【正文】 制品冷卻及固化是指型坯吹脹緊貼模壁后憑借熱擴(kuò)散率較高的模具和壓縮空氣進(jìn)行冷卻，冷卻至一定溫度后開(kāi)模，再在空氣中冷卻的過(guò)程。它的整個(gè)成型過(guò)程可以分為 :型坯形成、型坯吹脹 以及冷卻和固化三階段。 工藝過(guò)程 由注射機(jī)在高壓下將熔融塑料注入型坯模具內(nèi)形成管狀型坯，開(kāi)模后型坯留在芯模上，通過(guò)機(jī)械裝置將熱型坯置于吹塑模具內(nèi)，合模后由芯模 通道引入~ 壓縮空氣，使型坯吹脹達(dá)到吹塑模腔的形狀，并在空氣壓力下冷卻定型，脫模后得到制品。 （ 2）杯體直徑的確定 杯體的最小直徑為 68mm,最大直徑為 78mm。厚度部位在冷卻收縮上的差異，會(huì)產(chǎn)生一定的收縮應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致制件在短期內(nèi)或 經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)期之后發(fā)生翹曲變形。壁厚設(shè)計(jì)要考慮兩方面的問(wèn)題，一是壁厚尺寸的確定，二是遵循壁厚均一的設(shè)計(jì)原則。上底面與下底面有 一定的脫模斜度。某些制件只要適當(dāng)改變其形狀，既能避免使用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，是模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。 材料收縮率 表 11 常用塑料的收縮率 材 料 名 稱 聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯 聚碳酸酯 尼龍 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 聚甲醛 簡(jiǎn) 寫(xiě) PE PP PVC PS PC PA ABS POM 收 縮 率 1． 塑件形狀、尺寸大小的確定 塑料制件的形狀在滿足使用要求的前提下，應(yīng)使其有利于成型，特別是應(yīng)盡量不使用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，因此塑件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免側(cè)向凹凸形狀側(cè)孔。 ④ PP 成性收縮率高，熱膨脹系數(shù)也比較大，制品在熱環(huán)境下受應(yīng) 力作用，要防止熱應(yīng)力脆化的發(fā)生。氧化性酸能促使 PP 降解，對(duì)脂肪烴、芳烴又不同程度的溶脹，而鹵代烴對(duì) PP 也有破壞作用。 19 設(shè)計(jì)注意 ①耐日光性差，易發(fā)生熱氧老化，用于室外需添加抗氧劑和光穩(wěn)定劑。因此，我們選用 PP 作為杯蓋、杯體的材料。適于制作一般機(jī)械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。 無(wú)毒、無(wú)味，密度小，強(qiáng)度、剛度、硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯 ,可在100℃左右使用。 聚丙烯具有良好的耐熱性，制品能在 100℃以上溫度進(jìn)行消毒滅菌，在不受外力的條件下， 150℃也不變形。但在室溫和低溫下，由于本身的分子結(jié)構(gòu)規(guī)整度高，所以沖擊強(qiáng)度較差。根據(jù)聚丙烯的立體構(gòu)型， PP 可分為等規(guī) PP和間規(guī) PP，目前工業(yè)上廣泛應(yīng)用的是等規(guī) PP，等規(guī) PP 結(jié)晶度高，力學(xué)強(qiáng)度高；間規(guī) PP 結(jié)晶度底，具有柔性，抗沖擊性和透明性。 聚丙烯，簡(jiǎn)稱 PP，是通用塑料中綜合性能非常優(yōu)異的一種材料。） 100 螺桿直徑 (mm) 35 注射壓力 (MPa) 170 注射速率 (g/s) 95 塑化能力 (kg/h) 40 螺桿轉(zhuǎn)速 (r/min) 0~200 鎖模力 (kN) 800 拉桿空間 (mm) 320 320 16 移模行程 (mm) 305 模具最大厚度(mm) 300 模具最小厚度(mm) 170 鎖模形式 雙曲肘 模具定位孔直徑(mm) ￠ 100 噴嘴球半徑 (mm) 10 噴嘴口孔徑 (mm) 20 頂出力 (kN) 15 2 杯 體 產(chǎn)品設(shè)計(jì)并繪出產(chǎn)品圖 17 原材料選擇與配方設(shè)計(jì) 原料選擇 本次設(shè)計(jì)所選用塑件材料為聚丙烯（ PP）。根據(jù)以上的計(jì)算，考慮到模具的閉合高度所以選定公稱注射量 為 100cm^3,注射機(jī)型號(hào)為 SZ— 60/40 注射機(jī)，其主要參數(shù)見(jiàn)下表。由于本次采用點(diǎn)澆口，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的 倍來(lái)估算，故一次注入模具型腔溶料的總體積為 V總 =V（ 1+） ==^3 由于澆注系統(tǒng)體積與質(zhì)量都不是很大，所以可先初選注塑機(jī)型號(hào)。 