塑料成型工艺.ppt

塑料成型工艺,塑料成型工艺：塑料制件在工业中的应用日趋普遍，这主要是因为它们具有一系列特定的优点。塑料件举例如下：塑料制件主要优点有：1塑料密度小、质量轻，这是“以塑代钢”的优点；2塑料的绝缘性能好，介电损耗低，是电子工业不可缺少的原材料；3塑料的化学稳定性高，对酸、碱和许多化学药品有良好的耐腐蚀能力；4塑料减摩、耐磨、减震、隔音等等性能也较好塑料已从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，并跻身于金属、纤维材料和硅盐酸三大传统材料之列。,常用塑料 一、热塑性塑料1 聚乙烯（PE）（1）基本特性 聚乙烯塑料由乙烯单体经聚合而成,是塑料工业中产量最大的品种。按聚合时采用的生产压力的高低可分为高压、中压和低压聚乙烯三种。聚乙烯无毒、无味、呈乳白色的蜡状半透明状，柔而韧，比水轻，有一定的机械强度，但与其他塑料相比机械强度偏低、表面硬度差。聚乙烯的绝缘性能优异，介电性能稳定；化学稳定性好，能耐稀硫酸、稀硝酸及其他任何浓度的酸、碱、盐的侵蚀；除苯及汽油外，一般不溶于有机溶剂；其透水气性能较差，而透氧气、二氧化碳及许多有机物质蒸气的性能好；聚乙烯的耐低温性能较好，在-60下仍具有较好的力学性能，但其使用温度不高，一般LDPE的使用温度在80左右，HDPE的使用温度在100左右。（2）主要用途 高密度聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板以及承载不高的零件，如齿轮、轴承等；低密度聚乙烯常用于制作塑料薄膜、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和包覆电缆等。（3）成型特点 聚乙烯成型时，收缩率大，在流动方向与垂直方向上的收缩差异大，且注射方向的收缩率大于垂直方向的收缩率，易产生变形和产生缩孔；冷却速度慢，必须充分冷却；聚乙烯质软易脱模，制品有浅的侧凹时可强行脱模。2、聚丙烯（PP）（1）基本特性 聚丙烯是由丙烯单体经聚合而成。无味、无毒，外观似聚乙烯，呈白色的蜡状半透明状，是通用塑料中最轻的聚合物，聚丙烯具有优良的耐热性、耐化学腐蚀性、电性能和力学性能。强度比聚乙烯好，特别是经定向后的聚丙烯具有极高的抗弯曲疲劳强度，可制作铰链。聚丙烯可在107121下长期使用，在无外力作用下，使用温度可达150。聚丙烯是通用塑料中唯一能在水中煮沸且在135蒸汽中消毒而不被破坏的塑料。聚丙烯的低温特性不如聚乙烯，（2）主要用途 聚丙烯可用作各种机械零件以及自带铰链的盖体合一的箱壳类制件。（3）成型特点 注意成型温度 3、聚氯乙烯（PVC）（1）基本特性 聚氯乙烯是世界上产量最大的塑料品种之一：硬聚氯乙烯不含或少含增塑剂，有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能；软聚氯乙烯含有较多的增塑剂，柔软性、断裂伸长率较好，但硬度、抗拉强度较低。聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能，可以用作低频绝缘材料。其化学稳定性也较好，但聚氯乙烯的热稳定性较差。（2）主要用途 由于聚氯乙烯的化学稳定性高，所以可用于防腐管道等；由于电气绝缘性能优良而在电气、电子工业中用于制造插座、插头、开关、电缆；在日常生活中用于制造凉鞋、雨衣、玩具、人造革等。（3）成型特点 聚氯乙烯在成型温度下容易分解，所以必须加入产稳定剂和润滑剂，并严格控制温度及熔料的滞留时间。