塑胶与模具基础知识Word文档格式.docx
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PC,硬PVC,PPO,PSF
收缩性(shrinkage)
计算方法
S计=(c-b)/bX100%
S计:
计算收缩
B:
塑件在常温下的单向尺寸
C:
模具型腔在常温下的单向尺寸
造成收缩的原因
1)热胀冷缩:
出模温度高于常温
2)因弹性回复而收缩,出模后阻止收缩的力消失
3)结晶收缩(晶结塑料)伴随着结晶而引的
4)定向收缩(流动时分子拉出,冷却后恢复原态)
结晶性
1)结晶性塑料:
PE,PP,POM,PA,聚四氟乙稀,氯化聚醚等
2)非晶性塑料:
PS,PVC,PMMA,PO,ABS,PSF等
3)一般来说,结晶性塑料不透明或半透明,非结晶性塑料是透明的(ABS例外),MBS透明结晶性高硬,差则软
热敏性
1)塑料对热的敏感程度
2)热敏性塑料包括:
PVC,POM,PVDF,EVA,CTFE
3)热敏性塑料分解时产生气体,对人,设备及模具有刺激,腐蚀或有毒性,模具镶件材料须防腐如S136H,PAK90等
吸湿性(与水分子的亲疏程度)
1)吸湿大的塑料有:
PA,PC,ABS,PPO,PSF等对反应敏感.
2)吸湿小的塑料有:
PE,PP等对反应不敏感.
3)塑料在成型过程中的化学反应:
降解和交联.降解会造成强度低,弹性差,表面光洁度差.
第二章:
常用塑料的特性与应用
常用塑料的识别
一.外观识别法:
1)聚乙烯PE、PP、PA等有不同的可弯性,手触有硬蜡样滑腻感,高等,敲击时有软性角质类声音;
与此相比PS、ABS、PC、PMMA等塑料,则无延展性,手触有刚性感,敲击时声音清脆。
2)PE、PP比小于1,浮于水,PS及其他绝大多数塑料比重无法大于1,沉于水,PA比重1.01-1.03,接近水,在水中近悬浮状。
3)高压PE(LOPE)未加色粉呈乳白色半透明状,质软,面韧;
低压PE(HDPE)未加色粉呈乳白色也乳白色,但不透明,质硬,不延伸。
4)PP染色前呈白色,半透明(此LDPE透明度高),轻且刚硬。
PA在染色前色泽微黄。
5)PS和改性PS和ABS的区别,前者性脆,后两者为韧性,弯折时前者易脆裂,后难折服断裂。
多次弯折发出气味也不同。
6)在染色前PS是透明的,改性PS是乳白色的,ABS是象牙色。
二、燃烧观察法:
1)所有热固性塑料,受热或燃烧时都无发软融过程,只会变确和焦化。
2)所有热塑性塑料,受热或燃烧,都先经历发软熔融过程,但不同塑料燃烧现象不同。
3)PE易燃,离火后,继续燃烧,火焰上端微黄,火焰上端微黄,下端呈蓝色,烟少;
近火焰处有胶滴落,火灭后有石蜡燃烧气味;
4)PP与PE大致相同,但有少量黑烟,火灭后有煤油和石油味。
5)PA燃烧较缓慢,离火后自行熄灭,火焰颜色上黄下蓝。
燃烧时有熔胶滴落及起泡,火熄后有燃焦羊毛或指甲气味。
6)PS,HIPS和ABS都易燃,离火后继续燃烧,火焰黄色,有浓烟。
PS和HIPS燃烧时表面会起泡,但ABS不会而呈焦化态。
PS、HIPS带聚乙烯单体味,ABS有一种特别的臭味。
7)PC燃烧缓,离火后慢慢熄灭,燃烧时发出花果臭。
8)原色PMMA与PS都透光,染色后透光效果也相同,但燃烧时PMMA没有碳束飞逸而后者有,PMMA燃烧时火焰浅蓝色,顶端白色,燃烧后发出强烈花果臭和腐烂的蔬菜臭味。
