高分子材料成型加工综合实验指导书
左继成 徐淑娇 周金华
沈阳理工大学材料学院非金属材料研究所
前 言
《高分子材料成型加工综合实验指导书》根据高分子材料成型加工综合实验
教学大纲
职业生涯规划教学大纲中式烹调师教学大纲家畜饲养工教学计划新概念3教学大纲1小学数学教学大纲
编写的。本指导书结合现有的实验设备编排了十个基础实验和一个综合
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
型实验。本书叙述的实验操作是按照实验室自身设备情况和设备使用说明书编写的，实验实施性强、操作规范、操作方法正确。本书的数据处理参照相应的
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
和规定编写的。所以，本书除了用于高分子材料与工程专业实验教材外，还可供从事高分子材料和高分子材料制品生产、应用和研究开发的研究人员参考。
实验一、二、三、四、五和实验十二由非金属材料研究所左继成编写，实验六、七和实验十一由非金属材料研究所徐淑娇编写。非金属材料研究所周金华编写实验八、九、十，并负责全书的校对、修改和实验记录表格的设计。
本指导书在编写过程中得到了材料学院领导、非金属研究所领导及同事的关心和支持，谨此致谢。
因水平有限，内容中有不妥或错漏之处，敬请批评指正。
编者
2006年9月
I
目 录
第一部分 高分子材料成型加工基础实验
实验一 测定高分子材料的塑化性能„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 实验二 测定热塑性聚合物熔体的流变曲线„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 实验三 测定热塑性聚合物熔体的流动速率„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 实验四 热塑性塑料模压成型实验„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 实验五 热固性塑料模压成型实验„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 实验六 注射成型实验„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19 实验七 注塑机注射特性参数测定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24 实验八 注塑机塑化特性参数测定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27 实验九 挤出机口模特性曲线测定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„29 实验十 挤出机螺杆特性曲线测定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„31 实验十一 模具组装实验„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„33
第二部分 综合和设计型实验
实验十二 设计配方(或加工工艺参数)„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„35
II
第一部分 高分子材料成型加工基础实验
实验一 测定高分子材料的塑化性能
一、实验目的
1、了解转矩流变仪的工作原理和使用;
2、了解高分子材料塑化性能与成型加工的关系;
3、掌握由高分子材料塑化特性拟定成型加工工艺的方法;
4、熟悉测定高分子材料塑化性能的方法及原理;
5、学会运用扭矩,时间曲线图评价加入配合剂后的材料性能。
二、实验原理
高分子材料的成型过程，如塑料的压制、压延、挤出、注塑等工艺，化纤纺丝，橡胶加工等过程，都是利用高分子材料熔体的塑化特性进行的。熔体受力作用，表现有流动和变形，而且这种流动和变形行为强烈地依赖材料结构和外界条件，高分子材料的这种性质称为流变行为(即流变性)。
测定高分子材料熔体流变性质的仪器很多，转矩流变仪是其中的一种。它由微机控制、混合装置(挤出机、混合器)等组成。测量时，被测试物料放入混合装置中，动力系统对混合装置外部进行加热并驱使混合装置的混合元件(螺杆、转子)转动，微处理机按照测试条件给予给定值，保证转矩流变仪在实验控制条件下工作。物料受混合元件的混炼、剪切作用以及摩擦热、外部加热作用，发生一系列的物理、化学变化。在不同的变化状态下，测试出物料对转动元件产生的阻力转矩、物料热量、压力等参数。微处理机再将物料的时间、转矩、熔体温度、熔体压力、转速等测量数据进行处理，得出图形式的实验结果。
利用转矩流变仪可以测量高分子材料在凝胶、熔融、交联、固化、发泡、分解等作用状态下的塑化曲线，如转矩,时间曲线、温度,时间曲线以及转矩,转速曲线，以此了解成型加工过程中的流变行为及其规律。还可以对不同塑料的挤出成型过程进行研究，探索原材料与成型工艺、设备间的影响关系。
所以，测量塑料熔体的塑化曲线，对于成型工艺的合理选择，正确操作，优化控制，获得优质、高效、低耗的制品以及制造成型工艺装备提供必要的设计参数等，都具有重要的意义。
三、实验所用原料
硬质PVC颗粒 47g×6 硬脂酸钙(Ca,St) 0.5g
硬脂酸钡(Ba,St) 0.7g 硬脂酸(H,St) 0.6g
邻苯二甲酸二辛酯(DOP) 1.9g 碳酸钙(CaCO) 7.1g 3
原材料应干燥、不含对设备有损伤的组分，材质和粒度均匀，添加剂粒径小于3mm。
四、实验设备及实验条件
本实验采用XSS,300转矩流变仪测量塑料熔体的塑化曲线，其测试装置是LH60橡胶塑料混合装置。实验条件控制与材料性质、实验目的有关。实验条件包括加料量、温度、转速和时间。
1、加料量
实验开始自混合器上部的加料口加入混合室的物料，不但受到上顶加压装置施加的5kg压力的作用，而且还承受转子外表面与混合室壁间的剪切、搅拌、挤压作用，转子间的捏合、撕拉作用，转子轴向间的翻捣、捏炼等作用。这些作用使物料以连续变化的速度梯度和转子对物料产生的轴向力的形式，实现物料的混炼、塑化。显然，混合室内的物料量不足，转子难以充分接触物料，达不到混炼塑化的最佳效果。反之，加入的物料过量，部分物料集中在加料口不能进入混合室，混炼塑化不均匀，或出现超额的阻力转矩，使仪器安全装置发生作用，停止运转，中断实验。若实验过程
- 1 -
中，去除上顶加压装置的作用，仪器转矩变化不突出时，说明加料量基本合适。
2、温度和转速
混合器加热温度一般取物料的熔融温度或成型温度。如果选择的温度过低，就会出现超额的阻力转矩，造成安全装置发生作用，使仪器停止运转，实验中断。若温度过高时，高分子的链段活动能力增加，体积膨胀，分子间相互作用减小，流动性增大，粘度随温度而降低，物料在混炼塑化过程中的微小变化不易显示出来，由此影响测试的准确性。对于PS、PVC、PC等高聚物，因为粘流活化能很大，熔体粘度对温度十分敏感，增高温度可以大大降低熔体的粘度，应注意温度的控制和调节，使测试结果准确可靠。但温度过高，会引起热降解和交联反应。
转子转速高低主要影响塑化速度和物料的混合质量。转速高，剪切速率高，塑化速度快，物料混合均匀所需时间短。反之，剪切速率低，塑化速度慢，混合均匀所需时间长。
3、时间
混炼时间应根据高分子材料的耐热性、实验观察现象出现的时间区域等因素确定。一般来讲，使用XSS,300转矩流变仪实验材料的加工流动性时，实验时间设定为15分钟作用即可。
五、实验步骤及实验内容
1、准备工作
(1)了解转矩流变仪的用途、测试装置的工作原理和主要技术参数、仪器使用和清理的有关规定
转矩流变仪是测试橡胶、塑料等高分子材料加工工艺性能及流变性能的多功能试验设备。它不仅能用作摸索高分子材料的工艺加工性能，而且能用作研究新材料和设计新配方。转矩流变仪的应用可大体分为三个方面:
?进行工艺性模拟试验 在转矩流变仪上通过对影响材料流变性能的各种参数测量，可以创造出与密炼机、压延机、挤出机、螺杆注射机、热压力机相似的试验条件。当了解了试验条件对被试验材料的影响时，就可以迅速调整批量生产中的工艺条件，从而到达指导实际生成的目的。
?测量高分子材料的流变性能(或流变行为) 在高分子材料在混合混炼过程中，利用各种测试手段，研究材料在呈固态、半固态、液态的变化过程和影响这些状态的因素，研究材料的流动和变形与影响流变得各种因素及这些因素间的关系。
?为开发新材料、设计新配方提供科学依据 在聚合物中加入稳定剂、增塑剂、润滑剂、填料、颜料等添加剂时，添加剂的品种和数量，都对原材料的质量有很大影响。使用转矩流变仪可将不同配方的流变曲线记录下来，与标准曲线对比，通过优化筛选确定理想的配方。
本实验测试装置是LH60橡胶塑料混合装置。它可用于橡胶、塑料与添加剂作混炼试验。其工作原理与密炼机基本相同，胶料在带有螺旋棱边的两个特种转子之间，并在一定的压力下进行挤压、捏合、剪切和搅拌。
LH60橡胶塑料混合装置的主要技术参数:
混合室总容量 60ml
,36.45mm×46.6mm 转子工作段尺寸
主动转子允许转速 10,120r/min
转子速度比(主动/从动) 3/2
4压料块对物料的压力 0.656×10Pa
混合室允许最高加热温度 350?
