塑料及其成型工艺.docx
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塑料及其成型工艺
潇湘职业学院
备课本
院系：
机电工程学院
专业：
模具设计与制造
科目：
塑料模设计
教师：
陆唐
班级：
大09模具1、2班
时间：
2011年上学期
项目一
塑料及其成型工艺
总课时（12节）
教案
教师姓名
陆唐
授课班级
大09模具1、2班
授课时间
授课方式
讲授
项目名称
塑料及其成型工艺
项目总课时
12节
任务名称
绪论
任务课时
2节
教学目标
知识目标
了解本课程性质；明确学习内容和任务
能力目标
独立制定学习目标
素质目标
学好专业知识，为祖国建设做贡献
重点
1、塑料模在工业中的地位，塑料模的种类
2、塑料模设计的学习方法
难点
1、塑料模设计的学生方法
2、如何与企业接轨
教学方法
探究式
课外练习
编写本课程学习安排表
教学回顾
教学实施与授课主要内容
第一讲
一、塑料的地位和发展
1、地位：
四大工业基础材料
2、发展：
之首（塑料世界）
二、本课程的学习目标及要求
1、了解塑料及其主要性能。
2、认识模塑成型工艺方法、塑料模具典型结构、塑料模具加工方法与手段。
3、掌握常用塑料成型性能、塑料成型工艺编制，塑料模具设计方法。
4、具备进行中等复杂塑料件的模塑工艺编制、塑料模设计、塑料模具制造工艺编制的能力。
三、塑料模具
1、什么是塑料模具？
赋予产品形状、尺寸和外观而用于大批量生产的工具。
2、特点
1）模具：
是一种工具；
2）模具与塑件：
“一模一样”
3）订货合同：
单件生产
4）模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。
3、我国模具的发展
四、塑料成型
1、塑料：
属合成高分子材料
2、塑料工业：
包括塑料生产和塑料制品（塑件）生产
3、塑料模塑成型及模具技术的发展动向
4、现代模具分类
备注
教案
教师姓名
陆唐
授课班级
大09模具1、2班
授课时间
授课方式
讲授
项目名称
塑料及其成型工艺
项目总课时
12节
任务名称
塑料基础知识
任务课时
2节
教学目标
知识目标
掌握塑料的概念
能力目标
了解常用塑料的分类
素质目标
学好专业知识，为祖国建设做贡献
重点
1、塑料的组成
2、塑料的分类（热塑性和热固性）
难点
1、塑料的分类
2、塑料的中英文名称对照
教学方法
案例教学法，探究式教学法
课外练习
抄写常用塑料的中英文名称对照
教学回顾
教学实施与授课主要内容
第二讲
1、组成
树脂根据其使用性能掺添加剂而成。
1树脂：
天然、合成
2添加剂
填料
增塑剂——提高柔性和塑化能力、减小应力。
着色剂——色母
稳定剂——提高钢性、防止变形
润滑剂——助流动、容易注塑、脱模、增加表面光洁度。
2、分类
1根据加工时性能（受热时产生的化学反应）
a、热塑性塑料——可循环加热加工
b、热固性塑料——不可循环加热加工（一次性）。
2根据其使用性能
a、通用——（PP、PVC、PE、PF、EP）
b、工程——（ABS、PMMA、POM、PC）
c、特种——（PTFE）
3、使用性能（常用的几种）
中文名
英文名
收缩率
溢料位
熔温℃
性能
ABS
5‰
0.04
180
聚苯乙烯
PS
6
0.03
170
聚甲醛
POM
21.2
0.04
180
聚碳酸脂
PC
5
0.03
260
聚丙烯
PP
16（18）
0.03
180
聚乙烯
PE
20
0.02
160
聚氯乙烯
PVC
S12
0.03
——
亚加力
PMMA
5
0.04
160
聚酰胺
PA
——
0.03
180
备注
教案
教师姓名
陆唐
授课班级
大09模具1、2班
授课时间
授课方式
讲授
项目名称
塑料及其成型工艺
项目总课时
12节
任务名称
塑料的性能
任务课时
2节
教学目标
知识目标
掌握塑料的定义、分类和相关性能
能力目标
可以区分热固性塑料和热塑性塑料，掌握塑料的流动性
素质目标
学好专业知识，为祖国建设做贡献
重点
1、塑料的组成
2、塑料的流动性
难点
1、塑料中各类添加剂的作用（润滑剂、稳定剂、增塑剂）
2、流动性对模具设计的影响
