上海第二工业大学《先进制造技术》课程题目：高分子材料注射成型的设计制造、发展及运用姓名：沈颂阳目录一、绪论··················P3二、高分子材料的基本认识··········P3三、注塑成型的原理以及构造·········P5四、塑料模具基本构造及设计·········P6五、注射模的设计要点及一些新的设计方法···P9六、注塑成型时常见的一些问题········P12七、注塑成型的未来发展和趋势········P13高分子材料注射成型的设计制造及发展11机制01 沈颂阳20112611269一、绪论对于这一题目，不少不是这类高分子材料注射成型专业人士可能会相对陌生，所以在一开始我先做个简单的介绍和引入。
高分子材料对我们生活是息息相关的，可以说升入我们生活的每一个角落里。
例如我们平时用的手机的外壳（见下图）别看他们光鲜亮丽，那都是工程塑料的功劳，而工程材料就是高分子材料，既美观又起到绝缘的作用。
又如一般在化工厂在储存化学原料时所用的储料筒，那也是用高分子材料制作而成，利用其高密度的特点以及使用时间长，材料不易老化，不易使化学成分挥发的等特点，以达到储存的目的。
再如现在很多孩子玩的玩具讲究的是安全，而高分子材料就具有很大的优势，因为其种类中就有像橡皮泥一样材质的品种，现在也大大采用这种材料加以利用。
说了那么多想必大家对高分子材料有了一些认识，说白了高分子材料对我们普通人而言最直观的就是塑料了-------一种从石油中提炼而来的原材料。
我们再来聊聊注塑成型是怎么一回事吧。
注塑，即是注入塑料的意思。
成型，顾名思义即是形成样子。
通过注入塑料并最后得到我们所需要的产品，这就是注塑成型最明白不过的解释了。
二、高分子材料的基本认识在这里我们主要研究的是高分子材料中的塑料。
一般我们把塑料分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。
热塑性塑料，在整个注射成型的过程即加热---融化---注射---成型的过程是物理反应，只是改变了其形状，并不改变其原子排列结构，成型后的产品若不再使用可以在粉碎机里粉碎之后可再次利用成型产品。
例如PVC、PP、PS、PC、PE等等；而热固性塑料，在整个注射成型的过程即加热---融化---注射---成型的过程是化学反应，使用后改变其原子排列结构，也不具有回收利用的特性。
例如PF，环氧树脂等等。
所以一般用在黑色金属连接上，起到加固和固定的作用，在工程的粘接和连接的上使用十分广泛，对那些不宜焊接连接的材料无疑是福音。
接下来我会逐次介绍那些与我们生活息息相关的塑料品种。
●聚氯乙烯PVC （通用塑料）实用指数：4星因为纯聚氯乙烯树脂（热塑性塑料）不能直接使用，所以要添加适当的增塑剂、稳定剂、润滑剂等材料来使用，因此可以分为硬聚氯乙烯和软聚氯乙烯。
硬聚氯乙烯，其机械强度颇高，坚韧，介电性能（在电场作用下，表现出对静电能的储蓄和损耗的性质，通常用介电常数和介质损耗来表示）、抗酸碱性能强等等的优点。
主要用来制造板材、片、管等等。
我们经常用的来代替老旧的水管的塑料水管就是用PVC制造。
软聚氯乙烯，质感富有弹性，并更具有比橡胶更高的耐腐蚀性，能耐严寒，不易发生氧化反应。
常用于电线绝缘，包扎管道等等。
●聚苯乙烯PS （通用塑料）实用指数：5星聚苯乙烯，热塑性塑料，是工业化生产过程中最早出现的塑料品种之一，其成本低廉，促其大力发展。
目前最理想的高频绝缘材料就是聚苯乙烯，其吸水性小，化学性能稳定，对一定的浓度的化学试剂都抵抗力，其透明性很好，透光率很高，光学性能仅次于PMMA（有机玻璃），以及拥有良好的着色性能。
但也有很明显的缺点，其耐热性不佳，耐磨性较差，质地较差，因内应力易开裂。
我们在使用时会添加别的添加剂来提高其耐脆性以及耐热性，适合制造普通家庭中的电视机外壳以及收音机的外壳、高频插座等等。
●聚乙烯PE （通用塑料）实用指数：7星由于工业上对PE材料的使用率的不断提高，如今PE的产量是所有工业塑之最，其手触感似腊，故也称高分子石蜡。
聚乙烯按其聚合时所采用的压力不同，可分为高压、中压和低压聚乙烯。
高压聚乙烯的分子结构不是单纯的线型，并形成许多支链的树枝状分子，密度较低，分子量少。
但其纯度高，具有较好的柔软性，耐冲击性及透明性，成型加工性能也较好。
中、低压聚氯乙烯的分子结构是支链很少的线性分子，密度大分子量大，耐热性好，机械性能好，吸水性好。
试用于一些高精度的绝缘原件制作。
●三元共聚物ABS （工程塑料）使用指数：6星三元共聚物是指丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体元素组成。
具有良好的综合性能。
是目前运用最广，产量最大的一种工程塑料。
说道它，我们就不得不说说他的三个元素了，这三个元素在其中起到的作用也是不言而喻的。
丙烯腈可以使ABS具有较高的强度和硬度，以及耐热性能、耐化学腐蚀性；丁二烯可以使ABS具有弹性和较高的冲击强度；苯乙烯可以使ABS具有优良的介电性能和成型加工。
