高分子材料成型工艺及模具设计(绪论)

1、高分子材料成型工艺及模具设计 总学时：48 理论学时：44 实验：4一课程的目的和任务1、了解高分子材料成型在国民经济中的地位,存在 的问题及发展状况,未来前景；2、了解常用塑料的成型特性及工作特性；3、掌握塑料零件的设计方法及注意的问题；8/15/202214、了解成型塑料件的各种模具类型及适用成型的塑料品种和成型设备；5、掌握塑料最常用成型模具的设计方法,包括浇注系统、成型零件、顶出装置、侧抽芯机构、脱螺纹机构、冷却系统等的设计，达到能够独立设计一般的塑料成型模具。8/15/20222二、课程的基本要求： 学习本课程时除了重视其中必要的工艺原理、结构设计以外，特别应注意理论联系实际，尽量多

2、进行一些现场教学，向有经验的工人师傅和工程技术人员学习。8/15/20223三、课程的基本内容 高分子材料的成型特性和塑料常用成型方法；塑料成型模具的设计方法、步骤等。1、高分子材料成型理论基础2、塑料的成型加工3、塑料模具设计8/15/20224四、学时分配1、高分子材料成型理论基础 8 学时2、塑料的成型加工 12 学时3、塑料模具设计 24 学时8/15/20225绪 论聚合物加工是将聚合物（有时加入各种添加剂、助剂或改性材料等）转变成实用材料或制品的一种工程技术。聚合物塑料、橡胶、合成纤维等聚合物加工与成形通常有以下形式：8/15/20226聚合物熔体的加工 以挤出、注射、压延或模压等

3、方法制取热塑性塑料型材和制品； 热固性塑料采用模压、注射或传递模塑；橡胶制品的加工也属此类；挤出法还可用于纤维纺丝。8/15/20227类橡胶状聚合物的加工 采用真空成形、压力成形或其它热成形技术等，制造各种容器、大型制件和某些特殊制品。薄膜或纤维的拉伸也属此类。8/15/20228聚合物溶液的加工 如以流涎方法制取薄膜的技术。油漆、涂料和粘合剂等也往往采用溶液方式制造。 低分子聚合物或预聚物的加工 如丙烯酸酯类、环氧树脂、不饱和聚酯树脂及浇铸聚酰胺等均可用这种技术制造各种尺寸的整体浇铸制件或增强材料。8/15/20229聚合物悬浮体的加工 如以橡胶胶乳、聚乙酸乙烯酯胶乳或其它胶乳等生产多种胶

4、乳制品、涂料、粘合剂、搪塑塑料制品等。聚合物的机械加工 经济上考虑或难采用上述方法，可采用车、铣、刨等，制取某些产品，通常选择适当的“毛坯”来进行。除机械加工外，流动硬化是基本程序。8/15/202210加工时变化类型： 第一类：主要发生物理变化（热塑性聚合物加工属此类）加热流动（或形变）和冷却固化仅是一种物理变化，纤维或薄膜拉伸过程也是物理变化。8/15/202211第二类：只发生化学变化 如铸塑成形中单体或低聚物在引发剂或热的作用下因发生聚合反应或交联反应而固化。 第三类：同时兼有物理和化学变化加热流动和交联固化作用热固性塑料的模压成形、注射成形和传递模塑成形及橡皮的成形等。8/15/20

5、2212加工技术包括四个过程：混合、熔融和均化作用输送和挤压拉伸或吹塑冷却和固化8/15/202213 但并不是所有制品的加工成形过程都经过以上四步。 如：注射与模压通常不需经拉伸或吹塑。热固性聚合物交联硬化成形后不需冷却。本课程只讨论与塑料、橡胶和纤维有关的加工理论与技术，着重塑料。模具设计以注射模为主。8/15/202214第一节 塑料及其应用一、塑料及其性能特点1.密度小2.比强度高3.耐腐蚀4.绝缘、隔热隔音5 .抗震、减摩耐磨6 .光学性能及多种防护性能8/15/202215二、塑料工业的发展 1 .初创阶段2 .发展阶段3 .飞跃发展阶段4 .稳定增长阶段8/15/202216第二

