塑料制品成型工艺

昆明学院

毕业设计（论文）

题目：塑料制品成型工艺新方法的研究

姓 名：

系 院： 自动控制与机械工程系

专 业： 机械设计制造及其自动化

学 号：指导教师：

昆明 学院 自机 学院

二零一二年五月

前言

作为三大合成材料之一的塑料问世以来迅猛发展。以塑代钢，以塑代有色金属，以塑代水泥等，被广泛地应用于农业、建材、包装、机械、电子等，以及人们的日常生活等各个领域。因此可以预测，在21世纪里，塑料将使人类活动的最要的原料之一，因此发展塑料成型技术与设备具有重要的意义i。

摘要

塑料作为设计材料使用，具有许多优良的特性。在我们的生活和生产中扮演着很重要的作用。它不仅可部分代替传统材料，而且还能生产出具有独特性能的各种制品塑料与其他材料相比较，有以下几方面的性能特点：重量轻、优良的化学稳定性、优异的电绝缘性能、机械强度分布广和较高的比强度、热的不良导体具有消声、减震作用。

塑料机械工业是为塑料原材料工业和塑料制品加工工业提供技术装备的。与塑料原材料工业、塑料制品加工工业有着密切的因果关系。塑料机械工业的发展依赖于塑料原材料工业、塑料制品加工工业的发展，这与机床工业的发展取决于机械工业的发展是同样的理由。

由于塑料制品广泛应用于国民经济各部门和人民生活的各个领域，因此，塑料机械已成为建筑材料工业、包装工业、电器、电子、通讯工业、汽车及其它交通业、农业、轻工业、石化工业、机械工业、国防工业等部门的重要技术装备。塑料机械与机床一样是一种基础机械(塑料机械加工高分子材料；机床加工金属材料)，是国家装备制造业的重要组成部分。因此塑料制品新方法的研究有着很重要的意义。

目录

第一章 塑料的概念、主要性能特点和分类„„„„„„„„„„„„„„„.1 1塑料的概念„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 2塑料的主要性能特点和成分„„„„„„„„„„„„„„„„„1 3塑料的分类„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1

第二章 市场调研„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 1塑料制品在生产和生活中的作用„„„„„„„„„„„„„„„„2 2塑料模具工业及技术的发展状况„„„„„„„„„„„„„„„„3 3我国塑料模具工业今后的发展方向„„„„„„„„„„„„„„3

第三章 注射、压注、压缩、挤出成型工艺方法的优缺点„„„„„„„„„„3 1注射成型的优缺点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 2压注成型的优缺点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 3压缩成型的优缺点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 4挤出成型的优缺点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

第四章 塑料制品成型新工艺方法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 1新工艺方法介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

第五章 塑料制品成型新工艺方法的优点、前景、加工适应性和可行性„„„„5 1优点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2前景„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3加工适应性和可行性„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

第六章 非结晶性塑料成型新工艺方法„„„„„„„„„„„„„„„„„6 1成型时的工艺条件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 2成型设备„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 3制件后处理方法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

第七章 体型结构分子塑料成型新工艺方法„„„„„„„„„„7 1成型时的工艺条件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 2成型设备„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 3制件后处理方法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

第八章 热固性塑料成型新工艺方法„„„„„„„„„„„„„„„8 1成型时的工艺条件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„.8 2成型设备„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 3制件后处理方法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

第一章 塑料的概念、主要性能特点和分类

1.1塑料的概念： 塑料为合成的高分子化合物{聚合物(polymer)}，又可称为高分子或巨分子(macromolecules)，也是一般所俗称的塑料(plastics)或树脂(resin)，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的。

1.2塑料的主要性能特点：

基本有两种类型：第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物；第二种是体型结构，具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。有些高分子带有支链，称为支链高分子，属于线型结构。有些高分子虽然分子间有交联，但交联较少，称为网状结构，属于体型结构。

两种不同的结构，表现出两种相反的性能。线型结构（包括支链结构）高聚物由于有独立的分子存在，故有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，所以没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。

塑料与其它材料相比具有以下几方面的性能特点：

1．重量轻而坚固

2．优良的化学稳定性

3．优异的电绝缘性能

4．机械强度分布广和较高的比强度

5．热的不良导体具有消声、减震作用

6．耐化学侵蚀

7．具光泽，部份透明或半透明

8．加工容易可大量生产，价格便宜

9．用途广泛、效用多、容易着色、部分耐高温

1.3塑料的分类：

1.3.1按使用特性分类

根据各种塑料不同的使用特性，通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。

①通用塑料

一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。通用塑料有五大品种，即聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物（ABS）。这五大类塑料占据了塑料原料使用的绝大多数，其余的基本可以归入特殊塑料品种，如：PPS、PPO、PA、PC、POM等，它们在日用生活产品中的用量很少，主要应用在工程产业、国防科技等高端的领域，如汽车、航天、建筑、通讯等领域。塑料根据其可塑性分类，可分为热塑性塑料和热固性塑料。通常情况下，热塑性塑料的产品可再回收利用，而热固性塑料则不能，根据塑料的光学性能来分，可分为透明、半透明及不透明原料，如PS、PMMA、AS、PC等属于透明塑料，而其它大多数塑料都为不透明塑料。

二、常用塑料品种性能及用途

1．聚乙烯：常用聚乙烯可分为低压聚乙烯（LDPE）、高压聚乙烯（HDPE）和线性高压聚乙烯（LLDPE）。三者当中，HDPE有较好的热性能、电性能和机械性能，而LDPE和LLDPE有较好的柔韧性、冲击性能、成膜性等。LDPE和LLDPE主要用于包装用薄膜、农用薄膜、塑料改性等，而HDPE 的用途比较广泛，薄膜、管材、注射日用品等多个领域。[2]

2．聚丙烯：相对来说，聚丙烯的品种更多，用途也比较复杂，领域繁多，品种主要有均聚聚丙烯（homopp），嵌段共聚聚丙烯（copp）和无规共聚聚丙烯（rapp），根据用途的不同，均聚主要用在拉丝、纤维、注射、BOPP膜等领域，共聚聚丙烯主要应用于家用电器注射件，改性原料，日用注射产品、管材等，无规聚丙烯主要用于透明制品、高性能产品、高性能管材等。

3．聚氯乙烯：由于其成本低廉，产品具有自阻燃的特性，故在建筑领域里用途广泛，尤其是下水道管材、塑钢门窗、板材、人造皮革等用途最为广泛。[3]

4．聚苯乙烯：作为一种透明的原材料，在有透明需求的情况下，用途广泛，如汽车灯罩、日用透明件、透明杯、罐等。[4]

5．ABS：是一种用途广泛的工程塑料，具有杰出的物理机械和热性能，广泛应用于家用电器、面板、面罩、组合件、配件等，尤其是家用电器，如洗衣机、空调、冰箱、电扇等，用量十分庞大，另外在塑料改性方面，用途也很广。

②工程塑料

一般指能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构的塑料，如聚酰胺、聚砜等。 [1]

工程塑料

在工程塑料中又将其分为通用工程塑料和特种工程塑料两大类。 通用工程塑料包括：聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、热塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。

特种工程塑料又有交联型的非交联型之分。交联型的有：聚氨基双马来酰胺、聚三嗪、交联聚酰亚胺、耐热环氧树指等。非交联型的有：聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮（PEEK）等