,4、聚苯乙烯（PS）（1）基本特性 聚苯乙烯是由苯乙烯聚合而成。为无色、无味、无毒的透明塑料，易燃烧，燃烧时带有很浓的黑烟，并有特殊气味。聚苯乙烯具有优良的光学性能，易于着色，聚苯乙烯具有良好的电学性能，尤其是高频绝缘性。质地硬而脆，并具有较高的热膨胀系数。（2）主要用途 聚苯乙烯在工业上可制造仪器仪表零件、灯罩、透明模型、绝缘材料、接线盒、电池盒等。在日用品方面可用于制造包装材料、装饰材料、各种容器、玩具等。（3）成型特点 流动性和成型性优良，成品率高，但易出现裂纹，成型制品的脱模斜度不宜过小，顶出要均匀；由于热膨胀系数高，制品中不宜有嵌件，否则会因两者的热膨胀系数相差太大而导致开裂。宜用高料温、低注射压力成型并延长注射时间，以防止缩孔及变形，但料温过高，容易出现银丝。因流动性好，模具设计中大多采用点浇口形式。5、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）（1）基本特性 ABS是由丙烯腈（A）、丁二烯（B）、苯乙烯（S）共聚生成的三元共聚物，具有良好的综合力学性能。丙烯腈使ABS有较高的耐热性、耐化学腐蚀性及表面硬度；丁二烯使ABS具有良好的弹韧性、冲击强度、耐寒性以及较高的抗拉强度；苯乙烯使ABS具有良好的成型加工性、着色性和介电特性，使ABS制品的表面光洁。ABS无毒、无味、不透明，色泽微黄，可燃烧，有良好的机械强度和极好的抗冲击强度，有一定的耐油性和稳定的化学性和电气性能。（2）主要用途 ABS广泛应用于家用电子电器、工业设备及日常生活用品等领域。（3）成型特点 ABS在升温时粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕。6、聚酰胺（PA）（1）基本特性 聚酰胺又称尼龙（Nylon），尼龙树脂为无毒、无味，呈白色或淡黄色的结晶颗粒。尼龙具有优良的力学性能，抗拉、抗压、耐磨。其抗冲击强度比一般塑料有显著提高，其中以尼龙 6更优。作为机械零件材料，具有良好的消音效果和自润滑性能。尼龙还具有良好的耐化学性、气体透过性、耐油性和电性能。但吸水性强、收缩率大，常常因吸水而引起尺寸的变化。（2）主要用途 尼龙由于具有较好的力学性能，在工业上广泛地用来制作轴承、齿轮、等机械零件和降落伞、刷子、梳子、拉链、球拍等。（3）成型特点 熔融粘度低、流动性好，容易产生飞边。成型加工前必须进行干燥处理；易吸潮，制品尺寸变化大；成型时排除的热量多，模具上应设计冷却均匀的冷却回路；熔融状态的尼龙热稳定性较差，易发生降解使制品性能下降，因此不允许尼龙在高温料筒内停留时间过长。,二 热固性塑料1、酚醛塑料（PF）（1）基本特性 酚醛脂本身很脆，呈琥珀玻璃态，刚性好，变形小，而热耐磨，能在150200的温度范围内长期使用，在水润滑条件下，有极低的摩擦系数。其电绝缘性能优良。缺点是质脆，冲击强度差。（2）主要用途用于制造齿轮、轴瓦、导向轮、轴承及电工结构材料和电气绝缘材料。石棉布层压塑料主要用于高温下工作的零件。木质层压塑料适用于作水润滑冷却下的轴承及齿轮等。（3）成型特点 成型性能好，特别适用于压缩成型；模温对流动性影响较大，一般当温度超过160时流动性迅速下降；硬化时放出大量热，厚壁大型制品易发生硬化不匀及过热现象。2、环氧树脂，环氧树脂具有很强的粘结能力，是人们熟悉的（万能胶）的主要成分。此外还耐化学药品、耐热，电气绝缘性能良好，收缩率小。比酚醛树脂有较好的力学性能。其缺点是耐气候性差、耐冲击性低，质地脆。（2）主要用途 环氧树脂可用作金属和非金属材料的粘合剂，用于封闭各种电子元件。用环氧树脂配以石英粉等来浇铸各种模具。