塑料成型模具设计

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1、第一节塑料的使用性能一、塑料的突出性能（优点）1．密度2．比强度3．绝缘性能4．防震、隔热、隔音性能5.耐腐蚀性能6.加工性能7.自润滑性 第二节塑料的成型性能一、塑料的流动性塑料的注射成型过程：塑料→熔融状态→浇注系统→模具型腔。该过程由塑料的流动性来实现，因而塑料的流动性直接影响到注射成型过程和塑件质量。影响塑料流动性的主要因素：1．分子结构分子量小者，黏度小，流动比大，则流动性好，如聚乙烯、聚丙烯、尼龙等；分子量大者，黏度大，流动比小，则流动性差，如聚砜、聚碳酸酯等。流动性好的塑料在注射过程中易产生溢边，故模具配合面的间隙应小些；反之则反。2．模具结构流道形式及长度

2、：流道截面积大时，物料流动顺畅，但过大则塑料损耗增加，成型及固化时间延长，成本提高。故流道的结构形式应使截面积尽量大但表面积尽量小：圆柱形最优，梯形、矩形次之。流道长度应尽量短。3．其他增加注射压力、提高流道及型腔型芯光洁度、提高融料温度等均可提高塑料流动性。二、塑料的结晶性1．热塑性塑料在冷凝时视其有无出现结晶现象而分为结晶性塑料（如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、尼龙等）和非结晶性塑料（如聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS等）。2．外观：结晶性塑料多为不透明或半透明，而非结晶性塑料多为透明。例外：聚四甲苯戊烯属结晶性但高度透明，而ABS属非结晶性但不透明。3．结晶性塑料注射成型过程中

3、应注意：(1)熔点范围窄，应控制进料温度；(2)料温上升到成型温度所需热量大，应选用塑化能力大的设备；(3)控制和调节模温并应充分冷却；(4)成型收缩率大，易产生缩孔和气孔。三、塑料收缩率S1．收缩率得塑件尺寸小于模具相应尺寸，故设计时应予以考虑。S=（D-M）/D×100%D——室温下模具的直线尺寸；M——室温下模具的直线尺寸。即D=M/（1-S）=M（1+S）/（1-S2）因为S很小，1-S2趋于0，故D=M（1-S）D——成型零件设计的公称尺寸，㎜；M——塑件的公称尺寸，㎜；S——塑件的成型收缩率，%。2．收缩率的影响因素（1）塑料材料：软质塑料的热胀系数大，故成型

4、收缩率亦大；结晶性塑料比非结晶性塑料的收缩率大。（2）塑件形状：壁厚者大于壁薄者；内孔大于外形；形状简单者大于复杂者。（3）流动方向：与进料方向平行的尺寸比与进料方向垂直的尺寸收缩率大；热塑性增强塑料沿料流方向收缩率小，垂直料流方向收缩率大；浇口截面积大的收缩率小，距浇口近的收缩率小。（4）成型条件：模具温度高时收缩率大；料温高时收缩率小；注射压力大时收缩率小；冷却速度快、冷却时间长的收缩率小。四、塑料的热敏性和水敏性1.热敏性指在加工状态下受热易引起分解的性能对于热敏性较大的塑料，在设计模具和选用设备时应注意：可能不用点浇口；螺杆压缩比要小。2.水敏性指在加工中水分含量

5、较大时会引起水解反应。这类塑料加工前要好好干燥，进可能降低含水量。五、常用热塑性塑料的成型性能（略）   第三节塑料的注射成型过程成型是热塑性塑料的主要成型方法，其成型过程是：塑料在注机料筒中被加热至熔融并保持流动状态，然后在注射机挤压系统的高压下定温、定压、定量地注射到闭合的模腔内成型，熔料经过冷却固化后成型，模具开启后将塑件顶出。其工艺流程如图1－1。实质上，塑料的注射成型过程归纳起来就是塑化、注射和模塑三个过程。一、塑化过程指塑料在机筒内给加热达到流动状态，经螺杆旋转或柱塞的推挤达到组分均匀并且有良好的可塑性过程。对该过程的要求是：熔料进入模腔前应达到规定的成型温度

6、且均匀一致，并在规定的时间内提供足够的数量。二、注射过程1.注射压力：塑料由料筒进入模腔需克服熔料与料筒、浇注系统及模腔间的外摩擦力和熔料间的内摩擦力，故需较高的注射压力，一般喷嘴的注射压力在80~120MPa。2.注射效率：柱塞式注射机与螺杆注射机的注射效率不同。在柱塞式注射机中，塑料受压受热时分三个区段和三种状态：粒状物料被压成柱状固体；受热变成半固状；再变成熔融体。在该三区段中，柱塞推动柱状固体段所需的注射压力占总压力的80%，属于无用功，故压力损失较大，注射效率较低。而在螺杆是注射机中，塑料颗粒在固体区内形成固体塞并逐渐熔为液态，与料筒的摩擦力较小，注射压力损失小

7、，故注射效率较高。三、模塑过程指从塑料熔体注射入模具开始，经充满模腔、冷却、固化、定型，直至塑件从模腔内脱出的过程。该过程可分为如下四个阶段：1．充模阶段0~t1从柱塞或螺杆开始推动熔料起至塑料充满型腔为止。注射压力在该过程中起主要作用，它决定充模时间。快速充模：注射压力较大时，熔体通过喷嘴、主流道、分流道及浇口时产生大量摩擦而使温度升高，可得到强度及外观很好的塑件。慢速充模：注射压力较小时，先进入模腔的塑料温度下降，黏度提高，当熔料温度降至软化点以下时，固化时会有冻结的取向分子，使塑件强度受影响，甚至出现裂纹。2．保压阶段t