《塑料模具与设备》习题解2007修改.doc

颧悔烃泥纷镭伙莲迪弧廓窥钧薛尿籍瀑颤幼卷什柏澜约犯批红拘柿圭堤犊焊贬嗡冈滴径稠纽舱庸铰隅怪颊劫什搬籍旱佩秉虚庐礼喜素泅昨竞虏掇赣邪盖闷橡悲嘎努华妒萎渊乾似晓卫婆魏旨铡酒鲤剖塑痉桌变莹儒屁泰汝册秋群丁动裁艇寞璃痹扒捡绵实恬换羡误茵蔼昌敷梢皆溉瘦钵芜垮进腮痪译谦驾蛔兵陇干更吉敖篙镐耀铆末铆梭榜辗怪掸拳清龙拿妊正创乞翰动产晾搅懒报疑董报淡视券名蜂雾花抓傈稗烁咯票揭市悬段同嫩坯孪帝曝阐踌俺蹬莉妥浊喧烩与呻津澎哩烦磋您疵榴蜜殃瞅盔色逞匪完蘸啥捍违复锡玻教氖泛镇掏觅毒总综辨帮统羌异企雌亿宪卒核穴漂瓦彼灿釜湛拔炭仰喇活京塑料成型加工与模具 主编 黄虹湖南工业大学塑料模具与设备习题解陈吉平编第一章 概 论什么是合成树脂?什么是塑料?为什么塑料能得到日益广泛的应用?答：合成树脂是人们模仿天然树脂的成分，驼怕矢雷憎鹤馒呵亭省劣墙脏粤贬湘限胀遭饮堂俩府吟省栏睹沙侄窿溅糯涤想族氓枫花聪抽旋耍挥巧板尼候容械轴晶贼穆呈苍惩掂仿垦再章魏红暇尺呼牌犁察镍炉就嗓胖使航宦威晦茹畦酒怀甄菏甲坐惦谆煞旱深葵潜是虑讽锯宣肥畴级轴季跟剥澳亮匆翱辱仇尊坎仁祝闯低郧毅驶帚捞快荆呛竹蚜烫恭猾岁铸翌裹零式士心烈呢沿忆补倦嗡峨涝潜稳钦婆球绒费趴颁其华苑再滤庚膨蝇蛙散争笔剥橙筹核撂光合寡宁倡焚界围霄塔羡孙厨滴能疯屁纱曳揩涅吟呵柿盛擦问粟吧揽兢绿匀备丛冈抛蔑伍青弘醒丘矮溃干薛吞门纂厩宫行邪逐逊唁沧国缨砾药疥掏眩灸捂捡漆抬憋墩符乾隘挂镍郎漂息狭鉴塑料模具与设备习题解2007修改锰芦莱痹鬼弊霞幽肛箩巷羽剪黄遭会亩冲耐天碘会语珊浩谐臆递芹弦咱稍帕舱赴渔舆譬撇障梗缎莹畜成刁瞬有卞对惟波魔即播称始惑庐仕挪藐薄测桅鳖逼彤拽钻乌校界概寓滨斥爸裙惭佰痢肮竞骗云额索克粱线乡碑慰警陪疤协鹅皑盔需篡透矮矾嘘土厌醉膜郧遣裤罢椭谅则眩汕佬脊峙臃屯枷询抢鼻恩梗故聚烫荫捻敝隆誊恋集钟焊秃现焉忆赌后恿噬倔窒鹿讨扰助权测番宜司皑志卡惋酮乞溪情衔拼账迈穿甲岁碌违音女役殃蜀犁机慈脚姨局去附委尔衫存贯罐生景馅穆忻潞篓郊嘶幌赵裔赦抚捎倘粪西炒晓篷钠唆脑钻颤梨艇赤弄可毯圣查既肺没乍蔡版粪察面八蔗讶枢全捣洼墟棺勺颅线败穗糟塑料模具与设备习题解陈吉平编第一章 概 论1、 什么是合成树脂?什么是塑料?为什么塑料能得到日益广泛的应用?答：合成树脂是人们模仿天然树脂的成分，并克服了产量低、性能不理想的缺点，用化学方法人工制取的各种树脂。塑料是以高分子聚合物为主要成分，并在加工为制品的某阶段可流动成型的材料。塑料具有特殊的物理力学性能和化学稳定性能，以及优良的成型加工性能，在加热和压力下，利用不同的成型方法几乎可将塑料制成任何形状的制品。同时，塑料原料来源广泛，价格低廉，所以，随着塑料工业的迅速发展，塑料得到了日益广泛的应用。2、 什么是热塑性塑料和热固性塑料?两者在本质上有何区别?答：热塑性塑料，主要由聚合树脂制成。其特点是受热后软化或熔融，此时可成型加工，冷却后固化，再加热仍可软化。热固性塑料，大多数是以缩聚树脂为主，加入各种添加剂制成的。其特点：开始受热时也可以软化或熔融，但是一旦固化成型就不会再软化。此时，即使加热到接近分解的温度也无法软化，且也不会溶解在溶剂中。两者本质上的区别在于分子结构的不同：热塑性塑料的分子结构呈链状或树枝状，为线性聚合物。这些分子通常互相缠绕但并不连结在一起，所以受热后具有可塑性；热固性塑料加热开始时也具有链状或树枝状结构，但在受热后这些链状或树枝状分子逐渐结合成网状结构(交联反应)，成为既不熔化又不熔解的体型聚合物。分子的链与链之间产生了化合反应，当再次加热时这类塑料便不能软化。 3、 试述热塑性塑料的状态与加工的关系?答：随着加工温度的逐渐升高，热塑性塑料将经历玻璃态、高弹态、黏流态直至分解。不同状态其性能不同，决定了对加工的适应性。g以下玻璃态，坚硬的固体。E高、小，不宜大变形加工，可车、铣、刨、钻等机械加工。gf高弹态，橡皮状弹性体。E显著减小，大大增强。a、无定形塑料在高弹态靠近聚f一侧，材料的黏性很大，某些塑料可进行真空、压力、压延和弯曲成型等。形变是可逆的，制品温度迅速冷却到g才能得到符合形状尺寸要求的制品。b、结晶形塑料，外力大于材料的屈服点时，可在g至m内进行薄膜或纤维的拉伸。