允许最大工作转矩 80N•m
转子中心高 115mm
LH60橡胶塑料混合装置为精密测试仪器，安装时一定要做到小心轻放，不得发生碰撞、冲击现象。使用和清理时必须注意以下几点:
?在加热状态下，本机不允许搬运、拆装，在热态排料时，必须带有隔热防护手套进行操作，
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拆卸下来的有关零件(如，前板、中间体等)，不得任意放置，必须挂在专用的固定架上，以防烫伤。
?在加热时，必须严格控制加热温度，一旦达到所需的加热温度后，应立即停止加热，避免高温过烧。
?在加料时，严禁用手直接加料，必须使用专用的斜槽加料。同时还应注意不得将手放于加料口附近，以免发生意外。
?压入物料时，必须使用机器上原配压料块。不得用其他物件代替，以防损坏加料器、混炼室及转子等有关零件。
?操作时必须有人看管。
?混炼试验应在通风良好的、洁净的实验室内进行。
?严禁用坚硬的工具进行清理和调整工作，以免碰伤有关零件。清理工具必须采用铜质或柔性材料制成，而且，应在低温时进行。
?不允许铲转子的表面。转子表面有残余物料时，可趁热用隔热防护手套擦拭。
?当压料杆升起后，不得用手去拖拉压料齿条，也不得在其上面加任何外载荷。
(2)组装设备
先将所用的混合器与动力系统组装起来，最后相应地插上所有的电加热插头、压力插头和热电偶插头。这项工作由设备负责人或试验教师完成，作试验的学生观看。
(3)按下式计算加料量，并用天平准确称量。
mVa,，，,
33m式中，,加料量，g;,混合器容积，，LH60混合室容积为60;,原材料的固体cmcm,V
3a或熔体密度，g/;,加料系数，按固体或熔体密度计算分别为0.65、0.80。 cm
2、测试操作
(1)启动转矩流变仪的微机及动力系统，设置各段加热区的温度为140?，并点击“开始加热”按钮开始加热。
(2)当各段加热区都已达到所设定的温度后，保温30分钟，以保证混合器内部温度均匀和稳定。
(3)加料
先顺时针转动操纵手轮11，直至压料杆9被锁定在加料装置上方的锁定位置上后，放开手轮(此时压料块不会自行下落)，把定量的试样放入加料盒内。接着将加料盒斜插在加料器24左上方，并且插稳固定，这时试样将沿着加料盒光滑低面全部进入加料器内(若有少量粉状物料留在加料盒内时，可用小刷子将其全部刷入加料器内)。然后用右手握住操纵手轮11，左手拔出锁紧销手球22，再逆时针方向转动操纵手轮，使压料块稳速下落，当压料块到达加料器底部并以物料接触时，可放开操纵手轮。最后将加料盒拆除下来。
(4)开启传动装置
三分钟后，开启传动装置，并将转速由零逐渐调至31.5rpm，同时启动记录，开始试验。
(5)拆卸、清理混合器
试验结束后，停止加热，停止传动。打开混合器前板26紧固螺母，取下前板并把其挂在固定架上，趁热取出混合室内的物料，用专用工具及干净棉质布料把混合室壁、前板和转子清理干净。
(6)装上前板，进行下一个试验或中止试验。
3、试验内容
(1)在相同的实验条件下(如温度为140?，转速为31.5rpm)用不同的实验配方进行实验。实验配方参考如下:
?硬质PVC颗粒;?硬质PVC颗粒和硬脂酸钙(Ca,St);?硬质PVC颗粒和硬脂酸钡(Ba,St);?硬质PVC颗粒和硬脂酸(H,St);?硬质PVC颗粒和邻苯二甲酸二辛酯(DOP);?硬质PVC颗粒和碳酸钙(CaCO)。 3
(2)在相同配方下，在不中止实验情况下，改变实验条件。实验条件参考见表1.1。
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表1.1 实验条件
温度/? 转速/ rpm 温度/? 转速/ rpm 温度/? 转速/ rpm 140 31.5 120 31.5 120 60 140 20 160 31.5 180 60 140 40 160 40 180 20 六、实验结果与报告
1、实验结果
(1)数据整理
完成实验曲线的有关设置及制作报告。
(2)实验结果表述
写出测试时的各项实验条件;以实验所得数据、曲线为例，讨论在高聚物结构研究、材料配方
选择、成型工艺条件控制、成型机械及模具设计等方面的应用。
2、实验报告
实验报告应包括下列内容:
(1)实验目的和实验原理;
(2)实验仪器、原材料名称和用量;
(3)实验条件、实验操作步骤;
(4)实验数据整理和实验结果表述;
(5)解答思考
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
。
(1)、(2)和(3)在课前完成，(4)和(5)在课后完成。
七、思考题
1、塑化曲线上的各拐点、极值点和平台代表什么意义,
2、从测试物料及实验过程如何保证实验结果的可靠性,
3、如何确定实验时间，如果在200?下，会出现什么现象,塑化曲线会如何变化, 八、实验中注意事宜
在实验过程应需注意以下几点:
1、未经老师同意，不得操作和触动计算机及仪器的各个部分。
2、混合器各段温度末达到工艺要求时，不得进行实验。
3、实验过程中，注意观察扭矩、温度、压力等工艺参数的变化，并进行记录。 4、把塑料倒入料斗时，检查有无铁屑、铁钉之类金属或其他异物混入物科，以免在螺杆旋转时
损坏仪器或影响实验结果的可靠性。
5、混合器加热温度比较高，不要裸手触摸，以免发生烫伤事故。
6、实验结束后，清理工具，打扫卫生。
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实验二 测定热塑性聚合物熔体的流变曲线
一、实验目的
1、了解高分子材料熔体流动变形特性以及随温度、应力、材料性质塑化性能变化规律;
2、掌握由高分子材料流变特性拟定成型加工工艺的方法;
3、熟悉毛细管流变仪测定高分子材料流变性能的原理及操作。
二、实验原理
塑料熔体流变性有多种测定方法。通常随使用的仪器类型而不同。用于测量流变性能的仪器一般称为流变仪，有时又叫粘度计，其类型按施力的状态主要有落球式、转矩式和毛细管挤出式等几种。这些不同类型的仪器，分别适用于不同粘性流体在不同剪切速率范围的测定。各种流变仪测定的剪切速率和粘度范围见下表:
表2.1 几种流变仪适用范围
粘度范围剪切速率 粘度范围剪切速率 流变仪 流变仪 ,1,1 / // /ssPas,Pas,
,17,1623毛细管挤出式 平行平板式 极低 1010~1010~1010~
,111,31,33旋转圆筒式 极低 落球式 1010~1010~1010~
211,31旋转锥板式 1010~1010~
在测定和研究塑料熔体流变性的各种仪器中，毛细管流变仪是一种常用的较为适宜的实验仪器，它具有多种功能和宽广范围的剪切速率容量。毛细管流变仪既可以测定塑料熔体在毛细管中的剪切应力和剪切速率的关系，又可以根据挤出物的直径和外观或在恒定应力下通过改变毛细管的长颈比来研究熔体的弹性和不稳定流动(包括熔体破碎)现象，从而预测其加工行为，为选择复合物配方、寻求最佳成型工艺条件和控制产品质量提供依据，或者为辅助成型模具和塑料机械设计提供基本数据。
毛细管流变仪测试的基本原理是:设在一个无限长的圆形毛细管中，塑料熔体在管中的流动为一种不可压缩的粘性流体的稳定层流流动。毛细管两端的压力差为，由于流体具有粘性，它必,P
然受到自管体与流动方向相反的作用力，通过粘滞阻力应与推动力相平衡等流体力学过程原理的推
,1,,导，可得到管壁处的剪切应力(Pa)和剪切速率(s)与压力、熔体流率的关系。 ww
,RP,,w2L 4Q,,w3R,
Q式中，,毛细管的半径，cm;,毛细管的长度，cm;,毛细管两端的压力差，Pa;,熔RL,P
3体体积流量，cm/s。
由此，在温度和毛细管长颈比(L/D)一定的条件下，测定在不同的压力下塑料熔体通过毛细
,QQ管的流动速率，由流动速率和毛细管两端的压力差，可计算出相应的剪切应力和剪切速,Pw
,,,n率值，将一组和在双对数坐标纸上绘制流动曲线图，即可求得非牛顿流体流动指数和表www
E,,观粘度;改变温度或改变毛细管长颈比，则可得到表观粘度对时间依赖性的粘流活化能，,aa
5
等表征流变特性的物理参数。 离模膨胀比B
对于大多数塑料熔体来说都属于非牛顿流体，它在管中流动时具有弹性效应、壁面滑移和流动过程的压力降等特性。况且在实验中毛细管的长度都是有限的。所以，由上述推导测得的实验结果
,会有一定的偏差。为此，对假设熔体为牛顿流体推导的剪切速率和适用于无限长圆形毛细管的剪w
,切应力必须进行“非牛顿修正”和“入口修正”，方能得到毛细管壁上的真实剪切速率和真实剪w
切应力。不过，修正较繁琐，工作量较大。如若毛细管的L/D,40，或测试数据仅用于实验对比时，也可以不作修正要求。
三、实验所用原材料
热塑性塑料及其复合粉料、粒料等。根据塑料类型按相应规定进行干燥处理。
本次实验试样采用硬质PVC颗粒。
四、实验设备、工作原理及主要技术参数
本实验采用XSS,300转矩流变仪测量熔体的流变曲线，其测试装置是LSJ,20塑料挤出装置和毛细管口模。
所测塑料在单螺杆挤出机中熔融塑化后被输送，并通过毛细管口模挤出。当塑料熔体通过毛细管口模时，由安装在毛细管口模入口处的压力传感器和热电偶，测试出熔体的压力和温度，微机记录下熔体压力和温度数值。
LSJ,20塑料挤出装置主要技术参数:
螺杆公称直径 20cm 螺杆长径比 25:1
螺杆转速 5,120r/min 螺杆特征 渐变，突变
允许最高温度 350? 允许最大扭矩 120N•m
最高产量 3.5kg/h
毛细管口模规格:10:1 20:1 30:1 40:1
其他实验工具:天平1台，精度0.1g;秒表1个;游标卡尺，最小分度0.02mm。
五、实验步骤及实验内容
1、准备工作
(1)了解转矩流变仪的用途、测试装置的工作原理和主要技术参数、仪器使用和清理的有关规定
(2)组装设备
先将LSJ,20塑料挤出装置与动力系统组装起来，然后把毛细管口模紧密安装在挤出机上，最后相应地插上所有的电加热插头、压力插头和热电偶插头。这项工作由设备负责人或试验教师完成，作试验的学生观看。
