塑料成型工艺与模具设计教案讲义

1、课程名称：授课专业班级：授课教师：院另I：型料成型工艺与模具设计机自072XXX机电建工分院2009年8月25日XX机械电子与建筑工程学院教案教案编号：01课题第一章绪论授课时数课堂类型授课机自072班第1周星期一、三、四2新授课时间教学目的21、了解模具行业的发展概况、明确本门课程的任务及要求要求教学重点1、掌握塑料模具对国民经济的重大影响难点教学方法采用多媒体课件结合教材讲授的方法教学手段教学这一章作为绪论，应该多结合塑料模具产品的特点与发展趋势，工业生产和日常生活产品中的实例，重点讲述模具工业的重要性。米用更多图片实例来讲授后效果更好。记思考题及课外习题作业注：每课题（指一个教学内容（单

2、元）或一次课（2课时）、一次实验）拟写本教案一份;“课堂类型”填写：新授课、复习课、练习课、实验课、考试、综合课等；“教学方法与手段”指采用讲授、讨论、读书指导、练习等方法，以及使用多媒体课件、实物、教具、实验器材等。第一章绪论1、 塑料及塑料工业的发展概况如今，塑料已成为四大工业基础材料（钢铁、木材、水泥、塑料）之一。20世纪20年代以前，主要是发展和利用热固性塑料；20世纪20年代以后，逐渐发展热塑性塑料。按塑料受热后呈现的基本特性分热固性塑料和热塑性塑料。 热固性塑料：指在一定的温度范围内，能反复加热乃至熔融流动，冷却后能硬化成一定形状的塑料。 热塑性塑料：指加热温度达到一定程度后能成为

3、不溶和不熔性物质，使形状固化下来不再变化的塑料。塑料的主要成分是树脂，树脂分为天然树脂和合成树脂。塑料工业包括原料（合成树脂和助剂）生产，塑料成型加工工艺，塑料成型设备及成型模具四部分。2、 塑料工业在国民经济中的作用塑料的特点：质量轻、强度高、耐腐蚀、绝缘性好、易着色、制件可加工成任意形状、生产效率高、价格低廉作用：日常用品（塑料鞋、盆、桶），仪表，机械制造，汽车，家用电器，化工，建材，医疗卫生，农业，军事，航天和原子能工业塑料已成为金属的良好代用材料，出现了金属零件塑料化的趋势。3、 模具工业在国民经济中的重要性用模具生产的塑料制品（简称塑料）具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低

4、消耗等特点，模具技术已成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志，决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。市场经济的发展对模具的要求是交货期短、精度高及成本化，塑料模具正朝着高效率、高精度及高寿命方向发展。模具标准化是发展模具生产技术的关键。4、 本课程的任务及要求该课程为模具专业的主要专业课之一，通过本课程的学习，需要掌握：（1）系统了解塑料及有关成型原理、工艺特点、正确分析成型工艺对模具的要求。（2）掌握模具零部件的设计、计算方法、模具结构特点及设计程序等（3）了解其它模具有关知识及模具CAD/CAM。(4)学完本课程后，应具有独立设计中等复杂程度的注射模具的能力。丽水学院机械电子与建筑工程学

5、院教案教案编号：02课题弟一黄塑料成型技术基础授课时数课堂类型授课机自072班第2周星期三、五4新授课时间教学1、了解塑料的概念目的2、了解掌握塑料的组成及分类要求3、理解塑料的三种热力学性能教学重点难点1、理解塑料的组成部分。2、掌握塑料的分类。教学方法采用多媒体课件结合教材讲授的方法教学手段教学塑料种类繁多，采用文字讲解学生很难记忆，最好多用工业生产和日常生活产品中的实例，重点讲述塑料的分类。采用更多图片实例来讲授效果更好。后记思考题及课外习题作业注：每课题（指一个教学内容（单元）或一次课（2课时）、一次实验）拟写本教案一份;“课堂类型”填写：新授课、复习课、练习课、实验课、考试、综合课等

6、；“教学方法与手段”指采用讲授、讨论、读书指导、练习等方法，以及使用多媒体课件、实物、教具、实验器材等。第二章塑料成型技术基础2.1 塑料的组成和特性2.1.1 聚合物的分子结构一、塑料的概念塑料的主要成分是树脂，树脂可分为：1、天然树脂：松香、虫胶、沥青2、合成树脂：人们按照天然树脂的分子结构和特性，用人工的方法合成制造的。由于合成树脂是由相对分子质量小的物质经聚合反应而制得的相对分子质量的大的物质，因此称之为高分子聚合物，简称高聚物。一般在常温常压下为固体，也有为粘稠液体（如胶水）。合成树脂不完全等于塑料，有些合成树脂可直接作为塑料使用，但有些合成树脂必须在其中加入一些助剂，才能作为塑料使

7、用。天然树脂和合成树脂都属于高分子聚合物（高聚物）二、高分子与低分子的区别1 .分子中所含有的原子数：低分子物质每个分子所含有的原子数最多几百个，而高分子物质每个分子所含有的原子数目为几千个、几万个甚至几十万个原子。2 .相对分子质量：低分子物质的相对分子质量少并且固定，而高分子物质的相对分子质量可达几万、几十万、上百万甚至上千万，而且还可以根据需要进行改变。高分子的相对分子质量远远大于低分子。3 .分子长度：高分子的分子长度远大于低分子的分子长度。由此可知，高分子是含原子数多、相对分子质量大及分子很长的巨型分子。三、高聚物的分子结构与特性在每个高分子里都含有一种或数种原子或原子团，这些原子或

