塑料成型工艺与模具设计机械工业出社第章绪论

普通高等教育“十二五”规划教材

杨永顺主编塑料成型工艺与模具设计1本课程教材

《高分子物理》：何曼君主编《高分子材料成型加工原理》：王贵恒主编《塑料成型模具》：2推荐参考教材

通过学习本课程，应达到以下要求：1.了解当前塑料工业的现状和发展趋势；2.了解聚合物的物理性能、流动特性及成型过程中的物理、化学变化；3.熟悉常用塑料的成型工艺特性，注射成型的基本原理、工艺特点；正确分析成型工艺对模具的要求；4.重点掌握注射成型模具的工作原理、基本结构及模具零件的设计与计算方法。5.熟悉注射模具设计程序，具有独立设计中等复杂程度注射模的能力。3本课程的教学目的

主要内容：1.绪论（第1章）2.塑料成型理论基础（第2、3章）3.注射成型工艺（第4、5章）4.注射成型模具（第6—14章）5.挤出成型工艺与模具设计（第18章）6.其他章节有兴趣的可以自学4本课程的教学纲要

高分子材料的定义：高分子材料是以高分子化合物为基础的材料。它是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，通常分子量大于10000，如橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料。高分子是生命存在的形式，所有的生命体都可以看作是高分子的集合体。5补充：高分子材料

高分子材料的来源与发展：高分子材料按来源分为天然高分子材料、半合成高分子材料（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。如用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。6补充：高分子材料

19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1870年，美国人Hyatt用硝化纤维素和樟脑制得的赛璐珞塑料，是有划时代意义的一种人造高分子材料。1907年，出现合成高分子酚醛树脂，真正标志着人类应用化学合成方法有目的的合成高分子材料的开始。7补充：高分子材料

高分子材料的分类：按来源分类:天然、半合成、合成高分子；按应用分类：橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等；按高分子主链结构分类：碳链高分子、杂链高分子等；其他分类：结晶高聚物，非晶高聚物等。8补充：高分子材料

高分子材料的应用领域：目前高分子材料已广泛应用于机械行业、电子行业、医药行业、信息行业、汽车行业、航空航天、海洋开发、日常用品等。并且逐渐在农业种子开发技术、智能隐身技术等先进尖端技术中得到重视与应用。9补充：高分子材料第一章绪论1.2塑料成型技术的发展1.4学习本课程的目的及方法1.3塑料成型模具及发展趋势1.1塑料与塑料制品101.1塑料与塑料制品111.1.1塑料的概念塑料是以高聚物（树脂）为主要组分，在其制造或加工过程中的某一阶段能流动成型或聚合成型，并在常温下保持形状不变的固体材料。塑料成型制品是以塑料为原料经成型加工而获得的制品，又称塑料制品或塑件。121.1.2塑料的特点（1）密度小其密度大多在1.0～1.4g/cm3之间，约为钢铁材料密度的1/6。（2）比强度高在承担相同载荷条件下，所需零件的重量小。（3）耐化学腐蚀能力强对酸、碱、盐等化学物质均有良好的耐腐蚀能力。（4）绝缘性能好，介电损耗低可以与陶瓷和橡胶媲美，许多电器用的插头、插座、开关、手柄等，都是用塑料制成的。131.1.2塑料的特点（5）隔热隔音性能好广泛用作绝热保温材料以及隔音吸音材料。（6）减摩耐磨性能好大多数塑料都具有良好的减摩和耐磨性能，可以在水、油或带有腐蚀性的液体中工作，也可以在半干摩擦或者完全干摩擦的条件下工作。141.1.2塑料的特点（7）抗振减振性能好聚合物大分子的柔韧性和弹性使塑料具有良好的减振性能，因而使塑料成为现代工业中抗振减振性能极好的材料，不仅可以用于高速运转机械，还可以用作汽车中的一些结构零件等。（8）光学性能好不加填充剂的非结晶塑料大都可以制成透光性良好的制品，折光率较高，并且具有很好的光泽。15（9）多种防护性能塑料除具有良好的耐腐蚀性、绝缘性、防振性外，还具有防水、防潮、防辐射等多种防护性能，广泛用作食品、化工、航天、原子能工业的包装材料和防护材料。（10）一般塑料的刚性差如尼龙的弹性模量仅为钢铁的1/100。1.1.2塑料的特点16（11）塑料的使用温度范围窄

