【正文】 吸水性強(qiáng)、收縮率大，常常因吸水而引起尺寸變化。聚甲醛表面硬而滑，呈淡黃或白色，薄壁部分半透明。2．主要用途 聚甲醛特別適合于作軸承、凸輪、滾輪、輥?zhàn)印X輪等耐磨、傳動(dòng)零件，還可用于制造汽車儀表板、汽化器、各種儀器外殼、罩蓋。脆化溫度在100℃以下，長期工作溫度達(dá)120℃。3．成型特點(diǎn) 聚碳酸酯雖然吸水性小，但高溫時(shí)對(duì)水分比較敏感，所以加工前必須干燥處理，否則會(huì)出現(xiàn)銀絲、氣泡及強(qiáng)度下降現(xiàn)象；聚碳酸酯熔融溫度高，熔融粘度大，流動(dòng)性差，所以，成型時(shí)要求有較高的溫度和壓力，且其熔融粘度對(duì)溫度比較敏感。其尺寸穩(wěn)定性較好，還能進(jìn)行一般機(jī)械加工和電鍍。蠕變小，有較好的耐磨性能。3．成型特點(diǎn) 流動(dòng)性差，模具上應(yīng)加粗澆道直徑，盡量縮短澆道長度，充分拋光澆口及澆道；為避免塑件出現(xiàn)銀絲及氣泡，成型加工前應(yīng)對(duì)塑料進(jìn)行充分的干燥；宜用高料溫、高模溫、高壓、高速注射成型，保壓及冷卻時(shí)間不宜太長；為消除塑件的內(nèi)應(yīng)力，防止開裂，應(yīng)對(duì)塑件進(jìn)行退火處理。在化工方面，可作防腐涂層、貯槽、容器、化工管道、耐酸泵件、閥、窺鏡等。它有優(yōu)良的耐熱耐寒性能，可在195～+250℃范圍內(nèi)長期使用而不發(fā)生性能變化。在醫(yī)學(xué)上還可用作代用血管、人工心肺裝置等?！痗m3。模具應(yīng)加熱；熔料容易發(fā)生熔體破裂現(xiàn)象。其電絕緣性能優(yōu)良?？芍谱鞲鞣N線圈架、接線板、電動(dòng)工具外殼、風(fēng)扇葉子、耐酸泵葉輪、齒輪、凸輪等。三聚氰胺甲醛塑料可制成各種色彩、耐光、耐電弧、無毒的塑件，在20～100℃的溫度范圍內(nèi)性能變化小，能耐沸水而且耐茶、咖啡等污染性強(qiáng)的物質(zhì)。環(huán)氧樹脂種類繁多，應(yīng)用廣泛，有許多優(yōu)良的性能。3．成型特點(diǎn) 流動(dòng)性好，硬化速度快；用于澆注時(shí)，澆注前應(yīng)加脫模劑，因環(huán)氧樹脂熱剛性差，硬化收縮小，難于脫模；硬化時(shí)不析出任何副產(chǎn)物，成型時(shí)不需排氣。 3．2 塑料制品的結(jié)構(gòu)工藝性（一）尺寸及其精度1）尺寸大小主要與塑料的流動(dòng)性、注射機(jī)的注射量、鎖模力和模板尺寸等有關(guān)。2）一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)。（八）圓角1）塑件形狀帶有尖角時(shí)容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，受力或受沖擊振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生破裂，一般除使用要求外，應(yīng)盡可能采用圓角過渡。2）由于塑料的收縮率較大，一般只宜用收縮率相同的塑料齒輪相互嚙合工作。2）在保證各方面使用性能的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡單，壁厚均勻，使用方便。4．1．1．2 注射成型工藝過程1）成型前準(zhǔn)備原料準(zhǔn)備：原料檢驗(yàn)和工藝性測定、原料染色和造粒、原料預(yù)熱和干燥。2）主要用于熱固性塑料制品的生產(chǎn)。2）壓力壓縮壓力。2）擠出過程連續(xù)加料、均勻塑化、擠出成型、冷卻定型。 4．4 練習(xí)思考題1） 談一談注射成型工藝原理及工藝特點(diǎn)？