第二章
塑料成型基础
塑料成型工艺及模具设计
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第2章 塑料成型基础
本章基本内容
塑料成型基础理论
注射工艺过程及主要成型工艺参数
塑料的成型特性
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第2章 塑料成型基础
学习目的与要求
掌握高聚物的三种物理、力学状态及其应
用。
掌握塑料成型基本理论、注射工艺过程及
主要成型工艺参数。
充分了解塑料的成型特性，使塑料成型工
艺性与模具结构相匹配。
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第2章 塑料成型基础
本章重点
对塑料的特征温度的理解
牛顿型流体与非牛顿型流体的区别
注射工艺过程
对成型工艺条件的选择和控制
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第2章 塑料成型基础
本章难点
对塑料的特征温度的理解，以及如何使
用这些温度。
对成型工艺条件的选择和控制。
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第2章 塑料成型基础
塑料成型基础理论
注射工艺过程及主要成型工艺参数
塑料的成型特性
思考题
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塑料成型基础理论
高聚物的三种物理、力学状态及其应用
成型加工中塑料受到的应力和应变
塑料熔体的流变性能
对塑料粘度的调节
分子定向
热固性塑料流变学
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高聚物的三种物理、力学状态及其应用
塑料的物理状态：玻璃态、高弹态和粘流态
塑料的物理状态与它本身的温度有关。如图2
-1所示。A 塑料呈现刚性固体状，为玻璃态。C
高聚物呈现柔软的弹性状，称高弹态。E继续升
高温度，分子热运动能量进一步增大，至能解开
分子链间的缠结而发生整个大分子的滑移，在外
力作用下便发生粘性流动，称粘流态。Tb称为脆
化温度，是高聚物保持高分子力学特性的最低温
度。Td称为分解温度，在温度高于Td后，高分子
主链发生断裂，这现象称为降解。图2-2是结晶
型高聚物的温度—形变曲线。
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成型加工中塑料受到的应力和应变
只有在受到外力作用而产生应变时，
塑料才会流动和变形 。
应力有三种类型：
剪切应力、拉伸应力、压缩应力，因
而对应产生三种应变（在应力作用下产
生的形状与尺寸变化叫做应变）：
剪切应变、拉伸应变和压缩应变。
剪切应力对塑料的成型最为重要。 如图
2-3
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塑料熔体的流变性能
研究物质形变与流动的科学称为流变学
⑴牛顿型流体
⑵非牛顿型流体
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塑料熔体的流变性能
⑴牛顿型流体
符合下式的流体称为牛顿型流体：
τ= η（dv/dr）= η(dr/dv)= ηآل
对剪切速率τ以切应力 آل对剪η或者以粘度
切速率آل流体的流动作用所得到的曲线称为
，它是确定塑料成型加工工（或流变）曲线
2-4艺条件的重要依据。图
牛顿型流体的的流动曲线特点：
2-6、图2-5 图
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塑料熔体的流变性能
⑵非牛顿型流体
非牛顿型流体包括粘性流体、粘弹性
流体和时间依赖性流体。
粘性流体又分为宾哈流体、膨胀性流
体和假塑性流体.实际中，几乎绝大多数
聚合物熔体和熔液的流动行为都接近于
假塑性流体。见图２-７
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塑料熔体的流变性能
用于描述假塑性流体定律的是一幂律函数
方程：
τ= ηa ）آلηa = K آلn-1）
假塑性流n=1,流动行为指数，对牛顿流体 n—
越小则流体的非牛顿性越强。 值1,n＜n体
值越高，流体粘度越大。k流体稠度，K—
８2-如图
对塑料粘度的调节
从成型工艺出发，欲获得理想的粘度，
主要取决于对温度、剪切速率及压力 。
1.温度
提高其温度不超过分解温度，粘度可下降。
但是,将温度调节，对有的塑料效果颇佳，有
的则差。如图2-9
2.剪切速率
绝大多数塑料熔体属于塑性流体，具有
表现粘度随剪切速率或切应力的增大而减小
的流变性能。与温度一样，各种假塑性塑料
的粘度对其所受剪切速率发生改变的敏感性
亦不一致。如图2-10、2-11
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对塑料粘度的调节
3.压力
提高压力（注射压力和挤压压力）对塑料粘
度起增大作用。粘度对压力的敏感性也因塑料品
种而异。成型制品时，应注意模具温度状况和浇
注系统结构同样对塑料熔体充模流动粘度发生重
要影响，要真正实现合理的粘度，还必须包括这
部分的设计要合理。
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分子定向
1.分子取向机理
塑料中的聚合物大分子、细而长的纤维
状 填料分子在成型过程中由于受到应力作
用而产生分子整齐、平行排列的现象，这
种现象称之为分子取向。 如图2-12
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分子定向
