塑料成形工艺与模具设计期末考试新编

1. 塑料的特性: 塑料具有特殊的物理力学性能和化学稳定性能，以及优良的成型加工性能，在加热和压力下，利用不同的成型方法几乎可将塑料制成任何形状的制品。分类：热塑性塑料、热固性塑料两类。

热塑性塑料的特点：受热后软化或熔融，此时可成型加工，冷却后固化，再加热仍可软化。

热固性塑料的特点：开始受热时也可以软化或熔融，但一旦固化成型就不再软化。此时，即使加热到接近分解的温度也无法软化，且也不会溶解在溶剂中。

常用成型方法： a.热塑性塑料，注射、挤出或吹塑等； b.热固性塑料，压缩或压注，有的也可以采用注射成型。

塑料的性能：

优点a.质量轻b.比强度高c.耐化学腐蚀能力强d.绝缘性能好e.光学性能好f.加工性能好、经济效益显着

缺点：a.一般塑料的刚性差b.塑料的耐热性差c.散热性差 d.若长期受载荷作用，产生“蠕变”现象。e.易燃烧.f.光和热作用下性能容易变坏，发生老化现象。

2. 聚合物熔体在成型过程中的流动状态

Ⅰ塑料聚合物熔体在注射机内的旋转螺杆与料筒之间进行输送、压缩、熔融塑化，并将塑化好的熔体储存在料筒的端部。Ⅱ储存在料筒端部的熔体受螺杆的向前

推压力并通过喷嘴、模具的主流道、分流道和浇口，开始射入模腔内。Ⅲ塑料熔体经浇口射入模具型腔过程中的流动、相变与固化。

影响聚合物熔体充模流动的因素:注射工艺参数和模具结构(浇口截面尺寸型腔形状等)

1)浇口和模腔对熔体充模流动的影响:

a.浇口截面高度与模腔深度相差很大，易出现射流，熔体不稳定，表面粗糙，且易破裂，先喷出的熔体降速阻碍后面的熔体流动，造成蛇形流。

b.浇口截面高度与模腔深度相差不太大，在制件厚度不大时，熔体中速进入模腔比较平稳的扩展运动。

c.浇口截面高度与模腔深度接近，在制件厚度很小时，熔体进入模腔后低速平稳的扩展充模

2)扩展流动充模的特点随料流前缘运动特点不同，分为三个阶段： a.起始阶段，熔体流的开始部分，前锋料头呈辐射状流动； b.圆弧状的中间过度状； c.黏弹性熔膜为前锋料头的均整运动的主阶段。

3)熔体遇到阻碍物时的充模流动熔体遇到阻碍物分流，再会合，形成熔接痕，会在该处降低强度，外观变坏。

4)熔接痕（熔合缝，其强度是塑料制件的强度）

熔接痕是塑料制品中的一个区域，由彼此分离的塑料熔体相遇后熔合固化而成。该区域力学性能比周边低，是塑件的薄弱环节。产生原因：

a.模腔内型信或安放的嵌件；

b.同一型腔多个浇口；

c.塑件壁厚有变化；

d.熔体喷射和蛇形流会引起波状折叠的熔合缝。

3. 入口效应：熔体在入口端出现压力降，在出口端出现膨胀的现象称为端末效应，亦分别称为入口效应。

产生入口效应的原因：聚合物液体以收敛流动方式进入导管入口时，它必须变形以适应它在新的且有适当压缩性的流道内流动，但聚合物熔体具有弹性，也就是对变形具有抵抗力，因此，就必须消耗适当的能量，即消耗相当的压力降，来完成在这段管内的变形。熔体各点的速度在进入导管前后是不同的，为调整速度，也要消耗一定的压力降。

入口效应和离模膨胀效应通常对塑料的成型都是不利的，特别是在注射成型、挤出成型和拉丝过程中，可能导致产品变形和扭曲，降低塑件的尺寸稳定性，并可能在塑件内产生内应力，降低塑件物理和力学性能。增加管子或口模的平直部分长度，适当降低成型时的压力和提高成型温度，并对挤出物加以适当速度的牵引或拉伸等，均有利于减小或消除端末效应带来的不利影响。

4. 影响结晶的因素：

（1）熔融温度和熔融时间：低温快速有利结晶

冷却速度：缓冷有利结晶，急冷结晶不均而产生内应力，中速冷却结晶组织稳定，结晶应力小。

（2）压力和切应力：增大压力可使聚合物在高于正常情况下的熔化温度发生结晶；切应力可导致微晶生成，产生均匀的微晶结构。

（3）分子结构：聚合物分子结构越简单、越规整，结晶越快，结晶度越高，同一种聚合物的最大结晶速率随相对分子质量的增大而减小。

（4）添加剂

5. 结晶对塑件性能的影响（1）密度：密度随结晶度的增大而提高。（2）力学性能：抗拉强度随结晶度的增大而提高；冲击韧性将下降；弹性模量将减小。（3）热性能：结晶有助于提高聚合物的软化温度和热变形温度。（4）翘曲：结晶程度越高，体积收缩越大，因此结晶态塑件比非结晶态塑件更容易因收缩不均而发生翘曲。（5）表面粗糙度和透明度:结晶后，塑件表面粗糙度将降低，而透明度会减小或丧失。

6. 成型过程中聚合物的降解

（1）概念：由于聚合物大分子受热和应力的作用，或由于在高温下受微量水分、酸、碱等杂质及空气中氧的作用，聚合物会发生相对分子量降低或大分子结构改变等化学变化，这种现象叫降解或裂解。

（2）分类：有热降解、氧化降解、水降解、应力降解等类型

（3）避免降解的措施： a.严格控制原材料的技术指标和使用合格的原材料

b.使用前对聚合物进行严格的干燥

c.确定合理的加工工艺、加工条件，含模具设备状态良好

d.使用添加剂

7. 塑件设计原则：①在保证使用要求的前提下尽量选用价格低廉和成型性能较好的塑料。②力求结构简单、壁厚均匀、成型方便，利于模具分型、排气、补缩和冷却。③塑件结构应能使其模具的总体结构尽可能简化，避免模具侧抽芯和简化脱模机构。④塑件成型以后尽量不再进行机械加工。

聚丙烯(PP)和高密度聚乙烯(HDPE)的使用特性和选择原则

PP比HDPE优越的方面：① PP收缩率比HDPE小，制件细小部位的清晰度好，表面可制成皮革图案；而HDPE收缩率较大，制品表面的细微处难以模塑成型。②PP 的透明性比HDPE好。③PP的尺寸稳定性优于HDPE。④PP的热变形温度高于HDPE。

HDPE比PP优越的方面：①HDPE的耐冲击性能比PP强，即使在低温下韧性也好。

②HDPE适应气候的能力优于PP。

影响脱模斜大小的因素：塑件的性质、收缩率、摩擦因数、塑件壁厚和几何形状。硬质塑料比软质塑料脱模斜度大；形状较复杂或成型孔较多的取较大的脱模斜度；高度较大、孔较深，则取较小的脱模斜度；壁厚增加、内孔包紧型芯的力大，脱模斜度也应取大些。有时，为了在开模时让塑件留在凹模内或型芯上，有意将该边斜度减小。

8. 注射模的结构组成

注射模的组成：动模和定模。动模安装在注射成型机的移动模板上，定模安装注射机的固定模板上。注射成型时动模和定模闭合构成浇注系统和型腔。开模时动模与定模分离取出塑料制品。根据模具中各个部件所起的作用，可将注射模分为以下几个基本组成部分。