2） 注射成型工藝過程中控制模具溫度的意義何在？3） 談一談壓縮成型工藝原理及工藝特點(diǎn)？4） 為什么在壓縮成型工藝過程中要進(jìn)行卸壓排氣？5） 談一談擠出成型工藝原理及工藝特點(diǎn)？6） 擠出成型工藝過程中控制型材牽引速度的意義何在？第5章 注射成型模具結(jié)構(gòu)及注射機(jī)5．1 典型注射模具的結(jié)構(gòu)組成5．1．1 注射模具的分類1）按成型塑料的材料分為：熱塑性塑料注射模具、熱固性塑料注射模具。4．3．1．2 擠出成型工藝過程1）成型前準(zhǔn)備原料準(zhǔn)備：原料染色和造粒、原料預(yù)熱和干燥。3）塑件后處理退火處理。3）時(shí)間注射時(shí)間、冷卻時(shí)間、輔助工藝時(shí)間。3）生產(chǎn)率高，易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)。（十四）表面彩飾塑料的表面彩飾，可以掩蓋塑件表面在成型過程中產(chǎn)生的疵點(diǎn)、銀紋等缺陷，同時(shí)增加了制件外觀的美感。3）直接成型的塑料螺紋應(yīng)綜合考慮塑件使用質(zhì)量、模具制造工藝、生產(chǎn)率等要求。（七）支承面及凸臺(tái)1）由于塑件稍許翹曲或變形就會(huì)使底面不平，以塑件的整個(gè)底面作為支承面是不合理的，通常采用底腳（三點(diǎn)或四點(diǎn)）支承或邊框支承。2）對(duì)于側(cè)向凹凸形狀結(jié)構(gòu)，可通過改變塑件結(jié)構(gòu)、強(qiáng)制脫模、側(cè)向抽芯、瓣合型腔和型芯結(jié)構(gòu)等措施進(jìn)行解決。4）必要的精度，如收縮率的大小及各向收縮率的差異。用環(huán)氧樹脂配以石英粉等來澆鑄各種模具。未固化之前，是線型的熱塑性樹脂。脲甲醛塑料大量用于壓制日用品及電氣照明用設(shè)備的零件、電話機(jī)、收音機(jī)、鐘表外殼、開關(guān)插座及電氣絕緣零件。石棉布層壓塑料主要用于高溫下工作的零件。酚醛塑料與一般熱塑性塑料相比，剛性好，變形小，耐熱耐磨，能在150～200℃的溫度范圍內(nèi)長期使用。2．聚三氟氯乙烯、聚全氟乙丙烯的成型特點(diǎn) 吸濕性小，成型加工前可不必干燥；這類塑料對(duì)熱敏感，易分解產(chǎn)生有毒、有腐蝕性氣體。利用其透明性制作視鏡及防潮、防粘等涂層和罐頭盒的涂層。也可用于制造自潤滑減摩軸承、活塞環(huán)等零件?；瘜W(xué)穩(wěn)定性是目前已知塑料中最優(yōu)越的一種，它對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及各種氧化劑等腐蝕性很強(qiáng)的介質(zhì)都完全穩(wěn)定，甚至沸騰的“王水”，原子工業(yè)中用的強(qiáng)腐蝕劑五氟化鈾對(duì)它都不起作用，其化學(xué)穩(wěn)定性超過金、鉑、玻璃、陶瓷及特重鋼等。但氯化聚醚的剛性較差，抗沖擊強(qiáng)度不如聚碳酸酯。2．主要用途 聚苯醚可用于制造在較高溫度下工作的齒輪、軸承、運(yùn)輸機(jī)械零件、泵葉輪、鼓風(fēng)機(jī)葉片、水泵零件、化工用管道及各種緊固件、連接件等。這種塑料造粒后呈琥珀色透明的熱塑性工程塑料，硬而韌。其介電性能優(yōu)良，即使在水和濕氣中或190℃的高溫下，仍保持高的介電性能。在電氣方面，用作電機(jī)零件、電話交換器零件、信號(hào)用線電器、風(fēng)扇部件、撥號(hào)盤、儀表殼、接線板等。％～％。有較好的電氣絕緣性能。2．5．2．8 聚甲醛（POM）1．基本特性 聚甲醛是繼尼龍之后發(fā)展起來的一種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料。