塑料注射实验综合实验教学大纲

1、PAGE PAGE 7塑料注射成型综合实验教学大纲第一部分课程名称中文实验课程名称：塑料注射成型综合实验英文实验课程名称：The Intergrated Experiment of Plastic Injection Molding课程编码课程性质：必修学时与学分本课程课程实验为8个学时，其中上机2学时，总学分为1分。先修课程本实验需要安排在材料加工工程与模具设计方法课程结束之后。由于相关课程主要在第六学期（新的教学计划），建议本实验主要安排在第七学期（及第六学期后半期）。课程教学目的塑料制品在国民经济和人民日常生活中的各个领域得到了日益广泛的应用，早在二十世纪九十年代初，塑料的年产量按体积计

2、算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和。塑料成型已成为材料加工的重要组成部分，其中注射成型在塑料加工行业中又占有最重要的地位，世界塑料模具产量中约半数以上是注射模具。学习、掌握注射模具设计及注射成型生产的相关知识已成为材料加工工程专业本科生的必备环节，也是适应市场的要求。注射模具设计及注射成型生产技术具有很强的实践性，只通过课堂的理论教学很难让学生有感性的认识，通过综合实验有利于深化学生对课堂书本理论知识的理解与掌握，并在毕业后的工作中尽快成为优秀的设计技术人员。本实验课程的目的在于，帮助学生掌握注射模具设计和注射成型加工的基本方法与原则，熟悉常用的注射模具结构及其运动、模具设计CAD/CAE软

3、件，了解注射机的工作原理及主要操作过程。适用学科及专业本实验适合材料成形与控制工程专业。基本教学内容与学时安排要求学生预习后面的本实验课的基本理论，并对相关内容重点讲解。教材及参考书教材：塑料注射成型综合实验教程夏巨谌主编，材料成形工艺，机械工业出版社，2005年李建军主编，模具设计基础及模具CAD，机械工业出版社，2005年Unigraphics Solutions Inc. 著，唐海翔编译，UG注塑模具设计培训教程，北京：清华大学出版社，2002年海太注射机使用手册伊士通注射机控制器操作手册考核与评分方式学生的实验成绩按100分计算，实验成绩由三部分组成：（1）教师对学生预习情况的现场考核

4、 10分（提问）（2）学生在实验过程中的实验操作能力 40分（3）实验报告 50分第二部分一、本实验课的基本理论1、注射工艺过程塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔，其过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。如图2-1所示，对于螺杆式注射机，充模是注射机的螺杆从预塑后的位置向前运动开始的。在油缸的推力作用下，螺杆头部产生注射压力，迫使料筒计量室中已塑化好的熔体流经注射机喷嘴、模具主流道、分流道，最后从浇口处注入并充满模具型腔。图2-1 熔体经由流道充模vi螺杆速度 pi型腔压力 A计量室流道 B喷嘴流道 C主流遭 D分流道 E浇口 F型腔在注射

5、过程中压力随时间呈非线性变化。图2-2示出在一个成型周期内压力随时间变化的曲线图。图中，曲线1是料筒中注射压力随时间变化的曲线。曲线2是喷嘴末端的压力曲线。曲线3是型腔始端（或者是浇口末端）的压力曲线。曲线4是型腔末端的压力曲线。图2-2 注射周期中压力-时间曲线注射工艺的正确制定是为了保证塑料熔体良好塑化，并顺利地充模、冷却与定型，以便生产出质量合乎要求的制品；在注射工艺中最重要的工艺参数是温度（料温、喷嘴温度、模具温度）、压力（塑化压力、注射压力、模腔压力）和相对应的各个作用时间（注射时间，保压时间、冷却时间）等。2、注射模具的基本结构注射模具由动模和定模两部分组成，动模安装在注射成型机（