还可以作为各种产品的防腐涂料。（3）成型特点 流动性好，硬化速度快；用于浇注时，浇注前应加脱模剂，因环氧树脂热刚性差，硬化收缩小，难于脱模；硬化时不析出任何副产物，成型时不需排气。3、氨基塑料 氨基塑料也是热固性塑料，由氨基化合物与醛类（主要是甲醛）经缩聚反应而得到，主要包括脲甲醛（UF）、三聚氰胺甲醛等（MF）。（1）基本特性及主要用途 脲甲醛塑料经染色后具有各种鲜艳的色彩，外观光亮，部分透明，表面硬度较高，耐电弧性能好，而矿物油，但耐水性较差，在水中长期浸泡后电气绝缘性能下降。脲甲醛大量用于压制日用品及电气照明用设备的零件、电话机、收音机、钟表外壳、开关插座及电气绝缘零件。三聚氰胺甲醛可制成各种色彩，耐光、耐电弧、无毒，在-20100的温度范围内性能变化小，重量轻不易碎，能耐茶、咖啡等污染性强的物质。三聚氰胺甲醛主要用作餐具、航空茶杯及电器开关、灭弧罩及防爆电器的配件。（2）成型特点 压注成型收缩率大；含水分及挥发物多，使用前需预热干燥，且成型时有弱酸性分解及水分析出；流动性好，硬化速度快。因此，预热及成型温度要适当，装料、合模及加工速度要快；带嵌件的塑料易产生应力集中，尺寸稳定性差。,塑料的成型方法,注射成型工艺注射成型(注塑)是使热塑性或热固性模塑料先在加热料筒中均匀塑化，而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。注射成型几乎适用于所有的热塑性塑料。近年来，注射成型也成功地用于成型某些热固性塑料。注射成型的成型周期短(几秒到几分钟)，成型制品质量可由几克到几十千克，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的模塑品。因此，该方法适应性强，生产效率高。注射成型是塑料成型的一种重要方法，注射成型的生产率高，易实现自动化生产，除氟塑料以外，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型的方法成型。注射成型使用的设备是塑料注射机它适合于塑料制品的大批量生产。,随着注射成型工艺的发展和应用范围的不断扩大，注射机的类型也不断增多。按注射装置螺杆（或柱塞）轴线与合模装置的模板运动轴线的排列方式不同进行分类，主要有卧式、立式、角式三种类型。,注射成型原理：将颗粒状或者粉状塑料从注射机的料斗中送进加料筒中加热熔融塑化。使其成为粘流态，然后在柱塞或螺杆的高压推动下。以很大的流速通过料筒前端的喷嘴注入模腔中（低温闭合），经过一段保压、冷却、定型时间后开模便可从模腔中脱出具有一定形状尺寸的塑料制品。这样就完成了塑料制品的一个生产周期。成型工艺（1）成型前准备 检查原材料质量和湿度、设备和模具；（2）注射过程 加料塑化注射（充模、保压、倒流、浇口冻结后的冷却、脱模）（3）塑件后处理 退火（放在热液体介质和热空气循环箱中静置一段时间目的消除内应力）、调湿（将刚脱模的制件放在热水中，目的防止塑件氧化,注塑成型生产工工艺过程循环,注射成型工艺参数（1）温度 料筒温度 喷嘴温度 模具温度（2）压力 塑化压力 注射压力（3）时间（成型周期）注射时间（充模、保压时间）、模内冷却时间、其它时间（开模、脱模、喷涂脱模剂、安放嵌件和合模时间）注射成型方法可分为：(1)排气式注射成型。排气式注射成型应用的排气式注射机，在料筒中部设有排气口，亦与真空系统相连接，当塑料塑化时，真空泵可将塑料中合有的水汽、单体、挥发性物质及空气经排气口抽走；原料不必预干燥，从而提高生产效率，提高产品质量。特别适用于聚碳酸酯、尼龙、有机玻璃、纤维素等易吸湿的材料成型。