教学方法
案例教学法，探究式教学法
课外练习
1、塑料的定义？
2、填充剂的作用有哪些？
3、增塑剂的作用是什么？
教学回顾
教学实施与授课主要内容
第三讲
任务二塑料的性能
塑料的性能包括塑料的使用性能和塑料的使工艺性能，使用性能体现了塑料的使用价值，工艺性能体现了塑料的成型特性。
一、使用性能
塑料的使用性能即塑料制品在实际使用中需要的性能。
主要有物理性能、化学性能、机械性能、热性能、电性能等。
这些性能都可以用一定的指标衡量并可用以一定的实验方法测得。
（一）塑料的物理性能
塑料的物理性能主要有密度、表观密度、透湿性、吸水性、透明性、透光性等。
（二）塑料的化学性能
塑料的化学性能有耐化学性、耐老化性、耐候性、光稳定性、抗霉性等。
（三）塑料的机械性能
塑料的机械性能主要有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、断后伸长率、冲击韧度、疲劳强度、蛹变权限、摩擦因数及磨耗、硬度等。
（四）塑料的热性能
塑料的热性能主要是线膨胀系数、热导率、玻璃化温度、耐热性、热变形温度、热稳定性、热分解温度、耐燃性、比热容等。
（五）塑料的电性能
塑料的电性能主要有介电常数、介电强度、耐电弧性等。
二、工艺性能
塑料与成型工艺、成型质量有关的各种性能，统称为塑料的工艺性能，了解和掌握塑料的工艺性能，直接关系到塑料能否顺利成型和保证塑件质量，同时也影响着模具的设计要求，下面分别介绍热塑性塑料和热固性塑料成型的主要工艺性能和要求。
（一）热塑性塑料的工艺性能
热塑性塑料的成型工艺性能除了热力学性能、结晶性、取向性外，还有收缩性、流动性、热敏性、水敏性、吸湿性、相容性等。
1、流动性
在成型过程中，塑料熔体在一定的温度、压力下充填模具型腔的能力称为塑料的流动性。
塑料流动性的好坏，在很大程度上直接影响成型工艺的参数，如成型温度、压力、周期、模具浇注系统的尺寸及其它结构参数。
在决定塑件大小和壁厚时，也要考虑流动性的影响。
图2－1为熔体流动速率测试仪
1－热电偶测温管2－料筒3－出料孔4－保温层
5－加热棒6－柱塞7－重锤（重锤加柱塞共重2160g）
1）流动性好的塑料：
如聚酰胺、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素和聚甲基戊烯等。
2）流动性中等的塑料：
如改性聚苯乙烯、ABS、AS、聚甲基乙烯酸甲酯、聚甲醛和氯化聚醚等。
3）流动性差的塑料：
如聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚矾、聚芳砜和氟塑料等。
4）塑料流动性的影响因素主要有：
（1）温度
（2）压力
（3）模具结构
备注
教案
教师姓名
陆唐
授课班级
大09模具1、2班
授课时间
授课方式
讲授
项目名称
塑料及其成型工艺
项目总课时
12节
任务名称
常用塑料
任务课时
2节
教学目标
知识目标
掌握常用塑料基本性能和塑件、模具要求
能力目标
能熟练应用常用塑料
素质目标
学好专业知识，为祖国建设做贡献
重点
1、掌握常用塑料的基本特性
2、掌握常用塑料的工艺性能
难点
掌握日常所见塑料的品种
教学方法
案例教学法，探究式教学法
课外练习
1、预习下一章节课外内容。
2、收集塑料制件。
3、网络上浏览精品课程。
教学回顾
教学实施与授课主要内容
第四讲
任务三常用塑料
一、热塑性塑料
（一）聚乙烯（PE）
1、基本特性：
低压聚乙烯又称高密度聚乙烯（HDPE），具有较高的刚性、强度和硬度。
但柔韧性、透明性较差。
高压聚乙烯低又称密度聚乙烯（LDPE）,具有较好的柔软性、耐寒性、耐冲击性，但耐热、耐光、耐氧化能力差、易老化。
2、应用：
聚乙烯是产量最大，应用最广的塑料品种,高密度聚乙烯可用于制造塑料管、各种型材、单丝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电线电缆包皮等。
3、成型特点：
聚乙烯的成型加工都是在熔融状态下进行的，成型时，收缩率大，在流动方向与垂直方向上的收缩差异大,易产生变形和产生缩孔；成型时的熔体温度一般约高出聚乙烯熔融温度30~50摄氏度。
