塑料成型工艺学
《塑料成型工艺学》复习资料整理总结
《塑料成型工艺学》复习资料整理总结1、液体的流动和变形受到的应力有剪切、拉伸和压缩三种应力。
三种应力中，剪切应力对塑料的成型最为重要。
2、假塑性流体的粘度随剪切应力或剪切速率的增加而下降的原因与流体分子的结构有关。
对聚合物溶液来说，当它承受应力时，原来由溶剂化作用而被封闭在粒子或大分子盘绕空穴内的小分子就会被挤出，这样，粒子或盘绕大分子的有效直径即随应力的增加而相应地缩小，从而使流体粘度下降。
因为粘度大小与粒子或大分子的平均大小成正比，但不一定是线性关系。
对聚合物熔体来说，造成粘度下降的原因在于其中大分子彼此之间的缠结。
当缠结的大分子承受应力时，其缠结点就会被解开，同时还沿着流动的方向规则排列，因此就降低了粘度。
缠结点被解开和大分子规则排列的程度是随应力的增加而加大的。
3、膨胀性流体的表观粘度会随剪切应力的增加而上升。
4、表观粘度：非牛顿流体流动时剪切应力和剪切速率的比值称为表观粘度。
5、挤出胀大：聚合物熔体在挤出模口后膨胀使其横截面大于模口横截面的现象，由弹性效应引起。
6、鲨鱼皮症：是发生在挤出物表面上的一种缺陷。
这种缺陷可自挤出物表面发生闷光起，变至表面呈现与流动方向垂直的许多具有规则和相当间距的细微棱脊为止。
7、熔体破碎：熔体破碎是挤出物表面出现凹凸不平或外形发生畸变或断裂的总称。
8、塑料加热与冷却不能有太大的温差塑料是热的不良导体，导热性较差。
加热时，热源与被加热物的温差大，物料表面已达到规定温度甚至已经分解，而内部温度还很低，造成塑化不均匀。
冷却时温差大，物料表面已经冷却，而内部冷却较慢，收缩较大，形成较大的内应力。
9、剪切流动和拉伸流动的区别剪切流动是流体中一个平面在另一个平面的滑动，拉伸流动是一个平面两个质点间的距离拉长。
此外拉伸粘度还随所拉应力是单向、双向而异，剪切粘度则无。
10、交联过程的三个阶段：甲阶，这一阶段的树脂是既可以溶解又可以熔化的物质。
乙阶，此时树脂在溶解与熔化的量上受到了限制。
最新塑料成型工艺学(思考题答案)
序言及第一章1.为什么塑料成型加工技术的发展要经历移植、改造和创新三个时期？(P2)第一段2.移植期、改造期和创新期的塑料成型加工技术各有什么特点?答：移植时期用移植技术制造的塑料制品性能较差，只能成型加工形状与结构简单的制品．而且制品的生产效率也比较低。
这段时问虽然已经出现了几种改性纤维素类热塑性塑料，但其使用性远不如酚醛和脲醛等热固性塑料料，从而使压缩模塑等特别适合成型热固性塑料的制品生产技术；其一是塑料的成型加工技术更加多样化，从前一时期仅有的几种技术发展到数十种技术，借助这几十种技术可将粉状、粒状、纤维状、碎屑状、糊状和溶液状的各种塑料原材料制成多种多样形状与结构的制品，如带有金属嵌件的模制品、中空的软制品和用织物增强的层压制品等；其二是塑料制品的质量普遍改善和生产效率明显提高，成型过程的监测控制和机械化与自动化的生产已经实现，全机械化的塑料制品自动生产线也已出现；其三是由于这一时期新开发的塑料品种主要是热塑性塑料，加之热塑性塑料有远比热固性塑料良好的成型工艺性，因此，这一时期塑料成型加工技术的发展，从以成型热固性塑料的技术为重点转变到以成型热塑性塑料的技术为主; 进入创新时期的塑料加工技术与前一时期相比，在可成型加工塑料材料的范围、可成型加工制品的范围和制品质量控制等方面均有重大突破。
采用创新的成型技术，不仅使以往难以成型的热敏性和高熔体粘度的她料可方便地成型为制品，而且也使以往较少采用的长纤维增强塑料、片状馍型料和团状模塑料也可大量用作高效成型技术的原材料。