尼龍本身無毒、無味。尼龍的命名由二元胺與二元酸中的碳原子數(shù)來決定，如己二胺和葵二酸反應(yīng)所得的縮聚物稱尼龍610，并規(guī)定前一個(gè)數(shù)指二元胺中的碳原子數(shù)，而后一個(gè)數(shù)為二元酸中的碳原子數(shù)；若由氨基酸的自聚來制取的，則由氨基酸中的碳原子數(shù)來定。在一般條件下尺寸較穩(wěn)定。有機(jī)玻璃產(chǎn)品有模塑成型料和型材兩種。汽車工業(yè)上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管、加熱器等，還有用ABS夾層板制小轎車車身。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會(huì)引起應(yīng)力開裂。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。但耐熱性低，熱變形溫度一般在70～98℃，只能在不高的溫度下使用。定向度和雜質(zhì)量有關(guān)。插頭、開關(guān)、電纜。聚氯乙烯有較好的電氣絕緣性能，可以用作低頻絕緣材料。溫度過高會(huì)產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。聚丙烯的高頻絕緣性能好。外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更輕。在熱、光、氧氣的作用下會(huì)產(chǎn)生老化和變脆。按聚合時(shí)采用的壓力方式不同可分為高壓、中壓和低壓三種。4）通常任何聚合物在加工溫度下長時(shí)間受熱都會(huì)導(dǎo)致不同程度的降解，因此必須考慮加熱時(shí)間對(duì)粘度的影響。2）粘度對(duì)剪切速率的敏感性可用給定溫度下剪切速率為100 S1和1000 S1時(shí)的粘度比來表示，即為 /。例1 以τ～或ηa～作圖繪制非牛頓流體的流動(dòng)曲線。5）牛頓流體是指液體層流時(shí)符合牛頓流動(dòng)定律的液體，其特征為應(yīng)變隨應(yīng)力作用的時(shí)間線性地增加，且粘度保持不變；應(yīng)變具有不可逆性，應(yīng)力解除后應(yīng)變以永久變形保持下來。由于聚合物熔體或分散體的雷諾數(shù)通常較小，因此流動(dòng)時(shí)基本上處于層流狀態(tài)。在成型加工過程中，由于多種因素的影響，交聯(lián)反應(yīng)難以完全進(jìn)行。4）聚合物降解的影響因素有：聚合物結(jié)構(gòu)、體系組成、雜質(zhì)、溫度、應(yīng)力、水分、酸、堿、氧氣。3）結(jié)晶聚合物在成型條件下的流動(dòng)取向與結(jié)晶過程密切相關(guān)，二者相互作用、相互影響。4）聚合物的分子鏈結(jié)構(gòu)、分子量、柔順性和所含的低分子物（溶劑、增塑劑等）等對(duì)聚合物的取向和解取向作用都有較大的影響，從而使制品取向結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生差異?？炖鋾r(shí)，ΔT值大，結(jié)晶程度降低，制品體積明顯松散，但厚制品內(nèi)部的結(jié)晶程度相對(duì)較大，這種內(nèi)外的不均勻性會(huì)引起制品中出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)未結(jié)晶的過冷液體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生后結(jié)晶等問題，影響制品的性能。