2、实验操作
(1)启动转矩流变仪的微机及动力系统，设置各段加热区的温度，并点击“开始加热”按钮开始加热。
(2)当各段加热区都已达到所设定的温度后，保温20分钟，以使各段内部温度均匀和稳定。
(3)启动挤出机，加料
启动挤出机，将螺杆转速调至实验值，加料，当挤出条件达到平衡后，开启打印机，开始实验，记录实验数据。取样(0.5分钟取一次，连续取3次)，测试塑料熔体的质量流速(g/min)。收集挤出物，观察外形，测量直径。
(4)清理
试验结束后，继续加热，挤出机继续转动，直至口模内物料熔体全部挤出。停止加热，停止转
6
动，卸下口模，清理挤出机和口模内的残料。如果再次实验随之进行，可不必清理。
3、试验内容
按照实验操作的4个步骤分别进行下列试验:
,,和剪切速率关系 (1)剪切应力ww
?口模温度固定为170?，口模长径比为20:1时，调节螺杆的转速，在不同转速下重复上述实验操作。螺杆转速以5r/min之差递增，从5r/min至25r/min进行实验。
?口模温度固定为170?，口模长径比为10:1时时，调节螺杆的转速，在不同转速下重复上述实验操作。螺杆转速以10r/min之差递增，从5r/min至25r/min进行实验。
?口模温度固定为170?，口模长径比为30:1时，调节螺杆的转速，在不同转速下重复上述实验操作。螺杆转速以10r/min之差递增，从5r/min至25r/min进行实验。
?口模温度固定为170?，口模长径比为40:1时，调节螺杆的转速，在不同转速下重复上述实验操作。螺杆转速以10r/min之差递增，从5r/min至25r/min进行实验。
(2)表观粘度与温度的关系
口模长径比为一定时和螺杆转速为10r/min时，调节口模温度，在不同温度下重复上述实验操作。温度以5?之差递增，从160?到180?进行实验。
六、实验结果与报告
1、实验结果
(1)计算公式
3?熔体体积流量Q(cm/s)
M,Q 60,m
3,式中，,熔体质量流量，g/min;,试样的熔体密度，g/cm。 Mm
,?熔体的表观粘度 a
,w, ,a,w
,,式中，,管壁处的表观剪切应力;,管壁处的表观剪切速率。 ww
?非牛顿修正
(31)n，,, ,ww修4n
,n式中，,管壁处的真实剪切速率;,非牛顿指数。 w修
?入口修正
P,,, w修()2LRe，
,e式中，,管壁处真实剪切应力;,修正因子。 w修
?离模膨胀比 B
7
Ds B,D
D式中，,挤出物直径，mm;,毛细管直径，mm。 Ds
(2)数据处理及作图
?将测试数据代人以上公式中，分别计算出各转速下熔体体积流量及其对于的表观剪切应力Q
,,和表观剪切速率。 ww
,,,,?计算熔体的表观粘度，并将、、、的计算值列入下表中，同时在双对数坐标纸Qwawa
,,,n上绘制对的流变曲线，在不大的范围内可得到一条直线，该直线的斜率即为非牛顿指数。 www
,n,?将非牛顿指数和代人式中，进行非牛顿修正，得到毛细管管壁处的真实剪切速率ww修
,。 w修
,LD?把恒定温度下测得不同长颈比()毛细管的一系列压力降对表观剪切速率作图，,Pw
,eLRLRLR再在恒定下绘制—图，将其所得直线外推与轴相交，该轴上的截距即为修,Pw
,,e正因子。把代人式，就可得到毛细管管壁处的真实剪切应力。 ww修
1?利用不同温度下测得的塑料熔体表观粘度绘制关系图，在一定温度内图形应是一直,,lnaT
E线，该直线的斜率即能表征熔体的粘流活化能。 ,
D?将挤出物(单丝)冷却后用游标卡尺测量其直径(为减少挤出物自重所引起的单丝变细，s
测量应靠单丝是始端进行，最好选用溶液接托法取样)，计算出膨胀比;用放大镜观察挤出物的外B
观(表面粗糙无光和表面呈微细不规则且有相当间距的棱柱形者为鲨鱼皮症;挤出物被扭曲为波纹;
竹节或螺旋以及支离破碎的料团称熔体破碎)。
?用试验内容3的(1)中?到?任何一个的数据作出螺杆特性曲线。 ?用试验内容3的(1)中?到?的数据作出口模特性曲线。 2、实验报告
实验报告应包括下列内容:
(1)实验目的和实验原理;
(2)实验仪器、原材料名称;
(3)实验条件、实验操作步骤;
(4)实验数据记录及数据处理;
(5)解答思考题。
(1)、(2)和(3)在课前完成，(4)和(5)在课后完成。 七、思考题
1、试考虑为什么要进行“非牛顿修正”和“入口修正”, 2、为保证实验结果的可靠性，操作及实验数据处理中应特别注意哪些问题,
8
3、如何使用高分子材料的流变曲线指导拟定的成型加工工艺, 八、实验中注意事宜
在实验过程应需注意以下几点:
1、未经老师同意，不得操作和触动计算机及仪器的各个部分。 2、挤出机各段温度末达到工艺要求时，不得进行实验。
3、改变口模温度时取样，一定要在各段加热区在所设定的温度下保温20分钟后，开始取样。 4、改变转速时取样，一定要在转速稳定后取样。
5、取样要迅速，不得拉拽，一定要用切刀或剪刀切断或剪断。 6、实验过程中，注意观察扭矩、温度、压力等工艺参数的变化，并进行记录。 7、把塑料倒入料斗时，检查有无铁屑、铁订之类金属或其他异物混入物科，以免在螺杆旋转时
损坏仪器或影响实验结果的可靠性。
8、挤出机的料筒及口模加热温度比较高，不要裸手触摸，以免发生烫伤事故。 9、实验结束后，清理工具，打扫卫生。
9
实验三 测定热塑性聚合物熔体的流动速率
一、实验目的
1、了解塑料熔体流动指数与分子量大小及其分布的关系;
2、熟悉测定塑料熔体流动指数的原理及操作。
二、实验原理
塑料熔体流动指数(MFR)是在一定温度和负荷下，塑料熔体每10min通过标准口模的质量(g/10min)。
在塑料成型加工中，熔体流动速率是用来衡量塑料熔体流动性的一个重要指标。对一定结构的塑料熔体，若MFR越大，表征塑料熔体的平均分子量越低，成型时流动性越好。
测试MFR的仪器通常称为塑料熔体流动速度测试仪(或熔体指数仪)。这种仪器测得的流动性能指标，是在低剪切速率下获得的，不存在广泛的应力,应变速率关系。因而不能用来研究塑料熔体粘度与温度、粘度与剪切速率的依赖关系，仅能比较相同结构聚合物分子量或熔体粘度的相对数值。
该法测定熔体流动速率简便易行，对材料的选择和成型工艺条件的确定有其重要的实用价值，工业生产上得到广泛应用。
三、实验所用原材料
粉料、粒料、小块、薄片等形状的热塑性塑料。根据塑料类型按相应规定进行干燥处理。
本次实验试样采用硬质PVC颗粒和ABS颗粒。
四、实验设备、工作原理及主要技术特性
(1)塑料熔体流动速率测试仪
本实验采用XNR,40AM塑料熔体流动速率测试仪，该仪器由挤出系统和加热控温系统两部分组成。其主体结构(试料挤出系统)示意图如图3.1。
固态塑料在料筒内融化为熔体，熔体在负荷作用下由标准毛细管口模挤出。
塑料熔体流动速率测试仪主要技术特性为:
负荷由砝码、托盘(g)、活塞(g)之和组成，分为325g、1200g、2160g、3800g、5000g、10000g、12500g、21600g等八个档次;
标准口模直径,(2.0950.025),mm;
(8.0000.025),标准口模长度mm，内壁粗糙度不低于;
,(9.5500.025),料筒长度152mm，料筒直径mm;
温度范围:室温,400?连续可调。
(2)其他实验用具 天平(感量0.001g)，白色的绸布和棉纱，镊子。
五、实验步骤及实验内容
1、准备工作
(1)熟悉熔体流动速率仪主体结构和操作规程，根据塑料类型选择实验条件(标准实验条件见表3.1)。
有关塑料实验条件，按表3.2选用。共混、共聚和改性等类型的塑料也可参照表3.2选用。
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表3.1 标准实验条件
序号 标准口模内径实验温度负荷 序号 标准口模内径实验温度负荷
/mm /? /kg /mm /? /kg 1 2.095 190 0.325 8 2.095 220 10.000 2 2.095 190 2.160 9 2.095 230 0.325 3 2.095 190 5.000 10 2.095 230 1.200 4 2.095 190 10.000 11 2.095 230 2.160 5 2.095 190 21.600 12 2.095 230 3.800 6 2.095 200 5.000 13 2.095 230 5.000 7 2.095 200 10.000 14 2.095 275 0.325
15 2.095 300 1.200
表3.2 塑料实验条件
材料 实验温度/? 负荷/kg 材料 实验温度/? 负荷/kg
ABS 220 10.00 PVC 190 0.325
ABS 200 5.00 PVC 190 2.16
ABS 220 5.00 PVC 190 5.00
ABS 200 10.00 PVC 190 10.00
(2)称样
预计试样的MFR范围，按表3.3称取试样(准确到0.1g)。
表3.3 试样加入量与切样时间间隔
熔体流动速率/(g/10min) 料筒中样品质量/g 挤出物切断时间间隔/s
0.1,0.5 3,5 240
,0.5,1 4,6 120
,1,3.5 4,6 60
,3.5,10 6,8 30
,10 6,8 5,15 3时，可能需增加试样量。 1) 当材料密度大于1.0g/cm
2) 当测定MFR大于25g/min的材料时，为了获得足够的再现性，需要对小于0.1s的切断时间间隔
进行测量。
3) 样条长度以30mm,60mm为宜
(3)仪器调整和口模安装
先把联接口模挡板的推拉杆向炉体推入，然后把水准支杆从料筒的上端口插入料筒，并使支杆的底部与口模挡板接触，再把水准仪放在支杆上。调节底座下面的四个调节螺钉，使水准泡在水准仪正中，使料筒达到铅直状态(注:这是为了避免活塞引起过分摩擦或在重的负荷下完全)。接着锁紧调节螺母上的锁紧螺母，取下水准仪和支杆。
从料筒的上端口装入口模，并用装料杆将其压到与口模挡板接触为止。接着，将活塞插入料筒中。