表 2 XSZY500 注塑機(jī)主要參數(shù) 理論注射容積(cm179。 根據(jù)計(jì) 算得出一次注入模具型腔的塑料總體積 V總 =^3, 并結(jié)合式 V公 =V 總 /，則有： V總 /=^3。平均收縮率為 % 通過(guò)稱 量， M杯蓋 =，所以杯蓋的體積為 V=^3 選用一模四腔結(jié)構(gòu)，所以 塑件總體積為 4V=^3，塑件總質(zhì)量為 ，澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的 。 ，脫模是采用強(qiáng)制脫模的方法。 ，每蝕刻深度增加 ，脫模斜度應(yīng)小于 1176。 、剛性大、玻璃纖維增強(qiáng)的制品，脫模斜度要盡可能大。 30′。脫模斜度的設(shè)計(jì)與材料的性質(zhì)、制品成型方法、制件的幾何形狀與尺寸、精度要求、磨具的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。本設(shè)計(jì)的水杯壁厚為 1mm。 壁厚 塑件的壁厚對(duì)其質(zhì)量有很大影響，壁厚過(guò)小難以滿足使用強(qiáng)度和剛度的要求，對(duì)于大型復(fù)雜件難以充滿型腔；壁厚太大，不但浪費(fèi)原材料（一般原材料的成本占塑件成本的 50%70%），而且在塑件內(nèi)部易產(chǎn)生氣泡，外部易產(chǎn)生凹陷等缺陷，同時(shí)還會(huì)增加冷卻時(shí)間（塑件的冷卻時(shí)間大約與塑件壁厚等平方成正比），所以從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)塑件的厚薄是很重要的。 型腔數(shù)目的確定 型腔數(shù)目的確定，應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量要求 、批量大小、交貨期長(zhǎng)短、注射機(jī)能力、模具成本等要求來(lái)綜合考慮。 （ 4）塑料壁厚須均勻，避免缺膠，尖角，以防應(yīng)力集中。 [1] 成型加工特性 （ 1）結(jié)晶易，濕性小，易發(fā)生融體破裂 （ 2）流動(dòng)性好，但收縮范圍及收縮值大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形。 [1] 、凍結(jié)后的冷卻階段 這一階段是指澆口的塑料完全凍結(jié)時(shí)起到制品從模腔中頂出時(shí)為止。這一階段拖延愈長(zhǎng)時(shí)，分子定向程度也愈大。壓實(shí)階段對(duì)于提高制品的密度、降低收縮和克服制品表面缺陷都有影響。 壓實(shí)階段 這是指自熔體充滿模腔時(shí)起至柱塞或螺桿撤回時(shí)為止的一段時(shí)間。充模時(shí)間長(zhǎng)，先進(jìn)入模內(nèi)的塑料，受到較多的冷 卻，黏度增高。 充模階段 這一階段從柱塞或螺桿開(kāi)始向前移動(dòng)起，直至模腔被塑料熔體充滿為止?？梢哉f(shuō)塑化是注射成型的準(zhǔn)備過(guò)程。松開(kāi) 模具取得制品，在操作上即完成了一個(gè)模塑周期。 聚丙烯的注射成型工藝參數(shù) 塑料 料 筒溫度 /℃ 噴嘴溫度/℃ 模具溫度/℃ 注射 壓力/MPa 保壓壓力/MPa 充模保壓時(shí)間/s 模內(nèi)冷卻時(shí)間/s 后段 中段 前段 PP 220 240 260 220 7090 70120 72 10 30 注射過(guò)程 注射模塑的過(guò)程是，將粒狀或粉狀塑料從注射機(jī)的料斗送進(jìn)加熱的料筒，經(jīng)加熱融化呈流動(dòng)狀態(tài)后，由柱塞或螺桿的推動(dòng)，使其通過(guò)料筒前端的噴嘴注入閉 10 合塑模中。成型時(shí)，縮短注射和保壓時(shí)間，提高注射和模具溫度都可以減少后收縮。后收縮量隨制品厚度而定，愈厚后收縮愈大。如模溫過(guò)低，冷卻速度太快，澆口過(guò)早冷凝，不僅結(jié)晶度低、密度小，而且制品內(nèi)應(yīng)力較 大，甚至引起充模不滿和制品缺料?；谕焕碛桑破沸阅墚?dāng)與模具溫度有密切關(guān)系。一般注射壓力控制在 70120MPa（柱塞式注射壓力偏高，螺桿式注射壓力偏低）。 塑料熔體注射壓力 聚丙烯熔體的流變特性是粘度對(duì)剪切速率的依賴性比溫度的依賴 性大。一般料筒溫度控制在 210280℃，噴嘴溫度可比料筒溫度低 1030℃。 聚丙烯的熔點(diǎn)為 160175℃，分解溫度為 350℃，成型溫度范圍較寬，約為205315℃，其最大結(jié)晶速度的溫度 120130℃。 原料的塑化注射溫度 聚丙烯為非極性的結(jié)晶性高聚物，吸水率很低，約為 %%。但在生產(chǎn)中為了順利脫模，采用的脫模劑也不少。 脫模劑的選用 脫模劑是是塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面的一種助劑。 螺桿式注射機(jī)通常是直接換料清洗。 料筒的清洗 在初用某種塑料或某一 注射機(jī)之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)，都需要對(duì)注射機(jī)（主要是料筒）進(jìn)行清洗或拆換。