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1、12/23/2022,造型材料与工艺,1,第9讲 塑料及加工工艺（）,塑料成形工艺 塑料的二次加工,12/23/2022,造型材料与工艺,2,9.4 塑料成形工艺,塑料成形是将不同形态(粉状、粒状、溶液或分散体)的塑料原料按不同方式制成所需形状的坯件，是塑料制品生产的关键环节。,12/23/2022,造型材料与工艺,3,1. 注射成型,注射成型又称注塑成型，是热塑性塑料的主要成型方法之一。具原理是利用注射机中螺杆或柱塞的运动，将料筒内已加热塑化的粘流态塑料用较高的压力和速度注入到预先合模的模腔内，冷却硬化后成为所需的制品。整个成型是一个循环的过程，每一成型周期包括：定量加料熔融塑化施压注射充模
2、冷却启模取件等步骤。在现代塑料的成型技术中，用注射成型法生产的制品，约占热塑性塑料制品的20%30% 。,12/23/2022,造型材料与工艺,4,注射成型原理图,12/23/2022,造型材料与工艺,5,注射成型方法的优点,能一次成型出外形复杂、尺寸精确和带嵌件的制品；可以极方便地利用一套模具，成批生产出尺寸、形状、性能完全相同的产品；生产性能好，成型周期短，一般制件只需3060秒即可成型，而且可实现自动化或半自动化作业，具有较高的生产效率和技术经济指标。,12/23/2022,造型材料与工艺,6,一次注射成型的塑料椅。,12/23/2022,造型材料与工艺,7,注塑机,12/23/2022
3、,造型材料与工艺,8,注塑模具,12/23/2022,造型材料与工艺,9,12/23/2022,造型材料与工艺,10,12/23/2022,造型材料与工艺,11,2. 挤出成型,挤出成型又称挤塑成型，主要适合热塑性塑料成型，也适合一部分流动性较好的热固性塑料和增强塑料的成型。其原理是利用机筒内螺杆的旋转运动，使熔融塑料在压力作用下连续通过挤出模的型孔或口模，待冷却定型硬化后而得各种断面形状的制品。一台挤出机只要更换螺杆和机头，就能加工不同品种的塑料和制造多种规格的产品。,12/23/2022,造型材料与工艺,12,挤出成型工艺原理,12/23/2022,造型材料与工艺,13,挤塑机效果图,12
4、/23/2022,造型材料与工艺,14,挤塑机组成图,12/23/2022,造型材料与工艺,15,12/23/2022,造型材料与工艺,16,挤出模口模的截面形状,12/23/2022,造型材料与工艺,17,挤出模口模的截面形状决定了挤出制品的截面形状，但是，挤出后的制品由于冷却、受力等各种因素的影响，制品的截面形状和模头的挤出截面形状并不是完全相同的。制品是正方形型材，见上图 (a)，那么，口模形状肯定不是正方形的孔，见图(b)；如果将口模的孔设计成正方形，见图 (d)，则挤出的制品就是方鼓形，见图 (c)。,12/23/2022,造型材料与工艺,18,挤出成型的特点,塑料加工工业中应用最早
5、、用途最广、适用性最强的成型方法。设备成本低，占地面积小，生产环境清洁，劳动条件好，生产效率高，操作简单，工艺过程容易控制，便于实现连续自动化生产。产品质量均匀、致密；可以一机多用，进行综合性生产。挤出成型加工的塑料制品，主要是连续的型材制品，如薄膜、管、板、片、棒、单丝、扁带、网、复合材料、中空容器、电线被覆及异型材料等。,12/23/2022,造型材料与工艺,19,挤塑工艺成形的片材加工的茶几,12/23/2022,造型材料与工艺,20,挤塑工艺成形的型材加工的门,12/23/2022,造型材料与工艺,21,3. 压制成型,(1)模压成型 模压成型又称压塑成型。其原理是将定量的塑料原料置于
6、金属模具内，闭合模具，加热加压，使塑性原料塑化流动并充满模腔，同时发生化学反应而固化成型。 模压成型制品质地致密，尺寸精确，外观平整光洁，无浇口痕迹，但生产效率较低。是热固性塑料和增强塑料成型的主要方法，部分热塑性塑料的成型也可采用此法，如聚四氟乙烯塑料先模压成型再烧结成制品。,12/23/2022,造型材料与工艺,22,模压成型示意图,12/23/2022,造型材料与工艺,23,12/23/2022,造型材料与工艺,24,12/23/2022,造型材料与工艺,25,12/23/2022,造型材料与工艺,26,12/23/2022,造型材料与工艺,27,12/23/2022,造型材料与工艺,2