③特种塑料

一般是指具有特种功能，可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料。如氟塑料和有机硅具有突出的耐高温、自润滑等特殊功用，增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性等特殊性能，这些塑料都属于特种塑料的范畴。

a.增强塑料：

增强塑料原料在外形上可分为粒状（如钙塑增强塑料）、纤维状（如玻璃纤维或玻璃布增强塑料）、片状（如云母增强塑料）三种。按材质可分为布基增强塑料（如碎布增强或石棉增强塑料）、无机矿物填充塑料（如石英或云母填充塑料）、纤维增强塑料（如碳纤维增强塑料）三种。

b.泡沫塑料：

泡沫塑料可以分为硬质、半硬质和软质泡沫塑料三种。硬质泡沫塑料没有柔韧性，压缩硬度很大，只有达到一定应力值才产生变形，应力解除后不能恢复原状；软质泡沫塑料富有柔韧性，压缩硬度很小，很容易变形，应力解除后能恢复原状，残余变形较小；半硬质泡沫塑料的柔韧性和其他性能介于硬质与软质泡沫塑料之间。

1.3.2按理化特性分类

根据各种塑料不同的理化特性，可以把塑料分为热固性塑料和热塑料性塑料两种类型。

(1)热塑性塑料

热塑性塑料(Thermo plastics )：指加热后会熔化，可流动至模具冷却后成型，再加热后又会熔化的塑料；即可运用加热及冷却，使其产生可逆变化(液态←→固态)，是所谓的物理变化。通用的热塑性塑料其连续的使用温度在100℃以下，聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯并称为四大通用塑料。热塑料性塑料又分烃类、含极性基因的乙烯基类、工程类、纤维素类等多种类型。受热时变软，冷却时变硬，能反复软化和硬化并保持一定的形状。可溶于一定的溶剂，具有可熔可溶的性质。热塑性塑料具有优良的电绝缘性，特别是聚四氟乙烯（PTFE）、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)都具有极低的介电常数和介质损耗，宜于作高频和高电压绝缘材料。热塑性塑料易于成型加工，但耐热性较低，易于蠕变，其蠕变程度随承受负荷、环境温度、溶剂、湿度而变化。为了克服热塑性塑料的这些弱点，满足在空间技术、新能源开发等领域应用的需要，各国都在开发可熔融成型的耐热性树脂，如聚醚醚酮（PEEK）、聚醚砜(PES)、聚芳砜(PASU)、聚苯硫醚(PPS)等。以它们作为基体树脂的复合材料具有较高的力学性能和耐化学腐蚀性，能热成型和焊接，层间剪切强度比环氧树脂好。如用聚醚醚酮作为基体树脂与碳纤维制成复合材料，耐疲劳性超过环氧/碳纤维。它的耐冲击性好，在室温下具有良好的耐蠕变性，加工性好，可在240～270℃连续使用，是一种非常理想的耐高温绝缘材料。用聚醚砜作为基体树脂与碳纤维制成的复合材料在 200℃具有较高的强度和硬度，在-100℃尚能保持良好的耐冲击性；无毒，不燃，发烟最少，耐辐射性好，预期可用它作航天飞船的关键部件，还可模塑加工成雷达天线罩等。

甲醛交联型塑料包括酚醛塑料、氨基塑料（如脲－甲醛－三聚氰胺－甲醛等）。

塑料薄膜

其他交联型塑料包括不饱和聚酯、环氧树脂、邻苯二甲二烯丙酯树脂等。

(2)热固性塑料

热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料，如酚醛塑料、环氧塑料等。热固性塑料又分甲醛交联型和其他交联型两种类型。热加工成型后形成具有不熔不溶的固化物，其树脂分子由线型结构交联成网状结构。再加强热则会分解破坏。典型的热固性塑料有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、呋喃、聚硅醚等材料，还有较新的聚苯二甲酸二丙烯酯塑料等。它们具有耐热性高、受热不易变形等优点。缺点是机械强度一般不高，但可以通过添加填料，制成层压材料或模压材料来提高其机械强度。

以酚醛树脂为主要原料制成的热固性塑料，如酚醛模压塑料（俗称电木），具有坚固耐用、尺寸稳定、耐除强碱外的其他化学物质作用等特点。可根据不同用途和要求，加入各种填料和添加剂。如要求高绝缘性能的品种，可采用云母或玻璃纤维为填料；如要耐热的品种，可采用石棉或其他耐热填料；如要求抗震的品种，可采用各种适当的纤维或橡胶为填料及一些增韧剂以制成高韧性材料。此外还可以采用苯胺、环氧、聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇缩醛等改性的酚醛树脂以满足不同用途的要求。用酚醛树脂还可以制成酚醛层压板，其特点是机械强度高，电性能良好，耐腐蚀，易于加工，广泛应用于低压电工设备。

氨基塑料有脲甲醛、三聚氰胺甲醛、脲素三聚氰胺甲醛等。它们具有质地坚硬、耐刮痕、无色、半透明等优点，加入色料可制成彩色鲜艳的制品，俗称电玉。由于它耐油，不受弱碱和有机溶剂的影响（但不耐酸），可在70℃下长期使用，短期可耐110～120℃，可用于电工制品。三聚氰胺甲醛塑料比脲甲醛塑料硬度高，有更好的耐水、耐热、耐电弧性，可作耐电弧绝缘材料。

以环氧树脂为主要原料制成的热固性塑料品种很多，其中以双酚A型环氧树脂为基材的约占90%。它具有优良的粘接性、电绝缘性、耐热性和化学稳定性，收缩率和吸水率小，机械强度好等特点。

不饱和聚酯和环氧树脂都可以制成玻璃钢，具有优异的机械强度。如不饱和聚酯的玻璃钢，其机械性能良好，密度小（只有钢的1/5至1/4，铝的1/2），易于加工成各种电器零件。以苯二甲酸二丙烯酯树脂制成的塑料的电性能和机械性能均优于酚醛和氨基热固性塑料。它吸湿性小，制品尺寸稳定，成型性能好，耐酸碱及沸水和一些有机溶剂。模塑料适于制造结构复杂的、既耐温又有高绝缘性的零件。一般可在-60～180℃的温度范围长期使用，耐热等级可达F级到H级，比酚醛和氨基塑料的耐热性都高。

聚硅醚结构形式的有机硅塑料在电子、电工技术中的应用较多。有机硅层压塑料多以玻璃布为补强材料；有机硅模压塑料多以玻璃纤维和石棉为填料，用以制造耐高温、高频或潜水电机、电器、电子设备的零部件等。这类塑料的特点是介电常数和tgδ值较小，受频率影响小，用于电工和电子工业中耐电晕和电弧，即使放电引起分解，产物是二氧化硅而不是能导电的碳黑。这类材料有突出的耐热性，可以在250℃连续使用。聚硅醚的主要缺点是机械强度低，胶粘性小，耐油性差。已开发出许多改性有机硅聚合物，例如聚酯改性有机硅塑料等在电工技术上得到应用。有的塑料既是热塑性又是热固性的塑料。例如聚氯乙烯，一般为热塑性塑料，日本已研制出一种新型液态聚氯乙烯是热固性的，模塑温度为60～140℃；美国一种叫伦德克斯的塑料，既有热塑性加工的特征，又有热固性塑料的物理性能。