9)PVC难燃,离火后易熄,火焰上黄底绿,冒白烟,气味辛辣刺鼻,熔体也边燃边化,可以拉丝。
10)若塑料之间混合使用则较难识别。
PS聚苯乙烯(俗称硬胶)
1)S=0.5%S:
收缩率
2)成型温度:
模具60-80度,料筒为200度左右
3)透光率(88-92%)
4)吸水性低,可不用烘料
5)流动性好,易成型加工
6)着色易,好进行表面处理
7)最大缺点:
脆
8)耐热度低,易老化
9)应用:
文具,玩具,电气用品外壳,餐具(无毒)
HIPS改性聚苯乙烯(俗称不碎胶)
在PS在加入5-10%的橡胶,不透明,它除有PS的易加工易着色的优点外,还具有较强的韧度(PS的4倍)和冲击强度,较大弹性,流动性比PS差,其余同PS
ABS(超不碎胶),NBS(俗称透明ABS)
1)S=0.5%
模具温度40-90度,料筒温度为210-250度左右
3)综合性能好,机械强度高,抗冲击能力强,抗蠕变性好,有一定的表面硬度,耐磨,电度性能好.
4)耐热可达90度,甚好至可在110-115度下使用,耐低温可右-40度下使用
5)耐酸,碱,盐,油,水
6)不易烧燃
7)电镀性能好
8)缺点不耐有机溶剂,耐气候性差,在紫外线下易老化
玩具,机壳,日常用品
PE(聚乙烯)
1)S=2%
模具50-70度,料筒为180-250度左右
3)产量最大的塑料
4)特点:
软性,无毒,价廉,加工方便
5)成型收缩率大,易缩水,变形
6)吸水小,可不用干燥;
流动性好
7)PE分为LDPE(高压或低密度聚乙烯,俗称较胶),HDPE(低压或高密度聚乙烯,硬胶,又称高压聚乙烯),LDPE模温尽量前后一致,运水道离型胶不能太近,不少于2D.可强行胶模,HDPE流动性较好.
8)应用:
LDPE:
塑料薄膜(理想的包装材料),软管;
HDPE用作塑料管,板等
PP(聚丙烯,俗称百折软胶),可强行脱模
模具40-60度,料筒为240-280度左右
3)流动性,成型性好,适合偏平大型胶件
4)通用塑料中耐热性最好,热变形温度80-100度,能在沸水中煮
5)韧性好,屈服强度高,
6)常用塑料中密度最小
7)缺点尺寸精度低,刚性不足,耐气候性差,有后收缩现象,易老化,变脆,易变形
8)装饰性和装配性差,表面涂漆,粘贴,电镀加工相当因难
玩具,日常用品,包装胶袋,瓶子
PA(聚酰胺,俗称尼龙)
1)S=0.6-1.4%,如加玻璃纤维S=0.3-0.7%。
模具40-90度,料筒为250-310度左右
3)韧性、耐磨性好,具有自润滑性
4)机械强度高,而疲劳,表面光滑,摩擦系小,耐热(100度下可长期使用),耐腐蚀,易染色
5)流动性好,尼龙模具应充分的排气措施
6)缺点:
易吸水,注塑技术要求严,尺寸稳定性差
7)应用:
齿轮,滑轮,耐磨件。
PVC(聚氯乙烯),最早发明的
模具30-50度,料筒为60-200度左右
3)品种分为软,半软,硬质PVC
4)制品表面光泽差
5)粘度高,流动性差,热稳定性差,加工较困难,啤塑工艺要求高
6)对模具腐蚀性大(S136H、PAK90)
软喉管,硬喉管,软,硬板,电线,玩具
PC(聚碳酸脂,俗称防弹玻璃胶),外观透明微黄,刚硬而带韧性
1)S=0.5-0.7%
模具80-110度,料筒为250-340度左右
3)机械强度高,而冲击性为塑料之冠,弹性模量高,受温度影响小,抗蠕变性突出
4)耐热性好,热变形温度135-143度,长期可用于120-130度
