塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)

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1、書名：塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) 第3版 ISBN： 978-7-111-48030-3 作者：屈華昌 張 俊 出版社：機(jī)械工業(yè)出版社 本書配有電子課件,第三章 塑料成型工藝與塑料 成型制件的結(jié)構(gòu)工藝性,機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 CHINA MACHINE PRESS,塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì) （第3版）,第三章 塑料成型工藝與塑料成型制件的 結(jié)構(gòu)工藝性,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性 第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,一、注射成型原理及其工藝特性 (一) 注射成型原理、特點(diǎn)及應(yīng)用 1.注射成型原理,圖3-1 注射成型原理之一 1-柱塞 2-料斗 3-

2、分流梭 4-加熱器 5-噴嘴 6-定模板 7-塑件 8-動(dòng)模板,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,圖3-2 注射成型原理之二 1-動(dòng)模 2-塑件 3-定模 4-料斗 5-傳動(dòng)裝置 6-液壓缸 7-螺桿 8-加熱器,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,2.注射成型的特點(diǎn)及應(yīng)用 (二) 注射成型工藝 1.成型前的準(zhǔn)備 2.注射過(guò)程 3.塑件的后處理 (三)注射成型工藝的參數(shù) 1.溫度 2.壓力 3.時(shí)間 常用塑料注射成型工藝條件見(jiàn)表3-1。 二、壓縮成型原理及其工藝特性 (一) 壓縮成型原理、特點(diǎn)與應(yīng)用 壓縮成型原理如圖3-3所示。,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,表3-1 各種塑料的注射工

3、藝參數(shù)塑料,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,（續(xù)）,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,（續(xù)）,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,（續(xù)）,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,（續(xù)）,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,（續(xù)）,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,（續(xù)）,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,（續(xù)）,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,圖3-3 壓縮成型原理,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,(二) 壓縮成型工藝過(guò)程 (三) 壓縮成型的工藝參數(shù) 1.壓縮成型壓力 2.壓縮成型溫度,表3-2 熱固性塑料的壓縮成型溫度和成型壓力,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,3.壓縮時(shí)間

4、,表3-3 熱固性塑料壓縮成型的工藝參數(shù),第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,三、壓注成型原理及其工藝特性 (一)壓注成型原理及其特點(diǎn),圖3-4 壓注成型原理,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,(二)壓注成型工藝過(guò)程 (三)壓注成型工藝參數(shù),表3-4 酚醛塑料壓注成型的主要工藝參數(shù),第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,四、擠出成型原理及其工藝特性 (一) 擠出成型原理及其特點(diǎn),圖3-5 擠出成型原理 1-擠出機(jī)料筒 2-機(jī)頭 3-定徑裝置 4-冷卻裝置 5-牽引裝置 6-塑料管 7-切割裝置,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,(二) 擠出成型工藝過(guò)程,圖

5、3-6 常見(jiàn)擠出工藝過(guò)程示意圖 a) 管材擠出 b) 片(板)材擠出 1-擠管機(jī)頭 2-定型與冷卻裝置 3-牽引裝置 4-切斷裝置 5-片(板)坯擠出機(jī)頭 6-輾平與冷卻裝置 7-切邊與牽引裝置,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,(三) 擠出成型工藝參數(shù) (1) 溫度,圖3-7 擠出成型溫度曲線 1-料筒溫度曲線 2-螺桿溫度曲線 3-物料(PE)的最高溫度 4-物料(PE)的平均溫度 5-物料(PE)的最低溫度 D-料筒直徑,第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,表3-6 熱塑性塑料擠出成型時(shí)的溫度參數(shù),第一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,(2) 壓力 (3) 擠出速度 (4) 牽引速度,第

6、一節(jié) 塑料成型原理與成型工藝特性,表3-7 幾種塑料管材的擠出成型工藝參數(shù),第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,一、尺寸及其精度,表3-8塑件公差數(shù)值表（GB/T14486-1993） /mm,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,（續(xù)）,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,（續(xù)）,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,塑件的精度要求越高，模具的制造精度也越高，模具加工的難度與成本亦增高，同時(shí)塑件的廢品率也會(huì)增加。,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,（續(xù)）,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,二、表面粗糙度 三、形狀,表3-10 改變塑件形狀以利模具成型的典型實(shí)例,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,（續(xù)）,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)

7、工藝性,塑件內(nèi)側(cè)凹較淺并允許帶有圓角時(shí)，則可以用整體凸模采取強(qiáng)制脫模的方法使塑件從凸模上脫下，如圖3-8a所示。但此時(shí)塑件在脫模溫度下應(yīng)具有足夠的彈性，以使塑件在強(qiáng)制脫下時(shí)不會(huì)變形，例如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等能適應(yīng)這種情況。塑件外側(cè)凹凸也可以強(qiáng)制脫模，如圖3-8b所示。,圖3-8 可強(qiáng)制脫模的側(cè)向凹、凸 a)(A-B)100/B%5 % b)(A-B)100/C%5%,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,四、斜度 為了便于從塑件中抽出型芯或從型腔中脫出塑件，防止脫模時(shí)拉傷塑件，在設(shè)計(jì)時(shí)，必須使塑件內(nèi)外表面沿脫模方向留有足夠的斜度，在模具上即稱為脫模斜度，如圖3-9所示。,圖3-9 脫模斜度,第二