3.按所属成型加工阶段划分，塑料成型加工可分为几种类型？分别说明其特点。
答：一次成型技术,二次成型技术,二次加工技术一次成型技术，是指能将塑料原材料转变成有一定形状和尺寸制品或半制品的各种工艺操作方法。
目前生产上广泛采用的挤塑、注塑、压延、压制、浇铸和涂覆等。
二次成型技术，是指既能改变一次成型所得塑料半制品(如型材和坯件等)的形状和尺寸，又不会使其整体性受到破坏的各种工艺操作方法。
塑料成型工艺及模具设计第一章
塑料成型工艺及模具设计第一章第一章：塑料成型工艺及模具设计1.1塑料成型工艺简介塑料成型，是将塑料通过特定的工艺方法，使其变成所需的形状和尺寸的过程。
塑料成型工艺主要包括热塑性塑料成型和热固性塑料成型两大类。
1.1.1热塑性塑料成型热塑性塑料成型是将塑料加热到一定温度，使其软化，然后通过压力或模具的作用，使其成型为所需形状的工艺。
常见的热塑性塑料成型方法包括挤出成型、注塑成型、吹塑成型、压延成型等。
1.1.2热固性塑料成型热固性塑料成型是将塑料加热到一定温度，使其发生化学固化反应，并成型为所需形状的工艺。
常见的热固性塑料成型方法包括压缩成型、注射成型、胶粘剂成型等。
1.2模具设计原理及要点塑料成型的关键在于模具的设计。
模具设计的质量将直接影响到成型工艺的稳定性和产品质量。
模具设计时需要考虑以下原理和要点：1.2.1成型原理根据塑料的成型原理，合理设计模具的结构和形状。
模具应能够保证塑料的充填、冷却、收缩和脱模等过程的顺利进行。
1.2.2材料选择模具的选择应根据成型工艺和塑料材料的性质来确定。
模具应具有足够的强度和硬度，以确保其长期使用而不变形或磨损。
1.2.3模具表面处理模具表面的处理直接影响到成型产品的表面质量。
常见的模具表面处理方法有抛光、电镀、渗碳等，以提高模具的寿命和产品的表面光滑度。
1.2.4热、冷却控制模具的热、冷却控制对于塑料的成型质量和生产效率非常重要。
热通道设计应合理，确保塑料在模具中的温度均匀分布，避免局部过热或过冷导致产品缺陷。
1.2.5模具结构设计模具的结构设计应合理，能够满足产品的形状和尺寸要求，同时便于操作、维修和更换模具。
1.3热塑性塑料成型方法及模具设计1.3.1挤出成型挤出成型是将加热软化的塑料通过挤压机的螺杆进料口，经过螺杆的向前转动和螺纹槽的压力作用，使塑料从模头的出料口挤出，成型为所需截面形状的工艺。
模具设计要点：-模头设计应根据产品的截面形状和尺寸要求，确定挤出口的形状和尺寸。
塑料成型工艺学培训教材PPT课件( 38页)
可分成二工位、三工位、四工位。 1.对注射型坯模中型腔和芯棒的设计要求
7.4.2 注射吹塑设备特点
注射型坯模由两半模具、芯棒、底板和颈圈组成。 （1）根据制品的形状、壁厚、大小和塑料的收缩性、 吹胀比设计整体型坯的形状。 （2）型坯形状确定后，设计芯棒的形状
①芯棒直径应小于吹塑容器 颈部的最小直径； ②容器的最小直径尽可能大 些。
7.4.2 注射吹塑设备特点
芯棒的作用：①充当阳模，成型型坯 ②输送型坯到吹塑模具 ③加热保温吹气通道
2.吹塑模具的设计要求 呈现容器形状、表面粗糙度及外观质量。 保证吹胀后能充分冷却定型，顺利排除气体，无合缝 线。
7.4. 注射吹塑要点
1.管坯温度与吹塑温度 注射成型时：温度高，粘度低，易变形，转移过程中
7.1 概述
LDPE：食品包装容器 HDPE：商品容器 超高分子量PE：大型容器、熔料罐 PVC：矿泉水、洗涤剂瓶 PP：薄壁瓶子 PET：饮料瓶
7.2 中空吹塑设备