8、原子团按一定的方式排列，首先是排列成许多具有相同结构的小单元，称之为结构单元或“链节”。这些结构单元再通过化学键连成一个高分子，这个过程称之为“聚合”。高分子中所含有结构单元的数量，称之为“聚合度”或“链节数”，用“n”表示。高聚物分为：线型高聚物，体型高聚物和支链型高聚物。线型高聚物：由一根根的分子链组成的体型高聚物：在大分子链之间有一些短链把他们连接起来支链型高聚物：介于体型高聚物和支链型高聚物之间。特点： 线型高聚物：具有可溶性和可熔性，成型后性质不变，因此可多次成型 体型高聚物：成型前是可溶和可熔的，成型后变成既不溶解又不熔融的固体，所以不能再次成型。四.结晶型与非结晶型高聚物的结构及

9、性能1、结晶：指聚合物从熔融状态到冷却凝固时，分子由独立移动的，完全处于无次序状态变成分子停止自由移动，取得一个略微固定的位置，并由一个使它自己排列成为正规模型倾向的一种现象。聚合物由高温熔体向低温固态转化过程中，若分子链能够稳定规整排列，则称之为结晶型；若子链不能得到规整排列，则称之为非结晶型。结晶对材料性能有明显影响。结晶高聚物一般具有耐热性、非透明性和较好的力学性能；而非结晶型高聚物则相反。2.1.2 塑料的组成及分类1 .塑料的组成按其成分的不同，可分为简单组成和多组分塑料。简单组分：以树脂为主要成分，不加或少加少量助剂多组分：除树脂外，还需要加入其它一些助剂。1树脂塑料的主要成分是合

10、成树脂，约占塑料总重量的40%100%。作用：使塑料具有可塑性和流动性，将各种助剂粘结在一起，并决定塑料的类型（热固性和热塑性）和主要性能（物理性能、化学性能、力学性能等）2填充剂（又称填料）可以改善塑料性能，扩大它的使用范围，减少树脂用量，降低成本（填料含量可大近40%）3增塑性作用：加大了聚合物分子之间的距离，削弱了大分子之间的作用力，使树脂分子变得容易滑移，从而使塑料能在较低的温度下具有良好的可塑性和柔顺性。4着色剂作用：美观和装饰，有些着色剂还具有改善塑件耐候性、耐老化性及延长塑件使用寿命和使塑件具有特殊的光学性能的作用。5稳定剂作用：可以提高树脂在光、热、氧及霉菌等外界因素作用时的稳

11、定性，阻缓塑料变质的一类物质。6润滑剂作用：降低塑料材料内部分子之间的相互摩擦。2 .塑料的分类1 .按塑料的使用特性分：通用塑料、工程塑料、功能塑料2 .按塑料受热后呈现的基本特性分：热塑性塑料、热固性塑2.1.3 高聚物的热力学性能高聚物的热力学性能是指在高聚物及其组成一定时，分子的运动程度和规模主要受温度影响，随着温度的变化，分子热运动表现出三种不同的力学状态，即玻璃态、高弹态、粘流态，在一定条件下他们可以发生变化。通常所指的塑料，是指在室温下处于玻璃态的一类高聚物。在室温下高聚物处于高弹态，则属于橡胶材料。1 .高聚物的加工工艺性能1、玻璃化温度：高聚物处于玻璃态，为坚硬的固体，不宜进

12、行较大变形的成型，但可以进行切削加工。2、玻璃化温度流动温度：可对某些塑料进行真空成型、压力成型和弯曲成型等。3、流动温度热分解温度：聚合物在流动温度以上不高温度的范围内，表现为流动性质，可进行某些挤出和吹塑成型等。在流动温度再高一些的情况下，在不大的外力作用下就能引起熔体的流动变形，可进行挤出、注射及吹塑等成型加工。4、热分解温度：将会发生分解。2 .高聚物的结晶高聚物的结晶特点是：晶体不整齐、洁净不完全、结晶速度慢及没有固定熔点3 .高聚物的取向聚合物的取向：指树脂的分子链在外力作用下，会有不同方式和不同程度的平行排列。在成型过程中，由于受剪切力和拉伸力的作用，因此聚合物的取向分流动取向和

13、拉伸取向。1.取向对聚合物性能的影响聚合物取向后的各向异性显著。2.影响聚合物取向的主要因素（以注射成型为例）温度、注射压力和保压压力、浇口冻结时间、模具温度4 .高聚物的降解1 .降解：聚合物在热、力、氧和辐射等因素作用下而发生的相对分子质量降低或大分子结构改变等化学变化。2 .降解的主要类型热降解、力降解、氧化降解、水降解5 .聚合物的交联1 .概念指聚合物在成型过程中，由线形结构交联为体型结构的化学反应过程，通常也称为“硬化”或“熟化”。2 .影响交联的因素温度和硬化时间、反应基团或反应活性点、应力的影响2.1.5塑料在成型过程中的流动状态。一、塑料熔体在简单截面导管内的流动1、在圆形导

14、管内的流动切应力在管中心为零，逐渐增大，至管壁处为最大值。2、在扁形导槽内的流动二、塑料成型过程中的取向行为1、注射、压注成型塑件中固体填料的流动取向填料排列的方向主要顺着流动的方向，碰到阻力（如模壁后），它的流动方向改为与阻力成垂直的方向，并按此定型。2、注射、压注成型塑件中聚合物分子的流动取向聚合物在注射和压注成型过程中，总是存在着熔体的流动。有流动就有分子的取向。单轴取向时，取向结构单元均沿着一个流动方向排列；而多轴取向时，结构单元可沿着两个或两个以上流动方向有序排列。分子取向会导致塑件力学性能的各向异性，顺着分子定向方向的机械性能和伸长率总是大于与其垂直方向上的。各向异性有时是塑件所需

