第三单元 塑料成型模具钳工技能训练

主要内容 课题一 塑料成型基本知识 课题二 成型零件的结构及加工工艺 课题三 标准模架及其装配工艺 课题四 注射模装配 课题一 塑料成型基本知识 课题二 成型零件的结构及加工工艺 课题三 标准模架及其装配工艺 课题四 注射模装配 课题五 注射机使用与试模调整 课题六 塑料模具技术状态检测与维修

课题一 塑料成型基本知识 返回 一、概述 二、塑料的成分与特性 三、塑料的性能 四、塑料的模塑原理 五、塑料模的基本结构 课题一 塑料成型基本知识 一、概述 二、塑料的成分与特性 三、塑料的性能 四、塑料的模塑原理 五、塑料模的基本结构 六、塑料模拆卸、测绘技能训练 返回

课题一 塑料成型基本知识 一、概述 在塑料工业生产中，从原料到塑料，又从塑料到塑料制品要经过树脂制造、塑料制造、成型加工等生产流程。通常树脂制造、塑料制造两部分属于塑料生产部门，成型加工部分属于塑料制品生产部门。

1.塑料制品生产及塑料成型的重要性 塑料制品的生产主要由塑料的成型、机械加工、修饰和装配四个基本工序组成，如图3-1所示。有些塑料在成型之前需要经过预处理（预压、预热、干燥等）。因此，塑料制品生产的完整工序顺序为：预处理、成型、机械加工、修饰、装配。

2.塑料模塑成型及塑料成型模具 从图3-1可以看出，塑料成型的种类很多，有各种模塑成型、层压及压延成型等，其中塑料模塑成型种类较多，如挤出成型、压缩模塑、传递模塑、注射模塑等。它们的共同特点是利用塑料模来成型具有一定形状和尺寸的塑料制品。 塑料成型模具（简称塑料模）是塑料模塑成型关键的工艺装备。塑料模对塑料模塑工艺的实现，保证塑料制品的形状、尺寸及公差起着极重要的作用，高效率全自动的设备只有配备了适应自动化生产的塑料模才可能发挥其效能；产品的更新也是以模具的制造和更新为前提。

二、塑料的成分与特性 1.塑料的成分 塑料一般由树脂和添加剂（助剂）组成。 树脂是塑料中主要的必不可少的成分，有天然树脂和合成树脂。它决定了塑料的类型，影响着塑料的基本性能。如力学性能、物理性能、化学性能和电气性能等；它胶粘着塑料中的其它成分，使塑料具有塑性或流动性，从而具有成型性能。简单组分的塑料，树脂含量约90％～100％；复杂组分的塑料，树脂含量常在40％～60％。 塑料添加剂的种类很多，有填充剂、增塑剂、着色剂、润滑利、稳定剂等等，大约有十几大类上千个品种。根据塑料的不同用途和对塑料性能的要求，可适当地选择添加剂加入到一定的树脂中，以获得一定性能的塑料。 根据塑料的成分不同，可以分为简单组分和多组分塑料。

2．塑料特性及用途 （1）密度（ρ）小 塑料密度只有钢的1/8～1/4，铝的1/2。最轻的是聚4-甲基戊烯-1，密度为0.83kg/dm3；最重的是聚四氟乙烯，密度为2.2kg／dm3。泡沫塑料的密度更小，其密度小于0.01kg／dm3。 （2）比强度和比刚度高 塑料强度不如金属好，但塑料密度小，所以比强度（Ε/ρ）相当高，尤其以各种高强度的纤维状、片状或粉末状的金属或非金属为填料而制成较高强度的增强塑料，如玻璃纤维增强塑料，其比强度比一般钢材的比强度还高。塑料的比刚度（又称比弹性模量，用E／ρ表示）也较高。图3-2表示几种金属和增强塑料的比强度和比刚度的比较。由图可以看出，硼纤维和碳纤维增强塑料不仅比强度高，而且比刚度也很高。

（3）化学稳定性好 塑料对酸、碱、盐、气体和蒸汽具有良好的抗腐蚀作用。特别是号称塑料王的聚四氟乙烯，除了熔融的碱金属外，其它化学药品，包括能溶解黄金的沸腾王水都不能腐蚀它。 （4）电绝缘、绝热、隔声性能好 由于塑料具有优良的电绝缘性能和耐电弧性，所以广泛用于电机、电器和电子工业中做结构零件和绝缘材料，从一般的零件（如旋钮、接线板、插座等）到大型壳体（如电视机外壳等）都可以用塑料来制造，许多塑料已经成为不可缺少的高频材料。 （5）耐磨和自润滑性好 由于塑料的摩擦系数小、耐磨性高、自润滑性能好，加上比强度高，传动噪声小，因而可以在各种液体（包括油、水和腐蚀介质）、半干和干摩擦条件下有效地工作，可以制造轴承、轴瓦、齿轮、凸轮和滑轮等机器零件。还可粘贴或喷涂机床金属导轨（用尼龙1010），制造刹车块（用石棉酚醛塑料）等。 （6）粘结性能好 塑料一般都具有一定的粘结性能，可以与其它非金属或金属材料牢固粘结而制成复合材料和结构零件。在模具制造中可以用于粘结固定凸模和导柱、导套等，因而被称为万能胶。 （7）成型性能好 由于塑料在一定条件下具有良好的塑性，因而可以用各种高生产率的成型方法制造制品。 （8）多种防护性能 除了上述的耐腐蚀性和绝缘性能外，塑料还具有防水、防潮、防透气、防震、防辐射等多种防护性能。