挤出吹塑 中空吹塑 注射吹塑
拉伸吹塑
挤出－拉伸－吹塑
注射－拉伸－吹塑
型坯的制造——型坯的吹胀
7.2.1 型坯成型装置
间断挤出 挤出型坯方式
① 吹气针管安装在模具型腔 的半高处，压缩空气通过针 管吹胀型坯 ②制品颈部有一伸长部分， 以便吹针插入
7.2.2 吹胀装置
特点： 适于不切断型坯连续生产的旋转吹塑成型。 吹制首尾相连的小型容器。 在模具内部装入型坯切割器，可吹塑无颈制品。 适合吹制有手柄的容器，手柄与本体不相通。
缺点：开口制品需整饰加工， 模具设计较复杂。 不适宜大型容器的吹胀。
特点：
① 流道内压缩比较大，口模 部分定型段较长。 ② 熔体在流道内易滞留，机 头内熔体性能差异。
塑料成型工艺学课件第五章挤出成型
3
冷却和定型
挤出产生的热量通过冷却和定型系统使塑料固化，形成所需产品。
常见的挤出成型工艺塑料制品的生 产，如塑料管材、板材和 型材等。
2 双螺杆挤出
适用于工程塑料和特殊塑 料制品的生产，如塑料薄 壁制品和复合材料等。
3 共挤出
用于制备多层结构的复合 型材，如隔热管、隔音板 等。
常见的挤出成型缺陷及其解决措施
气泡
调整挤出机、模具和材料的参数，提高材料的 熔体温度和排气能力。
熔体中断
检查挤出机和模具的磨损和堵塞问题，确保材 料的连续供给。
螺纹纹理
调整挤出机和模具的温度、速度和压力，改善 模具的设计和制造。
尺寸不合格
优化挤出工艺参数，检查挤出机和模具的精度， 控制材料的品质。
挤出机的工作原理和组成部分
工作原理
挤出机通过将塑料材料加热、熔化、压缩和挤出， 形成连续的塑料型材或薄壁制品。
组成部分
挤出机主要由进料系统、加热和熔融系统、挤出系 统以及冷却和定型系统等组成。
挤出工艺的基本步骤和流程
1
进料和预热
塑料料粒经过熔融预热系统加热和软化，准备挤出。
2
熔融和挤出
熔化塑料通过螺杆在挤出机筒内熔融，然后被挤出模具形成型材。
挤出模具的设计要点和注意事项
挤出模具的设计需要考虑材料流动性、产品形状和尺寸、模具结构等因素。合理设计模具可以提高挤出成型的 质量和效率。
优点和局限性：挤出成型工艺的优势和限制
优点
高生产效率、产品外观光滑、成型质量稳定、无需 二次加工等。
局限性
对于某些复杂形状的产品来说，挤出成型可能无法 满足要求。
塑料成型工艺学课件第五 章挤出成型
本章将介绍挤出成型工艺的定义、概况以及其工作原理和组成部分。还将探 讨挤出工艺的基本步骤和流程，以及常见的分类和应用。最后，我们将讨论 挤出模具的设计要点和注意事项，以及挤出成型的优点、局限性和解决措施。
塑料成型工艺学第十章压延成型
1．辊筒直径和长度
辊筒直径D(外径)和长度L(有效长度)通常用以表征压延机的 规格，是重要的特征参数。 辊筒长度越大，表示所能加工制品的宽度越大。平常所说辊 筒长度，是指有效长度，并非实际长度。一般实际长度比有 效长皮多20—30mm，这跟操作技术有关。有效氏度就是制 品的最大幅宽。 随着辊筒长度增大，辊筒直径也要相应增加，以增大辊筒的 刚性，否则辊筒变形大，无法保证制品的精度。 压延机辊简的长径比是指辊筒有效长度与辊筒直径的比值。 加工软质塑料制品，由于辊筒所受的分离力比硬质制品小， 其长径比可以大些，常取L／D＝2.5～2.7， 一般不超过3； 而硬质制品，L／D＝2～2.2。长径比的取大取小，跟冶金和 机械制造技术水平有关，各国不尽相同。 长径比取小，对提高制品精度有利，但会使单位产量的功率 消耗增大。
第十一章 压延成型