15、要的，如制造取向薄膜与单丝等，这样能使塑件沿着拉伸方向的抗拉强度与光泽度等有所增强。课后小结2.2 塑料的工艺性能热塑性塑料的工艺性能1、收缩性：塑件从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其尺寸或体积发生收缩的现象。成型后塑件的收缩，称为成型收缩。收缩的形式：线尺寸收缩：设计模具成型零件时，必须予以补偿后收缩后处理收缩：在模具设计时，对于高精度塑件应考虑后收缩和后处理收缩的误差。并予以补偿2、流动性：塑料在一定的温度及压力作用下，充满模具型腔的能力流动性分类：好，中等，差影响流动性的因素：温度、压力、模具结构3、取向与结晶一般平行于取向方向的力学性能较高，收缩率也大，而垂直于取向方向的力学性能较

16、底，收缩率也较小。按其冷凝时有无结晶现象，可分为结晶型塑料和非结晶型（又称无定型）塑料两大类。4、热敏性和水敏性热敏性塑料在成型过程中，很容易在不太高的温度下受热分解和热降解，或在料温高和受热时间较长的情况下，产生变色、降解和分解。为避免热敏性塑料在成型中的分解和热降解，一方面在塑料中加入热稳定剂，另一方面合理选择设备。水敏性：这类塑料在成型前必须进行高燥处理。5、应力开裂与熔体破裂为防止塑件应力开裂，可在塑料中加入增强填料提高抗裂性；合理布置浇口位置和顶出位置，减小残余应力或脱模力；对塑件进行热处理，消除内应力；使用时禁止与溶剂接触等。产生熔体破裂的原因是成型过程中切应力或切变速率过大而引起

17、的成型缺陷，会影响塑件的外观和性能。需选用熔融指数较大的塑料，适当地增大喷嘴、浇道和浇口的截面积，降低注射速度，提高熔体温度等，减缓或消除熔体破裂现象。6、吸湿性：指塑料对水分子的亲疏程度。具有吸湿或粘附水分的塑料，如果水分含量超过一定限度，会在成型加工过程中变成水气。因此对吸湿性强的塑料，在成型前必须进行干燥处理。热固性塑料的工艺性能收缩性：在模具设计时应根据影响因素综合因素考虑选取塑料的收缩率流动性：模具设计时应该根据塑料流动性来设计模具浇注系统、分型面和进料方向。固化速度：热固性塑料固化的速度有一定范围限制。水分及挥发物含量：模具设计时应开设必须的排气系统。颗粒度和均匀性比体积和压缩率课

18、后小结2.3 常用塑料一、热塑性塑料1 .聚乙烯（PE）聚乙烯是目前合成树脂中产量最大，用途最广的品种。约占世界塑料总量的30%,为塑料工业之冠。聚乙烯按聚合时采用的压力不同分高压、中密度和低压聚乙烯，但由于工艺上的发展，目前习惯于按聚乙烯密度不同分为高密度、中密度和低密度聚乙烯。2、聚丙烯（PP）聚丙烯（PP）价格便宜、性能优良、用途广泛、因而发展速度居于几大通用塑料之首。聚丙烯（PP）是白色、无味、无毒及可燃的白色蜡状透明塑料，密度低，是通用塑料中最轻的一种。聚丙烯（PP）具有优良的耐热性、化学稳定性电性能和力学性能，易于成型。聚丙烯（PP）常用来制造家电部件，如洗衣桶、电冰箱及吸尘器等；

19、日常用品如周转箱、包装和食品用的薄膜及容器等；机械零件如齿轮及泵的叶轮等，化工设备的管道和容器等；还可挤出电线电缆、管材、板材、编织带和袋。3、聚氯乙烯（PVC）聚氯乙烯（PVC）原料易得，价格低廉，性能较好，是热塑性通过塑料中耗能和生产成本最低的品种，因此应用广泛。目前聚氯乙烯（PVC）世界产量仅次于聚乙烯，产量居第二位。聚氯乙烯（PVC）根据增塑剂量的不同，分为硬质和软质聚氯乙烯（PVC）。4、聚苯乙烯（PS）聚苯乙烯（PS）为无色透明珠状或粒状的热塑性塑料，无臭、无味、无毒及易于着色，易燃烧。聚苯乙烯（PS）有良好的光学性能，透光率为88%92%,仅次于有机玻璃。聚苯乙烯（PS）具有成本

20、低，加工方便，刚性大，透明性好，电绝缘性优良，电性能不受频率影响，印刷和着色性能好等优点，因此性能广泛。另外聚苯乙烯（PS）具有良好的卫生性能，可用于包装，尤其食品包装上，使用最多的热成型容器，特别是一次性使用的包装容器。5、聚酰胺（PA）1940年实现工业化生产，首先用于合成纤维，我国商品名为“涤纶”，其后逐渐用于塑料。聚酰胺（PA）是白色淡黄色的结晶颗粒，主要品种有尼龙6,尼龙66,尼龙610。尼龙具优良的力学性能，可代替金属材料。尼龙具有良好的电性能，广泛用于电器零部件；但尼龙的缺点是吸水性大，影响尺寸稳定性。6、聚甲醛（POM）聚甲醛（POM）为半透明到不透明的白色粉末或粒状，着色性好

21、，易燃及高结晶性。聚甲醛（POM）具有良好的力学性能，用于制造各种齿轮、轴承、弹簧、凸轮、螺栓、螺母、泵体及机床导轨等。聚甲醛（POM）是综合性能优良的工程塑料，广泛用于汽车、机械、仪表、电器、化工和农机等的零部件制造。7、聚碳酸酯（PC）聚碳酸酯（PC）是无色或呈淡黄色的透明塑料，透光性接近有机玻璃，无毒、无味及无臭，不易燃烧。聚碳酸酯（PC）具有良好的力学性能，冲击强度优异，在热塑性塑料中最优。具有综合的优异性能，应用广泛。8、ABS塑料ABS塑料是聚苯乙烯的改性产品，一种新型的工程塑料。是目前产量最大，应用最广的一种工程塑料。ABS塑料具有突出的力学性能和良好的综合性，坚固、坚韧、坚硬，