8、節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)。,表3-11 塑件脫模斜度,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,五、壁厚 熱塑性塑料易于成型薄壁塑件，最小壁厚能達(dá)到0.25mm，但一般不宜小于0.60.9mm，常取24mm。,表3-12 熱固性塑件壁厚 (mm),第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,表3-13 熱塑性塑件最小壁厚及推薦壁厚 (mm),第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,同一塑料零件的壁厚應(yīng)盡可能一致，否則會(huì)因冷卻或固化速度不同產(chǎn)生附加內(nèi)應(yīng)力，使塑件產(chǎn)生翹曲、縮孔、裂紋甚至開(kāi)裂。 塑件局部過(guò)厚，外表面會(huì)出現(xiàn)凹痕，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生氣泡。,表3-14 改善塑件壁厚的典型實(shí)

9、例,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,（續(xù)）,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,六、加強(qiáng)肋及其他防變形結(jié)構(gòu) 加強(qiáng)肋的主要作用是增加塑件強(qiáng)度和避免塑件變形翹曲。用增加壁厚的辦法來(lái)提高塑件的強(qiáng)度，常常是不合理的，且易產(chǎn)生縮孔或凹陷，此時(shí)可采用加強(qiáng)肋以增加塑件強(qiáng)度。,,表3-15 加強(qiáng)肋設(shè)計(jì)的典型實(shí)例,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,（續(xù)）,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,加強(qiáng)肋不應(yīng)設(shè)計(jì)得過(guò)厚，一般應(yīng)小于該處的壁厚，否則在其對(duì)應(yīng)的壁上會(huì)產(chǎn)生凹陷。加強(qiáng)肋必須有足夠的斜度，肋的底部應(yīng)呈圓弧過(guò)渡。加強(qiáng)肋以設(shè)計(jì)得矮一些多一些為好。,圖3-10 加強(qiáng)肋尺寸,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,除了采用加強(qiáng)肋外，薄殼狀的塑件可制

10、成球面或拱曲面，這樣可以有效地增加剛性和減少變形。,圖3-11 容器底與蓋的加強(qiáng),第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,圖3-12 容器邊緣的增強(qiáng),圖3-13 防止矩形薄壁容器側(cè)壁內(nèi)凹變形,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,七、支承面及凸臺(tái) 通常采用的是底腳(三點(diǎn)或四點(diǎn))支承或邊框支承，如表3-16中序號(hào)1所列。,表3-16 支承面和固定凸臺(tái)的結(jié)構(gòu),第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,八、圓角,圖3-14 R/與應(yīng)力集中系數(shù)的關(guān)系,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,九、孔的設(shè)計(jì) 孔應(yīng)設(shè)置在不易削弱塑件強(qiáng)度的地方。相鄰兩孔之間和孔與邊緣之間應(yīng)保留適當(dāng)距離。當(dāng)兩孔直徑不一樣時(shí)，按小的孔徑取值。,表3-17 熱固性塑件孔

11、間距、孔邊距與孔徑關(guān)系 (mm),第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,塑件上固定用孔和其他受力孔的周圍可設(shè)計(jì)一凸邊或凸臺(tái)來(lái)加強(qiáng)。,圖3-15 孔的加強(qiáng),第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,(一) 通孔,圖3-16 通孔的成型方法,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,(二) 不通孔 各種塑料適宜成型的最小孔徑和最大孔深見(jiàn)表3-18。,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,（三） 異形孔 對(duì)于斜孔或形狀復(fù)雜的孔可采用拼合的型芯來(lái)成型，以避免側(cè)向抽芯。,圖3-17 用拼合型芯成型復(fù)雜孔,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,十、螺紋設(shè)計(jì) 塑件上的螺紋應(yīng)選用螺牙尺寸較大者，螺紋直徑較小時(shí)不宜采用細(xì)牙螺紋。,表3-19 螺紋選用范

12、圍,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,螺紋直接成型的方法有：采用螺紋型芯或螺紋型環(huán)在成型之后將塑件旋下； 外螺紋采用瓣合模成型，這時(shí)工效高，但精度較差，還帶有不易除盡的飛邊； 要求不高的螺紋(如瓶蓋螺紋)用軟塑料成型時(shí)，可強(qiáng)制脫模，這時(shí)螺牙斷面最好設(shè)計(jì)得淺一些，且呈圓形或梯形斷面。,圖3-18 能強(qiáng)制脫模的圓牙螺紋,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,為了防止螺孔最外圈的螺紋崩裂或變形，應(yīng)使螺紋最外圈和最里圈留有臺(tái)階。,圖3-19 塑件內(nèi)螺紋的正誤形狀,圖3-20 塑件外螺紋的正誤形狀,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,螺紋的始端和終端應(yīng)逐漸開(kāi)始和結(jié)束，有一段過(guò)渡長(zhǎng)度l。,表3-20 塑件上螺紋始末過(guò)渡部分

