塑料的種類及應(yīng)用

1、第1章 塑料成型工藝基礎(chǔ) 塑料的種類及工藝性 1.1塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性1.2塑料制件結(jié)構(gòu)設(shè)計示例1.3課件制作：袁正東1.1 塑料的種類及工藝性 塑料制品所使用的主要原料和輔助材料，一般包括合成樹脂和各種添加劑兩大部分。 合成樹脂中，最常用的有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯，以及聚酰胺、酚醛樹脂和氨基塑料等。 塑料制品中的輔助材料，是指向樹脂中加入的增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、填充劑、著色劑、發(fā)泡劑、紫外線吸收劑、阻燃劑、抗氧劑、抗靜電劑等多種助劑。 通用塑料：產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價廉的塑料。 工程塑料：承受一定的外力作用，有良好的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下保持其優(yōu)良性能，作為

2、工程結(jié)構(gòu)件的塑料。 特種塑料：一般指塑料中加 入玻璃纖維等填料作為增強(qiáng)材料,改善塑料力學(xué)、電氣性能。1按塑料的用途 在常溫狀態(tài)下，熱塑性塑料是硬的固體，加熱后會變軟，成為可流動的穩(wěn)定粘稠液體，在此狀態(tài)下具有可塑性，可塑制成一定形狀的塑料件，冷卻后會變硬定型。 熱塑性塑料可反復(fù)加工，廢品可以回收再利用，所以得到廣泛應(yīng)用。其成型過程中只有物理變化，而無化學(xué)變化，其變化是可逆的。常用熱塑性塑料見表11。 2按塑料的成型特性 熱塑性塑料2按塑料的成型特性 熱固性塑料 在常溫狀態(tài)下，熱固性塑料也是固體，加熱之初其化學(xué)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了變化，具有可塑性?？伤苤瞥尚魏蟛辉僮兓?。若繼續(xù)加熱也不會變軟不再具有可塑性，所

3、以只能一次成型，廢品不能回收利用。 在這一變化過程中，既有物理變化又有化學(xué)變化，變化過程不可逆。生產(chǎn)中常用的各種熱固性塑料見表12。 1、密度小，質(zhì)量輕 質(zhì)量輕、機(jī)械性能好,比強(qiáng)度(強(qiáng)度與密度的比值)高,故可制做輕質(zhì)高強(qiáng)度制品. 2、絕緣性能好 塑料本身是很好的絕緣物質(zhì),目前可以說沒有哪一種電氣制品不使用塑料的。 3、耐腐蝕性能好 塑料一般耐各種化學(xué)藥品的腐蝕,不會象金屬那樣易生銹或受到腐蝕.使用時不必?fù)?dān)心酸、堿、鹽、油類、藥品、潮濕及霉菌等的侵蝕. 4、吸振性能好 具有優(yōu)良的減震、消音性能;透明塑料(如:pmma、ps、pc等)可制作透明的塑料制品(如:鏡片、標(biāo)牌、罩板等). 5、耐磨性能好

4、 多數(shù)塑料都耐磨損，在現(xiàn)代工業(yè)中，齒輪、軸承、密封圈等都已采用塑料。 1、收縮性 塑料制件從模具中取出冷卻到室溫后，發(fā)生尺寸收縮的特性稱為收縮性。 2、結(jié)晶性 一般熱塑性塑料的結(jié)構(gòu)分為結(jié)晶形和非結(jié)晶形兩種。 3、流動性 塑料在一定的溫度與壓力下填充模具型腔的能力稱為塑料的流動性。（拉西格流動指數(shù)） 4、吸濕性 塑料中因為含有各種添加劑，對水分有不同的親疏程度，所以塑料可分為吸濕、粘附水分和不吸濕、不粘附水分兩種。 5、熱敏性 熱敏性是指塑料對熱降解的敏感性。 6、水敏感性 有的塑料即使含有少量水分，在高溫、高壓下也會發(fā)生分解，稱為水敏感性。 1.2 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性，