2.分子定向作用
有定向分子存在将对制品的力学性能、
收缩与变形产生重要影响。
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分子定向
3.影响分子定向的因素
定向方向 在流动取向下，分子方向沿着
料流方向平行 排列。料流方向又取决于料流进
入型腔的位置即浇口位置，故在型腔一定时影
响分子定向方向的因素是浇口位置。
定向程度 分子定向程度与塑料的类别和塑
料制品的壁厚大小有关。此外，分子定向程度
还与注射工艺条件及模具的浇口设计关系密切，
现将其各项影响及相互关系归纳列于表2—2中。
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热固性塑料流变学
热固性塑料的流变性与热塑性塑料的有着本质差
异，因其粘度是随分子的交联反应而发生变化，在成
型热固性塑料制品过程中的粘度变化是不可逆转的，
因此在制订成型工艺条件和模具设计时要十分重视对
温度的合理选择和控制。图2-13
热固性塑料制品分子定向现象是无法消除的。为
此，在设计模具对应该考虑这样一个问题：浇口的位
置和形状能左右塑料的流动方向和定向程度，应使塑
料在模内流动所产生的分子取向方向与制品在使用中
的受力方向保持一致。
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注射工艺过程及主要成型工艺参数
注塑工艺过程
主要成型工艺参数
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注塑工艺过程
（1）.注射前的准备
（2）注射成型过程
（3）制品的后处理
图2-14
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主要成型工艺参数
（1）.温度 ：料筒温度、喷嘴温度、
模具温度、脱模温度
（2）.压力：塑化压力 、注射压力
、保压压力 、模腔压力
（3）.时间：注射时间 、保压时间
、冷却时间
模塑周期 ：它由注射时间、保压时
间、冷却时间和辅助时间四部分组成。
图2-15表示了它们的关系。
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塑料的成型特性
流动性
收缩性、收缩率、比容和压缩
结晶性、相容性、热敏性、固化
和熔体破裂
熔结痕、内应力、制品的后处理
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流动性
1 、合理选择流动性
遇到成型形状复杂、壁薄或尺寸较大的制
品时，产品设计者应考虑在满足制品使用性能
的前提下，优先选择流动性好的塑料来成型。
２、 流动性等级
测定流动性的方法用标准测试模具（仪
器） ，测定值越高，表明流动性越好。人们习
惯引用与塑料流动性相关的塑料溢料间隙（溢
边值）概念。所谓溢料间隙是指熔体塑料在成
型高压下不得流过的最大间隙值。
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收缩性、收缩率、比容和压缩率
１、 收缩性和收缩率
造成收缩的因素及各种收缩现象如：
(1).热胀冷缩 (2).塑料品种 (3).成型
工艺 ｛收缩率受工艺条件（压力、温度、时间）的
影响很大 ) ｝ (4).模具结构 (5).塑件结构
注:由于收缩率与塑件结构有关,所以设计模具时，
需根据模塑收缩率来计算型腔的尺寸。
２、比容和压缩率
比容是单位重量的松散塑料所占有的体积。压缩
率是松散塑料的体积与同重量塑料的体积之比。用它
们可计算出每模塑料需要的注射量（cm3）或模具加
料腔的容积尺寸。注射量是决定设备的主要条件。
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结晶性、挥发物含量、相容性、
热敏性、固化和熔体破裂
１、结晶性
结晶性即指聚合物分子能做空间规则排列生成结晶
的能力。聚合物的结晶性与它们的结晶度能力大小有关。
２ 、挥发物含量
塑料中的挥发物包括水、氯、空气、甲醛等低分子物
质
３ 、相容性 、热敏性
热敏性系指塑料的热稳定性差的性能。
５、固化
6 、熔体破裂
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熔结痕、内应力、制品的后处理
１、熔结痕
减少熔结痕 可选用流动性较好的塑料，或增加浇
口数量，缩短流程，以较快时间充模；适当提高料温或
模温等；增强模具排气措施；改变浇口位置使熔结痕产
生在塑件的次要部位；尽量不用脱模剂等。
２、内应力
产生内应力的一个重要因素是注射及补料时的剪切
应力。减少应力措施：注射压力不宜取得过高，使用较
高的料温和模温，保压时间要适度，可采取降压保压方
法，成型后将制品进行热处理 。
３、制品的后处理（热处理）
（1）退火处理 （2）调温处理
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1.塑料有哪几种物理力学状态？
（答案）
2.何为分子定向？
（答案）
3.收缩率的影响因素有哪些？
（答案）
4.塑料的成型特性有哪些？
（答案）
思考题
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１、塑料的物理力学状态有：玻璃态、
高弹态、粘流态
２、分子定向是指：塑料中的聚合物大
分子、细而长的纤维状填料分子在成型过程
中由于受到应力作用而产生分子整齐、平行
排列的现象，这种现象称之为分子取向。
３、收缩率的影响因素有：压力、温度、
时间
４、塑料的成型特性有：流动性、收缩
性和收缩率、比容和压缩率、结晶性、挥发
物含量、相容性、热敏性、固化、熔体破裂、
熔结痕、内应力、制品的后处理。
-1.
(S-1)