2、实验操作
(1)接通电源，打开控制面板上的电源开关，电源指示灯亮。点击“2”进入实验主页，设置实验参数。实验参数设置结束后，点击“启动”键，仪器开始升温。当温度达到要求温度时，恒温30分钟。
(2)恒温30分钟后，取出活塞，将试料用料斗加入料筒，随即把活塞再插入料筒并用力下压压紧试料，全过程要在1分钟内完成。预热4分钟使炉温回复至要求温度。
(3)在活塞顶托盘上加上砝码，随即用手轻轻下压，促使活塞在1分钟内降至下环形标记距料筒口5,10mm处。待活塞自行(不用手)降至下环形标记与料筒口相平行时，点击“开始”键并将取样盘放在出料口下方，刮刀开始按设定的时间间隔自动刮料。以连续切取的无气泡样条三个为一
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组，保留多组。
(4)当活塞自行降至上环形标记与料筒口相平行时，停止切样。停止切样后，趁热将余料全部
压出，立即取出活塞和口模，趁热用绸布和棉纱擦拭表面除去表面的余料，用口模清理棒细端顶出
口模内的残料。用绸布绕在料筒清洗杆上，清洁杆在料筒内边推动边转动地擦拭几次，直至干净为
止。
(5)所取样条冷却后，在天平上分别称其质量。若其质量的最大值和最小值之差大于平均值的
10,，则换样条组或重作实验。
3、实验内容
按上面的步骤进行下列实验:
硬质PVC颗粒和ABS颗粒
六、实验结果与报告
1、实验结果
(1)试料熔体流动速率计算
试料熔体流动速率计算式为
600，W MFR,t
t式中，——切取样条质量的算术平均值，g;——切样时间间隔，s。 W
实验结果取两位有效数字。
(2)实验条件与样条外观记录
2、实验报告
实验报告应包括下列内容:
(1)实验目的和实验原理;
(2)实验仪器、原材料名称、型号;
(3)实验条件、实验操作步骤;
(4)实验数据记录及数据处理;
(5)样条外观现象分析;
(6)解答思考题。
(1)、(2)和(3)在课前完成，(4)、(5)和(6)在课后完成。
七、思考题
1、举例说明哪些因素影响测定结果,
2、是否所有热塑性塑料均可进行MFR测定,塑料合金呢 八、实验中注意事宜
在实验过程应需注意以下几点:
1、未经老师同意，不得操作和触动仪器的各个部分。 2、料筒温度末达到工艺要求时，不得进行实验。 3、清洗活塞杆时，不能用硬物刮。
4、实验操作人员必须带手套，以防止烫伤。 5、实验结束后，清理工具，打扫卫生。
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实验四 热塑性塑料模压成型实验
一、实验目的
热塑性塑料硬板多数为半成品，作为热成型及二次加工的原材料，用于制作箱体、壳体、家具、防腐槽、复合装饰板等。用压制成型制备热塑性塑料硬板，在研究一些熔体粘度较大的塑料改性技术(如塑料合金、塑料复合材料、氟塑料、热固性塑料)，制备材料性能测试试样时常常采用。本实验通过混合塑炼和热压成型制备PVC塑料硬板，使学生了解PVC复合物配制及其工艺控制对产品外观和力学性能的影响，熟悉压制成型特点和生产操作。
二、实验原理
单纯的PVC树脂较刚硬，熔体粘度大，流动性差，虽具有一般非晶态线性高聚物的热力学状态，TT,但范围窄，对热不稳定，在成型温度下会发生严重的降解，放出氯化氢气体、变色和粘住设gd
备。因此，在成型加工之前必须加入热稳定剂、加工改性剂、润滑剂、抗冲改性剂等多种助剂。压制硬PVC板材生产过程包括下列工序:?混合，按一定配方称量PVC及各种助剂，按一定顺序加料，将各组分加入到高速混合机中进行几何分散;?双辊塑料拉片，用双辊塑炼机将混合物料熔融混合塑化，得到组成均匀的成型用PVC片材;?压制，把PVC片材放入恒温压制模具中，预热，加温加压使PVC熔融塑化，然后冷却定型成硬质PVC板材。
混合工序是利用对物料加热和搅拌作用，使树脂粒子在吸收液体组分的同时，受到反复撕捏、剪切，形成能自由流动的粉状掺混物。塑炼工序是使物料在粘流温度以上和较大的剪切作用下来回折叠、辊压，使各组分分散更趋均匀，同时驱除可能含有水分等挥发性气体。PVC混合物经塑炼后，可塑性得到很大改善，配方中各组分的独特性能和它们之间的“协同作用”将会得到更大发挥，这对下一步成型和制品性能有着极其重要的影响。因此，塑炼过程中与料温和剪切作用有关的工艺参数、设备特性(如辊温、辊距、辊速、时间)以及操作的熟练程度都是影响塑炼效果的重要因素。
压制是板材成型的重要方法，正确选择和调节压制温度、压制压力、时间以及制品的冷却程度是控制板材性能的工艺措施。通常在不影响制品性能的前提下，适当提高压制温度，降低成型压力，缩短成型周期对提高压机生产效率是行之有效的;但过高的温度、过长的加热时间会加剧树脂降解和熔料外溢，致使制品颜色暗淡、毛边增多及力学性能变劣。
综上所述，PVC塑料的组成、共混方式、加工历程是提高制品质量的关键。要生产出性能优异的PVC板材，除了设计一个较合理的配方外，其加料顺序、各工序的工艺参数都必须通过实验分析调整，严格控制。
三、实验所用原材料及配方
粉料、粒料、小块、薄片或其他形状的热塑性塑料。根塑料类型按相应规定进行干燥处理。
本次实验试样采用硬质PVC颗粒和ABS颗粒及其他填料。配方如下:
原材料 质量份数 原材料 质量份数
PVC树脂 100 硬脂酸钙 0.2
ABS 4 硬脂酸锌 0.1
硬脂酸钡 1.5 硬脂酸 0.3
四、实验设备仪器
实验混合和塑炼设备用转矩流变仪。压制成型设备用250kN平板硫化机，其主要性能参数为:
最大关闭压力250 kN 柱塞最大行程150 mm
工作液最大压力15MP 平板面积350mm×350 mm
烘箱最高使用温度250?，
压制用平板模具，模具尺寸172mmxl72mm×4mm
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制样机。搪瓷盘或不锈钢盘 测厚仪或游标卡尺 铜刀 棕刷 手套
五、实验步骤及实验内容
1、准备工作
(1)熟悉平板硫化机主体结构和操作规程，根据塑料类型选择实验条件。
(2)按一定配方称量PVC及各种助剂。
2、实验操作
(1)混合和塑炼
?启动转矩流变仪的微机及动力系统，根据混合实验要求设置各段加热区的温度为100?，并点击“开始加热”按钮开始加热。当各段加热区都已达到所设定的温度后，保温30分钟。
?加料 按一定顺序加料，将各组分加入到混合器中进行几何分散。
?开启传动装置 三分钟后，开启传动装置，并将转速由零逐渐调至120rpm。
?当物料混合温度自动升至90,100?时(或混合30分钟后)，添加剂已均匀分散吸附在PVC颗粒表面，固体润滑剂也基本融化时，将转速由120rpm逐渐调至30rpm，再根据塑炼实验要求设置各段加热区的温度为165?。当实验条件稳定后，在此条件下，塑炼10min。
?卸料，制片坯 塑炼结束后，停止加热，停止传动。打开混合器前板26紧固螺母，取下前板并把其挂在固定架上，趁热取出混合室内的物料，并把它放在经预热的平板坯料模具上，随即置入平板硫化机上压制1mm左右的片坯。
?用专用工具及干净棉纱把混合室壁、前板和转子清理干净后，装上前板，进行下一个试验或中止试验。
(3)模压
?准备 在混合和塑炼过程中，接通平板硫化机电源，旋开控制面板上的加热开关，温度显示仪表亮。仪器开始加热升温。根据物料和实验要求，设置实验温度，并把平板坯料模具置于加热板上预热。按下面公式计算结果将压力表的上限压力调在要求的范围之内。
PAP，0maxP, 3N，10机
2PP式中，,压力表读数，MPa;,模压压强，MPa;,模具投影面积，cm;,硫化机最PAmax0
N大工作压力，kN;,硫化机公称压力，kN。 机
?预热 将聚氯乙烯薄片按压模板框尺寸大小剪成多层片材。选几片样片叠在一起放在在100,120?的烘箱内预热10 min;将烘箱中塑料片取出置于模具框内，将模具置入主平板中央，开动硫化机加压，使硫化机上加热板与模具上板刚好接触(此时模具处于未受压状态)，在此状态下预热10 min。
?加压 开动硫化机加压，使压力表指针指示到所需工作压力，经2,7次卸压放气后，在工作压力下压制一定时间。
?固化定型 固化定型有两种方式，一是冷压;二是降温热压。一般来说，压制时间短的采用冷压;而压制时间长的采用降温热压。
?出模 卸掉硫化机压力，取出模具，用铜片开模具，取出制品。
(3)制样
将聚氯乙烯硬板在制样机上，根据需要切割成要求形状和尺寸。
3、实验内容(根据学时多少，可选作其中1到4个)
按不同压制工艺条件，重复上述操作过程，进行模压实验。实验时工艺条件为
(1)模压温度160?;模压压强2.0 MPa;保温保压时间20分钟后，停止加热，待模具温度降至60?以下，卸压起模。
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(2)模压温度170?;模压压强2.0 MPa;保温保压时间20分钟后，停止加热，待模具温度降
至60?以下，卸压起模。
(3)模压温度180?;模压压强1.5 MPa;保温保压时间20分钟后，停止加热，待模具温度降
至60?以下，卸压起模。
(4)模压温度180?;模压压强1.5 MPa;保温保压时间3分钟;在10 MPa条件下冷压20min
后，卸压起模。
六、实验结果与报告
1、实验结果表述 记录下列实验内容
(1)原料牌号、规格、生产厂家名称;
(2)计算塑料粉用量及表压值;
(3)模具结构尺寸;
(4)模压工艺条件;
(5)制品外观记录。
2、实验报告
实验报告应包括下列内容:
(1)实验目的和实验原理;
(2)实验仪器、原材料名称、型号;
(3)实验条件、实验操作步骤;
(4)实验结果表述;
(5)实验现象记录及原因分析;
(6)解答思考题。
(1)、(2)和(3)在课前完成，(4)、(5)和(6)在课后完成。 七、思考题
1、模压过程中为什么要进行排气,
2、分析配方中各个组分的作用,
3、观察所压制硬板的表观质量，分析出现塌坑、气泡、开裂等现象的原因,