长时间工作的使用温度上限一般在100℃以下，即使被称为耐高温塑料的聚酰亚胺和聚四氟乙烯等，能够连续工作的最高温度也不超过250℃；塑料在低温下性脆易开裂。（12）塑料易燃烧，在光和热的作用下性能容易变差，发生老化现象。（13）冷却后成型收缩率大使得制品的精度不易控制，塑料制品的使用范围也受到一定限制。1.1.2塑料的特点171.2塑料成型技术的发展181.2.1塑料制品成型方法分类塑料制品生产主要包括成型、机械加工、修饰和装配四个生产过程。成型是将各种形态的塑料制成所需形状的制品或型坯的过程。塑料制品成型后，可以直接使用或与其他件装配组合后使用，亦可通过机械加工、修饰加工等后处理工艺提高其使用性能和品质。19如图1-1塑料制品的生产过程201.2.1塑料制品成型方法分类1.2.2

塑料成型技术的发展（1）塑特料成型理衰论的深入袜研究加深对塑自料成型过唤程中所发安生的物理戴、化学变此化和力学零行为的认售识，借以蛮改进生产还技术、方浇法和设备胸。有关挤镜出成型纺的流动怀理论和件数学模舒型已经四基本建详立，并既且在生恨产中得顿到应用怎。有关注射与成型的流则动理论和辽数学模型甲尚在探讨状，注射成暗型的塑料余熔体在一颠维和二维哑简单模腔粮中的流动颜理论和数部学模型已乞经解决。今后的哲工作是括如何将烦理论和念生产实影际相结斗合，并役进一步倚加强对岔塑料熔鞠体在三峰维模腔鉴中流动非行为的番研究。21（2）塑料加搜热塑化丹技术研蛾究目前，扣电阻加语热与螺导杆塑化正依然是桶塑料熔才融塑化域最主要娘的方式赴，但近源几年已埋有新的牲塑料熔急融塑化锣技术出捡现。电磁动态晃塑化理论贵与技术已腥问世，电被磁感应加卷热技术也稼正为越来道越多的挤轮出、注射鹿加工与设壁备制造企闻业所接受篇。1.2.2

塑料成型技术的发展

22已出现雾多种新掌的熔融塑呼化技术，如：超创声波熔融避塑化、多旨螺杆挤出吊技术等。特别是超废切变塑化焦挤出技术尘，采用基轿于正应力圾作用的输毁运机理，丸由泵来实纲现其物料书的输送，拴期间物料等完全在正客应力的作蹦用下被研踢磨、压实倚、排气和幸塑化。完费全抛弃了口传统螺杆该挤出机基镇于剪切和防摩擦的运己输和塑化规机理，挤家出特性硬辣，且物料喉在挤出机滨中的停留柿时间更均会一，减小观了物料的定热历程差辰异。1.2.2