22、是重要的工程塑料，用途广泛。可作为家用电器和家用电子设备上的零部件；还可用于制造玩具、包装容器、家具、安全帽及办公设备等。二、热固性塑料1、酚醛塑料酚醛塑料属于通用塑料品种之一。具有较高的力学强度、坚硬耐磨、耐热、阻燃、耐腐蚀、电绝缘性优良、尺寸稳定及价格低廉等优异性能。主要缺点是硬而脆、耐电弧性差、吸湿率较高，色浑难于着色。2、环氧树脂（EP）环氧树脂（EP）未固化前具有很好的粘性，作胶粘剂用，能粘结金属和非金属材料，有“万能胶”之称。固化后的环氧树脂（EP）具有优异的物理力学性能，耐热性能、耐候性能及电绝缘性能及高的耐电压强度。课后小结丽水学院机械电子与建筑工程学院教案教案编号：03课题第

23、三章塑料成型工及制品结构工艺性授课时数课堂类型授课时间机自062班第4、5、6周星期三、五10新授课教学目的要求1、掌握注射成型原理、特点、巾及工艺参数2 、了解压缩、压注、挤出成型原理、特点、工工艺参数3 、理解塑料的三种热力学性能4 、掌握塑件工艺分析的方法教学重点难点1、注射成型原理、特点、工工艺参数。2、掌握塑件工艺分析的方法。教学方法手段采用多媒体课件结合教材讲授的方法教学教学后记塑料注射成型是本章的重点，由于经费原因，我们实验室还没有注射机，不能实际操作讲解，所以应该用动画视频结合讲解。采用更多图片实例来讲授效果更好。思考题及作业课外习题注：每课题（指一个教学内容（单元）或一次课（

24、2课时）、一次实验）拟写本教案一份;“课堂类型”填写：新授课、复习课、练习课、实验课、考试、综合课等；“教学方法与手段”指采用讲授、讨论、读书指导、练习等方法，以及使用多媒体课件、实物、教具、实验器材等。第三章塑料成型工艺及制品结构工艺性3.1塑料成型工艺比较注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型的特点及应用范围（见课本）一、注射成型（一）.注射成型的特点成型周期短，生产率高，能一次成型外形复杂，尺寸精确，能成型带有金属或非金属嵌件的塑件，易于实现自动化生产，生产适应性强等优点，因此广泛用于各种塑件的生产，其产量约占塑料制品总量的30%。1、 螺杆式注射机注射成型原理将颗粒状或粉状塑料从注射机

25、的料斗送入加热的料筒，塑料受到料筒的加热和螺杆对塑料的剪切摩擦作用而逐渐熔融塑化，并不断的被螺杆压实而推向料筒前端，产生一定压力，使螺杆转动的同时，缓慢的向后移动。当螺杆退到预定位置时，触及限位开关时，螺杆即停止转动并后退，然后注射螺塞带动螺杆按一定的压力和速度，将塑料熔体经喷嘴注入模具型腔。2、 柱塞式注射机注射成型原理塑料从料斗加入加热料筒，受料筒的加热，并经活塞在高压、高速中推进，塑料塑化后经喷嘴进入模具型腔中，经保压、冷却、开模，取得塑件，完成一个工作循环。（二）注射成型的优点3、 注射成型工艺可由机床自动按照一定程序完成，便于实现自动化，生产率高，适于大批量生产。4、 注射一般可一次

26、成型，减少了制品再加工程序5、 可制作形状复杂的塑料制品6、 注射成型后的废品及废料可以重新加热注射，故节约材料7、 操作易于掌握。（三）注射成型工艺参数1 .料筒温度：主要根据塑料的流动温度来确定，若制件较大、壁薄、流程长、成型时间长，应适当提高料筒温度；若形状复杂或带有嵌件的，应适当提高料筒温度；柱塞式注射机需适当提高料筒温度。料筒温度分布：靠近料斗处低，在喷嘴端最高。热敏性塑料，严格控制料筒最高温度，还要控制其在料筒中停留的时间。2 .注射压力：塑料熔体粘度较高、壁厚、流程长和针尖浇口等情况下，应采用较高的注射压力。3 .成型时间：若时间过长，在料筒中的原料因受热时间过长而分解，制件因内

27、应力大而降低机械强度；若时间过短，会因塑化不完全导致制件变形。合理的成型时间是保证制件质量，提高生产率的重要条件。二、压缩成型原理与工艺(一)压缩模的结构压缩模主要用于成型热固性塑件，它可分为固定于压机上压板的上模和下压板的下模两大部分。(二)压缩模的组成压缩模一般由型腔、加料室、导向机构、侧向分型抽芯机构、脱模机构、加热系统等机构组成。(三)压缩模的工作原理开模后，将配好的塑料原料倒入凹模上端的加料室，上下模闭合使装于加料室和型腔中的塑料受热受压，成为熔融态充满整个型腔，当塑件固化成型后，上下模打开利用顶出装置顶出塑件。(四)压缩成型工艺过程1、压缩成型前的准备工作(1)预压将松散的粉料或纤