5)耐气候性好,任风吹雨打,三年不变色。
6)成型精度高,尺寸稳定性好
7)透光性着色性好
8)吸水率低,浸泡24小时后增重0.13%
9)流动性差,对水分子极敏感,易产生应力开裂现象,对压力不敏感,对温度敏感,可采用升温的方法来提高流动性。
10)对模具设计要求高,制品表面易产生水花,水口位易产生气纹。
11)应用:
电器,汽车,工业零件,档风玻璃
POM(聚甲醛,俗称赛钢)
模具60-80度,料筒为204-230度左右
3)耐疲劳,耐蠕变,耐磨,耐热性都好
4)不易吸湿,加工前可不用烘料
5)尺寸难控制
6)热变形温度172度
7)对模具腐蚀性大
常用齿轮,轴承
PMMA(聚甲基丙稀酸脂,俗称有机玻璃,亚加力)
1)S=0.3-0.4%
模具65-80度,料筒为225-270度左右
3)透光性好,耐热性好,变形温度98度
4)表面硬度低,易被刮伤而留下痕迹
5)对水分子和温度敏感,加工前要烘料
6)缺点脆,但比PS好
灯罩,玻璃窗,光学透镜,硬式隐形眼镜等。
外观识别法
1)PE,PP,PA等不同程度的可弯性,手触有硬蜡样滑腻感,敲击时有软性角度类声音,与此相比,PS,ABS,PC,PMMA等,则无延展性,手触有刚性感,敲击时声音,清脆
2)PE,PS比重小于1,浮于水,PS及大多数塑料比重大于1,沉于水,PA比重1.01-1.03,悬浮于水
3)高压PE(LDPE)未加色粉呈乳白色半透明状,质软,柔韧,低压PE(HDPE)未加色粉也呈乳白色,但不透明,质硬,不适伸,PP染色前呈白色,半透明,轻且刚硬,PA原色微黄
4)PS,HIPS,ABS的区分,前者脆,后两者为韧性,弯折时前者易脆裂,后两者折服断裂,多次折弯发出的气味不同,PS原色透明,HIPS乳白色,ABS为象牙色
燃烧观察法
1)PE易燃,离火后继续燃烧,火焰上端微黄,下端呈蓝色,烟少,近火焰处有熔胶滴落,火灭后有石蜡燃烧气味
2)PP与PE大致相同,但有少量黑烟,火灭后有煤油和石油味
3)PA燃烧较慢,离火后自行熄灭,火焰颜色上黄下蓝,燃烧时有滴落和起泡,熄后有焦羊毛或指甲味
4)PS,HIPS,ABS易燃,离火后继燃烧,火焰黄色,有浓烟,前两者燃烧起泡,后者不会,且呈焦化状,PS,HIPS带聚乙烯单味,后者有一种特别臭味
5)PC燃烧缓慢,焰黄色带烟,离火后慢慢熄灭,燃烧时发出花果臭
6)原色PMMA与PS都透光,染色后透光效果也相同,但燃烧时亚加力没有碳东飞逸而PS有,PMMA火焰浅蓝色,顶端白色,强烈花果臭和腐烂的菜味
7)PVC难燃,离火后易熄,火焰上黄底绿,冒白烟,气味辛辣刺鼻,熔体也有燃边化,可拉丝
8)POM可燃性中,离火后继续燃烧,燃烧时溶化变黑有刺鼻甲醛味
塑料的选用
选材的四个途径:
1)制品的用途,
2)制品的要求性能。
3)制品的形状结构大小。
4)经济成本与安全卫生等。
实例分析:
1)大型平板类胶件:
PP,HIPS
2)功能简单或无:
PE,PP,HIPS,PS
3)功能多或产品附加值高:
ABS,PC
4)透明:
PS,PMMA,GP料,K料,MBS,PC
5)耐磨:
POM,PA
6)耐(抗)冲击:
PC
7)缓冲(击):
PVC
第三章:
塑料制品的设计
制品结构工艺设计原则
1)在保正制品性能和使用要求的情况下,尽量造用价廉,且成型性好的塑料
2)力求制品结构简单,避免侧向凸凹结构,使模具结构简单,易于制造(内侧凹凸结构有两种情况下不可用内行位:
碰穿和强行脱模)
3)壁厚尽量均匀,避免出现过厚或过薄(不均时可平缓过或浇口正厚壁处)
4)制品的几何形状要易于成型,并有利于提高制品的强度和刚度
5)设计制品时应考虑塑料的流动性,收缩性及其它特性
6)当制品外观要求较高时,应通过造型再设计内部结构
胶件连接方式
自攻螺丝,扣位,超声波(超声线),螺纹联接,胶水,嵌件,过盈配合等
关于强行脱模
当侧向凹凸较浅且允许有圆角,可强行脱模。
合适塑料有PE,PP,POM,PVC
可强行脱模的尺寸见图电脑资料
制品的尺寸与精度
一、制品的尺寸受塑料流动性的限制和成型设备限制
二、制品的精度
1)影响制品精度的因素:
模具制造精度,塑料收缩率的波动,成型工艺参数
2)保证使用要求的前提下,精度应设计得尽量低一些
3)公差标准GB/T14486(93年),SJ1372(78年)
三、制品的表面质量:
包括制造质量(一般模具型腔粗糙度要比制品的要求低1-2级)和注塑质量(水花<
称银纹>
蛇纹,熔接痕,顶向变形,黑斑)
塑料制品的常见结构设计
一、脱模斜度
1)不同塑料的脱模斜度不同(见P54),在不影响产品装配性能的情况下,应取大值。
(一般前模1-2度,后模0.5度)
2)脱模斜度不包括在公差范围内
3)晒纹(蚀纹)和透明胶件应取大值(常为3-6度)
4)硬质料比软质料脱模斜度大,收缩率大的比收缩率小的脱模斜度大
5)制品高度越高,孔越深,脱模斜度取小值
6)形状复杂难脱模时,取大些
7)前模斜度大于后模斜度(易胶件粘前模)
8)精度要求高,斜度越小
9)壁厚大的制品,脱模斜应取大值,增强,自润性塑料,脱模斜度取小值
二、壁厚
1)壁厚小,难填充,强度刚度差,壁厚大,内部易产生气泡,外部易生收缩凹陷,冷却时间长,料多增加成本
2)壁厚应尽量均匀一致
3)常见壁厚1.5-2mm,一般厚1-4mm,大型厚6-8mm
4)流动性与壁厚成反比
三、圆角
1)作用:
改善流动性,消除内应力,安全美观,提高强度
2)大小:
R外=1.5T,r内=0.5T
3)若R/T<
0.3,易产生应力集中;
R/T>
0.8,则反之
四、加强筋(骨位)和凸起
1)加强筋的作用,增加强度和刚性,改善走胶
2)筋与壁厚的关系,筋高宜小于3T,宽=(0.5~0.7)T,R=T/8
3)应用实例:
平板类胶件防变形,螺丝柱防变形拉断,引水骨
4)加强筋太高,模具的相应镶件要组合镶拼
5)凸起的作用,减少配合接触面积,凸起高度约为0.4mm,一般为3-4个
6)当骨位应起制品表面出现收缩凹缩时,可在凹陷位增加花纹等造型
五、孔的设计(通孔,盲孔,螺纹孔)
1、通孔
1)孔间距见P57
2)孔四周增厚胶位以增强度
3)孔的成型方法:
碰穿,插穿和前后模镶针的碰插穿
2、盲孔
1)注射成型时易被冲弯,故孔深<
孔径X4
2)若孔径双小双深时,可啤塑后机械加工
3)胶件上的螺丝孔:
A.通常情况下是盲孔,B.可做成两头盲孔,以减小孔深,C.螺丝柱孔径与自攻螺丝直径的关系,D.螺丝柱尽量靠边
3、异形孔:
成型时应尽量采用碰穿(P58)
六、螺纹的设计
1)形状见P60
2)加工方法有注射成型,机械加工,自攻及嵌件
3)注射成型时,外螺纹采用瓣合模(哈夫half模)成型,内螺纹成型有两种:
强行脱模和特殊的内螺纹机构强行脱模的计算公式:
(圆弧过渡,软料,伸长率)
伸长率=[(螺纹大距-螺纹小距)/小距]<
A
A值与塑料品种有关