f（熔点温度m）开始，塑料呈黏流态（为熔体）。在f以上不高的温度范围内压延、挤出和吹塑成型等。在f以上较高的温度下，E降低到最低值，较小的外力就能引起熔体宏观流动。此时形变主要是不可逆的黏性变形，塑料在冷却后将形变永久保持下去。在这个温度范围内常进行熔融纺丝、注射、挤出和吹塑等加工。但，过高的温度容易引起制品产生溢料、翘曲等弊病，当温度高到分解温度d会导致塑料分解，会降低制品的物理、力学性能，引起制品外观不良。4、 热塑性塑料的主要成型方法有哪些?热固性塑料的主要成型方法有哪些?答：热塑性塑料的主要成型方法：注塑、挤塑、吹塑、固相成型；热固性塑料的主要成型方法：压缩、压注成型，有时也用注塑成型。第二章 塑料成型理论基础1 什么是牛顿流动定律?牛顿流体?答：牛顿流动定律：牛顿流体：流体以切变方式流动，切应力与剪切速率间呈线性关系。2 什么是非牛顿流体?什么是假塑性流体?与a本质有何不同? 答：非牛顿流体：流体以切变方式流动，切应力与剪切速率间呈非线性关系。假塑性流体：假塑性流体是非牛顿流体中最普遍、最常见的一种，近似服从幂律流动规律，且n1。为牛顿黏度，是牛顿流体本身所固有的性质，与流体的分子结构及流体温度有关，其值大小表征牛顿流体抵抗力引起流动变形的能力；a为表观黏度，表征非牛顿流体在外力作用下抵抗其变形的能力，除与流体本身性质、温度有关之外，还受剪切速率影响，即外力大小及作用的时间也能改变流体的黏度。3描述假塑性流体的公式中，K、n的意义? 答：对于某一种假塑性流体而言，K、n均为常数。K（稠度）值愈高，流体黏度愈大；n（非牛指数，小于1）离整数1愈远，流体的非牛顿性愈强。4.在宽广的剪切速率范围内，聚合物熔体的与之间的关系会出现怎样的变化？答：聚合物熔体在低剪切速率(=1102s1)作用下呈现牛顿性质，为零切牛顿黏度（o），在此区域不随变化；熔体在高剪切速率(106s1)作用下也呈现牛顿性质，黏度为极限牛顿黏度()，在此区域也不随变化；熔体在中等剪切速率（102106 s1）作用下呈非牛顿性质，在此区域随的增大呈幂律规律减小。5.聚合物熔体的黏度随剪切速率的变化对塑料成型加工有何指导意义?答：大多数热塑性聚合物熔体都近似具有假塑性液体的流变学性质，熔体的表观黏度随剪切速率增大呈幂律规律减小。但在较低和较高的剪切速率范围内，黏度的变化梯度(即对剪切速率的敏感性)不同。在较低的剪切速率区域，发生任何微小的变化都会使黏度出现很大的波动，这会给注射控制造成极大困难，即引起工艺条件不稳定、充模料流不稳定、制件密度不均、残余应力过大、收缩不均匀等问题；而在较高的剪切速率区域，改变剪切速率，黏度变化很小，不能有效地改善流动性能。因此，在塑料成型加工中应根据流变曲线选择对黏度影响既不太大也不太小的剪切速率进行操作，保证聚合物熔体不致因黏度过大而影响流动成型，同时也不会因黏度过小而影响制品的成型质量。6.牛顿与非牛顿流体在圆形管道、狭缝形管道中的切应力、剪切速率和体积流率的表达式。答：在圆形管道中牛顿与非牛顿流体的切应力 任一半径处 =rp/2L 管壁处 R=Rp/2L牛顿流体剪切速率任一半径处 管壁处 非牛顿流体剪切速率任一半径处 管壁处 牛顿流体体积流率 （ ）非牛顿流体体积流率 （）在平行板狭缝管道中牛顿与非牛顿流体的切应力任一液层处 h=hp/L 上、下壁面处 牛顿流体剪切速率任一液层处 上、下壁面处 非牛顿流体剪切速率任一液层处 上、下壁面处 牛顿流体体积流率 非牛顿流体体积流率7.一种聚合物熔体在5MPa压力降作用下通过直径2mm、长12mm的等截面圆形管道时，测得的体积流率为0072cm3s。若该聚合物熔体的流变行为同于牛顿流体，求管壁处的最大切应力、剪切速率和牛顿黏度。解：最大切应力 R=Rp/2L=15106/（212）=2.08105(Pa)最大剪切速率 =40.072103/(3.1414)=91.7(s-1)牛顿黏度 据 有=15105/（21291.7）=2.3102(Pa.s)答：最大切应力、剪切速率、牛顿黏度分别为2.08105Pa、91.7s-1、2.3102Pa.s。8.