28、维状的热固性塑料预先用冷压法(即模具不加热)压成重量一定、形状规整的密实题的工序称为预压，所压物体叫锭料。(2)预热为了提高塑件质量和便于模压的进行，在模压前将塑料进行加热，除去其中的水分和其他挥发物，同时提高聊温，增强塑件固化均匀性，便于缩短压缩成型周期，提高塑件的物理力学性能。2、压缩成型过程(1)嵌件的安放一般嵌件在固定位置安放。(2)加料在模具内加入压缩所需分量的塑料为加料。(3)合模当凸模尚未接触塑料前，应尽量加快速度，借以缩短模塑周期和避免塑料过早的固化或过多的降解。当凸模触及塑料后，速度改为慢速。避免模具中的嵌件、成型杆或型腔遭到破坏。(4)排气压缩热固性塑料时，在模具闭合后，有

29、时需要卸压，将凸模松动少许时间，以便排出其中的气体。(5)固化热固性塑料的固化是在模塑温度下保持一段时间，以保证其性能达到最佳为度。(6)脱模固化完毕后使塑件从模具中分开的工序为脱模。3、压后处理(1)清理模具脱模后，应用铜质工件去除残留在模腔或其他部位的塑料废边，然后用压缩空气将其吹净。(2)后处理为进一步提高塑件质量，热固性塑料件脱模后常在较高的温度下保持一段时间，使其固化更趋完全，同时减少或消除塑件内应力，减少水分和挥发物。(五)压缩成型工艺条件的选择压缩成型工艺条件主要是指压缩成型压力、压缩成型温度、压缩成型时间。1、压缩成型压力压缩成型压力是指模压时迫使塑料充满型腔和进行固化而由压机

30、对塑料所施加的压力。2、压缩成型温度压缩成型温度是指压缩成型时所规定的模具温度，它使塑料在型腔中受热熔融塑化和为塑料分子进行交联反应提供热能，并决定了交联反应的速度，从而影响塑件的性能。3、压缩时间压缩时间是指模具从闭合到模具开启的一段时间，也就是塑料充满型腔到固化成为塑件，在模腔内停留的时间。三、压注成型原理与工艺(一)压注成型原理和特点压注成型又称为传递成型，它是在改进压缩成型的基础上发展起来的一种热固性塑料的成型方法。模具闭合后，将塑料加入到已加热到一定温度的模具加料室中使其受热熔融，在柱塞压力作用下，塑料熔体经过模具浇注系统注入并填满闭合的型腔，塑料在型腔内继续受热受压而固化成型，最后

31、打开模具取出塑件。(二)压注成型的工艺过程和工艺条件压注成型的工艺过程和压缩成型基本相似，只是在操作细节略有差异，压缩成型过程是先加料后合模。而压注成型过程是先合模后加料。压注成型的工艺条件与压缩成型相似，但也存在一定的区别，主要包括成型压力、成型温度、成型时间。1、成型压力23倍。由于塑料经浇注系统进入模具型腔有压力损耗，成型压力一般为压缩成型的2、成型温度压注成型中塑料经过浇注系统能从中获得一部分摩擦热，因而模具温度一般比压缩成型的温度低1530度，一般为130190度3、压注时间和保压时间在一般情况下，压注时间控制在加压后1030s内将塑料充满型腔。保压时间与压缩成型相比较，可以短一些。

32、四、挤出成型原理与工艺（一）挤出成型原理塑料挤出成型原理是将颗粒状或粉状塑料从挤出机的料斗送进加热筒中，塑料受到料筒的传热和螺杆对塑料的剪切摩擦热作用热逐渐熔融塑花，然后在挤压系统作用下，塑料熔体通过具有一定形状的挤出模具（机头和口模）以及一系列辅助装置（定型、冷却、牵引和切断），从而得到具有一定截面形状的型材。挤出成型所需设备有基础机、机头、定型装置、冷却槽、牵引设备和切断设备。挤出成型能连续成型，生产率高，塑件截面恒定，形状简单，几乎能加工所有热塑性塑料和部分热固性塑料。挤出成型加工的塑件种类很多，如管材、薄膜、棒材、板材、电缆及其它异形材，在塑料成型加工工业中占到很重要的地位。（二）挤出

33、成型工艺过程1、原料的准备为使挤出过程能顺利进行，并保证塑件的质量，在成型前进行一些必要的准备工作。包括材料外观的检验和工艺性能的测定，原料的染色及对粉料和造粒，易吸湿的塑料容易产生斑纹、气泡等缺陷，应充分进行预热和干燥。2、挤出成型3、塑料的定型和冷却4、塑料的牵引、卷取和切割（二）挤出成型工艺参数挤出成型工艺参数包括温度、压力、挤出速度、牵引速度等1、温度实际生产中经常用料筒温度近似表示成型温度。2、压力压力随时间的变化而产生周期性的波动，为减小压力波动，应合理控制螺杆转速、保证加热和冷却装置的温控精度。3、牵引速度一般来说，牵引速度应略大于挤出速度。课后小结3.2塑件设计设计塑件时必须充

34、分考虑以下因素:(1) 模塑方法(2) 塑料的性能(3) 模具机构及加工工艺性一、塑件的尺寸、公差和表面质量1、塑件的尺寸指塑件的总体尺寸，而不是壁厚、孔径等结构尺寸。塑件的尺寸取决于塑料的流动性，流动性差的塑料，塑件的尺寸不宜过大，薄壁塑件的尺寸也不宜过大；注射模塑件尺寸受到注射机的最大注射量、合模力及模板尺寸的限制。2、塑件的公差见课本p57表3-1。3、塑件的表面质量塑件的表面质量是指塑件的表面缺陷(如斑点、条纹、凹痕、起泡、变色等)、表面光泽性和表面粗糙度。二、塑件的几何形状1、塑件的形状形状应尽量简单，避免侧向抽芯2、塑件的壁厚壁厚应均匀，厚薄适当，以减少应力的产生3、脱模斜度为了便

