第一章 注塑成型工艺及塑料模具设计-绪论

注塑成型工艺及塑料模具设计江南大学机械学院模具技术研究室周建华生产合格的塑料制品必须从以下四方面考虑：1、塑料制品的结构2、注塑用原材料的品质3、塑料模具的结构4、注塑成型工艺塑料模具制造塑料产品设计塑料模具设计塑料产品相互影响相互关联模塑成型工艺设计第一章塑料概论本章重点:1.塑料的定义及组成2.塑料的分类、特点及主要成型方法3.常用高分子材料的名称及特性第一章塑料概论1.塑料定义：塑料：是以树脂为主要成分的高分子聚合物,在一定的温度和压力条件下,具有流动性,可以模塑成一定的几何形状和尺寸,并在固化后保持其形状不变.树脂：天然树脂、合成树脂天然树脂——是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。合成树脂——是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。2.塑料组成：主要：合成树脂（主要）、填充剂（改善性能、降低成本）、增塑剂、稳定剂（防止老化：由于紫外线、氧气作用）、润滑剂（脱模）、固化剂（影响硬度）、着色剂、发泡剂、阻燃剂等。主要组成：聚合物合成树脂（40-100%）辅助材料：增塑剂、填充剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、增强材料。辅助材料作用：改善材料的使用性能与加工性能，节约树脂材料（贵）（1）按制造方法分:加聚反应和缩聚反应:3.塑料分类：（分类方法较多）nCH2＝CH2—CH2—CH2—n乙烯聚乙烯C2H5－O－C2H5＋H2O加聚反应的特点:加聚反应特点：反应前后分子数相同；由单体变成聚合物是化学键作用；反应中分子没有附属产物产生；加聚反应可得的是线形高聚物。缩聚反应的特点:C2H5－O－C2H5缩聚反应特点：反应前后分子个数不同；由单体变为聚合物是由于官能团的作用；反应中分子有附属产物产生；缩聚反应既可能得线型高聚物也可能得网型或体型高聚物。（2）按成型工艺分:热塑性塑料：由加聚反应制成、具有线型分子链结构;加热变软,冷却硬化、可以反复成型。在成型过程中,只发生物理变化（冷却定型）,而无化学变化;并且过程可逆.热固性塑料：以缩聚反应制成、以缩聚树脂为主、另加入固化剂,具有网状分子链结构；一旦固化成型,加热不软化,不可以反复成型。在成型过程中,当温度达到固化剂产生交联化学反应的温度时,其分子结构从链状结构变为网状结构,而固化,再加热也不再变化.成型过程中既有物理变化,又有交联化学反应,变化过程不可逆.高聚物分子链的空间构型形式:abcda—线状b—支链状c—网状d—体型状3.塑料分类：通用塑料：指产量大，用途广。价格低廉的一类塑料。如：聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚苯乙烯，醛酚塑料，氨基塑料占塑料产量的60%·工程塑料：指机械性能高，可替代金属而作工程材料的一类，尼龙，聚碳酸脂，聚甲醛。以塑代钢4.塑料特点：密度小、质量轻：密度0.9～2.3g/cm^3，大多数在1.0～1.4，（钢的1/6,铝的1/2），发泡塑料0.189g/cm^3（大多数在0.01～0.5），汽车、飞机的内饰件:以塑代钢，减轻重量、降低油耗。比强度高：单位质量计算材料抗拉强度。钢材：160MPA、玻璃纤维增强塑料：400MPA耐腐蚀强：聚四氟乙稀（塑料王）减摩、抗震：汽车、飞机内饰件另外:电气绝缘性能优良、绝热性好易成型加工性，比金属易缺点：钢性差、耐热性差；热膨胀系数大（10^-5，一般金属10^-6）；散热差；易蠕变、老化；蠕变:塑料长期在载荷的作用下,即使温度不升高,也易产生塑性流动的现象。