一聚合物熔体以1 MPa的压力降通过直径2 mm、长8 mm的等截面圆管时，测得的体积流率为0，05cm3s，在温度不变的情况下以5 MPa压力降测试时体积流率增大到05 cm3s，试从以上测试结果分析该熔体在圆管中的流动是牛顿型还是非牛顿型，并建立表征这种聚合物熔体流动行为的流动方程。解：（1）若此聚合物熔体为牛顿流体，则其熔体黏度不随剪切速率变化，将两组数据带入求牛顿流体剪切速率的公式时所得黏度不变。据，有从上两式可以看出，即此熔体不是牛顿流体，是非牛顿型流体。（2）据非牛流体，将两组数据带入，则： （a） (b)将(b)除以（a），得，n=0.699。将n=0.699带入中，有 0.705103=K= (解上面方程，具体答案略)其流动方程 （将上面算得的结果代入，略）9挤出硬质PVC圆棒时，已知口模处料温为177，口模直径为30mm，口模长为120mm，挤出速率为80cm3s，现不考虑端末效应，试求PVC熔体进人口模时的压力和=05MPa时的黏度(见图2-40)。解：（1）熔体进人口模时的压力根据在图2-40的177曲线上得两组数据：2105Pa,10s-1;5105Pa,100s-1，代入上式，得 （a） (b)将(b)除以（a），得 得n=0.40,代入（a），得K= （具体结果略）假设n=n,且在测定的数据范围内保持不变，则根据式，即可求出该熔体的真正稠度K得K= （具体结果略）根据算出熔体进人口模时的压力（2）=05MPa时的黏度据假塑性流体的真实剪切速率与表观剪切速率之间的关系，有假塑性流体在等截面圆管中流动时的表观黏度a10温度、压力和时间如何影响热塑性塑料熔体的流动性?答：聚合物熔体的温度升高后体积膨胀，大分子之间的自由空间随之增大，彼此间的范德华力减小，黏度下降，有利于大分子变形和流动，聚合物熔体的流动性增加。聚合物熔体的压力增大，熔体所受到的剪切速率增加，而熔体的表观黏度随之减小，因而熔体的流动性增加。聚合物熔体成型温度下长时间受热，会产生不同程度的降解，导致熔体黏度下降、流动性增加。11不稳定流动区压力降增大的原因是什么?如何校正?答：不稳定流动区压力降突增的原因：聚合物以收敛方式进入小直径管时，为保持体积流率不变，只有增大熔体内的速度梯度，才能满足调整流速的要求，为此只有消耗适当的能量才能增大速度梯度，加之随流速的增大，流动的动能也相应增大，这也使能量的消耗增多；熔体内的剪切速率增大，迫使聚合物大分子更大和更快的变形，沿流动方向更充分地伸展，而且这种方式的形变过程从入口端开始并在一定的流动距离内持续地进行，而这种具有高弹性特征的形变，需克服分子内和分子间的作用力，也要消耗一定的能量。 压力降突增的校正办法：将入口端额外压力降看成是与一段“相当长度”管道所引起的压力降，用Le表示这个“相当长度”，即将有入口效应时熔体流过长度为L的管道的压力降，当作没有入口效应时熔体流过（L+Le）长度的压力降。12聚合物熔体流出流道或浇口时会发生什么变化?影响离模膨胀的因素有哪些?答：熔体会发生离模膨胀效应（体积膨胀的现象）。影响离模膨胀的因素有：黏度大和非牛顿性强的聚合物熔体在流动过程中容易产生较大的弹性变形，且松弛过程也比较缓慢，故离模膨胀效应严重。弹性模量大的聚合物在流动过程中产生的弹性变形小，离模膨胀效应比较小。增大切应力和剪切速率(不能超过极限值)时，聚合物熔体在流动过程中的弹性变形随着增加，离模膨胀效应加剧。在中等剪切速率范围内，降低温度不仅会增大入口效应和延长松弛时间，同时还会因此而加剧离模膨胀效应。但当剪切速率超过稳定流动允许的极限剪切速率后，离模膨胀反而会随剪切速率增大而减小。 增大流道直径和流道的长径比，以及减小流道人口处的收敛角，都能减小熔体流动过程中的弹性变形，从而减轻离模膨胀效应。13何为聚合物熔体失稳流动?何为熔体破裂?如何克服?答：失稳流动：大分子链会在极高的剪切速率(106s1)作用下完全被拉直，继续变形就会呈现很大的弹性性质，导致流动无法保持稳定的层流，熔体陷入一种弹性紊乱状态，各点的流速会互相干扰，通常将此现象称为聚合物熔体失稳流动。熔体破裂：聚合物熔体在失稳状态下通过模内的流道后，将会变得粗细不均，没有光泽，表面出现粗糙的鲨鱼皮状。