35、于脱模，并防止脱模时擦上塑件表面，设计塑件时必须考虑塑件内外表面沿脱模方向均应有合理的脱模斜度。4、塑件的加强肋为了确保塑件的强度和刚度，可在塑件的适当位置上设置加强肋。加强肋的尺寸。5、塑件的支撑面常采用边框支撑或底脚支撑。6、塑件的圆角塑件转角处均应尽可能采用圆弧过渡。内壁圆角半径可取壁厚的一半，外壁圆角半径可取1.5倍的壁厚。7、塑件上孔的设计8、塑件的花纹、标记、符号和文字三、塑料螺纹和齿轮(简介)1、 塑料螺纹成型方法：(1)在模塑时直接成型a) )模塑后机械加工b) )金属的螺纹嵌件2、塑料齿轮四、带嵌件的塑件设计1、嵌件的用途及形式塑件中嵌件安放的目的：(1)增强局部的强度、硬度

36、、耐磨性、导电性(2)增强塑件的尺寸和形状的稳定性，提高精度(3)降低塑料的消耗以及满足其他多种要求。常用的嵌件的材料为金属，此外也有用玻璃、木材和已成型的塑件。嵌件的形式：a)圆筒形嵌件b)带台阶圆柱形嵌件c)片状嵌件d)细杆状贯穿嵌件，如汽车方向盘嵌件在塑件中的固定方法：c) 菱形滚花，其抗拉和抗扭强度都较大d) 直统滚花e) 六边形f) 用孔眼、切口或局部折弯来固定的片状嵌件g) 薄壁管状嵌件也可用边缘折弯法固定h) 针状嵌件可采用将其中异端轧扁或折弯的方法固定2、 嵌件的设计要点(1) 嵌件的膨胀系数应与制品尽可能接近(2) 嵌件周围塑料厚度不宜太薄(3) 嵌件尽可能采用对称形状，以利

37、于均匀收缩，边棱应倒成圆弧或倒角。课后小结丽水学院机械电子与建筑工程学院教案教案编号：03课题第四章注射模设计授课时数课堂类型授课机自062班第9、11、12、13周星期三、五16新授课时间教学目的要求1、了解塑料模的种类、掌握塑料模的基本结构2、了解注射机的组成、掌握注射机的分类3、掌握分型面的概念、形式，理解分型面的设计原则4、掌握注射模各个零件设计要点教学重点难点1、塑料模的种类、塑料模的基本结构2 、分型面的概念、形式。3 、注射模各个零件设计要点。O教学方法手段采用多媒体课件结合教材讲授的方法教学教学后记本章是整个课程的重点，上完后再总结思考题及作业课外习题注：每课题(指一个教学内容

38、(单元)或一次课(2课时)、一次实验)拟写本教案一份;“课堂类型”填写：新授课、复习课、练习课、实验课、考试、综合课等；“教学方法与手段”指采用讲授、讨论、读书指导、练习等方法，以及使用多媒体课件、实物、教具、实验器材等。4.1塑料模的分类和基本结构一、塑料模的分类1 .按模塑方法分类：(1)注射模也叫注塑模，主要用于热塑性塑料制品的成型，近年来也越来越多的用于热固性塑料制品的成型，注塑成型制品在塑料制品成型中占有很大比重，世界上塑料成型模具的产量半数以上是注塑模具。(2)压塑模具多用于热固性塑料，其成型塑件大多用于电器开关的外壳和日常生活用品。(3)压注模结构比压缩模复杂，造价较高。2 .按

39、模具的安装方式分类：移动式模具，固定式模具，半固定式模具3 .按型腔数目分类：单型腔模具与多型腔模具4 .按分型面特征分类：水平分型面的模具、垂直分型面的模具、水平与垂直分型面的模具。一、塑料模的基本结构1、塑料模的组成零件(1) .成型零件：直接与塑料接触或部分接触并决定塑件形状及尺寸公差的零件，它是模具的主要零件，如凸模、凹模、型心、螺纹型心、螺纹型环及镶件等。(2) .结构零件：一般不与塑料直接接触，在模具中起安装、定位、导向、分型与抽芯、推出、加热或冷却作用。4.1.1塑料成型设备一、注射机的工作过程以卧式螺杆注射机为例，分析注射机的工作过程如下：1、加热、预塑化螺杆在传动系统的驱动下

40、，将来自料斗的物料向前输送，压实，在料筒外加热器、螺杆和机筒的剪切、摩擦的混合作用下，物料逐渐熔融，在料筒的头部已积聚了一定量的熔融塑料，在熔体的压力下，螺杆缓慢后退。后退的距离取决于计量装置一次注射所需的量来调整，当达到预定的注射量后，螺杆停止旋转和后退。2、合模和锁紧锁模机构推动模板及安装在动模板上的模具动模部分与动模板上的模具动模部分合模并锁紧，以保证成型时可提供足够的夹紧力使模具锁紧。3、注射装置前移当合模完成后，整个注射座被推动，前移，使注射机喷嘴与模具主浇道口完全贴合。4、注射、保压在锁模和喷嘴完全贴合模具以后，注射液压缸进入高压油，推动螺杆相对料筒前移，将积聚在料筒的头部的熔体以

41、足够压力注入模具的型腔，因温度降低而使塑料体积产生收缩，为保证塑件的致密性、尺寸精度和力学性能，需对模具型腔内的熔体保持一定的压力，以补充物料。5、卸压当模具浇口处的熔体冻结时，即可卸压。6、注射装置后退一般来说，卸压完成后，螺杆即可旋转，后退，以完成下一次的加料、预塑化过程，预塑完成以后，注射座撤离模具的主浇道口。7、模、顶出塑件模具型腔内的塑件经冷却定型后，锁模机构开模，并且推出模具内的塑件。二、注射机的分类按特征分类有以下三种：1、立式注射机特点：注射装置与合模装置的轴线重合，并且与机器安装底面垂直优点：占地面积小，模具装拆方便，安装嵌件和活动型芯方便可靠。缺点：塑件推出后常需用手取出，