7、8,12/23/2022,造型材料与工艺,29,12/23/2022,造型材料与工艺,30,12/23/2022,造型材料与工艺,31,12/23/2022,造型材料与工艺,32,12/23/2022,造型材料与工艺,33,(2)层压成型 将浸渍过树脂的片状材料叠合至所需厚度后放入层压机中，在一定的温度和压力下使之粘合固化成层状制品。 层压成型制品质地密实，表面平整光洁，生产效率高。多用于生产增强塑料板材、管材、棒材和胶合板等层压材料。,12/23/2022,造型材料与工艺,34,层压成型示意图,12/23/2022,造型材料与工艺,35,4. 吹塑成型,用挤出、注射等方法制出管状型坯，然后将
8、压缩空气通入处于热塑状态的型坯内腔中，使其膨胀成为所需形状的塑料制品。分为薄膜吹塑和中空吹塑成型，用于制造塑料薄膜、中空塑料制品 (如瓶子、包装桶、油箱、玩具等)。,12/23/2022,造型材料与工艺,36,(1)薄膜吹塑,薄膜吹塑成型是将熔融塑料从挤出机机头口模的环形间隙中呈圆筒形薄管挤出，同时从机头中心孔向薄管内腔吹入压缩空气，将薄管吹胀成直径更大的管状薄膜(俗称泡管)，冷却后卷取。薄膜吹塑成形主要用于生产塑料薄膜。,12/23/2022,造型材料与工艺,37,薄膜吹塑成型示意图,1-挤出机2-芯棒3-泡状物 4-导向板5-牵引辊6-卷取辊 7-折叠导棒8-冷却环9-空气入口10-模头1
9、1一空气入口,12/23/2022,造型材料与工艺,38,12/23/2022,造型材料与工艺,39,(2)中空吹塑,挤出吹塑：用挤出机挤出管状型坯，趁热将其夹在模具模腔内并封底，向管坯内腔通入压缩空气吹胀成型。 挤出吹塑的特点是制品形状适应广，特别适于制造大型制件，制件底部强度不高，有边角料。,12/23/2022,造型材料与工艺,40,挤出吹塑机械及其成型过程,1-型坯机头2-型坯3-吹塑模具 4-进气杆5-制品,12/23/2022,造型材料与工艺,41,注射吹塑：分为冷型坯吹塑和热型坯吹塑。前者是将注射制成的试管状有底型坯冷却后移入吹塑模内，将型坯再加热并通入压缩空气吹胀成型；后者则是
10、将注射制成的试管状有底型坯趁热移入吹塑模内进行吹胀成型。注射吹塑的特点是制件外观好，重量稳定，尺寸精确、无边角料。,12/23/2022,造型材料与工艺,42,注射吹塑的基本过程 ：(a)型坯注射成型 (b)型坯吹塑与脱模,12/23/2022,造型材料与工艺,43,12/23/2022,造型材料与工艺,44,12/23/2022,造型材料与工艺,45,12/23/2022,造型材料与工艺,46,12/23/2022,造型材料与工艺,47,12/23/2022,造型材料与工艺,48,12/23/2022,造型材料与工艺,49,5. 压延成型,利用一对或数对相对旋转的加热辊筒，将热塑性塑料塑化并
11、延展成一定厚度和宽度的薄型材料。压延成型产品质量好，生产能力大，多用于生产塑料薄膜、薄板、片材及人造革、壁纸、地板革等。,12/23/2022,造型材料与工艺,50,压延成型示意图1-原料；2-薄料,两辊组合 三辊组合 四辊组合,12/23/2022,造型材料与工艺,51,6. 滚塑成型,把粉状或糊状塑料置于模具中，加热并沿两垂直轴旋转模具，使模内物料熔融并均匀散布到模腔表面，经冷却脱模而得制品。滚塑成型所用模具及设备成本低，可同时生产多个制件，但生产效率低。多用于生产各种形状的中空塑料制件，如大型容器、汽车零部件、玩具等。,12/23/2022,造型材料与工艺,52,滚塑成型示意图,12/2
12、3/2022,造型材料与工艺,53,7. 铸塑成型,铸塑成型又称浇铸成型。将加有固化剂和其他助剂的液态树脂混合物料倒入成型模具中，在常温或加热条件下使其逐渐固化而成为具有一定形状的制品。铸塑成型工艺简单，成本低，可以生产大型制件，适用于流动性大而又有收缩性的塑料，如有机玻璃、尼龙、聚氨酯等热塑性塑料和酚醛树脂、不饱和聚酯、环氧树脂等热固性塑料成型采用。,12/23/2022,造型材料与工艺,54,铸塑成型示意图,12/23/2022,造型材料与工艺,55,12/23/2022,造型材料与工艺,56,12/23/2022,造型材料与工艺,57,12/23/2022,造型材料与工艺,58,12/2