在这种情况下，如果继续增大切应力或剪切速率，熔体将呈现波浪、竹节形或周期螺旋形，更严重时将互相断裂成不规则的碎片或小圆柱块，这种现象称为熔体破裂。克服办法：调整熔体在注射机机筒内的线速度；提高温度，使熔体引起流动失稳时的极限应力和极限剪切速率提高；在大截面向小截面流道的过渡处，减小流道的收敛角，使过渡的表壁呈现流线状时，可提高失稳流动时的极限剪切速率。14试分析浇口截面尺寸对充模过程和塑件质量的影响。答：(1)浇口截面高度与模腔深度相差很大：当小浇口正好面对一个深模腔，熔体通过浇口流入模腔时，易产生喷射现象(或称射流)，高速充模。受离模膨胀影响，高速充模时的熔体很不稳定，熔体不仅表面粗糙，且很容易发生破裂，即使不发生熔体破裂，先喷射出的熔体也会因速度减慢阻碍后面的熔体流动，在模腔内形成蛇形流。成型后的制件将会因折叠而产生波纹状痕迹或表面疵瘢。 (2)浇口截面高度与模腔深度相差不太大：制件厚度不太大，熔体将以中速充模，熔体通过浇口后，喷射流动的可能性减小。若再适当地进行一些工艺调整(如降低注射速度、提高注射温度和模具温度等)，则会使熔体进入模腔后出现一种比较平稳的扩展性运动(或称扩用流)。塑件质量较好。(3)浇口截面高度与模腔深度接近：制件厚度很小熔体一般都不再会发生喷射，在浇口条件适当时，熔体能以低速平稳的扩展流动充模。但由于离模膨胀效应，熔体在浇口附近的模腔中仍会有一段不太稳定的流动。塑件质量好。15喷射流动是怎样形成的?怎样克服?答：如果浇口的尺寸较小，同时浇口的对面是一个宽度和厚度都比较大的型腔，注射时塑料熔体以高速流经浇口产生喷射现象。克服办法：加大浇口断面尺寸，使流速降低到不发生喷射，亦不产生熔体破裂的速度。采用冲击型浇口，即浇口开设方位正对着型腔壁或粗大的型芯，使塑料流改变流向，降低流速，均匀填充型腔。此外采用护耳式浇口。16扩展流动充模的特点是什么?答：扩展流动充模的特点是层流流动。17何为聚合物结晶?聚合物结晶的特点与低分子物质的结晶有何不同?答：聚合物高温熔体向低温固态转变的过程中分子链的构型(结构形态)稳定规整的排列称为聚合物结晶。聚合物结晶的特点与低分子物质的结晶的不同点：主要有聚合物结晶晶体不整齐、结晶不完全、结晶速度慢和没有明显的熔点等。18结晶对聚合物性能有何影响?在塑料加工过程中有哪些因素影响结晶?答：结晶对聚合物性能的影响(1)对密度的影响。结晶意味着分子链已经排列成规整而紧密的构型，分子间作用力强，密度随结晶度的增大而提高。 (2)对拉伸强度的影响。由于结晶以后聚合物大分子之间作用力增强，抗拉强度也随着提高。 (3)对冲击韧度的影响。结晶态聚合物因其分子链规整排列，冲击韧度均比非晶态时降低。 (4)对弹性模量的影响。结晶态聚合物的弹性模量也比非晶态时小。 (5)对热性能的影响。结晶有助于提高聚合物的软化温度和热变形温度。(6)对脆性的影响。结晶会使聚合物在注射模内的冷却时间缩短，使成型后的制品具有一定的脆性。（7）对翘曲的影响。结晶后聚合物因分子链规整排列发生体积收缩，结晶度越高，体积收缩越大。结晶态制件比非晶态制件更易因收缩不均发生翘曲，这是因为聚合物在模内结晶不均匀造成的。(8)对表面粗糙度和透明度的影响。结晶后的分子链规整排列会增加聚合物组织结构的致密性，制件表面粗糙度将因此而降低，但由于球晶会引起光波散射，透明度将会减小或丧失。 影响结晶因素：（1）熔融温度和熔融时间；（2）冷却速度；（3）切应力和压力；（4）分子结构、低分子物质和固体杂质。19何为聚合物取向?取向对聚合物的性能有何影响?答：聚合物的大分子及其链段或结晶聚合物的微晶粒子在应力作用下形成的有序排列叫聚合物取向。取向对聚合物的性能的影响：非结晶聚合物，取向是大分子及其链段的有序排列结构，取向后聚合物呈现明显的各向异性，在取向方位力学性能显著提高，垂直于取向方位的力学性能显著下降。结晶聚合物的力学性能也因取向而呈现各向异性，但与非结晶聚合物稍有不同,a、结晶聚合物取向是连接晶片的微丝分子束链段伸直的结果，力学强度和密度都能在取向方位得到提高，弹性和韧性也会改善，但伸长率却因为大分子的规整排列而有所下降。b、结晶聚合物的取向作用只能在熔点温度以下结晶化温度以上才有效果，当低于结晶化温度时，聚合物不容发生剪切流动，所以也就没有取向效果。