(2)流动注射成型。流动注射成型可用普通移动螺杆式注射机。即塑料经不断塑化并挤入有一定温度的模具型腔内，塑料充满型腔后，螺杆停止转动，借螺杆的推力使模内物料在压力下保持适当时间，然后冷却定型。流动注射成型克服了生产大型制品的设备限制，制件质量可超过注射机的最大注射量。其特点是塑化的物件不是贮存在料筒内，而是不断挤入模具中，因此它是挤出和注射相结合的一种方法。,(3)共注射成型。共注射成型是采用具有两个或两个以上注射单元的注射机，将不同品种或不同色泽的塑料，同时或先后注入模具内的方法。用这种方法能生产多种色彩和(或)多种塑料的复合制品，有代表性的共注射成型是双色注射和多色注射。(4)无流道注射成型。模具中不设置分流道，而由注射机的延伸式喷嘴直接将熔融料分注到各个模腔中的成型方法。在注射过程中，流道内的塑料保持熔融流动状态，在脱模时不与制品一同脱出，因此制件没有流道残留物。这种成型方法不仅节省原料，降低成本，而且减少工序，可以达到全自动生产。(5)反应注射成型。反应注射成型的原理是将反应原材料经计量装置计量后泵入混合头，在混合头中碰撞混合，然后高速注射到密闭的模具中，快速固化，脱模，取出制品。它适于加工聚氨酯、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、醇酸树脂等一些热固性塑料和弹性体。目前主要用于聚氨酯的加工。(6)热固性塑料的注射成型。粒状或团状热固性塑料，在严格控制温度的料筒内，通过螺杆的作用，塑化成粘塑状态，在较高的注射压力下，物料进入一定温度范围的模具内交联固化。热固性塑料注射成型除有物理状态变化外，还有化学变化。因此与热塑性塑料注射成型比，在成型设备及加工工艺上存在着很大的差别。,分型面塑料制件在模具中的成型位置主要由分型面的位置、型腔的数目及排列方式确定。注射模有时为了结构的需要，在定模或者动模部分增加辅助的分型面，此外，将脱模时取出塑件的分型面称为主分型面。分型面的结构形式应尽可能的简单，以便于模具的制造和塑料制造和塑料制件的脱模，有的注射模只有一个分型面，有的注射模有多个分型面。,分型面的形式,分型面的选择原则：1、分型面应选在塑件外形最大轮廓处。否则塑件会无法从型腔中脱出，这是最基本的选择原则。2、分型面的选择应有利于塑件顺利脱模。由于注塑的顶出装置在动模一侧，所以分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在动模一侧，这样有助于在动模部分设置的推动机构工作。若在定模内设置推出机构就会增加模具的复杂程度。,分模面对脱模的影响,3、分模面的选择应保证塑件的精度要求和外观质量。分模面不能选在塑料制作的光滑表面和外观面，以免影响制作的外观质量。对于塑料制件的要求同轴度较高的部分，选择分型面时最好将它们设置在模具的同一侧型腔内。,分型面对同轴度的影响,4、分型面的选择应有利于模具的加工。通常在模具的结构设计中，选择平直分型面居多。但为了便于模具的制造，应根据模具的实际情况选择合理的分型面。,分型面对模具加工的影响,5、分型面的选择应有利于排气。分型面是模具结构中主要的排气渠道，应尽量设置在塑料融体流动方向的末端，并且与浇注系统应同时考虑，便于模具型腔内的气体排出。,分型面对排气的影响,6、分型面的选择应考虑模具的侧向抽拔距。对于侧向分型的模具，机械式分型机构完成侧向分型，所以抽拔距都比较小。选择时分型面应将抽芯或分型距离长的方向置于开合模的方向。将小抽拔距作为侧向分型或抽芯方向。,注塑产品举例,压缩成型工艺,压缩成型又称压制成型、压塑成型、模压成型等。