压延成型是生产高分子材料薄膜和片材的主要 方法。 它是将接近粘流温度的物料通过一系列轴向旋 转着的平行辊筒的间隙，使其受到挤压和延展 作用，成为具有一定厚度和宽度的薄片状制品。 压延成型的主要塑料是聚氯乙烯、ABS、聚乙 烯醇、纤维素、改性聚苯乙烯、聚乙烯等塑料。
压延成型产品
• 塑料压延成型一般适用于生产厚度为0.05～05mm的 软质PVC薄膜和厚度为0.3～1.00mm的硬质PVC片 材。
图9—8表示物料进入两个相向旋 转的辊筒间的挤压情况，压延时， 物料是被摩擦力带入辊缝而流动。 由于辊缝是逐渐缩小的，因此当物 料向前行进时，其厚度越来越小， 而辊筒对物料的压力就越来越大。 然后胶料快速地流过辊距处．随着 胶料的流动，压力逐渐下降，至胶 料离开辊筒时，压力为零。 压延中物料受辊筒的挤压，受到压 力的区域称为钳住区，辊筒开始对 物料加压的点称为始钳住点，加压 终止点为终钳住点，两辊中心(两 辊筒圆心连线的中点)称为中心钳 住点，钳住区压力最大处为最大压 力钳住点。
塑料成型工艺学
注射挤出时主要受剪应力;吹塑,薄膜拉 伸、中空吹塑、熔体在锥形流道内的流 动、单丝的生产等成型时拉伸与剪切应 力同时存在;压缩应力成型时一般不予 考虑.
2.液体在平直导管内受剪切应力而发生流动的形
式有：层流和湍流两种。
层流:液体主体的流动是按许多彼此平行的流层进 行，同一流层之间各点的速度彼此相同，但各层之 间的速度不一定相等.
受力分析及推导
四.端末效应
端末效应:入口端有压力降,出口端熔体先收缩后膨胀 的现象叫做端末效应.
原因:
(1).入口端,流体从大管到小管流动要变形,但聚合物 有弹性,消耗一部分能量;流体从大管到小管流动 时,流体速度有变化,也要消耗能量,使得入口端 压力降较大.
(2).出口端,由于突然间无阻力,平均流速提高,而总流
②剪切流动 流体流动,高分子构象发生变化,分 子从未受剪切时的自由卷曲状态变为沿剪切方 向伸展开状态的同时储存了高弹形变,被带出口 模后松弛,表现为Braus效应
3.粘性和弹性形变
聚合物熔体在受有应力时，存在粘性和弹性两种形 变
(1)特点：粘性变形没有回复的可能，但弹性变 形可以 回复。
(2)松弛过程：弹性变形的发展和恢复过程 松弛时间：聚合物熔体受应力作用时表观粘度对弹 性模量的比值
剪应力：单位面积所受的剪切力
=P/A （N / m2 或Pa）
剪切速率: dv/dr( s1)
按照流体流动时剪切应力 与剪切速率 的关系
可将流体分为牛顿和非牛顿流体两种.
（二）、 牛顿流体Newton fluid
描述流体层流最简单的规律是牛顿流动定 律：当有剪切应力 于定温下加于两 个相距为dr的液体平行层面以相对速 度dv移动时（见上页图），则剪应力 与剪切速率dv/dr之间呈下列线性关系：
塑料成型工艺学
塑料成型工艺学塑料成型工艺学是一门研究塑料制品加工的技术学科。
它主要研究如何将热塑性塑料或热固性塑料加工成所需的形状和尺寸的制品。
塑料制品广泛应用于生活和工业领域，如家电、汽车、机械、建筑等，因此塑料成型工艺学的研究和应用具有重要的意义。
塑料成型工艺学包括热成型和冷成型两大类。
热成型是指将塑料加热至一定温度后，通过模具的压力，使其成型的加工方法。
常见的热成型方法有挤出成型、注塑成型、吹塑成型和热压成型等。
其中，注塑成型是最常用的一种方法，它可以实现高精度、高质量、高效率的生产，适用于制造各种形状的塑料制品。
与热成型相对应的是冷成型，它是指在塑料未加热的情况下，通过力的作用使其成型的加工方法。
常见的冷成型方法有挤压成型、拉伸成型、压缩成型和注射成型等。
这些方法主要适用于热敏性塑料或特殊塑料的加工，具有一定的优点和局限性。