13、3/2022,造型材料与工艺,59,12/23/2022,造型材料与工艺,60,12/23/2022,造型材料与工艺,61,8. 搪塑成型,将配置好的塑料糊注入预热的模具中，使其在整个模具内壁湿润附着，待接触模壁的部分糊料胶凝时，倒出多余的未胶凝糊料，将模具加热使其中的糊料层完成胶凝，经冷却脱模而得制件。多用于生产中空软质塑料制品。,12/23/2022,造型材料与工艺,62,9. 醮涂成型,将醮涂用的预热阳模浸入配置好的塑料糊料或粉料内，一段时间后慢慢提起阳模，阳模表面便归匀地附上一层塑料，经过热处理和冷却，从阳模上可剥下中空的成型制件。多用于制作防护手套、把手、玩具、柔性管等。,12/23
14、/2022,造型材料与工艺,63,10. 流延成型,流延成型是生产薄膜的方法之一。将流动性好的塑料糊料均匀地流布在运行的载体 (如金属滚筒或传送带)上，随即用适当方法将其固化、干燥，然后从载体上剥取薄膜。此法模具成本低，产品表面光洁，适合小批量产品的生产。,12/23/2022,造型材料与工艺,64,11. 传递模塑成型,传递成型又称传递压铸成型，是热固性塑料的成型方法之一。将热固性塑料原料在加料腔中加热熔化，然后加压注入成型模腔中使其固化成型。传递模塑成型与模压成型相似，但又具有注射成型的特点，如制品尺寸精确，生产周期短，所用模具结构复杂(设有浇口和流道)，适合生产形状复杂和带嵌件的制品。多
15、用于酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料等热固性塑料成型。,12/23/2022,造型材料与工艺,65,传递模塑成型示意图,12/23/2022,造型材料与工艺,66,12/23/2022,造型材料与工艺,67,12/23/2022,造型材料与工艺,68,12/23/2022,造型材料与工艺,69,12. 反应注塑成型,反应注塑成型，即有化学反应的注射成型法，是将能发生化学反应的两种或两种以上液态单体或预聚体按一定比例混合后，立即注射到模具型腔中，快速反应而固化成型，冷却脱模而得制品。反应注塑成型要求原料应具有较高活性，能快速反应固化。主要用于聚氨酯塑料成型。,12/23/2022,造型材料与工艺,7
16、0,13. 手糊成型,手糊成型是增强塑料成型方法之一，以手工作业为主。在涂有脱模剂的模具上均匀地刷一层树脂，再将按要求剪裁成一定形状的片状增强材料(如纤维增强织物)，铺贴到模具上，然后再涂刷树脂，再铺贴增强塑料，如此重复直至达到所需厚度和预定形状，然后加热固化，脱模即得制品。,12/23/2022,造型材料与工艺,71,成型时要求铺贴平整、无皱折，涂刷树脂要均匀浸透织物层并排出气泡。手糊成型工艺简单、操作方便，不需专用没备，适用性强，不受形状和尺寸限制，但制品精度低，劳动条件差、效率低。多用来制作大型物品，也是制作玻璃钢模型的主要方法。,12/23/2022,造型材料与工艺,72,手糊成型示意
17、图,12/23/2022,造型材料与工艺,73,14. 缠绕成型,缠绕成型是纤维增强塑料的成型方法之一。将浸渍过树脂的连续纤维按一定方式缠绕在芯模上制成坯件，经固化而制成一定形状的制品。缠绕成型分为湿法缠绕和干法缠绕两种。湿法缠绕是纤维浸渍树脂后直接缠绕于芯模土，干法缠绕是纤维浸渍树脂后烘干，缠绕时再加热熔融树脂，使缠绕在芯模上的纤维彼此粘着。缠绕成型制品强度高，质量较稳定，易于实现机械化生产。多用来制作圆筒形、球形、管形等大型旋转体制品。,12/23/2022,造型材料与工艺,74,缠绕成型示意图,12/23/2022,造型材料与工艺,75,15. 喷射成型,喷射成型是增强塑料的成型方法之一
18、。用喷枪将树脂、助剂及切断的短纤维同时喷射到一定形状的模具上，达到一定厚度后固化成型。喷射成型生产效率高，制品形状、尺寸不受限制。制品整体性好，但场地污染大。多用于制造大型制件，也可用于泡沫塑料的成型。,12/23/2022,造型材料与工艺,76,喷射成型示意图,12/23/2022,造型材料与工艺,77,9.5 塑料的二次加工,塑料的二次加工又称塑料的二次成型，是采用机械加工、热成型、连接、表面处理等工艺将一次成型的塑料板材、管材、棒材、片材及模制件等制成所需的制品。,12/23/2022,造型材料与工艺,78,有机玻璃塑料板经二次成型而得的制品,12/23/2022,造型材料与工艺,79,