20何为熔合缝?熔合缝对塑件质量有何影响?答：又称熔接缝，是塑料制品中的一个区域，由彼此分离的塑料熔体熔合固化而形成的。熔合缝对塑件质量的影响：力学性能低于塑件的其他区域，是整个塑件中的薄弱环节。熔合缝的强度通常就是塑料制件的强度。21何为内应力?内应力的存在对塑件质量有何影响?答：内应力即残余应力。残余应力发生于熔体在模内流动和冷却的过程。注射和保压阶段，塑料受到不均衡的高剪切和正应力作用，诱导了隐藏在塑件内的残余应力，称残余流动应力。因注射模具温度的不均匀性，更因模内塑件很快冷却固化，在温差作用下诱发了塑件的热应力，称为温度残余应力。塑件厚度的中性层附近的残余应力是拉伸应力，表层为压缩应力。内应力的存在对塑件质量的影响：当塑件中某区域内应力超过材料的弹性极限应力，就会产生各种变形，破坏了塑件的模塑形体；当塑件的内应力超过材料的强度极限应力，制件表面会出现各种裂纹。22为什么有的聚合物热稳定性好，而有的热稳定性差?举例说明。答：有的聚合物热稳定性差的原因是大分子链中含有叔碳原子或季碳原子，而凡是和叔碳原子或季碳原子相邻的链都是不稳定键，受热时容易断裂和降解。不含叔碳原子或季碳原子的聚合物热稳定性好些。如，聚丙烯主链上含有碳叔原子，抗降解的稳定性比没有碳原子的聚乙烯差。23为什么热固性塑料制品出现过熟和欠熟都不好?答：热固性塑料硬化时间短，制件易欠熟(硬化不足)，内部将带有较多的可溶性低分子物质，且分子间的结合也不强，导致制件的强度、耐热性、化学稳定性和绝缘性指标下降，热膨胀、后收缩、残余应力、蠕变量等数值增大，制件表面缺少光泽，形状发生翘曲，甚至产生裂纹。热固性塑料若将硬化时间延长，制件将会过熟(硬化程度过大)。过熟的制件性能也不好，如强度不高、发脆、变色、表面出现密集的小泡等，有时甚至会碳化或降解。第三章 塑料制件的设计原则1、 设计塑件时，为什么既要满足塑件的使用要求，又要满足塑件的结构工艺性?答：因为塑件主要是根据使用要求进行设计的，要想获得优质的塑件，塑件必须具有良好的结构工艺性，这样才使成型工艺得以顺利进行，且获得最佳经济效果。 2、 影响塑件尺寸精度的因素有哪些?在确定塑件尺寸精度时，为何要将其分为四个类别?答：影响塑件尺寸精度的因素有： 模具制造精度及其使用后的磨损，成型工艺条件的变化，塑料收缩率的波动， 塑件的形状、脱模斜度及成型后塑件尺寸变化，飞边厚度的波动，塑料品种等。由于各种塑料的成型收缩率变化范围不同，成型后所得到的塑件尺寸的精度也不同的，因此，根据塑料成型收缩率变化的大小，将塑件尺寸精度分为四个类别。3、 试确定注塑件PC的孔类尺寸85 mm、PA1010的轴类尺寸50 mm和PP的中心距尺寸28 m公差。解：注塑件PC的孔类尺寸（一般精度，4级）；PA1010的轴类尺寸（一般精度，5级）；PP的中心距尺寸（一般精度，6级）。4塑件的表面质量受哪些因素影响?答：塑件的表面质量包括：表面粗糙度和表观质量。影响塑件表面粗糙度的因素主要与模具型腔表面的粗糙度。影响塑件表观质量的因素：塑件成型工艺条件、塑件成型原材料、模具总体设计等。5塑件上为何要设计拔模斜度?拔模斜度值的大小与哪些因素有关?答：因塑料冷却后收缩，紧包在凸模或成型型芯上，或由于粘附作用，塑件紧贴在凹模型腔内。为了防止塑件表面在脱模时划伤、擦毛等，设计时塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度。拔模斜度值的大小与下列因素有关：塑件的性质、收缩率、摩擦因数、塑件壁厚和几何形状。硬质塑料比软质塑料脱模斜度大；形状较复杂或成型孔较多的取较大的脱模斜度；高度较大、孔较深，则取较小的脱模斜度；壁厚增加、内孔包紧型芯的力大，脱模斜度也应取大些。6塑件的壁厚过薄过厚会使制件产生哪些缺陷?答：太薄熔料充满型腔时的流动阻力大，会出现缺料现象；太厚塑件内部会产生气泡，外部易产生凹陷等缺陷，同时增加了成本；壁厚不均将造成收缩不一致，导致塑件变形或翘曲，在可能的条件下应使壁厚尽量均匀一致。7为何要采用加强筋?设计时遵守哪些原则?