五）润滑剂1、作用：防止塑料在成型过程中粘模，同时还能改善塑料的流动性以及提高塑料表面光泽程度。2、常用的润滑剂有：石蜡、硬脂酸、金属皂类、脂类及醇类等。（六）稳定剂1、作用：抑制和防止树脂在加工过程或使用过程中产生降解。2、根据稳定剂的作用分类，可分为以下三种：（１）热稳定剂（２）光稳定剂（３）抗氧化剂（七）其它添加剂防静电剂、阻燃剂、增强剂、驱避剂、发泡剂、交联剂、固化剂等。三、塑料的分类方法及其分类（一）按塑料的性能及用途分类１、通用塑料（六大品种）（1）特点指产量大、用途广、价格低的塑料。（2）类型：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料２、工程塑料指在工程技术中作为结构材料的塑料。３、功能塑料（特殊性能塑料）指用于特定的环境中，具有某一方面特殊性能的塑料。如：在塑料中加入玻璃纤维等填料作为增强材料，以进一步改善塑料的力学、电气性能等的复合材料通常称为增强塑料。(二）按塑料中合成树脂分子结构及热性能分类１、热塑性塑料特点：这种塑料在未加热时，树脂分子呈线型或支链型结构；在加热之后软化并熔融，成为可以流动的粘稠液体，可成型一定的形状，冷却后保持已成型的形状。如果对已成型的制品又加热，又可以熔融，可以再次成型为一定形状的制品，如此可以反复。２、热固性塑料特点：这种塑料在未加热时，树脂分子呈线型或支链型结构；在加热之后软化并熔融，成为可以流动的粘稠液体，当加热到一定时候时，会发生交联反应，形成体型结构而固化成型；对已成型的制品又加热，不可以熔融。类型：酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料、不饱合聚酯塑料、三聚氰胺塑料等。塑料的工艺性能一、热固性塑料的工艺性能（一）收缩性1、产生的原因2、影响收缩的基本因素（1）塑料的种类（2）化学结构的变化（3）热收缩（4）弹性恢复（5）成型工艺（6）成型工艺（7）塑料变形（8）其他因素（残余应力而引起塑件的再收缩称为后收缩。塑料制品在成型后需进行热处理，由热处理引起的收缩称为后处理收缩。）补充：绝大多数塑料，成型收缩率在10-3~10-2数量级，很少在10-4数量级，常见的如下：聚乙烯（1.5~3.5)x10-2聚碳酸酯（0.5~0.7)x10-2尼龙6（0.6~1.6)x10-2聚甲醛（2~2.5)x10-2尼龙1010（1.0~2.5)x10-2PET（含15~40%玻璃纤维）（0.8~0.9)x10-2（二）流动性1、定义塑料在一定的温度与压力下充满模具型腔的能力称之为流动性。2、衡量塑料流动性的指标---------拉西格流动性3、拉西格流动性的测定方法将一定质量的塑料预压杨圆锭，放在标准压模中，在一定的温度与压力条件下，测定塑料自模孔中挤出的长度（单位：mm），其值大，流动性好；值小，则流动性差。（三）比容与压缩率定义：比容----单位质量塑料所占的体积。压缩比-------塑料的体积与塑料制品的体积之比。（四）水分和挥发物的含量产生的原因：1、生产过程中及成型之前的运输保管之中吸收的水份；2、成型过程中化学瓜的副产物。（五）固化特性固化------成型过程辊，树脂发生交联反应，分子结构由线型变为，塑料由既可熔又可溶变为既不熔又不溶的这一过程称之为固化。二、热塑性塑料的工艺性能（一）收缩性（与热固性塑料相同）（二）塑料状态与加工性1、玻璃态2、高弹态3、粘流态（三）粘度与流动性粘度------指塑料熔体内部抵抗流动的阻力。（四）吸水性（五）结晶性（六）热敏性（七）应力开裂（八）熔体破裂【课后小结】1、塑料的组成与分类2、塑料的工艺性能【练习与作业】P487、8、9、10课题：§2·6常用塑料（1）【组织教学】【回顾旧课】1、塑料的主要组成成分有哪些？2、塑料如何分类？【讲授新课】§2·6常用塑料（1）一、热塑性塑料（一）特点：优点：1、质轻，密度小（0.83~2.20g/cm3）2、电绝缘好,不导电及耐电弧等；3、化学稳定性好，能耐一般的酸、碱、盐