42、不能自动掉落，不易实现自动化操作，而且机身较高不够稳定，加料不太方便等，适用范围：多用于注射量小于60g的多嵌件塑件2、卧式注射机特点：注射装置与合模装置的轴线重合，并且与机器安装底面平行优点：机身低易于操作，且塑件推出后可自动坠落，便于自动化生产缺点：模具的装柴及嵌件的安放不方便，且机器占地面积较大。适用范围：卧式注射机的形式是注射机中最普遍、最主要的一种，应用也最广泛。3、直角式注射机特点：注射装置与合模装置的轴线相互垂直，并且任何一方均可水平放置，则另一方铅垂放置优点：介于卧式、立式之间缺点：介于卧式、立式之间适用范围：生产形状不对称的塑件，带螺纹的塑件及使用侧浇口的模具二、注射机有关参

43、数的校核1、最大注射量的校核注射机的最大注射量标志着注射机能加工塑件的最大重量或体积，选择注射机时，必须保证塑件所需的注射量(包括浇注系统及飞边在内)小于注射机允许的最大注射量的80%以内。2、注射压力的校核注射机的最大注射压力应大雨或等于塑件成型所需的注射压力3、锁模力的校核迫使模具沿分型面胀开的力应小于注射机锁模力4、模具与注射机合模部分相关尺寸的校核(1) 喷嘴尺寸(2) 定位圈尺寸(3) 模具外形尺寸安装模具的外形尺寸应小于注射机的拉杆间距，否则模具无法安装，模具的底板尺寸不应超过注射机的模板尺寸。(4) 模具厚度模具的闭合厚度必须在注射机所允许的最大模具厚度和最小模具厚度之间。(5)

44、 安装模具的螺孔位置尺寸5、开模行程的校核见课本p128-129开模行程是指模具开合模过程中，注射机移动模板的移动距离。6、推出机构的校核注射机推出杆的直径，推出形式(中心推杆或两侧双杆推出)，最大推出距离及双推杆中心距等，以保证模具的推出机构与注射机的推出机构相适应。7.型腔数目的确定可按注射机的最大注射量、注射机的锁模力、注射机公称塑化量、生产的经济性确定型腔的数目。三、其他塑料成型设备1、压力机(1) 压力机的分类：按其传动方式分为机械式压机和液压机。(2) 液压机的规格和参数。(3) 压力机和模具的关系。2、挤出机(1) 挤出成型工艺(2) 挤出机的分类(3) 挤出机的规格和主要参数4

45、.1.2单分型面注射模概述单分型面注射模具又称为两板式模具。如图所示单分型面注射模，因为塑件和浇口凝料连成一个整体，只需要一个分型面用来取出塑件和凝料。模具被一个分型面分成动模板和定模板，因此，称为两板式。在分型面的左边是定模部分，它成型塑件外表面型腔，固定在注射机的定模板上；分型面右边部分为模具的动模部分，成型塑件内表面的型芯被固定在动模座板上，联接在注射机的移动模板上，注射机开模时，移动模板带动动模部分右移，模具如图所示分型，塑件在模内冷却后收缩，抱紧在型芯上，开模后与型腔分离，留在型芯上，连同流道内的凝料随动模后退，当注射机的顶杆接触到模具的推板时，推出塑件及凝料。这种注射模结构简单，成

46、型塑件的适应性强，但塑件连同凝料在一起，需手工切除。单分型面注射模应用广泛，据统计，单分型面的注射模占总注射模的70%。4.2塑件在注射模中的位置一、型腔数目和分布1、型腔数目的确定(1)型腔数目一次注射只能生产一件产品的模具称为单型腔注射模。如果一副模具一次注射生产两件或两件以上的塑料产品，则这样的模具称为多型腔注射模。(2)单型腔、多型腔的优缺点及使用范围(见88页)(2) 型腔数目的确定方法2、型腔的分布(1) 单型腔模具塑件在模具中的位置(2) 多型腔模具型腔的分布1)平衡式分布其特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状、尺寸及分布对称性应相同，可实现各型腔均匀进料和达到同时

47、充满型腔的目的。2)非平衡式排布其特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相同，因而不利于平衡进料，但这种方式可以明显缩短分流道的长度，节约塑件的原材料。为了达到同时充满型腔的目的，往往各浇口的截面尺寸要制造得不相同。二、分型面的概念分型面是模具定模和动模的结合处，在塑件的最大外形处，是为了塑件和凝料取出而设计的，见课本p74图3-40三、分型面的形式注射模有的只有一个分型面，有的有多个分型面，而且分型面有平面、曲面和斜面，见课本p74图3-41。四、分型面的设计原则1、 分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处2、 分型面的选取应有利于塑件的留模方式，便于塑件顺利脱。见课本p75图3-43:a)

48、b)分型面的选择应满足在动模分离后，使制品尽可能留在动模内，这样可以利用动模上的脱模机构进行脱模，取件方便。C)d)当制品外形简单，而内形复杂时，制品成型后收缩包力较大，一般留在动摸上,此时，型腔可设计在定模内。E)f)当制品有嵌件时，因嵌件不能收缩，无法利用制品收缩方式而留在动模内，此时将型腔置于动模内，这样，动模分离后，制品必须留在动模。3、 分型面的选取应有利于保证塑件的精度要求。4、 分型面的选择应有利于防止溢料。5、 分型面的选择应有利排气。6、 分型面的选择应尽量使成型零件便于加工。课后小结4.3浇注系统设计将塑料由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，浇注系统分主流道、分流道、浇