ABS=8%,POM=5%,PA=9%,LDPE=21%,HDPE=6%,PP=5%,PVC最好
***镶针长径比>
2时,用插穿
***镶针长径比<
2时,用碰穿
***1<
镶针长径比<
2时,看情况处理
七、嵌件设计
1)嵌件包括:
金属(铜,钻)玻璃,木材,纤维,橡胶和已成型的胶件
2)嵌件四周易产生应开裂,故不能有尖角锐边
3)嵌件最好预热(但嵌件预热后,需设备放入模具
4)嵌件在模具中必须可靠定位
5)应有防转结构,如滚凌形花,六角形等
6)可在制品成型时加入,也可成型后压入
八、塑件上的标记符号(字唛)
1)应放在分型面的平行方向,并有适当的斜度脱模
2)常用的是在凹框内设置凸起的标记符号
3)符号高度不小于0.2,线务宽度不小于0.3mm,常用0.8为宜,两条线间隙不小于0.4,边框可比图纹高0.3以上,脱模斜度应大于10度以上。
第四章:
注射成型工艺
注塑机
一、结构:
包括注射装置,合模装置,液压传动,电气控制系统
二、分类
卧式,立式,直角式
通用,专用型
机械式,液压式
三、注射机的参数
1)额定注射量
2)额定注射压力
3)额定锁模力
4)模具安装尺寸
5)开模行程
注射成型工艺过程
一、成型前的准备
二、注射过程:
加料-塑化-注射-保压-冷却-脱模
三、塑件的后处理
1)退火处理:
A.烘箱或液体介质(热水,热油),B.退火温度,塑件使用温度+(10-20度)或塑件变形温度-(10-20度),作用是消除内应力,防止变形,开裂
2)调湿处理:
A.主要针对尼龙制品,用于消除内应力,达到吸湿平衡,以稳定尺寸,B.热水温度100-120度
注射成型工艺条件
一、温度:
包括料筒,模具,喷嘴温度
二、压力:
包括注射,塑化,型腔压力
三、成型周期,包括注射时间,保压,冷却及其它(如开合模,喷脱模剂,放嵌件)
第五章:
模具结构篇
模胚的规格:
1、大水口模胚:
(其中使用率为60~70%左右)
大水口3040-AI-A60-B70
30表示模长(一般单位为CM)
40表示模长(一般单位为CM)
A(分为A、B、C、D四类,A表示有托无推,B表示有托有推,C表示无托无推,D表示无托有推)
I(分为H、I、T三类,H表示直身模,I表示工字模,T表示直身模加面板)
A60表示A板厚(单位为mm)
B70表示B板厚(单位为mm)
2、细水口模胚:
细水口3040-DAI-A60-B70-300-O
DA(分为EA、EB、EC、ED、DA、DB、DC、DD八类,E表示无水口,D表示有水口,A表示有托无推,B表示有托有推,C表示无托无推,D表示无托有推)
I(分为H、I二类,H表示直身模有面板,I表示工字模)
300表示拉板长度(水口边,边钉,单位为mm)
O(分为O、I二类,O表示拉杆位置在外面,I表示拉杆位置在里面)
3、简化细水口模胚:
简化细水口3040-GAI-A60-B70-300
GA(分为FA、FC、GA、GC四类,FA表示有水有托,FC表示有水无托,GA表示无水有托,FA表示无水无托,)
****只有前模行位则用无水口模胚,一般用型号GCI类
****多数拉杆(水口边)装在外面
****只有加厚方铁,其余标准化
****一般模宽超过30则用H型或T型
****一般模宽在20以下则用I型
****见CAD的图示
注射模的分类
1、按注射模所用模胚的不同可分在大水口、细水口、简化细水口和无流道模等.