6、节 塑料制品成型工艺及模具分类一、塑料制品及成型方法分类 塑料工业包括塑料生产和塑料制件生产塑料生产树脂或塑料制件原材料生产塑料制件生产成型加工 机械加工 修饰加工 装配（图1.1）塑料制件的生产过程 8/15/2022178/15/202218由一种或多种单体相互加成，结合为高分子化合物的反应，叫做加聚反应。在该反应过程中没有产生其他副产物，生成的聚合物的化学组成与单体的基本相同。 缩聚反应是指由一种或多种单体互相缩合生成高聚物，同时析出其他低分子化合物（如水、氨、醇、卤化氢等）的反应。 缩聚反应生成的高聚物的化学组成与单体的不同。 8/15/202219二、塑料成型模具及其分类1.注射模2

7、.压制模（压缩模）3.压注模4.挤出模5.中空吹塑成型模具6.气压成型模具8/15/202220第三节 塑料模具技术及其发展趋势一、塑料模具在塑料成型中的重要性二、我国模具工业的发展状况三、模具成型技术的发展趋势8/15/202221塑料模具及发展趋势 模具材料成型加工中的工艺装备。 利用其特定形状复制成型或复制加工具有一定形状和尺寸制件的工具。 多次使用 大批量生产 现代工业生产的重要工艺装备。8/15/202222我国模具工业发展起步较晚，20世纪80年代前，模具工业基础差，技术设备落后，管理水品低。1989年国务院颁布关于当前产业政策要点的决定（模具列为机械工业技术改造序列的首位）199

8、7年列于当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录、鼓励外商投资产业目录模具产品复杂、精密、高效、长寿命模具工业技术密集、设备先进、管理科学8/15/202223 塑料模具成型塑料制件的工艺装备或工具。 根据工艺方法不同分为： 注射模具、压缩（压制）模具、挤出模具、 传递模具、中空吹塑模具、热成型模具等。8/15/202224 合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具三大重要因素（现代塑料制品生产） 一副优良塑料模具成型几十万、甚至上百万次 设计、选材、制造、使用维护8/15/202225模具设计要求生产尺寸精度、外观、 物理性能、力学性能等满足使用 要求优质制件。模具使用高效、自动化、操作简便

9、、 寿命长。模具制造结构合理、制造容易、 成本低廉。 8/15/202226塑料模具技术发展趋势：塑料模具的结构、性能、质量均影响塑料制件的质量和成本。发展趋势：1.塑料模具标准化研究方向热流道标准元件、模具标准温控装置、精密标准模架、精密导向件系列、标准模板及模具标准件的先进技术和等向性标准化模块。8/15/2022272. CAD/CAM/CAE技术的应用 工艺性分析 控制数控机床 流动模拟 温 度应力模拟 计算工作 完成制造 冷却、翘曲等设计绘图8/15/2022283.加强理论研究 模具生产由传统的经验设计向理论设计、数值模拟的方向发展。理论设计模板刚度、强度的计算，流变充型理论的研究

10、和基于计算机应用的成型过程模拟分析等。今后工作如何将理论与生产实际相结合，进一步加强对塑料熔体在三维模腔中流动行为的研究。8/15/2022294.塑料模具专用材料的研究与开发加工性好，热处理变形小 ,寿命高具体可分为5种类型:（1）基本型 如55钢,使用硬度小于20HRC，切削加工性能好，但模腔表面粗糙度高，使用寿命低，已被预硬型钢取代 。8/15/202230（2）预硬型淬透性高，加工性能好，调质后硬度为2535HRC通用塑料模具钢典型品种：3Cr2Mo或P20（美国）8/15/202231（3）时效硬化型耐磨、耐蚀性优于预硬型，时效处理后，硬度可达4050HRC典型品种：25CrNi3MoAl或P21（美国） 日本NAK55用于复杂、精密塑料模具，或大批量生产长寿命模具。8/15/202232（4）热处理硬化型使用硬度可达5060HRC，模腔很高镜面程度，可进行表面强化处理典型品种：Cr12MoV 或 D2（美国）8/15/202233（5）马氏体时效钢 和粉末冶金模具钢 适用于要求高耐磨、高耐蚀、