老化（降解）:聚合物在高温、应力、氧气、水分等外部条件的作用下发生化学反应,导致分子链断裂,从而发生弹性消失、强度降低、使用寿命简短等现象。常用热塑性塑料：聚乙烯：PE（HDPE、LDPE）,各种包装瓶、包装袋。无毒、无味、乳白色；聚氯乙烯：PVC，有较好的抗拉、抗弯、抗压性能,广泛用于建筑管材；聚苯乙烯：PS,无色无味、透明,易产生应力破碎,常用于光学透明件,如:仪表盘;聚丙烯：PP,无色无味、透明,有较好的抗弯性能（可承受7×10^7次弯曲而不断裂）,如:注射器、餐具;PP耐折无毒，可透明，所以用PP做外壳的产品一般用在洗浴用品和食品包装上，对尺寸精度和结构强度要求不高，但它的缺陷也是显而易见的，如强度不高，易顶白，缩水大等等，所以在有结构强度要求的场合一般不采用，聚酰胺：PA（尼龙）,无毒、无味,吸水性大、收缩性大、尺寸稳定性差,减摩、耐摩性、自润滑性好。工程塑料首选。丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物：ABS,成型性能好,广泛应用于家电外壳。常用热塑性塑料：聚四氟乙稀：PTFE，密度2.3（最重的塑料）、（强烈抗腐蚀、摩擦系数塑料中最小）,广泛应用于传动件、人工血管等；聚砜：PSF；出色的耐热耐氧化性,（耐高温：260ºC）聚碳酸酯：PC,抗冲击强度最大,韧而刚;制件精度高;本色微黄、加入少量淡蓝色即为无色透明，透光率90%；广泛应用于传动齿轮、链轮、凸轮，灯罩，光盘；聚甲醛：POM，白色或淡黄色,综合性能好,强度刚度好、减摩耐摩性好,尺寸稳定、吸水性小。但热稳定性差.常用于传动件（如:光驱齿轮）聚甲基丙烯酸甲酯：PMMA，有机玻璃，透明性好，较高的抗冲击韧性，密度1.18为硅玻璃的一半,轻!缺点:表面容易拉毛，广泛应用于汽车、飞机门窗。6.常用塑料成型方法：热塑性塑料：注塑成型（注射成型）、挤出成型、中空成型（吹塑、吸塑）、气体辅助成型；热固性塑料：压缩成型、压注成型。塑料成型方法及其模具压注模注射模压缩模吹塑模发泡模搪塑模挤出模热压印模彩印模6.常用塑料成型方法：注塑成型（注射成型）注射原理6.常用塑料成型方法：中空成型（吹塑、吸塑）吹塑成型压机吹塑原理吸塑成型：真空成型模具真空成型产品挤出成型：挤出成型过程挤出机头挤出成型产品气辅成型：气辅成型塑件气辅模具模具配置气针装置，由气体产生器（惰性气体）向气针装置供气，以实现气辅。压缩成型：压缩成型压机压缩成型产品压缩成型模具压注成型：压注成型压机压注原理压注成型产品七.热塑性塑料与热固性塑料有关成型方面的区别成型前，塑料中树脂分子结构使制品固化定型的模具温度条件成型后，塑料中树脂分子结构成型过程中树脂所发生的变化制品的熔化，溶解性能塑料的使用性常采用的成型方法热塑性塑料线型或支链状线型聚合物分子冷却基本与成型前的相同物理变化（可能有少量分解或交链现象发生）可熔化可溶解反复多次使用（可回收废料）注射、挤出、吹塑等热固性塑料线型聚合物分子加热（提供交联反应温度转变为体型分子既有物理变化，又有化学变化。有低分子析出既不可熔化，也不可溶解一次性使用，因成型过程不可逆压缩或压注。有的品种可以采用注射1.塑料成型技术的发展：2.模具加工技术发展趋势：开发优质模具材料和先进的表面处理技术普及应用CAD/CAE/CAM技术模具的高速测量、加工技术、逆向工程与并行工程模具标准化8.注塑成型技术的发展：成型理论的发展成型方法的革新塑料模具精密、大型、复杂、长寿命模具设计、加工过程仿真软件有UG、CATIYA、PRO/E等。流道优化设计分析模具冷却系统设计分析气辅—气体穿透分析温度分析温度分析模具冷却系统设计分析气辅—气体穿透分析塑料成型理论：