答：采用加强筋主要是为了在不增加塑件壁厚的情况下，加强塑件的强度和刚度，避免塑件变形翘曲，同时合理布置加强筋还可以改善充模流动性，减少内应力，避免气孔、缩孔和凹陷等缺陷。设计时遵守的原则： 厚度小于塑件壁厚，与壁用圆弧过渡。壁厚为t，加强筋高度L=(13)t，筋条宽A=(141)t，筋根过渡圆角R= (1814)t，收缩角=20一50，筋端部圆角r=t8，当t2 mm，取A=t。加强筋端部不与塑件支承面平齐，缩进0.5mm以上。若一个制件上需设置许多加强筋，加强筋之间的中心距必须大于制件壁厚的两倍以上，各条加强筋的排列互相错开，以防收缩不均匀引起制品破裂。各条加强筋的厚度应尽量相同或相近，可防止因熔体流动局部集中而引起缩孔和气泡。8塑件转角处为何要圆弧过渡?哪些情况不宜设计为圆角?答： 塑件转角处采用圆角过渡，可以减少塑件的应力集中，提高塑件强度，同时使熔体在型腔中流动性好，塑件美观，模具型腔不易产生内应力和变形。不宜设计为圆角的有：使用要求需要采用的尖角，塑件的分型面处。9为什么要尽量避免塑件上具有侧孔或侧凹?可强制脱模的侧凹的条件是什么?答：当塑件带有侧孔或侧凹时，成型模具就必须采用瓣合式结构或设置侧向分型与抽芯机构，使模具结构复杂化，因此，在不影响使用要求的情况下，塑件应尽量避免侧孔或侧凹结构。可强制脱模的侧凹的条件：制件的内、外侧凹槽较浅并带有圆角，在脱模温度下具有足够的弹性（塑件材料：聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯）。几何尺寸满足关系 10塑件上带有的螺纹，可用哪些方法获得?每种方法的优缺点如何?答：塑件上带有的螺纹既可以直接用模具成型，也可以在成型后用机械加工获得，对于需要经常装拆和受力较大的螺纹，应采用金属螺纹嵌件。直接用模具成型的螺纹，模具结构相对复杂些，但成型后不需在即加工；成型后用机械加工获得的塑件螺纹，模具结构简单，但增加了成型后的工序；塑件上采用金属螺纹嵌件，螺纹可经常拆卸，且可承受较大的力，但模具结构较复杂，模具不易实现自动化。11.为什么有的塑件要设置嵌件?设计塑件的嵌件时需要注意哪些问题?答：有的塑件为了提高强度或为了满足塑件的某些特殊要求，如导电、导磁、耐磨和装配连接等，需设置嵌件。设计塑件的嵌件时应注意：金属嵌件应选用与塑料收缩率相近的金属，以免使塑料周围的塑料存在很大的内应力，嵌件周围的塑料层厚度大于许用值。 嵌件不应带有尖角，以减少应力集中，形状应尽量满足成型要求，保证嵌件与塑料间具有牢固的连接以防受力脱出。嵌件上尽量不要有穿通的孔(如螺纹孔)，以免塑料挤入孔内等。第四章 注射成型工艺1. 为什么塑料制件的收缩称为成型收缩?怎样选取?答：因为塑料制件的收缩不仅与塑料本身的热胀冷缩性质有关，还与塑件成型时的模具结构及成型工艺条件等因素有关，所以，塑料制件的收缩统称为成型收缩。收缩率选择的原则：收缩率范围较小的塑料品种，可按收缩率的范围取中间值，即取平均缩率。收缩率范围较大的塑料品种，应根据制件的形状，特别是根据制品的壁厚来确定收缩率，壁厚取上限(大值)，壁薄取下限(小值)。制件各部分尺寸的收缩率不尽相同，应根据实际情况加以选择。收缩量很大的塑料，可利用现有的或者材料供应部门提供的计算收缩率的图表来确定收缩率。2. 试分析塑件实际收缩率与设计时所选用的计算收缩率不一致时，对塑件尺寸有何影响？答：由于实际成型时不同品种的塑料收缩率不同，不同批次的同一品种塑料或者同一制件的不同部位的收缩率也经常不同，塑件的实际收缩率与设计模具时所选用的计算收缩率之间存在误差，这就使得实际的塑件尺寸与设计的塑件尺寸有误差。为了解决这一问题，可采用的办法有留有修模余量的设计方法，即模具设计时留有试模后修正的余地，这对高精度塑件或对某种塑料的收缩率缺乏准确数据时尤为重要。3. 塑料的流动性用哪些指标衡量?对成型有何影响?答：聚合物的相对分子质量、熔融指数、阿基米德螺旋线长度、表观黏度以及流动比(流程长度/制品壁厚)。相对分子质量小、熔融指数高、螺旋线长度长、表观黏度小、流动比大则流动性好，利于塑件的成型。4. 结晶形塑料与非结晶形塑料在加热熔融、冷却凝固和尺寸收缩等方面有什么差别?