4、如果在配方中加入5—10份氯化聚乙烯，将会对硬聚氯乙烯的性能有什么
八、实验中注意事宜
在实验过程应需注意以下几点:
1、未经老师同意，不得操作和触动仪器的各个部分。 2、配科时称量必须准确。
3、清理模具时，用规定工具清理，不能用其他硬物刮。 4、实验操作人员必须带手套，以防止烫伤。
5、实验结束后，清理工具，打扫卫生。
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实验五 热固性塑料模压成型实验
一、实验目的
1、了解模压成型热固性塑料的原理和工艺控制过程;
2、加深理解塑料模塑粉配方以及模压成型工艺参数对热固性塑料模压制品性能及外观质量的影响;
3、了解酚醛模塑粉中各组分的作用以及配方原理。
二、实验原理
热固性塑料的模压成型是将缩聚反应到一定阶段的热固性树脂及其填充混合料置于成型温度下的压模型腔中，闭模施压。借助热和压力作用，使物料一方面熔融成可塑性流体而充满型腔，取得与型腔一致的形样，与此同时，带活性集团的树脂分子产生化学交联而形成网状结构。经一段时间保压固化后，脱模，制得热固性塑料制品的过程。
在热固性塑料模压成型过程中，温度、压力和保压时间是重要的工艺参数。他们之间既有各自的作用又相互制约，各工艺参数的基本作用和相互关系如下:
1、模压温度
在其他工艺条件一定的情况下，热固性塑料模压过程中，温度不仅影响其流动性而且决定成型过程中交联反应的速度。温度高，交联反应快，固化时间短。所以，高温有利于缩短模压周期，改善制品物理,力学性能。但温度过高，熔体流动性会降低以致充模不满，或表面层过早固化而影响水分、挥发物排除，这不仅要降低制品的表观质量，在起模时还可能出现制品膨胀、开裂等不良现象。反之，模压温度过低，固化时间拖长，交联反应不完善也要影响制品质量，同样会出现制品表面灰暗、粘模和力学性能降低等问题。
2、模压压力
模压压力的取决于塑料类型、制品结构、模压温度及物料是否预热等诸因素。一般来讲，增大模压压力可增进塑料熔体的流动性，降低制品的成型收缩率，使制品更密实;压力过小会增多制品带气孔的机会。不过，在模压温度一定时，仅仅就增大模压压力并不能保证制品内部不存在气泡，况且，压力过高还会增加设备的功率消耗，影响模具的使用寿命。
表5.1 酚醛塑料模压成型工艺条件
条件 预热条件 模压条件 试样类别 温度/? 时间/min 温度/? 压力/MPa 时间/min 电气(D) 135,150 3,6 160,165 25,35 6,8 绝缘V165 150,160 6,10 150,160 25,35 6,10 绝缘V1501 140,160 4,8 155,165 25,35 6,10 高频(P) 150,160 5,10 160,170 40,50 8,10 高电压(Y) 155,165 4,10 165,175 40,50 10,20 耐酸(S) 120,130 4,6 150,160 25,35 6,10 耐热(H) 120,150 4,8 25,35 6,10 冲击J1503 125,135 4,8 25,35 6,10 冲击J8603 135,145 4,8 25,35 6,10
注意:板材厚度为3.5,10mm，厚度小，压制工艺参数取较小值。
3、模压时间
模压时间，是指压模完全闭合至启模这段时间。模压时间的长短也与塑料类型、制品形样、厚度、模压工艺及操作过程密切相关。通常随制品厚度增大，模压时间相应增长。适当增长模压时间，可减少制品的变形和收缩率。采用预热、压片、排气等操作措施及提高模压温度都可缩短模压时间，从而提高生产效率。但是，倘若模压时间过短，固化不完全，起模后制品易翘曲、变形或表面无光
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泽，甚至影响其物理力学性能。
除此之外，塑料粉的工艺性能、模具结构和表面粗糙度等都是影响制品质量的重要因素。 实验时酚醛塑料模压成型工艺条件，可参考表5.1。
三、实验原料与仪器设备
1、实验原材料
酚醛树脂(或其改性树脂)与填料及其他添加剂所组成的热固性塑料粉。 本实验采用酚醛树脂模塑粉配方见表5.2。
表5.2 实验用酚醛树脂模塑粉配方
原材料 质量份数 原材料 质量份数
酚醛树脂 100 硬脂酸锌 1.5
六次甲基四胺 13 碳黑 0.6
轻质氧化镁 3 云母 100
硬脂酸镁 2
2、主要仪器设备
250kN平板硫化机;压模模具;普通天平。
3、其他实验用品
脱模剂;铜刀;石棉手套。
四、实验步骤及内容
1、准备工作
(1)计算塑料粉量和压力表指数值
根据制品尺寸以及使用性能，参照表5.1，拟定模压温度、压力和时间等工艺条件，由模具型腔
尺寸和模压压强分别计算出所需的塑料粉量和压力表指数值。
m计算 塑料粉量
mV,,
33式中，,制品密度，g/cm;,制品体积，cm。 ,V
压力表指数值计算
PAP，0maxP, 3N，10机
2PP式中，,压力表读数，MPa;,模压压强，MPa;,模具投影面积，cm;,硫化机最PAmax0
N大工作压力，kN;,硫化机公称压力，kN。 机
(2)塑料粉配制
按表5.2配方称量，将各组分放入混合器中，搅拌30min后，将塑料粉装入塑料袋备用。必要
时，按规定预热。
2、压制成型
(1)接通平板硫化机电源，旋开控制面板上的加热开关，温度显示仪表亮。仪器开始加热升温。
根据实验要求，设置实验温度为预热温度，并把模具置于加热板上预热。按上面公式计算结果将压
力表的上限压力调在要求的范围之内。
(2)模具预热15min后，将上、下模板脱开，用棉纱擦拭干净并涂以少量脱模剂。随即把已计
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量好的塑料粉加入模腔内，堆成中间高的形式，合上上模板再置于硫化机热板中心位置。设置实验
温度为模压温度
(3)开动硫化机加压，使压力表指针指示到所需工作压力，经2,7次卸压放气后，在模压温
度和模压压力下保压。
(4)按实验要求保压一定时间后，卸压，取出模具，开模取出制品，用铜刀清理干净模具并重
新组装待用。
3、实验内容
按不同工艺条件，重复上述操作过程，进行模压实验。实验时工艺条件为 (1)塑料粉不预热;模压温度160?;模压压强25 MPa;保压时间5分钟。 (2)塑料粉在130?预热;模压温度160?;模压压强25 MPa;保压时间5分钟。 (3)塑料粉在130?预热;模压温度160?;模压压强30 MPa;保压时间5分钟。 (4)塑料粉在130?预热;模压温度150?;模压压强25 MPa;保压时间5分钟。 五、实验结果与报告
1、实验结果表述 记录下列实验内容
(1)原料牌号、规格、生产厂家名称;
(2)计算塑料粉用量及表压值;
(3)模具结构尺寸;
(4)模压工艺条件;
(5)制品外观记录。
2、实验报告
实验报告应包括下列内容:
(1)实验目的和实验原理;
(2)实验仪器、原材料名称、型号;
(3)实验条件、实验操作步骤;
(4)实验结果表述;
(5)实验现象记录及原因分析;
(6)解答思考题。
(1)、(2)和(3)在课前完成，(4)、(5)和(6)在课后完成。
六、思考题
1、热固性塑料模压过程中为什么要进行排气,其模压过程与热塑性塑料的模压成型有何区别, 2、酚醛模塑粉中各组分的作用是什么,
七、实验中注意事宜
在实验过程应需注意以下几点:
1、未经老师同意，不得操作和触动仪器的各个部分。
2、清理模具时，用规定工具清理，不能用其他硬物刮。
3、实验操作人员必须带手套，以防止烫伤。
4、实验结束后，清理工具，打扫卫生。
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实验六 注射成型实验
一、实验目的
1、了解螺杆式注塑机的结构、性能参数、操作规程以及程控注塑机在注射成型时工艺参数的设定、调整方法和有关注意事项;
2、掌握注塑机的操作技能;锻炼一种实际工作的技能;
3、熟悉注射成型标准测试试样的模具结构、成型条件和对制件的外观的要求;
4、掌握注射条件对标准试样的收缩、气泡等缺陷的影响。
二、实验原理
本实验采用单螺杆式注塑机进行实验。在塑料注射成型中，注塑机需要按照一定的程序完成塑料的均匀塑化、熔体注射、成型模具的启闭、注射成型中的压力保持和成型制件的脱模等一系列操作过程。注射机的这些操作有两种控制方式:人工控制的手动方式和计算机控制的程序控制方式，后者更为普遍。
1 螺杆式注射机的主要结构及作用
(1)注射装置
注射装置—般由塑化部件(机筒、螺杆、喷嘴等)、料斗、计量装置、螺杆传动装置、注射油缸和移动油缸等组成。注射装置的主要作用是使塑料原料均匀塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将一定量的熔体注射到成型模具的型腔中。
(2)合模装置(锁模装置)
合模装置主要由模板、拉杆、合模机构、制件顶出装置和安全门组成。合模装置的主要作用是实现注射成型模具的启闭并保证其可靠的闭合。
(3)液压传动和电气控制系统
液压系统和电气自动控制系统的主要作用是满足注塑机注射成型工艺参数(压力、注射速度、温度、时间)和动作程序所需的条件。
2 注射机的动作过程
(1)闭模及锁紧
注射成型过程是周期性的操作过程。注射机的成型周期一般是从模具闭合开始的。模具先在液压及电气自动控制系统处于高压状态下进行快速闭合，当动模与定模快要接触时，液压及电气自动控制系统自动转换成低压、低速状态，在确认模内无异物存在时，再转换成高压并将模具锁紧。
(2)注射装置前移及注射
确认模具锁紧之后，注射装置前移，使喷嘴和模具吻合，然后液压系统驱动螺杆前移，在所设定的压力、注射速度条件下，将机筒内螺杆头部已均匀塑化和定量的熔体注入模具型腔中。此时螺杆头部作用于熔体上的压力称为注射压力。螺杆移动的速度称为注射速度。