塑料成型技术的发展

231.3塑料成型模具及发展趋势24模具成逼型因其生产效率殖高、产品党质量好、志材料消耗练少、生产芝成本低而获得广旷泛应用。利用模局具制造帆的零件狸数量，吃在飞机翻、汽车柜、摩托闹车、拖惰拉机、渴电机、说电器、泳仪器仪锈表等机可电产品掀中占8原0%以呢上；在电脑、令电视机、芹摄像机、问照相机、才录像机等休电子产品胞中占85依%以上；在电冰状箱、洗旧衣机、坏空调、趁电风扇唇、自行图车、手交表等轻翠工业产叼品中占软90%景以上；在子弹崇、枪支象等兵器仓产品中还占95榨%以上锈。1.3.1塑料模具在塑料成型中的重要性251.3.1塑料模具在塑料成型中的重要性模具是琴最重要物的工业史生产手瞎段和工斧艺发展计方向，蒸模具生拣产的工漏艺水平五及科技言含量的疼高低，月在很大脱程度上皆决定着伪产品的掩质量、呆效益、呀新产品繁的开发闪能力，玻已成为衡量一个掩国家科技票与产品制袖造水平的货重要标志，决定坛着一个脸国家制乳造业的让国际竞衡争力。26美国工业西界认为“模具工业肃是美国工饺业的基石章”；日本称模粪具工业为“进入反富裕社抵会的原峡动力”驶；德国给咽模具工澡业冠以“金属加史工业中的务帝王”称因号；欧盟国家模称“模具胀就是黄卷金”；新加坡把训模具工业肚作为“磁力工嘴业”；中国则闹称“模具是仰印钞机”屑。271.3.1塑料模具在塑料成型中的重要性28塑料成型凉模具是成假型塑料制沿品的主要杜工艺装备卷之一。利田用模具使势塑料获得筝一定的形货状和所需持性能，对挨达到塑料疗加工工艺锯要求、使历用要求和要造型设计像要求起着钳重要作用涉。在塑料加睁工行业中吃约有95殿%的产品具靠模具生诉产，产品曲的更新也础都是以工繁艺的改进喊和模具的走更新为前访提的。1.3.1塑料模具在塑料成型中的重要性1.3.2我国塑料模具水平大型塑撑料模具此：重量浑已达5宴0t以阻上；精密塑挺料模具坚：精度销已达到野3μm搞，并已刊能生产贡精度为范0.5吃μm的艳小模数牺齿轮模围具及高风光学要嚷求的车隙灯模具宾等；多腔塑料草模：已能桨生产78误00腔的雄塑封模；高速挤出张模：挤出迁速度已达旦4m/m追in以上熟；可以生萄产主型酿材双腔庭共挤、则双色共车挤、硬锄软共挤璃、后共带挤、再际生料共吹挤和低躬发泡钢响塑共挤淘等模具晌。29在生产柴手段上祸，模具图企业设定备数控释化已有宽较大程替度提高擦，CA纵D/C营AE/件CAM促技术的逗应用面哪甚为扩饺大，高吉速加工绣及RP阁/RT乳等先进意技术的诸采用已尖越来越搁多。模具标删准件使趁用覆盖锤率及模济具商品越化率都枝已有较雀大幅度攀的提高篇。热流道帐模具的棋比例也勺有较大斩提高。1.3.2我国塑料模具水平301.3.3

塑料模具的发展趋势（1）发眠展模具新厉结构、新控材料和新痒工艺重点开发搏精密、复绒杂、大型绢、微型、坚高效、长荡寿命模具鹅，以满足库塑料制品救精密化、疑微型化和富大型化的械要求；发展多腔久、多层、猎多工位模鄙具及多功贷能模具、池组合模具锁，长寿命昆模具。在模具仆型腔加馅工中广尤泛应用佣高精度苏、高效偏率、自精动化机葵床，如狡仿形、地数控、骨电加工菊机床和资三坐标谅测量仪丝式等精密犹测量设输备。31（2）加套强计算机补在模具设券计制造中写的应用塑料流禽变学、直几何造璃型技术传、数控俊加工以藏及计算床机技术推突飞猛腔进，为细塑料模痒具CA犹D/C宫AE/胶CAM妈系统的哲开发创腿造了条迁件。目前国内竹外已陆续陆推出一些耕相应的软就件系统并晋在生产中凝获得应用既，其内容伸涉及注射宅产品造型妖、模具设科计、绘图锣到数控加松工数据的吓生成，并睬预测成型邀工艺及模和具结构等抄相关参数鼓的正确性队。模具CA叨D/CA斑E/CA火M/PD伸M正向集脑成化、3菠D化、智茎能化、网浇络化和信阵息化方向血发展。1.3.3

塑料模具的发展趋势32（3）加熔速模具零加件标准化叙和专业化模具标准麦件是模具届的重要组蔑成部分，环是模具制躺造的基础用。对缩短模菊具设计制股造周期、景降低模具档生产成本奋、提高模物具质量都绝具有十分炭重要的技们术经济意障义。模具标坡准件的烂专业化鸡生产和翅商品化矛供应，得极大地直促进了亿模具工漆业的发乳展。1.3.3塑料模具的发展趋势331.4学习本课程的目的及方法341.4.1

课程的目的（1）介楼绍常用塑博料的成型誓工艺特性持、注射成引型工艺；（2）重译点介绍注画射成型模菌具的工作奥原理、基捏本结构及矩各组成宿部分的作汪用与设计途方法；（3）跟职踪本学科舱的发展，异简要介绍稍先进的注塔射成型工格艺和塑料伐的其他成展型工艺。35目的：1.4.2本课程的学习方法本课程是飞一门综合领应用基础剧知识和专早业知识的嗓课程，与有机化峡学、机速械制图方、公差摩配合、晒金属材萌料及热专处理、务模具制照造工艺渣学、塑撇料原料令、塑料稻成型设气备等课程池关系紧歌密，学凶习时应武及时复龙习相关罢课程的级知识。本课程剑也是一浪门实践柔性很强候的课程很，除了宁应重视六相关工