①烃类塑料。属非极性塑料，具有结晶性和非结晶性之分，结晶性烃类塑料包括聚乙烯、聚丙烯等，非结晶性烃类塑料包括聚苯乙等。

②含极性基因的乙烯基类塑料。除氟塑料外，大多数是非结晶型的透明体，包括聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯等。乙烯基类单体大多数可以采用游离基型催化剂进行聚合。

③热塑性工程塑料。主要包括聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二酯、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚等。聚四氟乙烯。改性聚丙烯等也包括在这个范围内。

④热塑性纤维素类塑料。主要包括醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、塞璐珞、玻璃纸等。

1.3.3按加工方法分类

根据各种塑料不同的成型方法，可以分为膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型。

膜压塑料多为物性的加工性能与一般固性塑料相类似的塑料；层压塑料是指浸有树脂的纤维织物，经叠合、热压而结合成为整体的材料；注射、挤出和吹塑多为物性和加工性能与一般热塑性塑料相类似的塑料；浇铸塑料是指能在无压或稍加压力的情况下，倾注于模具中能硬化成一定形状制品的液态树脂混合料，如MC尼龙等；反应注射塑料是用液态原材料，加压注入膜腔内，使其反应固化成一定形状制品的塑料，如聚氨酯等。

塑料的成型加工是指由合成树脂制造厂制造的聚合物制成最终塑料制品的过程。加工方法（通常称为塑料的一次加工）包括压塑（模压成型）、挤塑（挤出成型）、注塑（注射成型）、吹塑（中空成型）、压延等。

第二章 市场调研

2.1塑料制品的成型方法:

注射成型 挤出成型

压制成型 吹塑成型

压延成型 滚塑成型

铸塑成型 搪塑成型

醺涂成型 流延成型

传递模塑成型 反应注塑成型

手糊成型 缠绕成型

喷射成型 真空成型

2.2塑料制品在生活和生产中的作用：

塑料制品是采用塑料为主要原料加工而成的生活用品、工业用品的统称。塑料的出现给人类带来了极大地便利，由于其成本低廉、抗腐蚀能力强、可塑性强、还可用于制备燃料油和燃料气，降低原油消耗等无可替代的优点，自发明之日起就广受欢迎，随着加工工艺的进步和技术的突破，塑料制品渗透进我们生活的方方面面，成为最重要的必需品。

2008年1-11月，我国塑料制品业累计实现产品销售收入8306.74亿元，同比增长19.48%，增速比2007年同期下降了7.41个百分点。2009年1-11月，我国塑料制品业累计实现产品销售收入9354.79亿元，同比增长11.27%，增速比2008年同期下降了8.21个百分点。

2010年，中国塑料制品行业实现平稳较快发展，行业规模增幅同比大幅提升。

1-11月，我国塑料制品业累计实现产品销售收入12205.03亿元，同比增长31.42%，增速比2009年同期上升了20.15个百分点。

2011年1-8月，塑料制品行业规模以上企业1.29万个，累计完成工业总产值9980.52亿元，同比增长27.39%。实现销售产值9789.82亿元，同比增长27.62%。产销率达到98.09%，保持高位。塑料制品产量3337.1万吨，同比增长19.08%。但与年初相比，产值、产量增速均有所放缓。

在“十二五”期间，我国塑料产业要推进产业结构优化升级，努力提高产业技术水平，使塑料制品总产量的年增长率为10%，2015年，预计塑料制品总产量可达到5000万吨。

2.3塑料模具工业及技术的发展现状

80年代以来,在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下,我国模具工业发展迅速,年均增速均为13%,1999年我国模具工业产值为245亿,至2000年我国模具总产值预计为260-270亿元,其中塑料模约占30%左右。在未来的模具市场中,塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。

我国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具;精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齿轮模具,所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平,而且还采用最新的齿轮设计软件,纠正了由于成型收缩造成的齿形误差,达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02～0.05mm,表面粗糙度Ra0.2μm,模具质量、寿命明显提高了,非淬火钢模寿命可达10～30万次,淬火钢模达50～1000万次,交货期较以前缩短,但和国外相比仍有较大差距,具体数据见表一。

成型工艺方面,多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟,如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29～34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术,一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件,取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广,有的厂采用率达20%以上,一般采用内热式或外热式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置,少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%,与国外的50～80%相比,差距较大。

在制造技术方面,CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶,以生产家用电器的企业为代表,陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统,如美国EDS的UGⅡ、美国ParametricTechnology公司的Pro/Emgineer、美国CV公司的CADS5、英国Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美国AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亚Moldflow公司的MPA塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进,虽花费了大量资金,但在我国模具行业中,实现了CAD/CAM的集成,并能支持CAE技术对成型过程,如充模和冷却等进行计算机模拟,取得了一定的技术经济效益,促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。近年来,我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展,主要有北航华正软件工程研究所

开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等,这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点,为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。

近年来,国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢,如:P20、3Cr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等,对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响,但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用,并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30%以下,和国外先进工业国家已达到70%-80%相比,仍有很大差距。 表一、国内外塑料模具技术比较表

项目 国外 国内

注塑模型腔精度 0.005～0.01mm 0.02～0.05mm

型腔表面粗糙度 Ra0.01～0.05μm Ra0.20μm

非淬火钢模具寿命 10～60万次 10～30万次

淬火钢模具寿命 160～300万次 50～100万次

热流道模具使用率 80%以上 总体不足10%

标准化程度 70～80% 小于30%

中型塑料模生产周期 一个月左右 2～4个月

在模具行业中的占有量 30～40% 25～30%

据有关方面预测,模具市场的总体趋热是平稳向上的,在未来的模具市场中,塑料模具的发展速度将高于其它模具,在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展,对塑料模具提出越来越高的要求是正常的,因此,精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时,由于近年来进口模具中,精密、大型、复杂、长寿命模具占多数,所以,从减少进口、提高国产化率角度出发,这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展,使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长点,高速公路的迅速发展,对汽车轮胎也提出了更高要求,因此子午线橡胶轮胎模具,特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平;以塑代木,以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大;家用电器行业在“十五”期间将有较大发展,特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大;而电子及通讯产品方面,除了彩电等音像产品外,笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展,这些都是塑料模具市场的增长点。

2.4我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向将包括:

1提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多控所致。

2在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术,近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度,为其进一步普及创造了良好的条件;基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪,其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题;CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高;塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。

3推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热

流道技术的模具可提高制件的生产率和质量,并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准,积极生产价廉高质量的元器件,是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制,而且其常用于较复杂的大型制品,模具设计和控制的难度较大,因此,开发气体辅助成型流动分析软件,显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度,继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。

4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。

5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低,与国外差距甚大,在一定程度上制约着我国模具工业的发展,为提高模具质量和降低模具制造成本,模具标准件的应用要大力推广。为此,首先要制订统一的国家标准,并严格按标准生产;其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本;再次是要进一步增加标准件规格品种。