在注射成型技术发展前，压缩成型是塑料成型的主要方法。目前压缩成型主要用于热固性塑料及一些熔体黏度很高的热塑性（氟塑料等）的成型。压缩成型原理：将粉状、粒状、片状、团状、碎屑状、纤维状的热固性塑料原料放入敞开的模具加料适中，然后合模加热使塑料溶化，在合模压力作用下，熔融塑料充满模腔，同时模腔中的塑料产生化学交联反映，最终经过固化成为具有一定形状的塑件。,压缩成型原理 图,成型特点及应用塑料直接加入型腔，加料腔是型腔的延伸。模具是在塑件最终成型时才完全闭合。压力通过凸模直接传给塑料有利于成型流动性较差的以纤维为填料的聚合物不能压制带有精细、易断嵌件及较多嵌件的塑件。不易获得尺寸精度尤其是高精度的塑件。操作简单，模具结构简单。（5）没有浇注系统，料耗少可压制较大平面塑件或一次压制多个塑件塑件收缩小、变形小、各向性能均匀、强度高。（6）生产周期长、效率低。工人劳动强度大、较难实现自动化、不易成型复杂形状的塑件。,成型工艺（1）压缩成型前的准备 预压、预热（2）压缩成型过程 嵌件的安放加料合模排气固化脱模（3）后处理 模具的清理 塑件的后处理,压缩成型工艺过程,压缩成型工艺参数：压缩成型压力、温度、时间成型压力：指压缩塑件时凸模对塑料熔体和固化时在分型面单位投影面积上的压力（单位MPa）。成型温度：指压缩时所需的模具温度，对塑件质量、模压时间影响很大。模压时间：指塑料在闭合模具中固化变硬所需的时间。与塑料品种、含水量、塑件形状尺寸、成型温度、压缩模具结构、预压预热、成型压力等因素有关。,压注成型工艺,压注成型也称为传递成型，是在克服了压缩成型的缺点，又吸收了注射成型的优点的基础上发展起来的一种加工方法。主要用于热固性塑料的加工成型。成型原理：与压缩成型相比，塑料在进入型腔前塑化，因此，能生产外形复杂、薄壁或厚度变化较大、带有精细嵌件的塑件；塑件质量好、生产 周期短、生产率高，但模具结构复杂、塑料浪费大、后处理修理工作量大，有浇口痕迹，工艺条件严格，操作难度大。压注成型主要用于热固性和批量小的热塑性塑料制件的生产。,压注成型特点：加料前模具处于闭合状态。塑件飞边很薄，尺寸准确，性能均匀，质量较高。可以成型深孔、形状复杂、带有精细或易碎件的塑件。模具结构相对复杂，制造成本较高，成型压力较大，操作复杂，耗料比压缩模多。气体难排除，一定要在模具上开设排气槽。,压缩成型的工艺过程,挤出成型工艺,成型原理：将熔融的塑料自模具内以挤压的方式往外推出，而得到与模口相同几何形状的流体，冷却固化后得到所要的零件。,成型原理图,成型特点及应用挤出成型能连续成型、生产量大、生产率高、成本低、塑件几何形状简单、模具结构简单。用于成型热塑性和部分热固性塑料制件的生产。,挤出成型设备,挤压工艺过程示意图,挤压模塑产品,中空吹塑成型,中空吹塑成型是将处于熔融状态的塑料型坯置于模具型腔内，使压缩空气注入型坯中将其吹胀，使之紧贴于模具腔壁上，经冷却定型得到与模具型腔完全一致的中空塑件的加工方法。根据成型方法的不同，中空吹塑成型可分为挤出吹塑成型、注射吹塑成型、注射拉伸吹塑成型、片材吹塑成型等。分型面：吹塑成型模具的分型面一般设在塑件的侧面，对于矩形截面的容器，为了避免壁厚不均匀，有时将分型面设在对角线上。,挤出吹塑成型原理,注塑吹塑成型原理,吹塑产品,真空成型(常称“吸塑”),成型原理：真空成型是把热塑性塑料板、片固定在模具上，用辐射加热器进行加热至软化温度，然后用真空泵把板材或片材和模具之间的空气抽掉，从而使板材或片材贴在模腔上而成型。冷却后，借助压缩空气使塑件从模具中脱出。,凹模真空成型,凸模真空成型,