另外，塑料着色范围广，可以染成各种颜色。塑料光学性能较好，具有良好的光泽。许多不加填料的塑料可以制成透明性良好的制品，如有机玻璃、聚苯乙烯、聚碳酸酯等都可制成晶莹透明的制品。 但塑料与金属材料相比，也存在一些不足之处，如机械强度和硬度一般比金属材料低，耐热和导热性比金属材料差，一般的塑料工作温度仅100℃左右；热导率是钢的1/200～1/300，是有色金属的1/500～1/600；吸水性大，易老化，膨胀和收缩性较大等。这些缺点使塑料的应用受到一定的限制。但由于塑料有上述优越性，且针对其不足之处进行了改进，新型、耐热、高强度塑料的不断发展，使得塑料的应用愈来愈广泛，出现了金属零件塑料化的趋向。

三、 塑料的性能 塑料的性能包含使用性能和工艺性能两个方面。使用性能体现了塑料的使用价值；工艺性能体现了塑料的成型特性。 1．塑料的使用性能 塑料的使用性能包括物理性能、化学性能、力学性能、热性能、电性能等。 塑料的物理性能主要有密度、表观密度、透气性、透湿性、吸水性、透明性、透光率等。 塑料的化学性能主要有耐化学性、耐候性、耐老化性、光稳定性、抗酶性等。 塑料的力学性能主要有抗拉伸强度、抗压缩强度、抗弯曲强度、冲击强度、疲劳强度、耐蠕变性、摩擦系数及磨耗、硬度等。 塑料的热性能主要是线膨胀系数、热导率、玻璃化转变温度、耐热性、热变形温度、熔体流动速率、热稳定性、热分解温度、耐燃性等。 塑料的电性能主要有表面电阻率、体积电阻率、介电常数、介电强度、耐电弧性、介电损耗。

2．塑料的工艺性能 （1）收缩性 塑料通常是在高温熔融状态下充满模具型腔而成型的，当塑料件冷却到室温后，其尺寸会发生收缩。影响收缩的基本因素是： 1）塑料种类。不同的塑料，其收缩率是不同的。同一种塑料，其树脂的分子量和填料品种及含量等的不同，收缩率也不同。 2）化学结构的变化。热固性塑料在成型过程中，树脂分子是从线型结构过渡到体型结构的，而后者的密度比前者大，故要收缩。 3）热收缩。塑料的膨胀系数比钢大，塑料件冷却收缩比模具大，故塑料件尺寸比模具型腔相应尺寸小。 4）弹性恢复。当塑料件脱模时，由于压力降低，产生弹性恢复而胀大，这会减少总收缩。 5）塑料制品结构。制品形状、尺寸、壁厚、有无嵌件，嵌件数量与分布对收缩率有较大影响。制品结构复杂，壁薄、嵌件多且均匀分布的，则收缩率小。 6）成型工艺。预热情况、成型温度、模具温度、成型压力、保压时间等对收缩率有影响。有预热，成型温度不高，成型压力较大，保压时间较长的，收缩率较小。 7）浇口型式、尺寸及位置（注射模塑与传递模塑）。正确的浇口型式和位置的设置，较大的浇口截面尺寸，收缩率小，收缩均匀。

（2）流动性 塑料在一定的温度与压力下充满模具型腔的能力称为流动性。衡量塑料流动性的指标对热固性、热塑性塑料分别用拉西格流动性和熔体流动速率来表示。 不同的塑料，其流动性不同。同一种塑料的流动性与树脂分子量，填料的性质和含量，颗粒的形状与大小，含水量，增塑剂与润滑剂含量等有关。 塑料的流动性除了与塑料性质有关外，还与模具结构、表面粗糙度、预热及成型工艺条件等有关。 塑料流动性对塑料制品的质量、模具设计以及成型工艺影响很大。流动性过大，易造成溢料，塑料件内部容易产生疏松且树脂与填料分别聚集，易粘模，造成脱模、清理困难等，但流动性太小，型腔填充不足，成型困难。 粘度是指塑料熔体内部抵抗流动的阻力。塑料在成型过程中影响其粘度的因素有两个方面，即高聚物本身的分子结构、相对分子质量、相对分子质量分布及塑料的组成和工艺条件。显然，塑料熔体的粘度大，流动性差；粘度小，流动性好。依模塑工艺和模具设计的需要，可将常用塑料的流动性大致分为三类： 流动性好的有聚酰胺、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素等； 流动性中等的有改性聚苯乙烯、ABS、AS、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、氯化聚醚等； 流动性差的有聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料等。