6、应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。

7、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。

第三章 注射、压注、压缩、挤出成型工艺方法的优缺点

3.1注射成型原理及定义：

3.1注射成型工艺方法的优缺点：

3.1.1优点：

①成型周期短

②能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件③的塑料对成型各种塑料的适应性很强

④生产效率高易于实现全自动化生产

3.1.2缺点：

①生产大面积结构制件时，高的熔体粘度需要高的注塑压力，高的注塑压力要求大的锁模力，从而增加了机器和模具的费用；

②生产厚壁制件时，难以避免表面缩痕和内部缩孔，塑料件尺寸精度差； ③加工纤维增强复合材料时，缺乏对纤维取向的控制能力，基体中纤维分布随机，增强作用不能充分发挥。

④注射成型设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及较小的塑件的生产

3.2压注成型工艺方法的优缺点：

3.2.1优点：

①压注成型塑件飞边小，可以成型难以用压缩法成型的塑件

②能保持嵌件和孔眼位置的正确：

③塑件性能均匀，尺寸准确，质量提高;

④模具磨损较小。压注模比压缩模结构复杂，

3.2.2缺点：

①制造成本教压制模高；

②塑料损耗增多；

③成型压力也比压缩成型时高

④压制带有纤维性填料的塑料是，产生各向异性。

3.3压缩成型工艺方法的优缺点：

3.3.1优点：

① 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，加料前模具是敞开的，模具是在塑料最终成型时才完全闭合。

② 模具结构比较简单。

③ 料耗少。

④ 可以压制较大平面的塑件或利用多型腔模，一次压制多个塑件。 ⑤ 压力损失小。

3.3.2缺点：

① 生产周期长，效率低。

②塑件受到的限制多,如形状不能太复杂。

③模具的磨损比较大。

3.4挤出成型工艺方法的优缺点：

3.4.1优点：

①设备简单，投资少

②连续生产，效率高

③自动化生产，劳动强度低

④操作简单，容易控制

⑤产品均匀密实，质量高

⑥产品广泛，一机多用

⑦占地少，环境清洁

3.4.2缺点：

①成型过程复杂

②挤出的制品的形状和尺寸精度都相对较低

第四章 塑料制品成型新工艺方法

4.1新工艺方法介绍：

塑料成型加工是将塑料原料转变成具有使用价值的制品的过程。传统的成型工艺有挤出、注射、吹塑、压延、涂覆、层压、传递成型等。至今这些技术已经发展和运用的相当成熟，且应用得非常普遍。随着塑料制品应用日益广泛，人们对塑料制品精度、形状、功能等提出了更高的要求。传统的成型工艺已难以适应这些要求，这就迫使人们在不断改进传统的成型工艺的基础上，采用新思想、新技术开发新的成型工艺已满足不同应用领域的需求。目前成型工艺的发展趋势主要是节能、节约原材料、提高成型效率、改进制品性能、提高其附加值。塑料制品目前的新工艺方法主要有：低压注射、熔芯注射、动态保压注射、微孔塑料挤出及润滑挤出等塑料成型工艺。

① 高速低压注射成型：

传统的注射成型可分为控制熔体入口速度的充填过程和控制熔体入口压力对塑料冷却收缩进行补料的保压过程，充填过程中的熔体的速度是一定的，随着充填过程的进行熔体在型腔内的流动性阻力逐渐增加，因而熔体入口压力也容易随着增高在充填结束时入口压力出现较高峰值。由于型腔内高压的作用不仅会造成塑料溢边，涨模等不良现象，而且会使塑料件的内部产生较大的内应力，塑料件脱模后易出现翘曲和变形，使塑件形状和尺寸精度难以满足较高的要求，此外这种塑料件在使用过程中也易出现应力开裂。

为了降低或者避免塑料在充填的过程中由于较高的型腔压力而使制品产生内应力，并将塑料件的变形限制在较低的范围内，所以应以塑料充填所需要的最低压力进行充填，这样就可以降低型腔内压力。低压注射成型与传统成型注射成型的主要差别在于，传统注射成型充填阶段控制的是注射速度，而压注射成型充填阶段控制的是注射压力，在低压注射过程中，型腔入口压力恒定，所以不会出现压力峰值，但注射速度是变化的，并始终以很高的速度进行注射，随着注射时间的延长注射速度逐渐降低这样就可以大幅度的消除塑料件内应力，保证制品的尺寸精度，但若在低压时任然用低压注射则由于充填时间的较长而使熔体热历史产生较大的差异易造成塑料件收缩不均匀和变形，为此需要高速注射将熔体在短时间内冲入型腔，高速注射的另一个作用是利用熔体高速流动所产生的剪切热提高熔体温度，降低熔体的粘度，使熔体在低压下充满型腔成为可能，由于低压注射的特点是以恒定压力进行熔体充填，因而低压注射有其独特的油压系统。为了是想低压高速成型，需对传统注射剂的注射系统作必要得改进，目前国外已经开发出多型腔液压注射系统，其主要功能有：

在同一油压下可多级变换最高注射压力2可在低注射压力下实施高速注射，由于低压注射成型的基本原理与一般注射成型相同所以模具结构也玩去相同，但由于低压注射成型用低压充填不出现压力峰值而有利于防止细小模具型芯的损坏，有利于提高模具的使用寿命，另一方面由于低压主注射成型对模具的磨损较小队模具的温度控制和排气等要求也并不很高因而可以采用由锌、铝合金材料制造的简易注射模，这样不仅可以降低生产成本又能快速生产小批量紧密塑料件，以适应目前市场上多品种、小批量的生产的需要。

② 注射-压缩成型：

这种成型工艺是为了成型光学透镜而开发的，其成型过程为：模具首次合模时动模定模不完全封闭，保留一定压缩间隙随后向型腔内注射熔体：熔体注射完毕后由专设的封闭模活塞实施二次合模，在模具完全闭合的过程中型腔中的熔体再一次流动并被压实，其成型原理见图

与一般的的的注射成型相比，注射-压缩成型的特点是：

1熔体注射是在型腔未完全闭合情况下进行的因而流道面积大流动阻力小，所需的注射压力也小；

2熔体收缩是通过外部施加压力给型腔使型腔的尺寸变小即出型腔直接压缩增体来补偿的，因而型腔内压力分布均匀，

因此，注射-压缩成型可以减少或者消除由充填和保压产生的聚合物分子取向和制品内应力，提高制品材料的均匀性和尺寸的稳定性，同时降低塑料件的残余应力。注意压缩成型工艺已经广泛的应用于成型塑料光学透镜，激光唱片等高精度制件以及难以注射成型的薄壁的塑料件，此外该工艺作玻纤增强树脂成型中的应用也日益普及。

③熔芯注射成型：

当注射成型结构上难以脱模的塑料件如汽车输油管和进排气管等有复杂形状的空心塑料件时，一般是将他们分成两半成型，然后在拼合起来，致使塑料件的密封性较差，随着这类塑料制品的应用日益广泛人们将类似失蜡铸造的熔芯注射成型工艺引入注射成型，形成了所谓的熔芯注射成型方法，其基本的原理是，先用低熔点合金铸造成可熔型芯，然后把可熔型芯作为嵌件放入模具中进行注射成型，冷去后把包含有熔芯的制件从型腔中取出，再加热将型芯融化。为缩短型芯熔出时间，减少塑料件变形和收缩，一般采用油和感应线圈同时加热的方式感应加热使可熔型芯从内向外熔化加热熔化残存在塑料件内便面的合金表皮层。 熔芯注射成型特别适用于形状复杂中空和不宜机械加工的复合材料制品，这种成型方法与吹塑和气体辅助注射成型相比虽然要增加铸造可熔型芯的模具和设备及熔化型芯的设备，但可以充分利用现有的注射机，且成型的自由度也较大 熔芯注射成型中，制造件是围绕型芯件制成的，制成后芯件随即被熔去，这似乎与传统工业的熔芯铸造方法类似并不新奇。但是关键在于制造芯件的材料传统的材料是不可能用来制作塑料加工中的芯件，一是不够坚硬，难以在成型过程中保持其形状，尤其是不能承受压力和熔体的冲击，更主要的是精度绝对不适合塑料制品的要求所以关键是要找到之间芯件的合适材料，目前常采用的是sn-bi和sn-pb低熔点合金。