熔体能否充满模腔，取决于注射时的速度、压力以及熔体温度、模具温度，熔体温度和模具温度通过熔体黏度、流动性质变化来影响充模程序的速率。在其他工艺条件稳定的情况下，熔体充填时的流动状态受注射速度制约。注射速度快，充模的时间短、熔体温差较小、密度均匀、熔接强度较高，制品外观及尺寸稳定性良好。但是，注射速度过快时，熔体高速流经截面变化的复杂流道会出现十分复杂的流变现象，制品可能因不规则流动及过量充模产生结构不均匀和尺寸精度差等弊病。
注射压力使熔体克服料筒、喷嘴、浇道、模腔等处的流动阻力，以一定的充模速度注入模腔。当熔体注满型腔的瞬间，模腔内的压力迅速达到最大值，而充模速度则迅速下降，熔体受压压实。在其他工艺条件不变时，熔体在模腔内充填过量或不足取决于注射压力高低，直接影响到材料分子的取向程度和制品的外观质量。
注射压力和注射速度，目前尚无较准确的计算方法。考虑原料、注塑机、模具与制品、其他工艺条件等不同情况，可由分析成型过程及制品外观并结合实践数据确定。
(3)压力保持(保压)
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注射操作完成以后，在螺杆头部还保存有少量熔体。液压系统通过螺杆对这部分熔体继续施加压力。以填补因型腔内熔体冷却收缩产生的空间，保证制件密度。保压一直持续到浇口封闭。此时，螺杆作用于熔体上面的压力称为保压压力，又称二次压力。保压压力一般等于或者低于注射压力。保压过程中，仅有少量熔体补充注入模具型腔。
保压过程以持续到浇口刚好封闭为宜。过早卸压，浇口未封闭，模腔中熔体会发生倒流，制件密度不足;保压时间过长或保压压力过大，充模过量，浇口附近将产生较大的内应力，也增大制件的内应力，造成开裂、脱模困难等现象。
(4)制件冷却
塑料熔体经喷嘴注射入模具型腔后即开始冷却。当保压进行到浇口封闭以后，保压压力既撤去，此时物料进一步冷却定型。冷却速度影响聚合物的聚集态转变过程，最终会影响制件成型质量和成型效率。制件在模具型腔中的冷却时间应以制件在开模顶出时具有足够的刚度，不致引起制件变形为限。过长的冷却时间不仅会延长生产周期，降低生产效率;而且会使制件产生过大的型腔包附力，造成脱模阻力增大。
冷却时间的长短与塑料的结晶性能、状态转变温度、热导率、比热容、刚性以及制品厚度、模具冷却效率、模具温度等有关，冷却时间应以塑料在开模顶出时具有足够的刚度，不致引起制品变形为好。在保证制品质量的前提下，为获得良好的没备效率和劳动生产率，要尽量减少冷却时间及其他各程序的时间，以求缩短完成一次成型所需的全部操作时间即成型周期。
除冷却时间外，模具温度也是冷却过程控制的一个主要因素。模温高低和塑料结晶性能、状态转变温度、热性能、制品形样、使用要求以及其他工艺条件(如熔体温度、注射速度及压力、成型周期)等关系密切。塑料在模腔内冷却定型温度的上限由材料的玻璃化温度或热变形温度确定。提高模温不仅有助于保持熔体温度，便于熔体流动，对充模程序有益。而且可以调整塑料的冷却速度，使之均匀一致;模温高有利于分子热运动，促进取向分子的松弛过程，提高流动性。但是，模具温度过高会导致冷却时间延长、脱模困难。
(5)原料预塑化
为了缩短成型周期，提高生产效率，当浇口冷却，保压过程结束后，也即在冷却定型的同时，注射机螺杆在液压马达的驱动下开始转动，将来自料斗的粒状塑料向前输送。在机筒外加热和螺杆剪切热的共同作用下，粒状塑料逐步均匀融化，最终成为熔融黏流态的流体。在螺杆的输送作用下存积于螺杆头部的机筒中，从而实现塑料原料的塑化，准备下一次注射。
螺杆的转动一方面使塑料塑化并向其头部输送，另一方面也使存积在头部的塑料熔体产生压力，这个压力称为塑化压力。由于这个压力的作用，使得螺杆向后退移，螺杆后移的距离反映出螺杆头部机筒中所存积的塑料熔体体积，注射机螺杆的这个后退距离，即每次预塑化的熔体体积，也就是注射熔体计量值是根据成型制件所需要的注射量进行调节设定。当螺杆转动而后退到设定的计量值时，在液压和电气控制系统的控制下就停止转动，完成塑料的预塑化和计量，即完成预塑化程序。注射螺杆的尾部是与注射油缸连接在一起的，在螺杆后退的过程中，螺杆要受到各种摩擦阻力及注射油缸内液压油回流阻力的作用，注射油缸内液压油回流阻力称为螺杆背压。注射螺杆能否后退及后退的速度取决于螺杆后退时受到的各种摩擦阻力和螺杆背压。塑料原料在预塑过程中的各种工艺参数是根据不同制件的塑料材料进行设定的。
料筒温度确定受树脂本性如热稳定性、流变性、结晶行为、定向作用，塑料组成如填料、润滑剂、增塑剂等组分，注射装置类型，制品几何形状大小，模具结构以及其他工艺因素如喷嘴、模具温度，注射压力、注射速度、螺杆转速与背压、成型周期等的影响。料筒温度的上限应该在材料的
TTT,(或熔点)至分解温度区间，料筒温度可以分为二至五段控制，分布差通常在粘流温度fmd
60?以内。
喷嘴温度控制在维持熔体良好的流动性而不出现“流涎现象”，也不能使喷嘴温度过低，散失热量产生冷料堵塞喷嘴或影响制品性能情况。除聚氯乙烯等易热分解材料之外，喷嘴温度常常高于或略低于料筒的最高温度。
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螺杆背压高，物料受剪切增强，熔体温度上升，熔料的均化程度改善;但是螺杆输送能力减小，延长预塑时间。背压一般为注射压力值的5,,20,。对于热稳定性好或者熔体黏度低的材料应该选择较低的背压。
原料预塑化和物料在模腔内的冷却定型过程在时间上是重叠的，通常要求预塑时间要小于冷却定型时间。
(6)注射装置后退、开模及制件顶出
预塑程序完成后，注射装置后退，为了避免喷嘴长时间与模具接触散热而形成凝料，使喷嘴离开模具。当模腔内的成型制件冷却到具备一定刚度后，合模装置带动动模板开模，在开模的过程中完成侧向抽芯的动作，最后顶出机构顶脱制件，准备开始下一个成型周期。
总之，注射成型过程，塑料除在热、力、水、氧等因素作用下，引起高聚物的化学变化之外，主要是一个物理状态变化的过程。高分子的化学结构、聚集态结构、分子构象及运动能力与材料的性质有密切关系，因此塑料的性质与制品性能密切相关。除此之外，注射机和注塑模具的结构、技术参数;注射成型工艺也对成型过程及制品性能有重要影响。本实验是在原料、注塑机、模具不变化的条件厂仅改变若干成型工艺条件制备试样，使学生在了解原料、注射机、模具与试样关系的同时，更注意注塑工艺条件对试样性能变化的影响。用注射成型制备的标准试样可以用于研究塑料的力学、热学及电学性能，分析工艺与性能的关系，选择合理的成型条件，以求生产时获得最佳的产品性能和生产效率。
三、 实验原料与设备
(1)实验原料
各种热塑性塑料。本次实验采用ABS和PP作为实验原料。
(2 )实验设备
注塑机的主要性能参数 实验用注射成型机型号为:SZ—250/125NB—A(宁波塑料机械总厂生产)。其主要性能参数如下:
注射量(PS)/g 280
注射压力/MPa 164 模板行程/mm 400
注射速率/(cm/s) 136 最大模厚/mm 400
螺杆直径,mm 45 最小模厚/mm 230
螺杆行程,cm 314 拉杆内间距/mm 435×435
螺杆转速,(r,min) 0~180 液压顶出力/KN 46
合模力/KN 1250
多功能试样注塑模具一套
游标卡尺一把
四、实验步骤及内容
1、准备工作
(1)阅渎使用注射机的资料，了解机器的工作原理、安全要求及使用程序。
(2)熟悉操作控制板各键的作用与调节方法，了解注射压力与背压旋钮的调整和操作方式的设定。
(3)了解原料的规格、成型工艺特点及试样的质量要求。参考有关的试样成型工艺条件介绍，初步拟出实验条件:原料的干燥条件;料筒温度、喷嘴温度;螺杆转速、背压及加料量;注射速度、注射压力;保压压力、保压时间;模具温度、冷却时间;制品的后处理条件。
(4)装好模具。
(5)接通冷却水，对油冷器和料斗座进行冷却。
(6)接通电源(合闸)，按拟定的工艺参数，设定好料筒各段的加热温度，通电加热。
(7)将实验原料加入注射机料斗中。
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(8)待料筒加热温度达到设定值时，保持30min。
(9)首先采用“手动”方式动作，检查各动作程序是否正常，各运动部件动作有无异常现象，一旦发现异常现象，应马上停机，对异常现象进行处理。
2、注射成型
(1)准备工作就绪后，关好前后安全门，保持操作方式为“手动”。操作时应集中精力观察控制屏按钮，以防误按，产生错误动作。
(2)开机，手动操作进行合模动作，接着依次施行闭模、注射装置前移、预塑程序、注射装置后移、用慢速度进行对空注射、同时清洗料筒。
观察从喷嘴射出的料条有无离模膨胀和不均匀收缩现象。如料条光滑明亮，无变色、银丝和气泡，说明原料质量及预塑程序的条件基本适用，可以制备试样。
(3)手动操作实施注射成形过程，制取试样。操作程序为:
闭模?预塑?注射装置前移?注射(充模)?保压?注射装置后移?预塑/冷却?开模?顶出制品?开安全门?取件?关安全门
(4)用自动或半自动操作方式，实施注射成形过程，制取试样。
(5)停机或进行下一个实验。若停机，停机前，先关料斗闸门，将余料注射完;停机后，清洁机台，断电、断水(油冷却器、料斗座)。
3、实验内容
(1)依次改变注射速度、注射压力、保压时间、冷却时间、料筒温度工艺条件，相应制取试样。 (2)在相同的成型工艺条件下，分别用ABS、PP、PC等树脂制取试样。 五、实验结果与报告
1、实验结果表述 记录下列实验内容
(1)原料牌号、规格、生产厂家名称;
(2)模具结构尺寸;
(3)注塑的工艺参数和工艺条件;
(4)制品外观记录。
2、实验报告
实验报告应包括下列内容:
(1)实验目的和实验原理;
(2)注塑机型号和主要性能参数;
(3)实验条件、实验操作步骤;
(4)实验结果表述;
(5)实验现象记录及原因分析;
(6)试样性能和外观随工艺条件变化的分析
(7)解答思考题。
(1)、(2)和(3)在课前完成，(4)、(5)、(6)和(7)在课后完成。 六、思考题
1、注射机操作方式有几种,如何选择注塑机的操作方式,
2、要缩短注塑机的成型加工周期，可以采取哪些措施?