7）二次結(jié)晶是在一次結(jié)晶后殘留的非晶區(qū)域和晶體不完整部分繼續(xù)進(jìn)行結(jié)晶和進(jìn)一步完整化結(jié)晶的過程。塑料中的水分及揮發(fā)物含量在很大程度上直接影響塑件的物理、力學(xué)和介電性能，還會(huì)影響組織疏松、收縮率大小、表面光澤、翹曲變形等質(zhì)量問題。熱固性塑料的流動(dòng)性能通常用拉西格流動(dòng)值來衡量，一般分為好、中、差三類。含水率較高的塑料在加工時(shí)會(huì)釋放出氣體，促使塑料產(chǎn)生高溫水解，從而導(dǎo)致材料降解，制品出現(xiàn)變色、氣泡、銀絲與斑紋等質(zhì)量問題。計(jì)算收縮率是指室溫時(shí)模具尺寸與塑件尺寸之間的差別，在普通中、小模具成型零件尺寸計(jì)算時(shí)經(jīng)常采用。另一方面由粘彈性公式可知，當(dāng)外力σ加大和外力作用時(shí)間t增加時(shí)，γV比γH能更快地迅速增加，粘性形變成分增大，使制品能夠產(chǎn)生有效的成型變形，如果此時(shí)將溫度迅速地冷卻到Tg溫度以下，則可使制品達(dá)到成型的目的，但制品的因次穩(wěn)定性低，遇熱極易變形。圖2—2 聚合物在外力作用下的形變—時(shí)間曲線γEγVγHγE高彈形變?chǔ)肏 ——形變值很大，且依賴于時(shí)間，具有可逆性，是由處于無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的大分子鏈段的形變和位移即空間構(gòu)象的改變所引起。該聚集態(tài)溫度偏低時(shí)可進(jìn)行壓延成型、擠出成型、吹塑成型等加工；溫度偏高時(shí)可進(jìn)行吹塑成型、注射成型、熔融紡絲等加工。了解這些轉(zhuǎn)變的本質(zhì)和規(guī)律就能選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒ê痛_定合理的加工工藝參數(shù)，在保持原有性能的條件下，以最少的能量消耗，高效率地生產(chǎn)好的塑料制品。2）熱固性塑料是指聚合物經(jīng)過加熱流動(dòng)且成型后，其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)變化，分子鏈由線型交聯(lián)成體型結(jié)構(gòu)，且這樣的過程具有不可逆性。2．1．1．4 分子鏈的空間構(gòu)象和柔順性1）由于聚合物分子鏈的長徑比很大、分子鏈上單鍵的內(nèi)旋、分子的熱運(yùn)動(dòng)等因素的影響，可見高分子鏈的空間構(gòu)象是千變?nèi)f化的，通常將構(gòu)象無規(guī)則變化的柔性高分子鏈稱為無規(guī)線團(tuán)。2．1．1．3 分子鏈形狀和空間構(gòu)型1）分子鏈形狀是指結(jié)構(gòu)單元在空間上的連接形式及構(gòu)造形狀，具有線形、支化形和網(wǎng)形等三種形狀。 1．3 塑料成型模具的概念1．3．1 塑料模具的概念塑料模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工藝裝備。4）穩(wěn)定增長階段70年代以來，由于石油危機(jī)和資本主義周期性的經(jīng)濟(jì)危機(jī)，原材料價(jià)格猛漲，塑料增長速度顯著下降。這不僅是橡膠工業(yè)的里程碑，而且也是塑料發(fā)展史上的重要一頁；1856年英國人Alexander Parkes發(fā)現(xiàn)在感光的火棉中，熔劑蒸發(fā)后留下的固體殘?jiān)且环N硬而有彈性的角質(zhì)物質(zhì)，并能防水。