熔芯注射成型已经发展成一种专门的注射成型分支，网球怕手柄是首先大批量生产的熔芯注射成型应用实例，另外双或者三料道工艺，可使皮层注射连续或者同时完成。这两种工艺可使密实的表层厚度得到准确的控制，特别是之间两侧浇口区域处，实验表明，双或者三料道工艺对于注塑高质量的制件是十分必要的，生产越复杂的制品所获得的制件综合性能越好，三料道技术是、对中心浇口注射加工尤为适宜，双料道工艺对于多腔注塑更加的适宜，这是由于没有复杂的喷嘴，材料及颜色变换起来很容易。

夹芯注射成型生产的制品可充分的利用每一种材料的优势，做到物尽其用，与 普通注射成型相比具有以下的有点：

1较大的抗翘曲变形刚性

2厚壁制件表面质量好，无凹陷

3芯层料采用回收料可降低成本

4软，硬配料结合，可成型各种纹理的塑料件

5制件表面光滑，不必专门修饰

6可生产特殊性能的塑料件

为充分发挥夹芯注射成型的优势表层材料和芯层材料的选择应遵循：

1两种材料必须相互之间能够粘结

2两种材料的线张系数和收缩率应相近或几乎想的否则会出现分层现象 3表层和芯层材料的热稳定性及流动性应相近它还伴随着汽车工业对高分

子材料的需求而发展，尤其是用于汽车发动机的全塑多头集成进气管的成型，已实现批量生产。其它的新应用领域有汽车水泵、水泵推进轮、离心热水泵、航天器油泵等。

④夹芯注射成型：

夹芯注射成型是在结构发泡成型技术的基础上发展起来的一种新的成型方法，它应用两个注射单元，由一个注射单元先向型腔注入另一种塑料溶体，后一种塑料熔体完成被第一种塑料熔体包覆而形成芯层。利用夹芯注射成型技术可以制造皮层为硬质材料而芯层为泡材料的厚壁塑料件，通过不同材料的组合可以获得具有特殊性能的塑料制品。

夹芯注射成型成历了三个发展阶段，即单料道、双料道和三料道工艺。 单料道工艺中，通过换向阀由一个位置改变到另一个位置使两种树脂先后注入型腔。由于熔体的物流特性和皮层树倾向粘附于温度较低的模具表面，因前形成致密的皮层。皮层的厚度受注射速率、料温、模具温度及两种树脂的相容性等因素影响。单料道工艺的主要优点是特别适于要求薄而致密皮层的制品，缺点是喷嘴的转换可能会引起制品表面划伤。

产生的振动作用在熔体上，并通过复合物熔体把振动传人型腔，从而使型腔中的熔体产生振动，这种振动的作用能持续到模具浇口封闭时为止。此种装置比较简单，可以利用注射机的控制系统，或对注射机的液压和电气控制系统加以改造来实现。

⑤动态保压注射成型：

动态保压注射成型实质是在保压阶段将震动引入型腔，使型腔内的聚合物熔体产生振动剪切流动，以控制制品的内部结构和微观形态，从而达到控制制品力学性能和外观质量的目的，将震动引入型腔的方法有螺杆加振和辅助装置加振两种：

1螺杆加振 螺杆加振的工作原理是给注射油缸提供脉动油压，使注射螺杆产生的往复移动而实现振动，注射螺杆

（2）辅助装置加振 辅助装置加振是将加振装置（见图2）安装在模具与注射机喷嘴之间，注射阶段与普通注塑一样，通常熔体仅通过一个浇口，此浇口活塞后退发保持流道通畅，另一活塞则切断另一通道，开进腔充满后，保压活塞在独立的液压系统器下开始以同样的频率振动，但其相应差180·。通过两个活塞的往复运动，把振动传人型腔，使型腔中的熔体一边冷却，一边产生振动剪切流动。实验证明这种工艺有助于消除制品的常见缺陷（如缩孔、裂纹、表面沉陷等），提高熔接线强度，通过合理设置浇口位置和数量，可以控制复合物分子或纤维的取向，获得比门类通注射成型制品强度更高的制品。

动态保压注射成型过程中复合物熔体被注入型腔后，型腔内开始出现固化

层。在固化层附近由于熔体受到有剪切作用最强，故取向程度最大。而中心层附近由于速度梯度小，剪切作用小，因而取向程度也小。在保压过程中引入振动，使型腔中的复合物熔体一边冷却，一边受振动的剪切作用，由于模具的冷却作用，振动剪切产生的取向，形成了一定厚度的取向层。同没有振动作用相比，振动剪切流动所产生的取向层厚度远远大于普通注射所形成的取向层厚度，这就是型腔内引入振动剪切流动能使制品的力学性能得到提高的原因。此外，由于振动的作用，产生了周期性的压缩增压和释压膨胀作用，从而使厚壁部分在收缩后能从浇口得到足够的补充熔体，有效地防止缩孔，陷等缺陷。

⑥推——拉注射成型：

推——拉注射成型是另一种将振动引入注射成型的工艺，其原理如图3所示，它采用主、辅两个注射单元和一个双浇口模具。工作时，主注射单元推动熔体经过一个浇口过度充填型腔，多余的料经另一浇口进入辅助注射单元，辅助注射螺杆后以接受型腔中多余熔体进入，然后辅助注射螺杆向前运动向型腔注射深体，主注射单元则接受型腔多余熔体。主、辅注射单元如此反复推拉，形成型腔内熔体的振动剪切流动，当靠近模壁的熔体固化时，芯部的熔体的振动剪切的作用下产生取向并逐渐固化，形成高取向度制品，一般制品成型需10次左右的推—拉循环，最高可达40次.

用此种注射工艺对玻璃纤维增强的LCP进行实验研究，结果表明，与常规的注射成型相比，拉伸强度和弯曲弹性模量分别提高420%和270%。

⑦层状注射成型：

层状注射成型是一种兼有共挤出成型和注射成型特别的成型工艺，能在复杂制件中任意地产生微厚度分层形态。该工艺同时注射两种不同的树脂，使它们通过一个多级共挤模头（见图14），各股熔体在共挤模头中逐级分层，各层的厚度变薄而层数增加，最终进入注塑型腔叠灿，在模具内保留通过上述过程获得的层状形态，即沿制品厚度方向两种树脂不是呈无序共混状态存在，而是复合叠加在一起。据报道层状注射可成型每层厚度为0.1—10,层数达上千层的制品，因层状注射成型的制品是基于两种或多种材料型成层状结构，保留了各组分材料的特性，比传统共混料更能充分发挥每种材料性能，使其制品在阻隔气体渗透、耐深剂、透明性方面性能更佳。