5、是設(shè)計師進(jìn)行塑料制件外形及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須考慮的主要問題之一。 塑料制件的幾何形狀應(yīng)盡可能保證有利于成型原則，以防止成型時產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷以及開裂等缺陷，并簡化模具結(jié)構(gòu)。塑料制件的幾何形狀包括制件的尺寸精度、表面粗糙度、壁厚、脫模斜度、加強(qiáng)筋、圓角、孔、螺紋、嵌件、文字、標(biāo)志及符號等。 塑料制件的尺寸及精度不高，往往受到多種因素的影響，在塑料品種和工藝條件一定的情況下，塑料制件精度很大程度上取決于模具的制造公差。 目前塑件分為八個精度等級，每種塑料可選其中三個等級，即較高精度、一般精度、較低精度，如表14所示。 1塑料制件的尺寸及公差 塑件的表面質(zhì)量主要是指制品表面缺陷和表面粗糙度。

6、塑料制品的表面缺陷包括毛邊、起泡、翹曲、熔接痕、缺料、溢料、凹陷、銀紋、噴射痕、扭曲、龜裂等。 塑件的表面粗糙度由模具型腔壁的表面粗糙度決定，模具型腔壁的表面比塑料制件的表面粗糙度低12級。 2塑料制件的表面質(zhì)量 塑料制件的幾何形狀應(yīng)盡可能保證有利于成型的原則。即開模取出塑件時，盡可能不采用復(fù)雜的瓣合分型與側(cè)抽芯。 為此，塑件的內(nèi)、外表面形狀要盡量避免旁側(cè)凹陷結(jié)構(gòu)；否則不但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造周期延長，成本提高，模具生產(chǎn)率降低，而且還會在分型面上留下毛邊，增加塑件的修整工作量。 （1）塑料制件的壁厚應(yīng)力求均勻、厚薄適當(dāng)，以減小應(yīng)力的產(chǎn)生，并且壁厚的大小及形狀必須考慮制件構(gòu)造強(qiáng)度、脫模強(qiáng)度等因素（

7、如圖1-4)。1壁厚的設(shè)計要點 （2）均勻壁厚的平板類制件會產(chǎn)生翹曲變形，應(yīng)將平板改成拱形板(如圖1-5)。 （3）壁厚不能過薄或過厚，過薄會使熔融塑料在模具型腔中的流動阻力增大，大型復(fù)雜制件則難以充滿型腔。1壁厚的設(shè)計要點 （1）熱塑性塑料制件的壁厚，常取1.04.0mm。熱塑性塑料制件最小壁厚可參考表17。2壁厚的取值范圍 （2）熱固性塑料制件的壁厚，小型制件取1.62.5mm，中型制件取2.04.0mm，大型制件取3.28.0mm。熱固性塑料制件最小壁厚可參考表18。 （3）流動性差的塑料可適當(dāng)加大壁厚，但不超過10 mm。2壁厚的取值范圍 脫模斜度又稱拔模斜度、出模斜度，是指與脫模方向

8、平行的塑料制件品的表面上應(yīng)具有的傾斜角度，其值以度數(shù)表示。 在設(shè)計時，應(yīng)注意以下幾個方面：（1）對于較硬和較脆的塑料制件，脫模斜度可以取大值。（2）塑料的收縮率較大或制件的壁厚較大時，應(yīng)取較大的脫模斜度。 在設(shè)計時，應(yīng)注意以下幾個方面： （3）熱塑性應(yīng)比熱固性塑料制件的脫模斜度大一些。 （4）大型的塑料制件，內(nèi)表面的脫模斜度大于外表面。 （5）對于高度較大及精度較高的塑件選較小的脫模斜度。 （6）型芯長度及型腔深度較大，脫模斜度通常取0.5。 加強(qiáng)筋的作用是在不增加壁厚的情況下，增加塑料制件的強(qiáng)度和剛度，避免塑料制件翹曲變形。1加強(qiáng)筋 加強(qiáng)筋的形狀和尺寸如圖17所示。筋的寬度b應(yīng)不大于壁厚t；