而且我们可以根据不同性能的需要对这三种的原料的配比进行调整，以达到预期的目的。
ABS在总的机械性能方面，具有质硬、坚韧、刚性等特点。
其塑件表面可以进行电镀加工。
缺点：不耐热，不透明，不耐燃等等。
因此常常用于制造家用电器外壳、话筒、把手等等。
聚碳酸酯PC （工程塑料）使用指数：8星常用的聚碳酸酯是双酚A型的，其合成方法有很多，主要有光气化法和酯交换法这两种。
光气化法树脂的分子量比酯交换法树脂的高，因而者的熔融温度比后者的高。
聚碳酸酯的机械性能优良，具有特殊的坚韧和硬度，具有极强的抗冲击性能、抗蠕变性能十分优异，制件成型尺寸稳定性好；其化学稳定性好，耐热且耐寒；其本身是无毒、无喂、无臭的，且不具备自燃性，这无疑是最安全的塑料，可以制作仿瓷餐具等等接触人体的制件。
在工业上也可以用作一些精度要求高的齿轮、轴承、凸轮等等的零件。
可以说运用十分广泛，在我们日常中的眼镜片也是用这种塑料制作而成的。
三、注塑成型的原理以及构造塑料模具又称注射成型（台湾地区称法）或者注塑成型，它是在金属压铸法的启示下发展起来的一种新的成型方法，由于它与医用注射器工作原理基本相同，所以称它为注射成型。
而且这种方法主要是对于成型热塑性塑料来说的。
注塑模塑是通过注塑机来实现的。
而注塑机的类型也各异，但其成型原理都大同小异，主要的作用有两个：其一，加热熔融塑料，使其达到粘流状态；其二，对粘流态的塑料施加高压，使其高速射入型腔内。
一般的的注塑机的类型分为两种：分别是柱塞式注塑机和螺杆式注塑机。
因为柱塞式注塑机的缺点太多，如速滑不均匀、注塑压力损失太大、注塑速度不均匀等。
所以在次我们主要研究螺杆式注塑机（见上图），接下来我们就来了解一下其工作原理。
首先，将模板快速接近定模扳（应遵从慢-快-慢速的原则），闭合后且确认无异物存在下，设定系统转为高压锁模，并保持油缸内压力。
然后，将射台前移到位：射台前进到指定位置（喷嘴与模具的浇口套上的浇口紧贴）。
再设定螺杆以多段速度，压力和行程，将料筒前端的溶料（为保持塑料把熔融状态外装三个加热器，为防止“流涎”现象，温度设定以两头温度稍低中间温度高为主）注入模腔。
之后按设定多种压力和时间段，保持料筒的压力，同时为冷却水管内流通水，以使模腔冷却成型。
接着模腔内制品继续冷却，同时液力马达驱动螺杆旋转将塑料粒子前推，螺杆在设定的背压控制下后退，当螺杆后退到预定位置，螺杆停止旋转，注射油缸按设定松退，预料结束。
最后射台后退：预塑结束后，射台后退到指定位置，人工开模，模扳后退到原位（以慢-快-慢速为速度原则），并在推出机构的工作下，顶杆顶出制品。
四、塑料模具基本构造及设计既然现在大家对这整个高分子材料注塑成型的过程以及所用材料都有所了解，那我们现在就来说说这至关重要的部分塑料模具。
一般来说我们使用的塑料模模具可以分为；1、单分型面注塑模；2、双分型面注塑模；3、带有活动镶块的注塑模；4、侧向分型抽芯的塑料模；5、自动卸螺纹的注塑模；6、带有定距分型拉紧机构的注塑模；7、定模设置推出机构的注塑模；8、热流道注塑模。
在这里我会主要向大家介绍单、双分型面注塑模，侧向分型抽芯塑料膜，定距分型拉紧机构塑料模和热流道注塑模。
单分型面注塑模它是注塑模中最简单、最常见的一种结构形式，也称两板式（动、定模板）注塑模。
单分型面注塑模只有一个分型面，所以对于一些结构简单需求量多的零件，更易于实现一模多腔的设计以及制造。
其推出机构也可以设计很多种款式，可以是推杆推出、推管推出、推板推出等等。
下图是一副标准的推杆推出的单分型面的注塑模，一模两腔结构，侧浇口进料布局，上下都设有冷却水管，可以看出该模具所制作的零件的产量不低。
接下来我们来分析一下它的结构上的优缺点：优点：1、布置成侧浇口，可以是产品表面更加完整，对一些对产品外观很重视的产品这样布局就显示出它的有点了。
2、对于型芯和型腔分别做了单独的镶块，并对一些关键部位实行组合式加工拼接，这可以使加工更加便捷，对于一些买不起大型机床的厂家也可以制造出这类的零件，无形中节省了成本，又易提高了加工效率和精度。
缺点：1、在上图中未标明有复位杆。
2、如此布置流道，会形成大量的废料，造成成本的增加。
我再来说说整个注塑成型后的塑件脱模过程:当动模和定模分开后，顶杆就顶起（9）下顶板，带动上顶板（8）上的推杆以及（10）Z型拉料杆一起向上顶，使得塑件离开（13）型芯镶块，当推出距离e后（e=塑件厚度+安全系数），由人工取下塑件。
双分型面注塑模双分型面注塑模的结构特征是有两个分型面，俗称三板模，即是使用三块板（上模板、流道板，型腔板）完成流道和注塑成型系统。
（但有时两块板也能完成）常用于点交口浇注系统的模具，点交口的截面积较小，在分模时可以自动拉断，所以（见图2）一般分型面I 主要是使浇注系统中的凝料；分型面II是使塑件脱模。
图2是一副灯罩注塑模具结构图。
我们来简要分析一下它的优缺点：优点：1、使用二板模双分型结构，使结构更为紧凑，节约成本。
2、使用有定居拉杆作用的导柱，提高结构的效率。