它可采用多种成型加工，可以注塑、挤出、中空吹塑、薄膜压延、大型中空制品滚塑、发泡成型等。
聚乙烯质软易脱模，制品有浅的侧凹时可强行脱模。
（二）聚氯乙烯（PVC）
1、基本特性：
聚氯乙烯树脂是白色或淡黄色的坚硬粉末，纯聚合物的透气性和透湿率都较低。
2、应用：
聚氯乙烯是世界上产量最大的塑料品种之一，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门窗框架、室内地板装饰材料、各种板材，家具、玩具、运动器材、包装涂层等。
（三）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。
耐热性好聚丙烯可在107℃～121℃下长期使用，在无外力作用下，使用温度可达150℃。
2、应用：
聚丙烯可用作医疗器具，如注射器、盒、输液袋、输血工具，一般机械零件中的各种零件以及自带铰链的盖体合一的箱壳类制件，如汽车方向盘、蓄电池壳等。
（四）聚苯乙烯（PS）
1、基本特性：
聚苯乙烯是由苯乙烯聚合而成。
是无色、无味、无毒的透明刚性硬固体，具有优良的光学性能，易燃烧，燃烧时火焰呈橙黄，伴有浓烟，并有特殊气味。
2、应用：
聚苯乙烯由于价廉易得、透明、加工性能好、绝缘性优、易印刷与着色，用途广泛。
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、绝热保温材料、冷藏冷冻装置绝热层、建筑用绝热构件等。
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：
聚苯乙烯可以采用挤出、热成型、旋转模塑、吹塑、发泡等多种成型工艺，其中注塑、挤出、发泡是最常采用的工艺方法。
聚苯乙烯吸湿率很小，成型加工前一般皆不需要专门的干燥工序。
流动性和成型性优良，成品率高，但容易产生内应力而出现裂纹，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。
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。
（五）丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（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（丙烯腈占15%~35%，丁二烯占5%~30%，苯乙烯占40%~60%）外观上是淡黄色非晶态树脂，不透明。
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。
2、成型特点：
易吸水，成型加工前应进行干燥处理；注射是ABS塑料最重要的成型方法，适合用螺杆式注射机。
ABS在升温时粘度增高，易产生熔接痕，成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大。
（六）聚酰胺（PA）
（七）聚碳酸酯（PC）
1、基本特性
2、应用：
聚碳酸酯可以作为绝缘材料，用于制备接插件、线圈骨架、绝缘套管、电话机听筒、矿灯电池盒、电视机偏转座盖等。
还用于制造承载的机械零件和制备光学零件或装置以及食品包装、各种容器、导管等。
3、成型特点：
聚碳酸酯虽然吸水性小，但由于其在高温时对水较敏感，加工前必须干燥。
可以采用注射、挤出、吹塑、旋塑、热成型和发泡等成型方法。
熔融粘度对温度比较敏感，熔融粘度大，流动性低，成型时要求有较高的成型温度和压力。
备注
教案
教师姓名
陆唐
授课班级
大09模具1、2班
授课时间
授课方式
讲授
项目名称
塑料及其成型工艺
项目总课时
12节
任务名称
成型工艺
任务课时
4节
教学目标
知识目标
了解注塑工艺过程及工艺条件的选择
能力目标
掌握工艺条件对塑件质量的影响
素质目标
学好专业知识，为祖国建设做贡献
重点
1、成型时间（速度）
2、成型温度
3、成型压力
难点
1、工艺条件与各个因素之间的关系
2、组成部件的作用；注射系统的参数
教学方法
案例教学法，探究式教学法
课外练习
1、简述注塑机的两个基本功能是什么？
2、草绘注塑机注射成型流程图。