9、高度h3t；脫模斜度=23；筋的頂部應(yīng)為圓角，筋的底部也須用圓角r過渡，r應(yīng)不小于0.25t。 加強(qiáng)筋設(shè)計要點：1加強(qiáng)筋加強(qiáng)筋厚度小加強(qiáng)筋厚度小于壁厚于壁厚加強(qiáng)筋與支承加強(qiáng)筋與支承面間留有間隙面間留有間隙平板類零件加強(qiáng)筋方平板類零件加強(qiáng)筋方向與料流方向平行向與料流方向平行 凸臺是用來增強(qiáng)孔或裝配附件的凸出部分的。凸臺應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，同時應(yīng)避免因凸臺與其周圍發(fā)生突變。 如圖110所示，凸臺應(yīng)設(shè)置在塑料制件的邊角，高度應(yīng)高出平面0.5mm以上，有足夠的強(qiáng)度，恰當(dāng)?shù)拿撃Ｐ倍取?2凸臺 塑料制件除了在使用要求上必須采用尖角之外，其余所有轉(zhuǎn)角處均應(yīng)采用圓弧過渡，因為尖角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響塑料制件強(qiáng)度

10、。 采用圓角的優(yōu)點主要有兩方面： （1）避免應(yīng)力集中提高了塑料制件的強(qiáng)度及外觀效果。 （2）模具在淬火和使用時不致因應(yīng)力集中而開裂。 塑料制件上常常帶有各種通孔和盲孔，這些孔是用模具的型芯來成型的，在設(shè)計上應(yīng)注意以下點： （1）孔應(yīng)設(shè)置在不易削弱塑料制件強(qiáng)度的地方。 （2）在孔之間及孔與邊緣之間均應(yīng)有足夠的距離（一般應(yīng)大于孔徑），如下表中熱固性塑料孔距關(guān)系。 （3）塑料制件上起固定作用的孔，其四周應(yīng)采用凸臺來加強(qiáng)，如圖110所示。 （4）盲孔只能用一端固定的型芯成型，其深度應(yīng)淺于通孔。 （5）當(dāng)塑料制件的孔為異型孔時（斜孔或復(fù)雜形狀孔），可采用拼合型芯的方法成型，以避免側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)。 塑料制件

11、上的螺紋可以模塑時直接成型，也可在模塑后機(jī)械加工成型。現(xiàn)在廣泛采用塑料模成型。 螺紋在設(shè)計上應(yīng)注意以下點： （1）模塑的螺紋其外螺紋直徑不宜小于4mm，內(nèi)螺紋直徑不宜小于2mm，精度（如下表）不高于3級。 （2）為防止塑料制件上螺孔的最外圍螺紋崩裂或變形，應(yīng)使孔始端有一深度0.20.8mm的臺階孔，螺紋末端不宜延伸到與底面相接處，一般留不小于0.2mm距離，如圖113所示。 （3）螺紋的形狀盡量采用圓形或梯形，如圖1-14所示。 （4）當(dāng)需要在塑料制件的同一軸線上壓制兩段或幾段螺紋時，必須使螺紋和旋轉(zhuǎn)方向相同，否則就無法擰下來。 （1）提高塑料制件局部的強(qiáng)度、硬度耐磨性導(dǎo)電性等。 （2）增強(qiáng)塑

12、料制件的尺寸和形狀的穩(wěn)定性，高精度。 （3）降低塑料的消耗及滿足其它多種要求。 采用嵌件會增加塑料制件的成本，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在塑料制件成型時，要安全嵌件會降低生產(chǎn)率，難于實現(xiàn)自動化。1嵌件的用途 （1）金屬嵌件一般采用圓形或?qū)ΨQ形狀，保證收縮均勻。 （2）為了防止塑料制件應(yīng)力開裂嵌件周圍的塑料層應(yīng)有足夠的厚度（如下表），同時嵌件本身結(jié)構(gòu)不應(yīng)帶有尖角。 （3）為了防止嵌件受力時轉(zhuǎn)動或拔出，嵌件部分表面應(yīng)制成交叉滾花、溝槽、開孔等結(jié)構(gòu)，便于嵌件固定在模具內(nèi)。 2嵌件的結(jié)構(gòu)要求 塑料鉸鏈設(shè)計注意事項： （1）塑料制件本身壁厚小的，中間薄膜處應(yīng)相應(yīng)薄一些；壁厚大的，中間薄膜處應(yīng)相應(yīng)厚一些，但不超過0.