⑧微孔塑料挤出成型：

微孔塑料是一种由许多非常小的气泡构成的热塑性泡沫塑料，气泡直径为1—10,泡孔密度为1×10-1×10，气泡孔为闭孔结构，与一般泡沫塑料相比微孔塑料有许多优点，首先，它可以生产因一般泡沫塑料中微孔较大而难以生产的薄壁制品，其二是由于其气孔的闭孔结构可用作阻隔性包装产品，其三是生产过程中采用CO2或N2而不是烃类或含氟化合物发泡，因而没有环境污染。

整个微孔塑料的连续挤出过程可分为两步，首先是要形成气体——聚合物均相体系，然后让气体从复合物中析出形成泡沫，泡核再进一步长大，当泡核长大到一定尺寸时，对其冷却定型就可得到微孔塑料制品。微孔塑料连续挤出时，聚合物粒由料斗送进单螺杆挤山机，气体从单螺杆挤出机均化段注入矛合物熔体中，经过螺杆的剪切，混合器的混合，聚合物——气体两相体系农渐变为聚合物——气体均相体系，成为聚合物——气体均相体系的熔体再经过成核定型机头得到制品。

微孔塑料挤出成型属于物理发泡成型，但与一般发泡挤出成型有很大的不同。首先，微孔塑料加工过程中需要大量性气体如COP2、N2等气体熔解进聚合物，使气体在聚合物中呈饱和状态，采用一般物理以泡加工方法不可能在聚合物——气体均相体系中达到这么高的气体浓度。其次，微孔塑料成型这程中其成核数要大大超过一般物理发泡加工方法。通常，一般物理发泡成型加工采用的是热力学状态农渐改变的方法，最终导致产品中存在的泡孔以及泡孔尺寸分布不均匀，由于微孔塑料成型这程中热力学状态迅速改变，其成核速度大大超过一般塑料中形成的泡孔尺寸较小，相当于一般物理发泡的1%，这就必须要求泡孔的长大阶段的时间控制在0.01m以内。

⑩润滑挤出成型：

所谓润滑挤出成型，就是挤出加工过程中在挤出模11模壁与挤出物间设置一层薄膜润滑层，使得塑料熔体在塑腔中的流动成为一种栓形流动，减少因物料与模壁间的直接接触而引起的剪切速率不同所产生的产品形状差异，从有挤出同口模形状基本相同的型材断面。

润滑挤出成型主要有以下三种形式：

（1）自润滑挤出 同一种树脂由于温度的变化在口模壁间形成高温低粘度的润滑层，或树脂本身混炼有润滑剂，在挤出过程中，润滑挤出于口模壁间，形成一层薄的润滑层，此方法称为自润滑挤出技术。目前在挤出加工过程中，常用的方法是将内外润滑剂混炼于树脂当中，实现自润滑挤出。尤其是外润滑剂与金属模壁具有亲和性，易形成润泽剂分子界面而具有调节层流的功能。从而形成栓形液动状态。作为外润滑剂的主要品种有高吸脂肪酸、复合脂、有机硅脂、石鳞等。

（2）外润滑挤出，利用压力泵等手段将低粘度润滑剂输送至口模壁间形成润滑层，使挤出物的流动近似于纯栓形流动，这种方法称为外润滑挤出技术。所谓低粘度润滑剂是指挤出过程中其粘度低于挤出物粘度的液体，如液体石蜡、聚二甲基硅氧烷等各种有机硅树脂、硬脂酸、硬脂酸、硬脂酸金属盐等或其他品种的脂肪酸及其金属盐，各种表面活性剂、甘油、聚乙二醇等。

（3）共润滑挤出，对高粘度树脂，可以采用熔体粘度相对较低的树脂进行共挤出，挤出后，可作为挤出产物的一部分覆盖在高粘度树脂的表面，这种外表层有时还具有饰性和防老化效果，该方法称为共润滑挤出技术。低粘度树脂主要有：低粘度聚乙烯、聚乙烯醇（乙烯醇/乙酸脂）共聚物等，对不同的挤出物应选 用不同的低粘度树脂作为润滑层。如对PVC树脂而言，作为润滑层使用的低粘度树脂有LDPE、HEPE、PP、PS维素等，其中选用LDPE的效果最好。这是由于身份种树脂的挤出温度相近，易于实现共润滑挤出，同时PE与丙烯酸树脂的共润滑挤出也是一种较好的组合。

润滑挤出技术对高粘度难成型树脂的挤出成型加工具有一定的实价值。这是因为高粘度树脂具有较低的临界剪切速率，必须在低速状态下挤出成型，而且高粘度的树脂挤出时必须使用高的挤出压力，消耗高的能量，而当采用润滑挤出时，可以实现在低温低能耗的条件下获得高的挤出效率。

第五章塑料制品成型工艺新方法的优点、前景、加工适应性和可行性

塑料制品的成型过程，不仅是获得所需产品的手段，而且提高了塑料的性能．对于热塑性塑料和热固性塑料，其成型方法不尽相同，常用的成型方法有以下几种．

1、压延成型

压延成型多用于热塑性塑料．它是将经过塑炼的塑料，送到多组平行排列、反向旋转的热辊筒中，经多次压延而成制品．多生产薄膜或薄片．

2、流延成型

流延成型多用干热塑性塑料．这是将溶于溶剂的塑料，因自重流布到连续运转的金属带上，成为厚度均匀的薄层，再加热仪镕剂挥发，制品就固化成型，多生产薄膜或薄片．

3、挤塑成型

挤塑成型多用于热塑性塑料。这是将熔融塑化的塑料．经挤塑机的机头处模具的口型缝隙中挤出，而成与模口形状相仿的型材．多生产板材、管材、棒材、线材、异型材等．

4、注塑成型

注塑成型多用于热塑性塑料．它与挤塑成型相类似，所不同的是熔融塑料经

喷嘴进入的是闭合模具内，在模具内凝固成型而得制品。多生产小包装盒，日用品．异型零件等．它也可用于热闹性塑料加工．

5、吹塑成型

吹塑成型多用于热塑性塑料。这是将熔融塑料置于模具中，在压缩空气压力下，将塑料吹胀升紧贴模具内表面。经冲却、脱模而成制品．多生产各类中空包装容器，也可生产薄膜、薄片等．

6、加热成型

加热成型多用热塑性塑料．这是将塑料片材加热成弹性态，再施以压力使之贴附于模具上成型。多生产盆类、盘类制品．

7、发泡成型

发泡成型足将塑料添加发泡剂，使之发泡随即泡沫塑料注入模具中，经固化成型为制品。多用于制作精密仪器、仪表的缓冲包装。

8、模压成型

模压成型多用于热固性塑料．这是将粉状、片状或粒状热固性树脂和添加剂，直接放在模腔内，关闭模具，进行加热、加压，塑料液化，并发生化学反应而固化，冷却后即为制品。多生产板材及电器、机械零件，

9、铸玉成型

铸压成型多用于热固性塑料．将模塑粉置于料筒内加热至塑化，再压入热模具内，在压力下完成固化而得制品．多生产需嵌金属物的复杂制品．

10、浇铸成型

浇铸成型用于固热性塑料．它将热固性塑料塑化后注入模具，在常压下固化，冷却、脱模即得制品．多生产电子、电器及有金属嵌件的元件，

5.1新工艺方法优点：

塑料成型加工是将塑料原料转变成具有使用价值的制品的过程。传统的成型工艺有挤出、注射、吹塑、压延、涂覆、层压、传递成型等。至今这些技术已经发展和运用的相当成熟，且应用得非常普遍。随着塑料制品应用日益广泛，人们对塑料制品精度、形状、功能等提出了更高的要求。传统的成型工艺已难以适应这些要求，这就迫使人们在不断改进传统的成型工艺的基础上，采用新思想、新