13、長(zhǎng)度 (mm),第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,在同一螺紋型芯或型環(huán)上有前后兩段螺紋時(shí)，應(yīng)使兩段螺紋旋向相同，螺距相等。否則無(wú)法將塑件從螺紋型芯或型環(huán)上旋下來(lái)。 當(dāng)螺距不等或旋向不同時(shí)，就需采用兩段型芯或型環(huán)組合在一起的形式，成型后分段旋下。,圖3-21 兩段同軸齒輪螺紋的成型,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,十一、齒輪設(shè)計(jì) 輻板厚度H1應(yīng)小于或等于輪緣厚度H，輪轂厚度H2應(yīng)大于或等于輪緣厚度H，并相當(dāng)于軸孔直徑D，最小輪轂外徑D1應(yīng)為D的1.53倍。,圖3-22 齒輪各部尺寸,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,為了避免裝配時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力，軸和孔應(yīng)盡可能采用過(guò)渡配合而不采用過(guò)盈配合，并用銷釘固定或半月

14、形孔配合的形式傳遞扭矩。,圖3-23 塑料齒輪固定形式,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,對(duì)于薄型齒輪，厚度不均勻能引起齒型歪斜，若用無(wú)轂無(wú)輪緣的齒輪可以很好地改善這種情況。 但如在輻板上有大的孔時(shí)，因孔在成型時(shí)很少向中心收縮，會(huì)使齒輪歪斜；即輪轂和輪緣之間采用薄肋時(shí)，則能保證輪緣向中心收縮。,圖3-24 塑料齒輪輻板結(jié)構(gòu),第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,十二、嵌件設(shè)計(jì) (一) 嵌件的用途及形式,圖3-25 常見(jiàn)金屬嵌件形式,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,其他特種用途的嵌件形式很多，如沖制的薄壁嵌件、薄壁管狀嵌件等等。,圖3-26 以黑色塑件作嵌件的透明儀表殼,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,(二)

15、 嵌件的設(shè)計(jì) 1.嵌件與塑件應(yīng)牢固連接為了防止嵌件受力時(shí)在塑件內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)或拔出，嵌件表面必須設(shè)計(jì)成適當(dāng)?shù)陌纪範(fàn)睢?圖3-27 嵌件在塑件內(nèi)的固定,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,2.嵌件在模內(nèi)應(yīng)可靠定位 安放在模具內(nèi)的嵌件，在成型過(guò)程中要受到塑料流的沖擊，因此有可能發(fā)生位移和變形，同時(shí)塑料還可能擠入嵌件上預(yù)留的孔或螺紋中，影響嵌件使用，因此必須可靠定位。,圖3-28 外螺紋嵌件在模內(nèi)的定位,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,當(dāng)注射壓力不大，且螺牙很細(xì)小(M3.5mm以下)時(shí)，內(nèi)螺紋嵌件也可直接插在模具內(nèi)的光桿上，塑料可能擠入一小段螺紋牙縫內(nèi)，但并不妨礙多數(shù)螺紋牙，這樣安放嵌件使操作大為簡(jiǎn)便。,圖3-29

16、 內(nèi)螺紋嵌件在模內(nèi)的定位,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,無(wú)論桿形或環(huán)形嵌件，其高度都不宜超過(guò)其定位部分直徑的兩倍，否則，塑料熔體的壓力不但會(huì)使塑件移位，有時(shí)還會(huì)使嵌件變形。當(dāng)嵌件過(guò)高或?yàn)榧?xì)長(zhǎng)桿狀或片狀時(shí)，應(yīng)在模具上設(shè)支柱以免嵌件彎曲，但支柱的使用會(huì)使塑件上留下孔，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮該孔不影響塑件的使用。,圖3-30 細(xì)長(zhǎng)嵌件在模內(nèi)的支撐固定 1-嵌件 2-支柱,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,3.嵌件周圍的塑料層厚度,表3-21 金屬嵌件周圍塑料層厚度 (mm),第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,如圖3-31所示的有菱形滾花的黃銅套，它帶有四條開(kāi)口槽及內(nèi)螺紋，一個(gè)銅制十字形零件扣在里面，將此嵌件放入成型后的塑件的孔中，用手工或特制工具將十字形零件沿槽推動(dòng)，黃銅套的菱形滾花部分即脹開(kāi)而緊固。,圖3-31 塑件成型后壓入嵌件 1-內(nèi)螺紋黃銅套 2-十字形零件,第二節(jié) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性,十三、文字、符號(hào)及標(biāo)記 圖3-32所示為凹坑凸字的形式，即在與塑件有文字地方對(duì)應(yīng)的模具上鑲上刻有字跡的鑲塊，為了避免鑲嵌的痕跡，可將鑲塊周圍的結(jié)合線作邊框，則凹坑里的凸字無(wú)論在模具研磨拋光或塑件使用時(shí)，都不會(huì)因碰撞而損壞。,圖3-32 塑件上的標(biāo)記,謝 謝！,,