答：差别有：结晶形塑料须加热至熔点温度以上才能达到软化状态，因此结晶形塑料加热熔融比非结晶形塑料加热熔融需消耗更多的热量。制件在模内冷却时，结晶形塑料要比非结晶形塑料放出更多的热量，结晶形塑料比非结晶形塑料在冷却凝固时需要较长的冷却时间。结晶形塑料固态的密度与熔融时的密度相差较大，结晶形塑料的尺寸成型收缩率大，非结晶形塑料的尺寸成型收缩率一般小。结晶形塑料各向异性显著，内应力大。脱模后制品内未结晶的分子有继续结晶的倾向，因此，结晶形塑料比非结晶形塑料更易使制品变形和翘曲。5. 简述注射成型工艺过程。答：1、生产前的准备工作；2、将粉状或粒状原料加入料筒；3、注射机将原料熔融、塑化，模具闭合；4、将熔体向闭合模腔注射，熔体充模、保压；5、熔体在型腔内冷却定型；6、注射模开启；7、顶出制件；8、清理模腔。6. 塑料常用什么着色剂?着色有哪几种方法?答：塑料常用的着色剂是颜料。着色有直接法和间接法两种方法。7. 为什么成型前要对某些物料进行干燥处理?料斗干燥工艺有何优点?答：某些物料吸湿性或粘水性强，为了除去物料中过多的水分及挥发物防止成型后制品出现气泡和银纹等缺陷，同时也避免注射时发生水降解，成型前要对这些物料进行干燥处理。采用料斗干燥工艺时，干燥设备与注射机相连，简化了生产工序，可防止吸湿性塑料再次吸湿。8. 清洗料筒常用什么方法，应注意哪些问题?答：清洗料筒常用方法：柱塞式机筒存料量大，须将机筒拆卸清洗。螺杆式机筒，可采用对空注射法清洗。对空注射清洗螺杆式机筒时，应注意： 欲换料的成型温度高于机筒内残料的成型温度时，应将机筒和喷嘴温度升高到欲换料的最低成型温度，然后加入欲换料或其回头料，并连续对空注射，直到全部残料除尽止。 欲换料的成型温度低于机筒内残料的成型温度时，应将机筒和喷嘴温度升高到欲换最高成型温度，切断电源，加入欲换料的回头料后，连续对空注射，直到全部残料除尽止。 两种物料成型温度相差不大时，不必变更温度，先用回头料，后和欲换料对空注射即可。 残料属热敏性塑料时，应从流动性好、热稳定性高的聚乙烯、聚苯乙烯等塑料中选黏度较高的品级作为过渡料对空注射。9. 为什么要预热嵌件?答：有嵌件的塑料制件，由于金属与塑料两者的收缩率不同，嵌件周围的塑料容易出现收缩应力和裂纹。若成型前对嵌件预热，可减小它在成型时与塑料熔体的温差，避免或抑制嵌件周围的塑料发生收缩应力和裂纹。对于分子链刚性大的塑料(如聚苯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯和聚砜等)，一般均需预热嵌件，因它们本身很容易产生应力开裂。10. 何为塑化?塑化与熔化有何区别?答：成型物料在注射成型机料筒内经过加热、压实以及混合等作用以后，由松散的粉状或粒状固体转变成连续的均化熔体的过程称为塑化。塑化包含四方面的内容：熔体内组分均匀、密度均匀、黏度均匀和温度分布均匀。而熔化只是将故态原料变为连续熔体，并不一定熔体组分、密度、黏度、温度均匀。11. 何为计量?计量的精度对注射成型有何影响?答：计量是指注射机通过柱塞或螺杆，将塑化好的熔体定温、定压、定量地输出(即注射出)机筒所进行的准备动作（这些动作均需注射机控制柱塞或螺杆在塑化过程中完成）。计量精度越高，注射成型的制品精度就越高。12. 何为塑化效果?何为塑化能力?答：塑化效果：指物料转变成熔体之后的均化程度。塑化能力：指注射机在单位时间内能够塑化的物料质量或体积。13. 螺杆式注射机与柱塞式注射机相比具有哪些优点?答：柱塞式注射机，物料在机筒内只能接受柱塞的推挤力，几乎不受剪切作用，塑化所用的热量主要从外部装有加热装置的高温机筒上取得。螺杆式注射机，螺杆在机筒内的旋转对物料起到强烈的搅拌和剪切作用，导致物料之间进行剧烈摩擦，并因此而产生很大热量，物料塑化时的热量来源于高温机筒和自身产生出的摩擦热。因此，柱塞式注射机塑化物料时，既不能产生搅拌和剪切的混合作用，又受机筒温度波动的影响，故熔体的组分、黏度和温度分布的均化程度都比较低；螺杆式注射机塑化物料时，螺杆在机筒内强烈的搅拌与剪切作用不仅有利于熔体中各组分混合均化，还有利于熔体的黏度均化和温度分布均化，能够得到良好的塑化效果。14. 注射成型分为几个阶段?