49、口、冷料穴四个部分，是由浇口套、拉料杆和定模板上的流道组成。一、普通浇注系统的组成注射模的浇注系统它们可分为卧式、立式注射机用模具和直角式注射机用的模具的普通浇注系统形式，浇注系统均由主浇道、分浇道、浇口及冷料穴等四部分组成。1、主浇道是指从注射机喷嘴与模具接触处开始，到有分浇道支线为止的异端料流通道。它起到将熔体从喷嘴引入模具的作用，其尺寸的大小直接影响熔体的流动速度和填充时间。2、分浇道是主浇道与型腔进料口之间的异端流道，主要起分流和转向作用，即将熔体由主浇道分流到各个型腔的过渡通道，也是浇注系统的断面变化和熔体流动转向的过渡通道。3、浇口是指料流进入型腔前最狭窄部分，也是浇注系统中最短的

50、一段，其尺寸狭小且短，目的是使料流进入型腔前加速，便于充满型腔，且又利于封闭型腔口，防止熔体倒流。另外，也便于成型后冷料与塑件分离。4、冷料穴在每个注射成型周期开始时，最前端的料接触户低温模具后会降温，变硬被称为冷料，为防止此冷料堵塞浇口或影响制件的质量而设置的料穴，其作用就是储藏冷料。冷料穴一般设置在主浇道的末端，有时在分浇道的末端也设冷料穴。二、浇注系统设计的基本原则浇注系统设计是注射模设计的一个重要环节，它直接影响注射成型的效率和质量，设计时一般遵守以下基本原则：1、必须了解塑料的工艺特性每一种塑料都有其适应的温度和剪切速率，实际浇注系统时应该首先了解他们的这些工艺特性，以便于考虑浇注系

51、统尺寸对熔体流动的影响。一般情况下，都不希望浇注系统太长和太粗。2、排气良好浇注系统应能顺利的引导熔体充满型腔，料流快而不紊，并能将型腔内的气体顺利排出。3、防止型芯和塑件变形高速熔融的塑料进入型腔时，要尽量避免料流直接冲击型芯或嵌件。4、减少熔体流程和塑料耗量在满足成型和排气良好的前提下，塑料熔体应以最短的流程充满型腔，这样可缩短成型周期，提高成型效果，减少塑料用量。5、修整方便，并保证塑件的外观质量6、要求热量及压力损失最小浇注系统应尽量减少转弯，采用较小的表面粗糙度，在保证成型质量的前提下，尽量流程缩短，合理选用流道断面形状和尺寸，以保证最终的压力传递。三、普通浇注系统设计1、主浇道设计

52、主浇道轴线一般位于模具中心线上，与注射机喷嘴轴线重合，型腔也以此轴线为中心对称布置。在卧式和立式注射机注射模中，主浇道垂直于分型面，主浇道截面一般为等截面柱形，截面可为圆形、半圆形、椭圆形和梯形，以椭圆形应用最广。(1)为便于凝料从直浇道中拔出，主浇道设计成圆锥形，其锥角=2度4度。主浇道进口端与喷嘴头部接触的形式一种是平面，另一种是弧面。由于平面连接在密封时需要很高的压力，实际中很少采用。一般情况下，均是采用弧面或球面接触定位。(2)主浇道与分浇道结合处采用圆角过渡其半径为13mm以见效料流转向过渡时的阻力。(3)在保证塑件成型良好的前提下，主流道的长度尽量短为了见效压力损失及废料，一般主浇

53、道长度不超过60mm应根据模板的厚度、水道的开设等具体情况而定。(4)设置主浇道衬套由于主浇道要与高温塑料和喷嘴反复接触和，容易损坏，所以，一般不将主浇道直接开在模板上，而是将它单独设在一个主浇道衬套中。这样，既可以使易磨损的主浇道部分单独选用优质钢材，延长模具使用寿命和损坏后便于更换或修磨，也可以避免在模板上直接开主浇道且需穿过多个模板时，拼接缝处产生粘料，主浇道凝料无法拔出。常用的主浇道衬套有两种2、分浇道设计对于小型塑件单型腔的注射模，通常不设分浇道，对于大型塑件采用多点进料或多型腔的注射模都需要设置分浇道。(1)分浇道的截面形状及尺寸有圆形、梯形、u形、半圆形和矩形截面。分流道的长度一

54、般在830mm一般根据型腔的布置适当加长或缩短，但最短不宜小于8mm(2)分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种，以平衡式布置最佳。见课本p136表4-8。(3)分流道设计要点：分流道的断面和长度设计，应在保证顺利充满模具的前提下，尽量取小；分浇道的表面不必很光，一般为1.6微米；当分浇道较长时，在分浇道末端应开设冷料穴；分浇道与浇口的连接处要以斜面或圆弧过渡。3、浇口的设计浇口是连接分浇道和型腔的桥梁。具有两个功能：一，对塑料熔体流入型腔起控制作用；二，当注射压力撤消后，浇口固化，封锁型腔，使型腔中尚未冷却固化的塑料不会倒流，浇口是浇注系统的关键部分，它对塑件的质量影响最大，一般情况下浇口采用长度很短(0.52mnj)而截面又狭窄的小浇口。(1)浇口的断面形状常采用圆形和矩形，浇口的尺寸一般根据经验确定并取其下限，然后在试模过程中，根据需要将浇口尺寸加以修正。(2)浇口的形式及其特点常见的浇口形式有：直接浇口、侧浇口、点浇口、潜伏式浇口等。其特点及应用见课本p138表4-10。3、冷料穴和拉料