3、在选择料筒温度、注射速度、保压压力、冷却时间的时候，应该考虑哪些问题? 4、从ABS、PP、PC的化学结构、物理结构分析具成型工艺性能的特点, 5、注射成型厚壁的制品，容易出现哪些质量缺陷,如何从成型工艺上给予改善, 6、消除试样中内应力集中的方法有哪些,如何克服试样中气泡和表面凹陷现象,
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七、注意事项:
1、使用须知
?本机属精贵设备，由专人管理，未经许可不能擅自开机;
?操作前必须详阅本机使用说明书，并真正掌握控制板正确的调节设置方法; ?使用中如遇异常，应立即停机;
?每次用机必须登记，并作好设备运行状态记录。
2、操作注意事项
?开机前，应预热机筒(加热时间约1 h左右)，保证机筒内原料塑化后，才可以开机，以免损
坏螺杆;
?开机前，必须检查控制屏各参数(压力、速度、时间)是否调整合理; ?每次调模时，应将合模装置后侧的手压润滑泵提压两次，以保证润滑正常; ?开机前，应检查模具是否安装牢固，顶出距、注射座限位及计量装置是否调好; ?安装模具和试车时，均应采用“手动”操作方式，并以点动调试; ?开机前，切不可忘记开油冷却器冷却水阀门和注射座冷却水阀门; ?喷嘴阻塞时，应提高其温度。若仍未畅通，则应拆下清洗，不可用加大注射压力来企图使阻
塞物从喷嘴中喷出;
?切勿使金属或硬质杂物落人料斗，物料“架桥”或拆卸螺杆机筒时，应采用铜棒来清洗残料，
切不可用螺丝刀;
?禁止料筒温度在末达到规定要求时进行预塑或注射动作，手动操作方式在注射—保压时间未
结束时不得开动预塑。
?机器不用时，应稍开模具，避免肘杆处于受力状态。
3、机器维护保养
?每次使用完毕，应立即清扫机台，确保设备清洁;
?保持合模导轨及注射座移动导轨清洁无脏物;
?设备相对滑动表面，应时常注意加油，保证润滑良好;
?设备长期不用时，应定期通电开机，以免电器受潮。
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实验七 注塑机注射特性参数测定
一、实验目的
1、了解注塑机主要注塑性能参数(注射量、注射速率、注射功率)的测试方法;
2、进一步理解注塑性能参数的意义以及理论与实际之间的关系。
二、实验原理
注塑机的主要注塑性能参数包括注射量、注射速度和注射速率以及注射功率。
注塑机的注射量是指注塑机对空注射时，螺杆作一次最大注射行程时所能达到的最大注出量。注射量在一定程度上反映了注塑机加工制品能力的大小，标志着注塑机所能生产的塑料制品的最大质量，因此可以作为表示注塑机规格的主要参数。由于塑料在料筒内的温度压力下的密度与常温有差异，并且注射时，熔体在螺棱与料筒内壁之间会发生反流，注塑机的实际注射量与理论注射量之间存在差异，用注射系数表示这种差异的影响程度。
注射量与几何尺寸的关系如图7—1所示，可用下式计算:
图7,1 注射量与几何尺寸关系
,2 WaVaDs,,,,cs4
V式中，—注塑机注射质量，g;—常温下塑料密度，g,cm?;—注塑机理论注射容量cm?;,Wc
Dsa—螺杆直径，cm;一螺杆注射全行程，cm;—注射系数。 s
a通过实验测得，从而计算出注射系数。用不同的螺杆结构和塑料品种，便可求得在不同条W
a件下的值。
注射速率表示单位时间内熔料从喷嘴射出的理论容量。若乘以物料密度即换算为单位时间内射出的理论质量。欲在短时间内使熔体充满模腔，进行快速充模，就要求有高的注射速率。采用较高的注射速率注射，能够减少充模过程中模腔内物料的温差，改善压力传递效果，从而得到密度均匀，应力小的精密制品。
注射速率的理论计算公式为:
,s2qD, ,is4ti
qt式中，,注射速率，g/s; —注射时间，s。 ii
,,实验测试时，选定螺杆注射行程，注射物料时开始计时，注射完结计时结束()，取样称重()，Wt
,q即可求得实际注射速率()，计算如下: i
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,W, (g/s) q,i,t
分析比较理论值与实际值的差别
,qq,i,%100%,， q
可作为今后设汁注塑机时参考数据。注意:注射速度是指螺杆在注射时移动速度的计算值(cm,s)，与注射速率的意义不同。
注塑机在实际使用中，能否将一定量的熔体注满模腔，主要取决于注射压力和速度，即决定于充模时注塑机作功能力的大小，即注射功率，它表征注塑机注塑能力的大小。注射功率的大小直接影响到注射充模过程和制品质量。注射功率大，有利于改善制品外观质量，提高制品精度。注射功率的理论计算公式如下:
,5Nqp,，9.8110 ii
N式中，,注射功率。kW;,注射压力，MPa; pi
2,,DP0maxpPP,, ,,00DPs0max,,
22PPD其中，,工作油压力，kgf/cm;,注射油缸内径，cm;,注塑机最大注射压力，kgf/cm;max00
2P,工作油最大工作压力，kgf/cm。 0max
对于油泵直接驱动的油路，注射功率即为注射时的工作负载，也就是电动机的最大负载。因此
,只要直接测得注射时电机功率，即为实测注射功率。取得测试数据后，观察所得制品的质量。Ni
若制品达到质量要求，测试数据为有效。同时可以比较理论值与实测值之差别
,NN,ii,%100%,， Ni
n另外，还可以计算出单位注射量所需的注射功率，即 i
,Nin, iW
式中，为制品的质量。 W
单位质量所需注射功率具有普遍意义，可将实测值与有关资料推荐的数据进行比较。
三、实验原料与设备
1、实验原料
实验采用的原料为:PP ABS
2、实验设备
SZ—250/125NB—A注塑机;实验模具—副;计时秒表和称重天平;功率自动记录仪。
四、实验步骤
1、注塑机的操作方法和步骤，与实验六相同;
2、调节螺杆行程为最大注射行程((满量程)，以低压低速对空注射，称量所得塑料量，即测得
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实际注射量;
3、当对制品模具进行注射，计量注射时间，称量制品质量，从而测定出实际注射速率;
4、仔细观察注射时功率记录仪显示的电机功率，即为实测注射功率。 五、实验结果与报告
1、实验结果表述 记录下列实验内容
(1)原料牌号、规格、生产厂家名称;
(2)根据实验记录表记录注射量、注射速率与注射功率。 2、实验报告
实验报告应包括下列内容:
(1)实验目的和实验原理;
(2)实验条件、实验步骤数据及观察现象(以图表形式整理); (3)实验结果的分析与讨论(包括对异常现象的讨论); (4)解答思考题。
六、思考题
(1)注塑机的注射性能参数有何重要意义?
(2)注射机的实际性能参数值与理沦值为何存在差异? (3)测定注射机注塑性能参数的意义是什么?
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实验八 注塑机塑化特性参数测定
一、实验目的
1、了解并掌握注塑机塑化装置主要塑化性能参数的测试方法;
2、讨论分析影响塑化能力的因素，加深理解塑化能力的意义。
二、实验原理
注塑机的塑化能力决定了注塑机的生产能力和生产效率。
LDDn用来表示注射装置塑化性能方面的参数有螺杆直径()、螺杆长径比()、螺杆转速()ss
和塑化能力等。其中最有代表性的是塑化能力，它表示螺杆与机筒在1h内大约可塑化树脂的能力(单位时间内供给的熔料量)。
对于注塑机塑化能力的测定方法，不同国家对塑化能力测定的标准规定不尽相同。我国的部颁
nP标准ZBG 95005-87规定，螺杆塑化能力是指当背压()为零，螺杆转速最大()时，单位maxb
时间内所能提供的熔料量，即
Wmax, G,3.6,
,W,式中，——实测塑化能力，kg/h;——螺杆全行程时的塑化量，g(实测);——塑化时间，Gmax
s(实测)。
Pnn,,0，W, 注意此处的和是在的条件下实验测得的数据。 bmaxmax
螺杆塑化时，背压对塑化能力的影响是显著的，这对螺杆的设计和使用，对螺杆塑化控制技术都相当重要。为了了解背压对螺杆塑化能力的影响程度，需由实验来测定背压与塑化能力之间的关系。在螺杆的塑化过程中，当背压增大时，即增大了螺杆均化段前部熔料的压力，使反向流量增加，塑化能力相应降低。
三、实验原料与设备
1、实验原料
实验采用的原料为:PP ABS
2、实验设备
SZ—250/125NB—A注塑机;背压压力表;计时秒表和称重天平
四、实验步骤
1、注塑机的操作方法和步骤，与实验六相同;
Pnn,,0，W,2、当时，测定螺杆全行程时的塑化量()和塑化时间()，求出塑化bmaxmax
能力;
Pn,3、当为恒定值时，测定不同螺杆转速()下的塑化量()、塑化时间(); Wb
Pn,4、当为恒定值时，测定不同背压()下的塑化量()、塑化时间(); Wb
注意:塑化量采用称重法，塑化时间以秒表计时;背压由注塑机的背压阀调节，由压力表读数;
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螺杆转速可通过条件塑化时的速度，反映出相对应的螺杆转速变化。 五、实验结果与报告
1、实验结果表述
(1)原料牌号、规格、生产厂家名称;
(2)根据实验记录表记录测得数据
2、实验报告
实验报告应包括下列内容:
(1)实验目的与实验原理;
(2)实验条件、实验步骤;
(3)数据及观察现象(以图表形式整理塑化能力与背压的关系和塑化能力与螺杆转速的关系);
(4)实验结果表述
(5)实验结果的分析与讨论(包括对异常现象的讨论); (6)解答思考题。
六、思考题
(1)在塑化过程中，如果背压变到无穷大时将会出现什么现象, (2)分析背压和螺杆转速对注塑机塑化性能的影响, (3)背压变化对物料的塑化过程有何影响,
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实验九 挤出机口模特性曲线测定 一、实验目的
1、掌握测定口模特性曲线的方法;
2、分析压差与产量的关系，加深对挤出理论的理解; 3、通过曲线分析机头性能，与螺杆特性曲线对照，找出机器工作点。 二、实验原理
,PQK,对于牛顿型流体而言，机头口模的流率公式为: ,
m,对于非牛顿型流体，机头口模的流率公式为: QKKP,,，，
m式中，为机头口模的阻力系数，仅与口模尺寸和性质有关;为非牛顿指数;对给定的塑料在等K
,温挤出时，为常数。 K
当口模一定时，与螺杆转速有关。通常称螺杆转速变化时，与的关系曲线为口模特Q,P,P
性曲线。由以上公式可以看出:牛顿型流体口模特性曲线呈直线;而非牛顿型流体口模特性曲线呈
非线性曲线。实际上的挤出机特性曲线是螺杆特性曲线与机头特性曲线的叠加，它们的交点就是挤
出机在使用该口模下的工作点。
实验时，通过改变螺杆转速来达到改变机头阻力。
同一原料通过不同的口模时所得的特性曲线是不同的，在一种原料下可测得不同的口模曲线。
三、实验原料与设备
1、实验原料
实验采用的原料为:PP ABS
2、实验设备
转矩流变仪和挤出装置;毛细口模
四、实验步骤
1、打开总电源，同时打开料斗冷却水开关;
2、打开挤出机各段加热开关，各段温度设定在:
一段:120?，二段:180?，三段:200?，机头:200? 3、当各段温度达到设定值后，恒温0.5h，准备开机。 4、开机，螺杆转速调至15r/min，待挤出稳定后，每隔0.5min取一次样，连续取三次，称重。
方法同实验二，同时记录微机显示的压力。