答：注射成型分为塑化计量、注射充模和冷却定型三个阶段。15. 作图并说明在注射成型过程中，注射压力、喷嘴压力和型腔压力与时间的关系。答：注射成型过程中，注射压力、喷嘴压力和型腔压力与时间的关系曲线： 说明如下： 1为注射压力、2为喷嘴压力、3为型腔压力与时间的关系曲线。t0时刻，柱塞或螺杆开始注射熔体；t1时刻，熔体开始流入模腔。t0t1称为流动期。在此期间内注射压力和喷嘴处的压力急剧上升，而模腔(浇口末端)的压力却近似等于零，注射压力主要用来克服熔体在模腔以外的阻力。如，t1时刻的压力差pl=pi1pg1代表熔体从机筒到喷嘴时所消耗的注射压力，而喷嘴压力pg1则代表熔体从喷嘴至模腔之间消耗的注射压力。t2时刻，熔体充满模腔。t1t2称为充模期。充模期内，熔体流入模腔，模腔压力急剧上升；注射压力和喷嘴压力也会随之增加到最大值(或最大值附近)，然后停止变化或平缓下降，这时注射压力对熔体起两方面作用，一是克服熔体在模腔内的流动阻力，二是对熔体进行一定程度的压实。 t0t2时段，代表整个流动充模阶段。在此阶段，注射压力随时间呈非线性变化，注射压力对熔体的作用必须充分，否则，熔体流动会因阻力过大而中断，导致生产出现废品。t2t3时段，保压补缩阶段。如柱塞或螺杆停止在原位保持不动，注射压力、喷嘴压力、模腔压力曲线会略有下降（如图） ；若柱塞或螺杆在保压过程中继续向前少许移动，注射压力、喷嘴压力、模腔压力曲线保持不变，将与时间坐标轴平行。t3t4时段，倒流阶段。柱塞或螺杆后退，注射压力撤除，大于流道压力，浇口已经冻结或喷嘴带有止逆阀，倒流现象不存在，模腔压力下降平缓些（EG段）；如浇口没冻结，模腔压力迅速下降。t4一t5时段，冷却阶段。从浇口冻结时间开始，到制品脱模为止。模腔压力下降到最低值。16. 简述注射压力、熔体温度和熔体剪切速率的关系。答：剪切速率一定，压力温度间的关系分为三区域。熔体热分解温度区，注射压力随温度升高迅速下降，不能在此区注射成型；高弹变形温度区，注射压力随着温度降低迅速增大，也不适于注射成型；只有在热分解至熔点温度区，注射压力与熔体温度之间关系变化相对平缓，温度和注射压力都较适中，易于注射成型，温度升高有利于降低熔体黏度，注射压力可随之减小一定幅度。温度一定时，剪切速度增大，注射压力也要增大，完全符合流体力学压力与流速的关系。反之，过大的注射压力引起很高的剪切速率时，熔体内的剪切摩擦热也随之增大，很可能引起热分解或热降解。另外，过大的剪切速率又很容易使熔体发生过度的剪切稀化，从而导致成型过程出现溢料飞边。17. 试述保压力和保压时间对模腔压力的影响。答：如保压力不足，保压力不能充分传递给模腔中的熔体，补缩流动受浇口摩擦阻力限制不易进行，模腔压力因补料不足迅速下降，造成一些不正常的成型缺陷；如保压时间不充分，保压力撤除过早，浇口尚未冻结，模腔内熔体倒流，造成模腔压力迅速下降，无法实现正常补缩功能，制件内部可能出现真空泡、凹陷等不良现象。保压力、保压时间合理，可使浇口或模腔内的熔体完全固化，倒流不易发生，模腔压力变化正常，能取得良好的充模质量。如保压力不足，补缩流动受浇口摩擦阻力限制不易进行，模腔压力因补料不足迅速下降；如保压时间不充分，模腔内熔体倒流，也会造成模腔压力迅速下降。保压时间足够长，可使浇口或模腔内的熔体完全固化，倒流不易发生，模腔压力将缓慢下降。18. 何为倒流?倒流对塑件质量有何影响?答：倒流：指柱塞或螺杆在机筒中向后倒退时(即撤除保压力以后)，模腔内熔体朝着浇口和流道进行的反向流动。整个倒流过程将从注射压力撤出开始，至浇口处熔体冻结（简称浇口冻结）时为止。 倒流对于注射成型不利：使制品内部产生真空泡或表面出现凹陷等成型缺陷。19. 何为脱模条件?影响塑件正常脱模的因素有哪些?答：聚合物状态方程表明，冷却定型阶段有压力、比容和温度三个可变参数，但外部无熔体向模腔补给，比容只与温度变化引起的体积收缩有关，独立参数只有模腔压力和温度，它们均与脱模条件有关。脱模条件包括：脱模温度、脱模压力。脱模温度应在塑料的热变形温度H和模具温度M之间；脱模压力应在允许的最大与最小脱模压力之间，最好使残余应力接近或等于零。影响塑件正常脱模的因素：模温、保压时间