（3）比体积与压缩率（压缩比） （4）水分和挥发物的含量 热塑性塑料吸水性大致可分为两类：一类是具有吸水或粘附水分倾向的塑料，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚砜、ABS等；一类是既不吸水也不易粘附水分的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛等。 （5）结晶性 属于结晶型塑料的有聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚酰胺、氯化聚醚等；属于非结晶型的塑料有聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、ABS、聚砜等。 （6）热敏性 热敏性是指某些热稳定性差的塑料，在料温高和受热时间长的情况下就会产生降解、分解、变色的特性。具有这种特性的塑料叫做热敏性塑料，如硬聚氯乙烯、聚三氟氯乙烯、聚甲醛等。 （7）应力开裂 有些塑料如聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚砜等质地较脆，成型时又容易产生内应力，因此在外力或在溶剂作用下容易产生开裂。 （8）熔体破裂 发生熔体破裂会影响塑料制品的外观和性能，所以对于熔体流动速率高的塑料，应增大喷嘴、流道和浇口截面，以减小注射速度，从而防止熔体破裂的产生。 （9）固化特性 在热固性塑料的成型过程中，树脂发生交联反应，分子结构由线型变为体型，塑料由既可熔又可溶变为既不熔又不溶的状态，在成型工艺中把这一过程称为固化（熟化）。 固化速度与塑料种类、制品形状、壁厚、是否预热、成型温度等因素有关。

四、塑料的模塑原理 1．注射模塑原理 注射模塑又称为注射成型，是热塑性塑料制品生产的一种重要方法。而且已经成功地应用于热固性塑料的成型。 注射模塑是通过注射机来实现的，其基本作用均有两个：其一，加热熔融塑料，使其达到粘流状态；其二，对粘流的塑料施加高压，使其射入模具型腔。 目前移动螺杆式注射机在注射机中的比例占绝对优势，其工作原理如图3-3所示。

图3-4所示为螺杆式注射机注射模塑工作循环 与柱塞式注射模塑相比，螺杆式注射机注射成型可使塑料在料筒内得到良好的混合与塑化，改善了模塑工艺，提高了塑料制品质量。同时还扩大了注射成型塑料品种的范围和最大注射量，对于热敏性塑料和流动性差的塑料以及大、中型塑料制品，一般可用移动螺杆式注射机注射成型。 从注射成型过程可以看出，注射模塑生产周期短，生产率高，可采用计算机控制，容易实现自动化生产，塑料制品精度容易保证，适用的范围广。但设备昂贵，模具较复杂。

2．压缩模塑原理 压缩模塑又称为模压成型或压制。它的成型方法是先将粉状、粒状、碎屑状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具加料腔中（图3-5a），然后合模加压（图3-5b），使其成型并固化，从而获得所需要的塑料制品，如图3-5c所示。

压缩模塑主要用于热固性塑料的成型，也可用于热塑性塑料的成型。压制热固性塑料时，置于模腔中的热固性塑料处于高温高压的作用下，由固态变为粘流状态，并在这种状态下充满型腔，同时高聚物产生交联反应，随着交联反应的深化，粘流态的塑料逐步变为固体，最后脱模获得塑料制品，压缩模塑的工作循环如图3-6所示。

压缩模塑的特点是，塑料直接加入型腔内，压力机的压力是通过凸模直接传递给塑料，模具是在塑料最终成型时才完全闭合。其优点是，没有浇注系统，料耗少，使用的设备为一般的压力机，模具比较简单，可以压制较大平面的塑料制品或利用多型腔模，一次压制多个制品。压制时，由于塑料在型腔内直接受压成型，所以有利于模压成型流动性较差的以纤维为填料的塑料，而且塑料制品收缩较小、变形小，各向性能比较均匀。压缩模塑的缺点是，生产周期长、效率低，不容易压制形状复杂、壁厚相差较大的塑料制品；不容易获得尺寸精确尤其是高度尺寸精确的塑料制品；而且不能压制带有精细和易断嵌件的塑料件。 用于压缩模塑的塑料有：酚醛塑料、氨基塑料、不饱和聚酯塑料、聚酰亚胺等，其中酚醛塑料和氨基塑料使用最广泛。