13、5mm，否則失去作用。1鉸鏈（2）在成型過程中，塑料必須從塑料制件本身的一側(cè)，通過中間薄膜流向另一側(cè)。脫模后立即折曲幾次。 搭扣是塑料制件的一種聯(lián)接方法，使用方便，價格低廉。它可以用于臨時性和永久性的聯(lián)接，且具有結(jié)構(gòu)簡單、裝配容易、加工方便、不需要緊固件等優(yōu)點。 生活中常見的搭扣有拉鏈聯(lián)接、卡勾聯(lián)接、捆扎聯(lián)接、合頁聯(lián)接、按扣聯(lián)接、插口聯(lián)接等形式。 （1）拉鏈聯(lián)接 主要用于塑料 袋和箱包的密封， 用擠出成型法生產(chǎn)。2搭扣 （2）卡勾聯(lián)接 主要用于經(jīng)常拆卸的地方（例如筆記本電源、手機(jī)外殼組裝等）和一些箱蓋活動聯(lián)接。2搭扣 （3）捆扎聯(lián)接 常用于各種系繩，用于衣服標(biāo)簽聯(lián)接、導(dǎo)線的捆扎，要求聯(lián)接速度快

14、、牢固可靠。2搭扣 （4）合頁聯(lián)接 合頁聯(lián)接是盒體和蓋的聯(lián)接。其模具結(jié)構(gòu)簡單，裝配容易。 （5）按扣聯(lián)接 主要用于片材的聯(lián)接和衣服上的按扣聯(lián)接。一般用軟塑料來成型。2搭扣 （6）插口聯(lián)接 多用于各種箱包上、衣服上，其利用機(jī)械互鎖和兩件之間的摩擦力來實現(xiàn)塑料制件彼此聯(lián)接。2搭扣 由于造型、裝飾或其他特殊要求，常需要在塑料制品上制出文字或圖案等標(biāo)志。塑料制件上的文字、圖案等符號分三種形式：凸字、凹字、凹坑凸字，如圖1-23所示。 為了使塑料制件表面美觀可以在塑料制件表面設(shè)計各種裝飾花紋，有時可在塑料成型后粘上或燙印上各種裝飾花紋。 1.3 塑料制件結(jié)構(gòu)設(shè)計示例 設(shè)計塑料產(chǎn)品時必須綜合考慮產(chǎn)品外觀、性能和工藝之間的矛盾。有時犧牲部分工藝性，可得到很好的外觀或性能。當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計實在無法避免成型產(chǎn)生的缺陷時，應(yīng)盡可能讓缺陷發(fā)生在產(chǎn)品的隱蔽部位。 下面以圖1-24所示的洗發(fā)水瓶蓋為例，介紹一下塑料制件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 由于洗發(fā)水瓶蓋屬于外觀產(chǎn)品，對外觀要求較嚴(yán)格，如外觀必須光澤，飽滿，顏色均勻。 1分析產(chǎn)品的外觀結(jié)構(gòu)1.3 塑料制件結(jié)構(gòu)設(shè)計示例 2合理選材 洗發(fā)水瓶蓋用于包裝日常用品，考慮到用量大，應(yīng)該選擇可回收再利用的熱塑性塑料。 聚丙烯（pp）屬于結(jié)晶性塑料，流動性極好，吸濕性小，并且同類產(chǎn)品也都選擇pp，所以，主要材料定為pp。輔助材料中需要添加