塑料成型的过程中，模具起着至关重要的作用。
模具的设计和制造是决定制品质量的关键因素之一。
模具的设计需要考虑成型件的形状、尺寸、材料、成型工艺等多个因素，同时还要考虑模具的材料、结构、制造工艺等因素，以确保模具的质量和寿命。
塑料成型工艺学的研究还包括塑料材料的选择、加工工艺优化、制品缺陷分析和质量控制等方面。
塑料材料的选择需要考虑材料的物理、化学性质以及成本等因素，以满足制品的性能要求和经济效益。
加工工艺的优化可以提高生产效率、降低成本和改善制品品质。
制品缺陷分析和质量控制可以帮助企业及时发现和解决生产过程中的问题，提高产品质量和市场竞争力。
塑料成型工艺学是一门综合性的学科，涉及材料科学、机械工程、模具设计、工艺控制等多个领域。
随着塑料制品市场的不断扩大和技术的不断进步，塑料成型工艺学也在不断发展和创新，为推动塑料制品产业的发展做出了重要贡献。
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7.1 概述 BLOW Molding 又称吸塑模塑，是制造空心塑料制 品的成型方法。 借鉴于玻璃容器吹制工艺。 20世纪30 年代发展成为塑料吹塑技术。 中空吹塑：借助气体压力使闭合在模具中的热熔塑料 型坯吸胀形成空心制品的工艺。 型坯类型： ① 挤出型坯 ② 注射型坯
7.1 概述
生产大型吹塑制品，如：啤酒桶、垃圾桶。
7.2.1 型坯成型装置
C:口模直径的确定：
（1）适合制品外径的吹胀比（即制品外径与型坯外径 之比）
Dd ? Dmax / B(s ? 1)
Dd：口模直径 Dmax ：制品最大外 径 B：吹胀比
S：膨胀比
（2）型坯的最大外径的确定，需考虑口模膨胀
7.2.1 型坯成型装置
7.2.2 吹胀装置 （2）顶吹法 通过型芯吹气
模具顶部向上，型坯底部夹住，顶部开口，压缩空 气从型芯通入。
型芯直接进入开口的型坯内，并确定颈部内径，在 型芯和模具顶部制件切断型坯。
7.2.2 吹胀装置
定瓶颈内径 顶吹法型芯
旋转刀具，切除余料
优点：直接利用型芯作为吹气芯轴，压缩空气从十字 机头上方引进，径芯轴进入型坯，简化了吹气机构。 缺点：①不能定内径和长度，需附加修饰工序。
7.2 中空吹塑设备
中空吹塑
挤出吹塑 注射吹塑 拉伸吹塑
挤出－拉伸－吹塑
注射－拉伸－吹塑
型坯的制造——型坯的吹胀
7.2.1 型坯成型装置
间断挤出 挤出型坯方式
连续挤出：连续生产型坯
1.挤出机 （1）挤出机应具有可连续调速的驱动装置，稳定 速度挤出，挤出速率与最佳吹塑周期协调一致 （2）螺杆长径比适宜
②气从机头型芯通过，影响机头温度。
（3）底吹法
挤出的型坯落到模具底部的型芯上，通过型芯对型坯吹 胀。 型芯的外径和模具瓶颈配合以固定瓶颈的内外尺寸。
7.2.2 吹胀装置
适用： 吹塑颈部开口偏离制品中心线的大型容器。 有异形开口或多个开口的容器。 缺点： 进气口选在型坯温度最低的部位，也是型坯且重下垂 厚度最薄的部位。 制品形状复杂时，吹胀不充分。 瓶颈耳状飞边修剪后留下痕迹。
① 吹气针管安装在模具型腔 的半高处，压缩空气通过针 管吹胀型坯 ②制品颈部有一伸长部分， 以便吹针插入
7.2.2 吹胀装置
特点： 适于不切断型坯连续生产的旋转吹塑成型。 吹制首尾相连的小型容器。 在模具内部装入型坯切割器，可吹塑无颈制品。 适合吹制有手柄的容器，手柄与本体不相通。
缺点：开口制品需整饰加工， 模具设计较复杂。 不适宜大型容器的吹胀。
7.2.3 辅助装置