技术开发新的成型工艺已满足不同应用领域的需求。目前成型工艺的发展趋势主要是节能、节约原材料、提高成型效率、改进制品性能、提高其附加值。

5.2新工艺方法前景：

5.2.1挤出成型新工艺的发展及前景：

1) 新型挤出混炼技术与设备的开发

目前，国际上用于高分子材料共混改性的新型混炼设备主要有三大类：同向平行双螺杆挤出机、往复移动式螺杆混炼机和串联式磨盘挤出机。其中小型同向平行双螺杆挤出机国内已能生产，但万吨级大型混炼挤压造粒机组全部要依靠进口。同时，往复移动式螺杆混炼机和串联式磨盘挤出机是制备高填充、高附加值高聚物合金的必要装置，目前国内对他们的研制刚刚处于样机阶段，规格不多，品种不全，具有广阔的发展前景。

2) 大口径管材挤出的异向平行双螺杆挤出机组、钢塑复合管挤出机组和大型双

臂波纹管挤出成型机组及特种塑料管材专用挤出机组的开发研究。

3) 复合挤出成型技术和设备的开发研究。最近，多层共挤的超宽土工模、包装

用的拉伸拉幅平模、建筑用的复合瓦楞板、芯层发泡纸板材和管材的市场需求量很大，与此相关的成型技术和装备的开发研究必须引起足够的重视。

4) CAD/CAE/CAM技术在塑料工业中的应用研究。应用CAD/CAE/CAM技术可使塑

料机械的设计从费时、费钱的经验设计试车修改的模式提高到准确、快速、高精度的现代化水平，从而提高塑料机械制造业的竞争力。

5) 在线检测及自动控制技术应用。发达国家注塑机的数字、只能控制和比例或

伺服系统技术以成熟、挤出机组可以实现全线联机控制，并在线检测装置相连，根据采集和储存的信号实现反馈控制，保证了工艺条件的稳定，提高了产品的精度。

可以预测，未来挤出成型技术的发展方向是：减少劳动力和材料消耗，主要体现在尽量缩短更换产品的时间，尽可能在生产过程中更换及自动更换；通过增加设备的塑化能力，加大齿轮扭矩，进一步加大螺杆长径比来提高生产效率；在挤出生产线控制系统中不断应用感测技术，控制技术和人工智能技术，使制品的质量和生产的稳定性得到进一步的提高。

5.2.2压缩成型新工艺的发展及前景:

（1）由单一性技术向组合性技术发展，如注射-拉伸-吹塑成型技术和挤出-模压-热成型技术等；

（2）由常规条件下的成型技术向特殊条件下的成型技术发展，如超高压和高真空条件下的塑料成型加工技术；

（3）由基本上不改变原有性能的保质成型加工向赋予塑料型新性能的变质性成型加工技术发展，如发泡成型、借助电子束与化学交联机使热塑性塑料在成型过程中进行交联反应的交联挤出等；

（4）为提高加工精度、缩短制造周期，在模具加工技术方面更广泛地应用仿形加工、数控加工等；

（5）广泛应用模具新材料。模具材料的选用直接影响到模具的加工成本、使用寿命以及塑料制品的成型质量等，因此，国内外已开发出许多具有良好使用性能、加工性能，热处理变形小的新型塑料模具钢，如预硬钢、新型淬火回火钢、马氏体时效钢、析出硬化钢和耐腐蚀钢，经过试用，均取得了较好的技术和经济效果。

（6）CAE技术将在注塑领域发挥越来越重要的作用，其本身也随着注塑技术的发展要求而更加完善、实用、方便。

在塑料成型生产过程中，先进的模具设计、高质量的模具制造、优质的模具材料、合理的加工工艺和现代化的成型设备都是成型优质塑件的重要条件。一副优良的注射模具可以成型上百次，一副优良的压缩模具可以成型25万次，这与上述因素有很大关系。

考察国内外模具工业的现状及我国国民经济和现代工业生产中模具地位，从塑料模具的设计理论、设计实践和制造技术出发，塑料成型技术大致有以下几个方面的发展趋势。

1. CAD/CAE/CAM技术在模具设计与制造中的应用日趋广泛:

年的推广应用，模具设计“软件化”和模具设计“数控化”已经在我国模具企业中成为现实。采用CAD技术是模具生产的一次技术革命，是模具技术发展的一个显著特点。引用模具CAD系统后，模具设计借助计算机完成传统设计中各个环节的设计工作，大部分设计与制造信息由系统直接传送，图样不再是设计与制造环节的分界线，也不再是制造、生产过程中唯一的依据，图样将被简化，甚至最终消失。近年来，CAD/CAE/CAM技术发展有以下特点：

（1） 模具CAD技术日趋成熟 模具CAD/CAM技术日益深入人心，并且发挥其越来越重要的作用。在20世纪，能进行复杂形体几何造型和NC加工的CAD/CAM系统，主要是在工作站上采用UNIX操作系统开发与应用的，如美国的ProE、UGII、等软件等。随着微机技术的突飞猛进，新一代的微机CAD/CAM软件崭露头角、并且深的用户好评。这些微机软件不仅在诸如NURBS曲面、三位参数化特征造型等先进技术方面继承了工作站级CAD/CAM软件的优点。

（2） 基于网络化的CAD/CAM/CA一体化系统结构初见端倪，随着计算机硬件软件的进步以及工业部门的实际需求，国外许多著作计算机 软件开发商已能在实际生产过程中功能要求划分产品系列，在网络系统下实现CAD/CAM的一体化，解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作的要求，而更符合实际应用的自然过程。

（3） CAD/CAM软件智能化程度正在逐渐提高，由于现阶段模具设计和制造在很大程度上任然依靠模具设计和制造者的经验，任何一个企业，要掌握全部的先进的技术，成本都将非常的昂贵，要培养并且留住掌握这些技术的人才也会非常困难。于是，模具CAD的ASP模式、ug应运而生，应用服务包括如逆向设计，快速原型制造、数控加工外包、模具设计、模具成型过程分析等，似的模具设计加工的数控机床统一化、一体化。使得整个社会的模具制造企业，按照价值链和制造流程分工，使制造资源得以最优发挥。

（4） CAE技术正在推广

在今后一段时期内，国内的模具企业提高CAD/CAE/CAM技术在塑料姆设计与制造中应用层次。

2. 大力发展快速原型制造技术:

塑料模是型腔模具中的一种类型，其模具型腔是有凸模凹模所组成的。对于既有形状复杂的曲面塑料制造，为了缩短研究周期，在现在制造模具技术中，可以不急于直接加工难以测量和加工的模具凸模凹模，而是采用快速原型制造技术，先制造出与实物相同的样品，看该样品是否满足要求与工艺设计、数控化技术、激光技术和材料科学的发展成果，采用分成增材制造的新概念取代了传统的去材或者变形的加工，是当代最具代表性的先进制造技术之一。快速原型制造工艺方法有选取激烧结、熔融堆积造型和叠层制造等多种。利用快速之一。快速原型制造工艺方法有选取激光烧结、熔融堆积型和叠层制造等多种。利用快速成型技术不需要任何工装，可以快速制造出任意复杂的工件{甚至连数控设备都极难制造或者根本不可能制造出来产品样件},这样大大减少了产品开发风险和加工费用，缩短了研制周期。