6、简称注射机）的移动模板上，定模安装在注射机的固定模板上。在注射成型时动模与定模闭合构成浇注系统和型腔，开模时动模与定模分离以便取出塑料制品。图2-3示出曲型的单分型面注射模结构。图2-3 曲型的单分型面注射模1定位圈 2主流道衬套 3定模座板 4定模板 5动模板 6动模垫板7动模底座 8推出固定板 9推板 10拉料杆 11推杆 12导柱 13型芯14凹模 15冷却水通道二、实验方式与基本要求实验方式如下：建立模具设计模具制造模具拆装成型加工的连贯性实验，覆盖模具开发的全过程，为模具设计师与工艺师提供系统性的培养。（模具制造部分以型芯型腔为例，并在模具CAD/CAM实验中进行）突出重点。工艺设计

7、是注射模具设计的难点与关键，计算机是模具设计人员的必备工具，考虑到这种难点与市场需求，同时也为了在有效的实验课时获得理想的实验教学效果，综合实验以工艺分析与计算机应用为重点主线。软硬结合。一方面提供必要的实验仪器设备，确保学生能动手；一方面提供必要的软件、模型、演示，保证设备的安全运行，扩展学生的知识面，增强学生的积极性。实验每组4人，可同时开设3组（或2组），每天可开两班，总计每天43224人。考虑到注射成型需要连续进行（节省能源及耗材），建议注射加工实验集中安排在一段时间。本实验总体思路如图所示，要求每个实验均需完成实验报告，其中实验三的报告应该以论文的格式来撰写。本实验总体思路图三、实验

8、项目设置与内容提要序号实验项目名称内容提要实验类型计划学时每组人数主要仪器设备所在实验室1注射模具设计通过本实验环节，帮助学生了解注射模的设计内容、步骤及准则，掌握运用CAD软件进行注射模设计；初步认识注射成型工艺的重要性及CAE的作用，掌握CAE分析软件的主要功能及应用流程。设计性24计算机与CAD及CAE软件。材料学院机房2注射模具拆装进一步学习掌握注射模的基本结构及分类，学习注射模具的装卸过程，了解注射模的运动过程。验证性24注射模具动态模型，小型注射模具。材料学院实验教学中心3注射加工通过本环节的实验，了解塑料的加工性质及性能特点、注射机的操作原理及运动过程，并对塑料成型过程及注射成型

9、工艺参数有更为深刻的认识。综合性44注射机、注射模、塑料原料、测试系统、电子天平、游标卡尺、拉伸实验机等。材料学院实验教学中心实验方法和步骤简介如下：1、实验一 注射模具设计提供34类典型的塑料零件模型（也可来自模具CAD/CAM实验），学生任选一类。首先进行成型方案设计（型腔布置、浇注系统、冷却系统），并应用HSCAE进行成型过程模拟，分析成型中可能出现的问题，对不同方案进行优劣对比分析，优选方案。选择一种成型方案采用UG MoldWizard系统进行模具设计（型芯型腔部分可来自CAD/CAM实验）。实验报告：完成模具设计报告，其主要内容应包括设计方案分析及CAE结果、设计过程及关键参数、必

10、要的设计图，并递交相应的电子文档。2、实验二 注射模具拆装首先手动操作透明的注射模具动态模型（有机玻璃、大尺寸、带导轨、复杂结构、典型性，需外协加工），清楚认识模具的主要结构及其装配关系、运动过程。手工完成实际注射模具（小型）的拆装过程。完成实验一所设计模具的装配爆炸图。实验报告：完成模具拆装过程的说明报告，其主要内容应包括模具的基本结构、拆/装的步骤与注意事项等，并附实验一所设计模具的装配爆炸图。3、实验三 注射加工先在计算机上通过注射机虚拟教学系统进行注射机操作（虚拟软件自行开发），了解主要操作内容、操作过程、操作方法、注意事项等。进行实际的注射加工操作，观察并记录注射过程中所测试的型腔压力、模具温度的变化，并进行短射试验。调整不同的材料（不同注射机）、模具结构和工艺参数（螺杆速度、注射温度、保压压力、保压时间），得到相应的产品，记录所测试的压力、温度曲线。对不同生产条件下的产品进行性