五、塑料模的基本结构 1．成型零件 它是直接与塑料接触的决定塑料制品形状和精度的零件，即构成型腔的零件。它是塑料模具的关键零件，如压缩模、传递模和注射模的型腔、凸模、型芯、螺纹型芯、螺纹型环及镶件等和挤出机头中的口模、芯模、定型套等。 2．结构零件 由于模具类型及复杂程度不同，结构零件所包括的种类有一定差别。就压缩模和注射模来说，一般包括如下几类零件：浇注系统零件或加料腔、导向零件、分型与抽芯机构、推出机构、加热与冷却装置，还有装配、定位以及模具安装用的支承零件等。

图3-7 注射模典型结构 1-推板导柱 2-推板导套 3-推杆 4-型芯 5-定模座板 6-型腔（凹模）（型腔板） 7-定位圈 8-主流道衬套 9-拉料杆 10-复位杆 11-导套 12-导柱 13-动模板 14-支承板 15-垫块 16-推杆固定板 17-推板 18-动模座板 19-支撑柱

图3-8 带把茶杯注塑模具(斜导柱、推板压条导轨垂直分型结构) 图3-8 带把茶杯注塑模具(斜导柱、推板压条导轨垂直分型结构) 1-带锁紧定模板 2、3-左右成型滑块 4-推板 5-型芯固定板 6-支承板 7-支承块 8-上顶板 9-下顶板 10-动模板 11-回程杆 12-型芯 13-斜导柱 14-定位圈 15-浇门套 16-推板导套 17-导柱 18-导套 19-压条导块 20、21-螺钉 22-螺钉

图3-9 热流道注射模 1-动模座板 2-支架 3-推板 4-推杆固定板 5-推杆 6-支承板 7-导套 8-动模板 9-凸模 10-导柱 11-定模板 12-型腔（凹模） 13-支架 14-喷嘴 15-热流道板 16-加热器孔道 17-定模座板 18-绝热层 19-主浇道衬套 20-定位环 21-注射机喷嘴

图3-10 压缩模典型结构 1-上模座板 2-型腔（凹模） 3-型腔固定板 4-导柱 5-螺纹型芯 6-型芯 7-螺纹型环 8-模套 图3-10 压缩模典型结构 1-上模座板 2-型腔（凹模） 3-型腔固定板 4-导柱 5-螺纹型芯 6-型芯 7-螺纹型环 8-模套 9-下模座板 10-手柄 11-套管 12-销钉

1-加料室 2-上模板 3-上模 4-下模 5-支承板 6-垫块 7-上顶板 图3-11 聚四氟压坯固定型压制模 1-模板 2-模套 3-上模芯 4-成型顶板 5-型杆固定板 6-支承板 7-支撑圈 8-顶杆 9-上顶板 10-下顶板 11-下模板 12-支柱 13-导柱 图3-12 固定式热固性塑料传递模 1-加料室 2-上模板 3-上模 4-下模 5-支承板 6-垫块 7-上顶板 8-下顶板 9-下模板 10-螺钉 11-顶杆 12-复位杆 13-导柱

六、塑料模拆卸、测绘技能训练 1．训练目的 2．训练要求 3．准备工作 （1）增加对塑料模具内部构造的认识，培养实践动手能力。 （2）了解塑料模零部件相互之间的装配形式及配合关系。 （3）了解塑料模的拆卸过程及装配步骤。 2．训练要求 （1）对所拆模具零件进行测绘，并按要求画出相应的零件结构图。 （2）对所拆模具零件进行分析，了解模具的工作原理及各零件的作用。 （3）熟悉拆卸过程及有关操作规则。 （4）填写好配合关系测量表。 3．准备工作 （1）选择中等复杂程度的塑料注射模一副（可根据实际生产情况予以选取）。 （2）选择好必要的操作工具：包括内六角扳手、拔销器、铜棒、平行等高垫块、钳工台、手锤、旋具、润滑油、盛物容器等。 （3）选择好测量工具：包括游标卡尺、千分尺、直尺等量具。

4．实习内容和步骤 塑料模具拆卸的基本规则、测绘的基本内容及模具装配复原的一般程序与冷冲模具的拆卸、测绘及装配复原程序基本相同，具体内容参见第二单元课的相关内容。 表3-1所示为塑料模具配合零件间的配合要求，测绘者可根据测绘过程中的实感及实测数据填写有关栏目，表中所留空行供记录未列的模具配合零件的测绘数据用。 塑料模具装配时常用的装配基准有两种：一种是以塑料模中的主要工作零件如型芯（凸模）、型腔（凹模）和镶块等为装配基准件，模具的其他零件都依装配基准件进行顺序装配；另一种是以模板侧边两相互垂直的基准面为基准，凡型腔、型芯的修整和装配，导柱、导套的安装孔位置及侧抽滑块的导向位置等，均依基准面分别定位、找正。具体操作时，应在实习指导老师的带领下进行。

Thank You