5、改变转速为:30，45，60，90r/min，重复3的操作。 6、更换口模，重复4和5的操作。
7、实验结束，关机、关水、关电。
五、实验报告
1、实验结果表述
(1)原料牌号、规格、生产厂家名称;
(2)根据实验记录表记录测得数据
2、实验报告
实验报告应包括下列内容:
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(1)实验目的与实验原理;
(2)实验条件、实验步骤;
(3)实验结果表述;
图; (4)绘制QP,,
(5)实验结果的分析与讨论(包括对异常现象的讨论); (6)解答思考题。
六、思考题
你认为这个实验在哪些环节上需要改进,
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实验十 挤出机螺杆特性曲线测定 一、实验目的
1、掌握测定口模特性曲线的方法;
2、通过曲线分析机头性能，与螺杆特性曲线对照，找出机器工作点。 二、实验原理
牛顿流体的单螺杆特性曲线方程为
,PQANB,, ,只与螺杆的结构尺寸有关，对特定螺杆而言，是常数。 AB、AB、非牛顿型流体的单螺杆特性曲线方程为
m, QANBKP,,,，，
,对给定的塑料在等温挤出时，为常数。 B
通常称Q与的关系曲线为螺杆特性曲线。由以上公式可以看出:牛顿型流体口模特性曲线,P
呈直线;而非牛顿型流体口模特性曲线呈非线性曲线。从曲线斜率的大小就可得到挤出机的生产能
力对机头压降的敏感程度。当斜率大时，表明螺杆特性软，流量对压力敏感;当斜率小时，表明螺
杆特性硬，流量对压力不敏感。
实验通过更换口模，改变机头阻力，测出某一转速下，机头阻力与产量的关系，作出(Q,),P
曲线，从而确定螺杆特性。
三、实验原料与设备
1、实验原料
实验采用的原料为:PP ABS
2、实验设备
转矩流变仪和挤出装置;毛细口模
四、实验步骤
1、打开总电源，同时打开料斗冷却水开关;
2、打开挤出机各段加热开关，各段温度设定在: 一段:120?，二段:180?，三段:200?，机头:200? 3、当各段温度达到设定值后，恒温0.5h，准备开机。 4、开机，螺杆转速调至30r/min，待挤出稳定后，每隔0.5min取一次样，连续取三次，称重。
同时记录微机显示的压力。
5、将螺杆转速调至45r/min，60r/min，重复上述操作。 6、更换口模，重复4和5的操作。
7、实验结束，关机、关水、关电。
五、实验报告
1、实验结果表述
(1)原料牌号、规格、生产厂家名称;
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(2)根据实验记录表记录测得数据
2、实验报告
实验报告应包括下列内容:
(1)实验目的与实验原理;
(2)实验条件、实验步骤;
(3)实验结果表述
图，结合上次实验所做的螺杆特性曲线图，找出工作点 (4)绘制QP,,QP,,(5)实验结果的分析与讨论(包括对异常现象的讨论); (6)解答思考题。
六、思考题
(1)本挤出机螺杆特性是什么,
(2)螺杆特性曲线与口模特性曲线的实验方法有什么关系,
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实验十一 模具组装实验
高分子材料注射成型模具是用来注射成型高分子材料制件的装置。高分子材料经过注射机均匀塑化后通过喷嘴注射入成型模具。高分子物料熔体从注塑机料筒出来，经主流道、分流道和浇口进入模具模腔，充模成型，经冷却后成型为所需制件。注射成型模具要配合模具完成闭模、塑料熔体的输送、冷却定型、开模、制件顶出等—系列工艺过程。注射模具的结构也因此而影响到成型制件的质量和生产效率。通过对注塑模具的装配和拆卸实验使学生对注塑模具结构有更加清楚的认识，对模具的动作过程有所了解，对模具中各种典型零件的使用要求加深理解，
一 实验目的
(1)了解高分子材料注塑模具的主要结构、动作过程和作用;
(2 ) 观察模具成型零件、导向零件、分型面和顶出机构;
(3 ) 掌握塑料注射模具的装配及拆卸方法;
(4 ) 掌握模具零件的尺寸的测量方法;
(5 ) 根据模具零件的作用了解和掌握模具零件的材料选择方法;
(6)根据模具零件的作用绘制零件图和模具装配图，并完成零件尺寸和技术要求的标注。
二 实验设备及工具
注射模具 钳工平台 游标卡尺、钢直尺 内六角扳子 台虎钳
螺丝刀 榔头 铜棒、销钉冲子 托盘 干净棉纱
三 实验步骤
1、模具的剖析
(1) 注塑模总体结构的分析
? 分型面选择、方向和位置的确定;
? 表面质量要求，考虑浇口痕迹，顶件痕迹及熔接痕的影响
? 有无侧向抽芯(侧向分型)，如有，抽芯距离多大?
(2)浇注系统分析
分流道布置形式，截面形状及尺寸，浇口位置选择，浇口类型及尺寸。
(3)成型零件结构分析
型腔、型芯结构设计，镶拼部位及装配要求。
(4)侧向抽芯(侧向分型)机构分析
采取何种类型的侧向抽芯(侧向分型)机构，对该机构各组成零件的设计要求，倾斜角参数的确定。
(5)冷却系统设计分析
冷却水道布置、冷却水密封问题，冷却水孔孔径。
(6)顶出机构分析
采取何种类型的顶出机构，顶出机构中各零件的设计，如顶杆分布、顶杆直径、顶杆结构、顶杆长度及行程、顶出机构导柱的安装位置及直径、反推杆设计等，
(7)顺序分型机构分析
机构的动作原理，所组成的各种零件需满足的条件。
(8)导向机构分析
采取何种导向、定位机构。对导柱导向机构而言，导柱布置、导柱长度、导柱结构及直径。
(9)固定板、垫板
型腔分布的间距、型腔及型芯的固定形式、模板厚度的确定、螺钉和销钉的分布，模板平面尺寸的确定。
(10)模具安装部位结构
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2、对模具进行拆卸和装配
具体拆卸装配方法和步骤如下:
(1)将动、定模分开置于钳工桌上，观察模腔形状与结构，分析分型面，推测制品结构和形状;
(2)拆卸定模零件、注意相关零件之间的配合及位置关系，测量主要零件的尺寸，并作记录;
(3)拆卸动模零件之前，注意观察脱模机构的组成，顶出距离，各相关零件之间的配合及位置关系。然后拆卸动模零件，测量主要零件的尺寸，并作记录;
(4)将动模部分和定模部分分别组装成一个整体，装配时注意零件的方向和位置，不得搞错方向或装反，一边组装一边检查，注意零件的编号位置等。装配前用干净棉纱擦净零件;
(5)将动模与定模合模，完成装配工作。注意合模时不得搞错方位;
注意:在拆卸和装配时，要正确地使用工具，不能用榔头直接敲击模具零件，只能用铜棒敲击或垫上木板敲击;拆卸、装配模具时，应听从教师的指导。对违反操作，损坏模具零件者，需做出赔偿。注意安全作，以免造成事故。
四 实验报告
实验报告应包括下列内容:
(1)实验目的与内容;
(2)根据测量的数据，完成模具主要零件的零件草图和注塑模装配图(比例为1 :l或l:2)，装配图上标出必要的尺寸和主要部位的配合性质;
(3)对你所拆装的模具，提出自己的看法，论述其设计的合理之处及需改进之处。有无更好的设计
方案
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(整体或局部)。
(4)解答思考题。
五 思考题
(1)你所拆卸和装配的模具的结构特点是什么?
(2)拆卸和装配模具时，特别要注意什么问题?
(3)注射模具主要零件有哪些，它们的功用如何?
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第二部分 综合和设计型实验
实验十二 设计配方(或加工工艺参数)
一、实验目的
1、考察学生根据实验任务和内容自行设计产品配方或加工工艺参数的能力;
2、考察学生对实验设备的熟悉和掌握程度;
3、考察学生对理论知识的综合运用能力;
3、锻炼学生独立思考、敢于探新的能力。
二、实验任务及内容
聚合物材料的配制和造粒;制备标准试样、测聚合物材料的力学性能。
三、实验项目
题目1 塑料薄膜配方设计
以工业用聚氯乙烯薄膜为题目，进行配方设计，具体指标为:
拉伸强度(纵、横向)，MPa ?14
断裂伸长率(纵、横向)，, ?200
直角撕裂强度(纵、横向)，MPa ?4
邵式硬度 80
实验的目的是制品的性能已经确定，采取配方设计的变化，满足制品的性能要求。在配方设计过程中，要确定原材料的品种、型号、数量等，聚氯乙烯薄膜的主要组成为聚氯乙烯树脂、稳定剂、增塑剂、润滑剂、填科和颜料等，如何确定各组分的数量、比例分配，见实验十三软质聚氯乙烯的混合与塑炼。
实验的工艺路线为配方设计一物料混合一塑炼一制成薄膜一裁制样条一性能测试，性能不符合要求，按实验工艺路线重新进行，直到薄膜的性能符合要求。
题目2 聚氯乙烯助剂对板材性能的影响
聚氯乙烯板材属于硬制品范畴，在硬制品中，聚氯乙烯的配方中有很多助剂，如稳定剂、加工改性剂、润滑剂、冲击改性剂和填料等，助剂的品种、数量对制品的各种性能影响很大。配方中的助剂的品种、数量变化如何引起制品的性能变化，随着助剂的数量增加而性能上升还是下降的规律性，是本综合实验的训练目的。
在本实验中，改变助剂的份数变化规律一般如下所示，以树脂100份为准;
稳定剂数量分别为 2.0、3.0、4.0、5.0、6.0
润滑剂数量分别为 0.2、0.6、1.0、1.4、1.6
加工改性剂数量分别为 1.0、2.0、3.0、4.0、5.0
填料添加数量分别为 5.0、7.0、12、15、20
冲击改性剂数量分别为 5.0、7.0、9.0、11、13、15
也可以改变其他助剂的数量，在进行实验过程中，可以采用优选法对实验进行筛选，确定实验配方，对实验的物料进行性能测试，测试项目为制品的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、硬度、维卡耐热温度等。
实验的工艺路线为配方设计一物科混合一塑炼一压制成板材一裁制样条一性能测试。
由于实验项目较多，在实验过程中要发挥团队精神，每个小组完成一种助剂的变化，观察该种助剂的变化规律。不同小组进行不同助剂的变化，整个班级就形成不同助剂在不同数
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量的情况，对制品性能影响的规律就可以掌握了。
题目3 酚醛模塑粉的成型加工参数确定
酚醛树脂模塑粉是常用的热固型塑料，一般不采用热塑性塑料的成型方法成型制品，而经常采用压制成型的成型方法，在压制成型工艺中，工艺参数主要是压制压力、压制温度、压制时间，改变成型工艺参数，观察模塑料成型状态，测定制品的拉伸强度、弯曲强度和电性能。模塑制品为标准样条，使用的模具为标准拉伸样条模具、标准弯曲样条模具和圆片模具。
改变的工艺参数范围:压制压力10,40 MPa;压制温度150,180?;压制时间5,15min。
试验的工艺路线:模具预热——模塑粉称量——压制成型——性能测试。
四、 实验报告
实验报告应包括下列内容:
(1)实验目的与内容;
(2)实验的任务及内容;
(3)实验的设计原理、设计方法和设计步骤以及初定的参数;
(4)实验结果的表述和实验数据的记录
(5)总结自己经过本次综合和设计型实验的收获和感受，并对整个过程中的不足(包括自己的和实验本身的)提出改进措施。
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浙公网安备 33021202002483