3、预习下一个章节的课文内容。
教学回顾
教学实施与授课主要内容
第五讲
任务四成型工艺与设备
一、注射成型工艺
1、注塑机的概念
注塑机（又称注射机或注射成型机）是将塑料高温熔化，利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的设备，如下图。
随着塑料橡胶工业的发展，注射成型工艺和注射成型机也不断地得到改进与发展。
1948年在注射机上开始使用螺杆塑化装置。
并于1956年制造出世界上第一台往复螺杆式注射成型机，这是注射成型工艺技术的一大突破，从而使更多的塑料和制件采用注射成型法加工。
图1注塑机
注射成型是通过注塑机和模具来实现的。
尽管注塑机的类型有很多，但是无论是那一种注塑机，都具备以下两个基本功能：
塑化、注射。
1）塑化过程
塑化是注射成型的准备过程，是指塑料在料筒内受热达到充分熔融状态而且有良好的可塑性的过程。
2）注射过程
塑化良好的塑料熔体在柱塞或螺杆的推动下，由料筒前端经喷嘴和模具浇注系统流入型腔而获得型样的过程。
3）冷却定型过程
由于模腔的冷却作用使塑料熔体产生冷却收缩，此时螺杆持续提供压力，保持塑料熔体充满模腔而不回流，并适当向模腔中补充塑料熔体以添补模腔中的收缩空间，直到塑料熔体逐渐冷却固化成为制品。
2、注射成型工艺
1）注射前准备
2）注射过程：
①合模：
低压高速、低压低速、高压低速
②注射座前移：
喷嘴与模具的入料口贴合
③注射与保压：
完成塑件成型
④冷却与预塑
⑤注射座后退：
防喷嘴处冷料
⑥开模：
高压低速、低压高速、低压低速
⑦顶出：
高压低速、低压高速、高速复位
⑧取件
3）注射成型后处理
3、注射成型三要素
1）温度：
料筒、喷嘴、模具
2）压力：
锁模力、注射力、保压力、背压力
3）速度（时间）：
注射速度，合模速度、螺杆转速、开模速度、顶出速度、冷却时间、保压时间、背压时间。
备注
教学实施与授课主要内容
第六讲
任务四成型工艺与设备
4、注射成型机
1）注射机的分类
图2注射机分类
2）注射机结构的组成
（1）合模装置
（2）注射装置
（3）润滑系统
（4）冷却系统（水路）
（5）液压及电气控制系统
（6）机身部分
3）组成部件的作用
◆合模装置：
合模成型、开模取件；
◆注射装置：
塑化、注射、保压、背压；
◆润滑系统：
活动零部件的润滑；
◆冷却系统：
液压油、料斗、模具的冷却；
◆机身部分：
固定、连接；
◆电气、液压系统：
压力、温度、速度
4）注射系统部件
（1）螺杆
⏹渐变型：
适合熔点不明显的塑料；
⏹突变型：
适合熔点明显的塑料。
⏹通用型：
适合产量不大，经常换料的设备。
（2）喷嘴
注射机与模具连接的零件
5）注射机技术参数
（1）注射量
也称公称注射量，指空注射条件下注射螺杆或注塞做一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量
表示单位有两种，柱塞式一般用质量来表示（g），所表示的指PS料。
而螺杆式一般用熔料的容积（㎝3）来表示，用任何料都是一样的。
在选择时，实际注射量应为注射机公称注射量的25%～70%为宜
（2）注射压力
注射时为了克服塑料流经喷嘴、流道和型腔时的流动阻力，注射机螺杆（或柱塞）对塑料熔体必须施加足够的压力，称为注射压力。
压力大小与流动阻力、塑件形状、塑料性能、塑化方式、塑化温度、模具温度及塑件的精度要求等因素有关。
注射压力小于70MPa，加工流动性好的塑料，塑件形状简单，壁厚较大。
注射力为70～100MPa，塑料黏度较低，形状、精度要求一般。
Ø注射力为100～140MPa，加工中、高黏度的塑料，塑件形状、精度要求一般。
注射力为140～180MPa，加工较高黏度的塑料，塑件壁薄或不均匀、流程长、精度要求较高。
最高可用到230～250MPa。
（3）锁模力
锁模力指的是锁模装置对模具施加的最大加紧力
F锁≥q·A分
其中：
F锁——注射机的额定锁模力（N）
A分——塑件及浇注系统在分型面上的总投影面积（mm2）
q——型腔内塑料熔体的平均压力（MPa）
备注
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