這種水分高過(guò)規(guī)定含量時(shí)，輕則使產(chǎn)品表面出現(xiàn)銀絲、斑紋和氣泡等缺陷；重則引起高分子物在注射時(shí)產(chǎn)生降解，嚴(yán)重影響制品的外觀和內(nèi)在質(zhì)量，致使各項(xiàng)性能指標(biāo)顯著降低。 表 1 瓶蓋配方設(shè)計(jì) 填充劑 輕質(zhì)碳酸鈣 增強(qiáng)劑 玻璃纖維 著色劑 群青 潤(rùn)滑劑 石蠟 穩(wěn)定劑 2羥基二苯甲酮的衍生物 瓶蓋的注塑成型工藝 成型 前的準(zhǔn)備 成型前對(duì)原料的預(yù)處理 根據(jù)各種塑料的特性及供料狀態(tài)，一般在成型前應(yīng)對(duì)原料進(jìn)行外觀（指色澤、 7 粒子大小及均勻性等）和工藝性能（熔體流動(dòng)速率、流動(dòng)性、熱性能及收縮率等）的檢驗(yàn)，使用粉料時(shí)，還應(yīng)注意進(jìn)行染色和造粒。常用的穩(wěn)定劑包括熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑及抗氧劑等 [1]。本設(shè)計(jì)選用的潤(rùn)滑劑為石蠟。 潤(rùn)滑劑是為了改進(jìn)塑料熔體的流動(dòng)性能，減少或避免對(duì)設(shè)備的摩擦和粘附以及改進(jìn)制品表面光亮度，而加入的一類助劑 [1]。本設(shè)計(jì)選用的增強(qiáng)劑是玻璃纖維。本設(shè) 計(jì)選用的填充劑為輕質(zhì)碳酸鈣。 填充劑是加入物料中改善性能或降低成本的固體物質(zhì)。所以對(duì)于瓶蓋的配方設(shè)計(jì)尤為重要。塑料中常添加的助劑種類如填料、增塑劑、增強(qiáng)劑、潤(rùn)滑劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑、著色劑、阻燃劑等。 （ 2）助劑 為改良塑料的使用性能與成型性能而 在塑料中添加各種助劑。絕大多數(shù)樹(shù)脂需按一定比例（≧ 40%）與助劑混煉配制成塑料，以利于成型和使用。 瓶蓋的配方設(shè)計(jì) 塑料是指以樹(shù)脂為主要成分，添加有利于制品成型與使用的若干助劑，按一定比例配制而成的、在一定工藝及工裝條件下可模塑成型的有機(jī)高分子材料。 電性能：聚丙烯的高頻絕緣性能優(yōu)良，由于它幾乎不吸水，故絕緣性能不受濕度的影響。脆化溫度為 35℃，在低于 35℃才會(huì)發(fā)生脆化。聚丙烯最突出的性能就是抗彎曲疲勞性。 力學(xué)性能：聚丙烯的結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)規(guī)整，因而具有優(yōu)良的力學(xué)性能。 聚丙烯是一種熱塑性樹(shù)脂，無(wú)毒、無(wú)味。 根據(jù)上述產(chǎn)品說(shuō)明，本次設(shè)計(jì)所選用塑件材料為聚丙烯（ PP）。 1 北 方 民 族 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課程名稱 塑料成型工藝學(xué) 設(shè)計(jì)題目名稱 塑料樂(lè)扣水杯設(shè)計(jì) 起止時(shí)間 成 績(jī) 指導(dǎo)教師簽名 北方 民族大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 2 目錄 1杯蓋 .............................................................................................................................. 4 .............................................................................................. 4 .................................................................................................. 4 ........................................................................................... 6 ........................................................................................... 6 ................................................................................ 8 .................................................................................... 8 ........................................................................................... 8 制品成型脫模后的處理 ............................................................................ 9 ............................................................