備 課 講 義課 程 名 稱 塑料模具設(shè)計(jì) 課 程 編 號(hào) 1111610 學(xué) 時(shí) 學(xué) 分 40（4）學(xué)時(shí) 專 業(yè) 層 次 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 備 課 教 材 《塑料成型加工與模具》 黃 虹 主編 化工版 2003 授 課 班 級(jí) 機(jī)自107 授 課 日 期 201136年9～12月 授 課 教 師 卓 榮 明 歸 口 系 部 機(jī)械工程系 版 次 03 27 / 29第1章 塑料成型概述1．1 塑料的概念1．1．1 塑料定義塑料是以樹脂為基本成份，在一定條件下可以塑化成形的合成材料。1．1．3 塑料的發(fā)展簡史及在國民經(jīng)濟(jì)中的地位1．1．3．1 塑料的發(fā)展簡史1）初創(chuàng)階段1820年英國人Thomas Hancock發(fā)現(xiàn)經(jīng)過塑煉的橡膠具有可塑性，并能流動(dòng)，出現(xiàn)了塑性一詞Plastic；1839年美國人Charlas Coodyear發(fā)現(xiàn)橡膠與硫磺一起加熱會(huì)使橡膠更富有彈性，并能定型，出現(xiàn)了硫化一詞Vulcanization；1851年出現(xiàn)了有彈性的硬質(zhì)橡膠，并產(chǎn)生了橡膠工業(yè)。50年代中期～60年代末，石油化工的高速發(fā)展為塑料工業(yè)提供了豐富而廉價(jià)的原料，這一階段，塑料的產(chǎn)量和品種不斷增加，成型加工技術(shù)更趨完善。一般來說，各種塑料都需經(jīng)過多種成型工藝方法的加工才能成為產(chǎn)品，且各種塑料都有其比較適應(yīng)的成型工藝方法及過程。在同一批次的聚合物中，n值具有平均的意義，其分子量也是統(tǒng)計(jì)平均值；3）分子量的分布是聚合物的一個(gè)重要性能參數(shù)，有些特殊塑料制品對(duì)原料樹脂的分子量分布有嚴(yán)格要求，分子量的分布體現(xiàn)出原料樹脂生產(chǎn)的工藝水平。齊格勒和納塔于1963年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。加熱和冷卻可以反復(fù)進(jìn)行多次，在此過程中一般只發(fā)生聚集態(tài)改變等物理變化。2．2．1．2 聚合物的加工性質(zhì)聚合物在加工過程中一般要經(jīng)歷由固態(tài)→液態(tài)的聚集態(tài)轉(zhuǎn)變。溫度偏低時(shí)表現(xiàn)出類橡膠流動(dòng)行為；溫度偏高時(shí)不大的外力就能引起宏觀流動(dòng)，表現(xiàn)為不可逆的粘性形變。2）經(jīng)典的粘彈性理論如下式所示：式中 γ ——聚合物的總形變?chǔ)肊——普通彈性形變?chǔ)肏——高彈形變?chǔ)肰——粘性形變?chǔ)?——作用外力t ——外力作用時(shí)間EE2 ——普通彈性形變模量、高彈形變模量ηη3 ——高彈形變粘度、粘性形變粘度3）三種形變的性質(zhì)如圖2—2所示，概述如下：普通彈性形變?chǔ)肊 ——形變值很小，且不依賴于時(shí)間，是由外力使聚合物大分子鍵長和鍵角或聚合物晶體中處于平衡狀態(tài)的粒子間發(fā)生形變和位移所引起。此時(shí)聚合物粘度高不易流動(dòng)，且由于高彈形變的可逆性，因此通常較少在此溫度范圍內(nèi)成型制品。實(shí)際收縮率是指模具（或塑件）在成型溫度時(shí)的尺寸與塑件在室溫時(shí)的尺寸之間的差別，在大型、精密模具成型零件尺寸計(jì)算時(shí)經(jīng)常采用。4）吸濕性是指塑料對(duì)水分的親疏程度，是由于其分子結(jié)構(gòu)中含有親水的極性基因（如酰胺基）所導(dǎo)致，另外還與塑料的