1.型坯厚度控制装置 离模膨胀、自重下垂而影响型坯的尺寸及制品的质量。 （1）调节口模间隙，控制型坯壁厚 （2）改变挤出速度。（差动挤出型坯法） （3）改变型坯牵引速度 （4）预吹塑法，进入模具之前吹入空气，控制有底型坯 壁厚。
（5）型坯厚度的程序控制：改变挤出型坯横截面的壁 厚，吹塑制品的壁厚取决于型坯各部位的吹胀比。吹 胀比大，部位愈薄。
2.吹塑模具
由两瓣合成，没有冷却剂通道和排气系统。
7.2.2 吹胀装置
（1）模具的材质： 铝（形状不规则容器）、锌合金、铍铜钢材。 铍铜：硬质塑料的吹塑，容器本体上有装饰制品。
（2）模具的冷却系统
影响制品性能和生产效率，需合理设计和布置。
冷却水道与型腔的距离各处应保持一致，以保证 制品各处冷却收缩均匀，距离一般为10 ～15mm 。
根据模具的材质，制品形状和大小而定。 冷却水温在5～15 ℃为宜。 可分段冷却，以加快冷却。
7.2.2 吹胀装置
冷却机构：内部互通的水道 铸成模后钻出水道 冷却蛇形管铸入模具 模具制造时一体制成 型腔制成后机械加工冷却系统
（3）模具的排气系统不畅，气体滞留，制品表面产生凹陷和皱纹。 图案和字迹不清晰，降低制品温度。 设置排气孔或排气槽。
（3）还可以由型坯切口的宽度来决定
Dd ? 2Pw /π(S ? 1)
模芯外径：
Pw ：型坯切口宽＋ 2 ×型坯壁厚
Dc ? Dd2 ? 2W / ?LP
Dc：模芯外径
W：制品质量 L：制品长度 ρ：树脂密度
总体的要求：均匀地挤出所需要直径，壁厚和粘度的型坯
7.2.2 吹胀装置
1.吹气机构 根据设备条件，制品尺寸、制品厚度分布要求等选定。 （1）针吹法
制品： 塑料瓶、容器、中空制品、办公用品、家电、家具、 娱乐用品、汽车工业。 制品特点： ①优良的耐环境应力开裂性、气密性、耐冲击性 ②耐药品、抗静电、韧性、耐挤压性 适用树脂：
PE、PVC、PP、PS、乙烯－醋酸乙烯共聚物、 PET、PC、 PA等
7.1 概述
LDPE：食品包装容器 HDPE：商品容器 超高分子量PE：大型容器、熔料罐 PVC：矿泉水、洗涤剂瓶 PP：薄壁瓶子 PET：饮料瓶
2.机头和口模
A：机头组成：多孔板、滤网连接管、型芯组件 流道应呈流线型，内表面光洁无阻滞。
B:机头类型： （1）转角机头
7.2.1 型坯成型装置
由连接管与之呈直角配置的管 式机头组成，适合PE、PP、PC、 ABS等的吹塑。
特点：
① 流道内压缩比较大，口模 部分定型段较长。 ② 熔体在流道内易滞留，机 头内熔体性能差异。
7.2.3 辅助装置
2.型坯长度控制 影响吹塑制品的质量和切除尾料的长短，涉及原料的 消耗，取决于吹塑周期内挤出机螺杆的转速
快、长 慢、短 加料量的波动 温度、电压的变化，操作变更等 采用光电控制系统。 3.型坯切断装置 适应不同塑料品种的性能 刀刃式切料口：平刃、三角形刀刃。
7.2.1 型坯成型装置
常采用螺旋状流动导向装置和侧面进料机头。
(2)直通式机头
与挤出机呈一字形配置。 可防止熔体过热分解，适用于热 敏性塑料，如：硬PVC透明瓶。
7.2.1 型坯成型装置 （3）带贮料缸的机头 大型制品易下坠和缩径，冷 却期较长，挤出机无法连续 运行，因而发展带贮料缸的 机头。
小：塑化不良，型坯温度不均 大：料温波动小，料筒温度低，型坯温度均匀 产品精度均匀性好 适于热敏性塑料的生产
7.2.1 型坯成型装置
（3）低温下挤出型坯，熔体粘度高，可减少型坯 下垂，保证壁厚均匀
利于缩短成型周期，提高生产效率 挤出机内产生较高的剪切及背压，要求挤出机的 传 动和止推轴承坚固耐用。