3. 研究和应用模具的快速测量技术与逆向工程：

品的开发设计与制造过程中，设计与制造者往往面对的并非由CAD模型描述的复杂曲面实务样件，这就必须通过一定的三维数据采集方法，将这些实物原型化为CAD模型，从而获得零件几何形状的数学模型，使之利用CAD/CAM/RPM等先进技术进行或管理。这种从实务样件获得产品数学模型的相关技术。首先获取其表面几何点的数据，然后通过CAD系统对这些数据进行预处理，并考虑模具的成型工艺在进行曲面加工。原型实样表面三维数据的快速测量技术是逆向工程的关键。三维数据采集可采用接触式和非接触时发放进行。采用逆向工程技术，不但可缩短模具设计周期，更重要的是可以提高模具的设计质量，提高企业快速应变市场的能力。逆向工程是一项先进现代模具成型技术，目前，国内能采用改项目技术的企业还不多，应该逐步加以推广和应用。

4. 发展优质磨具材料和采用先进的热处理和表面处理技术

的选用在模具的设计与制造中是一个涉及到模具加工工艺、模具实用寿命、塑料制件、失效形式和如何提高模具使用寿命的基础上进行大量的研究工作，开发研制出具有良好条件使用性和加工性能好、热处理变形小、抗热疲劳性能好的新型模具钢种，开发研制出具有良好使用性加工性能号好。

5. 提高模具标准话水平和模具标准的使用率

准话水平在某种意义上来说也体现了一个国家模具工业的发展水平。经过一段时间的建设，我国模具标准话程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已经达到40%左右。而发达国家在80%左右。目前，国内企业有一定生产规模的模具标准件生产企业已经超过100家。主要产品有塑料模架、推杆、推管等等。其中塑料模架已可生成较大型的产品，为发展大型精密模具打下基础。此外，许多工厂还有各自的企业标准。

热流道标准原件和模具的温度控制装置以及精密标准模架和精密导向原件目前都正在进行重点研究和开发，已经取得了一些成果并且正在推广应用。

但是与国外先进国家相比，在标准系、标准件的品种和规格以及标准化的管理工作等方面仍有较大的差距。因此，提高模具标准化水平和模具标准件的使用率任然是今后一段时间内我国工作者的一项任务。

6. 模具的复杂化、精密化和大型化

塑料模具制造件在各种工业产品的使用要求，塑料成型技术正在朝着复杂化、精密化大大型化方向发展。例如，汽车保险杠和某些内装饰部件等塑料件的成型。大型塑料件和精密塑料件的成型，除了必须研制开发或引进大型和精密的成型设备外，大型的和精密的塑料成型模具更需要采用先进的CAD/CAM/CAE技术来设计与制造模具，否则，这类投资很大的模具研制很难获得成功。

7. 模具成型新技术与新工艺的不断涌现和推广

的新技术不断得到创新，模具成型的新工艺不断涌现，尤其是在注射模方面得到充分体现，使得成型塑料制件的质量得到很大提高。这些心得技术和工艺：气体辅助注射成型、精密注射成型、热固注塑注射成型、低发泡注射成型、共注射成型等。目前，新的工艺甚至可以使用金属粉料（例如不锈钢粉）加了某些添加剂后采用注射方法成型型坯，然后烧成产品。

5.3加工适应性和可行性：

第六章 非结晶性塑料成型新工艺方法

6.1成型时的工艺条件：

6.2成型设备：

6.3制件后处理方法：

第七章 体型结构分子塑料成型新工艺方法

7.1成型时的工艺条件：

7.2成型设备：

7.3制件后处理方法：

第八章 热固性塑料塑料成型新工艺方法

新工艺方法：注压法

注压法：是指将塑料加在料筒内，只当加温加压塑化成绸胶状，然后在螺杆的强力推动下通过喷嘴射入开启着的高温模腔内，再闭模继续实施热施压，使其固化成型的一种新的工艺方法，其成型的原理如图

注压法的模具类似模压法的模具，具有盛粉区，而不需要浇道与进料口，由于物料在通过料筒与喷嘴的时候，得到了充分的塑化，因此与模压法相比，可以大幅度缩短在模内的热压成型的时间，

注压法除了具备注射法的生产效率高、产品的质量好、劳动强度低、，模具的使用寿命长等一系列的优点外，还具有注射法所没有的一些特点

1由于注压法模具无浇道与进料口，

模压法的优点：

（1）杜绝了进料口处的内应力，并且不会产生填料定向排列的的问题，制品的性能不受进料方向的影响，制品不易翘曲变形。

（2）无浇道损耗，一般可节约原材料15%对多型腔的小制件来说，节约的效果更为显著。

（3）模具结构紧凑

2由从料筒内射出的物料，是加在全开启的模腔内，因此带来如下好处

（1）注射压力大大降低，注射法需要的注射压力为1400~1700公斤/厘米²而注压法只要700~800公斤/厘米²

（2）能充分排出预塑后产生的气体，有利于产品质量的提高

（3）模具不承受喷嘴的的顶撞及强大的注射压力，因此合模部分不会受到横向力而倾斜，对设备的结构强度要求也可降低

3由于加入模腔的物料已经过充分的塑化，粘度低，流动性好，同时模具由不直接承受注射力，因此所需要的锁模力较小，对于酚醛塑料来说，注射法语模压法，模腔内的压力需要250-300公斤/厘米²而注压法只需要150-200公斤/厘米².

4注压法的合模机构是立式的，所以有利于嵌件的安放。

5可充分利用原有模压成型的设备与模具，投资少，上马快，效果好 模压法的缺点：

1不适宜 成型尺寸精度要求很高的制件因为它的模具属于模压模具，所以注射加料量的计量准确程度及飞边的厚薄等将直接影响制品的尺寸精度，并有多余材料的溢出。

2形状复杂。壁薄、型芯细、型腔高的制件、成型较困哪。

3对于要求几何形状加料的产品，用注压法成型比较困难。

4较难实现全自动化。目前注射后喷嘴料头的切断、安放嵌件、清理残屑等还是手工操作。

8.1成型时的工艺条件：

①料筒加热功率 1.4千瓦

②模具加热功率 3千瓦

③高压柱塞泵 10SCY14-1

④叶片泵 YB-50

⑤高压泵电机功率 6.5千瓦 ⑥叶片泵电机功率 4.8千瓦 ⑦最大合模行程 220毫米 ⑧模板最小开距 110毫米 ⑨模板最大开距 310毫米

8.2成型设备：

①注压法的设备：125克二工位注压机 ②主要技术参数：

③注射容量 105厘米³ ④注射制品最大 ⑤最大注射压力 1130⑥螺杆直径

⑦螺杆压缩比 1:1 ⑧螺杆长径比 1:12 ⑨螺杆转速 10⑩预塑油马达扭矩 55⑾注射座行程 250⑿注射座最大回转角度

⒀锁模力 35

8.3制件后处理方法：

重量150克 公斤/厘米²φ30毫米 ～90转/分 公斤-米 毫米 ° 吨 40