2、分类见书P109页
注射模的基本组成:
1)结构件:
包括模(胚)架板、去承柱、限位件等
2)成型零件:
包括内模镶件和行位等
3)浇注系统:
包括主流道、分流道、浇口及冷料穴
4)导向定位系统:
包括导柱、导套和锥面定位结构
5)顶出系统:
包括顶针顶出、司筒顶出、推板顶出、气动顶出、螺纹顶出及复合顶出等
6)温度调节系统
7)排气系统:
包括分模面排气、镶件排气、顶出排气和排气针排气等
8)侧向抽芯机构:
包括前模抽芯、后模抽芯、斜滑块抽芯及斜顶等
开模行程:
大水口开模行程:
H1+H2+(5-10)mm
细水口开模行程:
H1+H2+A+C+胶件高度+(5-10)mm
三板模拉杆长度(见CAD图)
三板模拉杆长度≥A+B+C+(水口料长+30)+8mm
其中A为A板厚,B为水口板厚,C为面板厚
模具安装尺寸
码模螺孔(如PROE图),可根据注射机来定
码模槽,可由模胚公司制作,一般宽度为25mm,深度为25mm,长度可通,一般在A板上及方铁上
定位圈,大小为100mm左右,可跟据注射机来定,公差为0~-0.2mm(见CAD图示)
浇口套
模具宽度(注意塑机拉杆的间距)
第六章注射模内模成型零件的设计
概念
构成模具成型空腔部分的零件叫成型零件,包括前模镶件(凹模),后模镶件(凸模),型芯(包括小镶针)及侧轴芯(行位)等
成型零件设计的一般步聚
1)根据胶件形状确定分模面
2)根据胶件形状确定是否要侧向抽芯
3)内模镶件大小的确定
A)各型腔之间距离12-20mm(特殊情况下,可以作30mm),当入水为潜水时,应有足够的潜水位置及落顶针位置
B)型腔至内模镶件的边距与型腔有深度有关,一般制品可参考下表经验数值选定
制品的厚度(mm)
型腔至CORE镶件边的数值(mm)
20
15-20
20-30
20-25
30-40
25-30
>
40
30-50
4)内模镶件厚度确定(见CAD图)
A)前模镶件厚度=型腔深度+(15-20mm)
B)后模镶件厚度=胶位深度+(15-30mm)
5)根据零件结构确定成型零件的组合方式和固定式
6)当塑件结构简单,投影面积大时,可直接在B板上成型,此时A,B板的材料要改成镶件材料(如718,S136H<
防腐>
等)
分模面的确定
确定分模面的一般原则(见CAD图)
1)有利于脱模,包括胶件要留在动模上,有利于侧面分型
2)便于加工
3)有利于保证塑件精度
4)便于嵌件安装
5)保证外观质量
复杂胶件分模面分析
前模镶件(凹模)
装在前模A板里的镶件,用以成型塑件的外表面,有整体式和组合式。
一、前模镶件尽量不同组合式镶件,以保证塑料件的外观质量,但以下情况宜用组合式镶件
1)前模镶件结构复杂,采用整体式难以加工
2)