19、1. 塑料的机械加工,塑料的机械加工包括锯、切、车、铣、磨、刨、钻、喷砂、抛光、螺纹加工等。塑料的机械加工与金属材料的切削加工大致相同，仍可沿用金属材料加工的一套切削工具和设备。但加工时应注意到：塑料的导热性很差，加工中散热不良，一旦温度过高易造成软化发粘、以至分解烧焦；制件的回弹性大，易变形，加工表面较粗糙，尺寸误差大，加工有方向性的层状塑料制件时易开裂、分层、起毛或崩落。,12/23/2022,造型材料与工艺,80,2. 塑料的热成型,将塑料板材(或管材、棒材)加热软化进行成型的方法。根据所使用的模具，可分为无模成型、阳模成型、阴模成型和对模成型。主要成型方法有模压热成型和真空成型。热成型
20、方法适用范围广，多用于热塑性塑料、热塑性复合材料的成型。,12/23/2022,造型材料与工艺,81,模压热成型示意图,12/23/2022,造型材料与工艺,82,真空成型示意图,12/23/2022,造型材料与工艺,83,真空成型又称真空抽吸成型，是将加热的热塑性塑料薄片或薄板置于带有小孔的模具上，四周固定密封后抽取真空，片材被吸附在模具的模壁上而成型，脱模后即得制品。真空成型的方法较多，主要分为两大类：贴合在阳模上的阳模真空成型和贴合在阴模上的阴模真空成型。真空成型的成型速度快，模具简单，但制品后加工较多。多用来生产电器外壳、装饰材料、艺术品和日用品等。,12/23/2022,造型材料与工
21、艺,84,真空成型示意图：(a)气胀阳模真空成型(b)柱塞辅助阴模真空成型,12/23/2022,造型材料与工艺,85,3. 塑料连接,塑料连接包括机械连接、焊接、溶剂粘接和胶接等；塑料与塑料、塑料与金属或其他材料的连接，除一般使用的机械连接方法外，还有热熔粘接、溶剂粘接和胶粘剂粘接(胶粘)等方法。,12/23/2022,造型材料与工艺,86,(1)塑料焊接,又称热熔粘接，是热塑性塑料连接的基本方法。利用热作用，使塑料连接处发生熔融，并在一定压力下粘接在一起。常采用的焊接方法有热风焊接、热对挤焊接、高频焊接、超声波焊接、感应焊接、磨擦焊接等。,12/23/2022,造型材料与工艺,87,(2)
22、塑料溶剂粘接,利用有机溶剂(如丙酮、三氯甲烷、二氯甲烷、二甲苯、四氢呋喃等)将需粘接的塑料表面溶解或溶胀，通过加压粘接在一起，形成牢固的接头。一般可溶于溶剂的塑料都可采用溶剂粘接。ABS、聚氯乙烯、有机玻璃、聚苯乙烯、纤维素塑料等热塑性塑料多采用溶剂粘接。塑料溶剂粘接方法不适用于不同品种塑料的粘接。热固性塑料由于不溶解，也难用此法粘接。,12/23/2022,造型材料与工艺,88,常用塑料及其粘接溶剂,12/23/2022,造型材料与工艺,89,(3)塑料胶接,利用胶粘性强的胶粘剂，能方便地实现不同塑料或塑料与其他材料间的连接。这是一种很有发展前途的连接方法。,12/23/2022,造型材料与
23、工艺,90,4. 塑料表面处理,塑料表面处理包括镀饰、涂饰、印刷、烫印、压花、彩饰等。涂饰：塑料零件涂饰的目的，主要是防止塑料制品老化，提高制品耐化学药品与耐溶剂的能力，以及装饰着色，获得不同表面肌理等。,12/23/2022,造型材料与工艺,91,镀饰：塑料零件表面镀覆金属，是塑料二次加工的重要工艺之一。它能改善塑料零件的表面性能，达到防护、装饰和美化的目的。例如，使塑料零件具有导电性，提高制品的表面硬度和耐磨性，提高防老化、防潮、防溶剂侵蚀的性能，并使制品具有金属光泽。因此，塑料金属化或塑料镀覆金属，是当前扩大塑料制品应用范围的重要加工方法之一。,12/23/2022,造型材料与工艺,92
24、,12/23/2022,造型材料与工艺,93,12/23/2022,造型材料与工艺,94,12/23/2022,造型材料与工艺,95,12/23/2022,造型材料与工艺,96,12/23/2022,造型材料与工艺,97,烫印：利用刻有图案或文字的热模，在一定的压力下，将烫印材料上的彩色锡箔转移到塑料制品表面上，从而获得精美的图案和文字。,12/23/2022,造型材料与工艺,98,12/23/2022,造型材料与工艺,99,12/23/2022,造型材料与工艺,100,12/23/2022,造型材料与工艺,101,12/23/2022,造型材料与工艺,102,12/23/2022,造型材料与工艺,103,
