塑料模具设计制造课件

2024年3月13日问题：1.什么是模具？什么是塑料模具？2.塑件成型加工的三要素是什么？2024年3月13日1.1塑料的成分及特性一、树脂和塑料1．塑料的概念

——

以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中一定温度和压力的作用下能流动成型的高分子有机材料。塑料2024年3月13日——指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。

一、树脂和塑料2．树脂的概念1.1塑料的成分及特性树脂2024年3月13日1.1塑料的成分及特性一、树脂和塑料3．树脂的分类

——是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。

——是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。天然树脂合成树脂2024年3月13日1.1塑料的成分及特性一、树脂和塑料4．树脂的结构及其特点链节：高分子化合物中重复出现的结构单元，如聚乙烯的结构单元是－CH2—CH2—。nCH2＝CH2—CH2—CH2—n乙烯聚乙烯2024年3月13日1.1塑料的成分及特性一、树脂和塑料4．树脂的结构及其特点—CH2—CH2—n聚合度：聚乙烯分子结构中的n值表示高分子化合物中链节的重复次数，n值越大，相对分子质量越大。单体：能合成高分子化合物的小分子物质，如聚乙烯的单体是CH2=CH2。2024年3月13日1.1塑料的成分及特性高聚物分子结构的特点：一、树脂和塑料4．树脂的结构及其特点长链分子分子长链具有柔性高分子链间一旦有交联结构存在将不溶不熔高聚物存在晶态和非晶态两种具有取向性2024年3月13日1.1塑料的成分及特性一、树脂和塑料5．树脂的合成方法（加聚反应和缩聚反应）加聚反应特点：反应前后分子数相同由单体变成聚合物是化学键作用反应中分子没有附属产物产生加聚反应可得的是线形高聚物2024年3月13日1.1塑料的成分与特性一、树脂和塑料5．树脂的合成方法（加聚反应和缩聚反应）缩聚反应特点：反应前后分子个数不同由单体变为聚合物是由于官能团的作用反应中分子有附属产物产生缩聚反应既可能得线型高聚物也可能得网型或体型高聚物C2H5－O－C2H52024年3月13日1.1塑料的成分及特性二、塑料的成分塑料

——

树脂＋添加剂1.树脂作用：塑料的主要成分决定塑料的类型和基本性能胶粘其它成分材料赋予塑料可塑性和流动性2024年3月13日1.1塑料的成分及特性二、塑料的成分2.添加剂⑴填充剂（填料）重要的但非必不可少的成分作用：减少树脂用量，降低塑料成本；改善塑料某些性能，扩大塑料的应用范围。2024年3月13日1.1塑料的成分及特性二、塑料的成分2.添加剂⑴填充剂（填料）分类：按化学性能可分为有机填料无机填料按形状可分为：粉状纤维状层状（片状）2024年3月13日1.1塑料的成分及特性二、塑料的成分2.添加剂⑵

增塑剂

能够增加塑料的可加工性、延展性和膨胀性的物质；它是能与树脂相溶的、不易挥发的高沸点有机化合物。

常用的增塑剂是液态或低熔点固体有机物。主要有甲酸脂类、磷酸酯类和氯化石蜡等。2024年3月13日1.1塑料的成分及特性作用：二、塑料的成分2.添加剂⑵

增塑剂提高塑性、流动性和柔软性；降低刚性和脆性；改善塑料的工艺性能和使用性能。2024年3月13日1.1塑料的成分及特性二、塑料的成分2.添加剂⑶

稳定剂

凡能阻缓材料变质的物质称为稳定剂。可分为以下三种：

它的主要作用就是抑制或防止树脂在加工或使用过程中受热而降解。

它的主要作用是阻止树脂在光的作用下降解（塑料变色、力学性能下降等等）。

延缓或抑制塑料氧化速度。热稳定剂：光稳定剂：抗氧化剂：2024年3月13日1.1塑料的成分及特性二、塑料的成分2.添加剂⑷

润滑剂

为防止塑料在成型过程中粘模，减少塑料对模具的摩擦，改善塑料的流动性，提高塑件表面的光泽度而加入的添加剂。2024年3月13日1.1塑料的成分及特性二、塑料的成分2.添加剂⑸

着色剂

起装饰美观的作用，某些着色剂还能提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐候性。分类颜料染料有机颜料无机颜料2024年3月13日二、塑料的成分2.添加剂⑸

着色剂特点：无机颜料：着色能力、透明性、鲜艳性较差，但耐光型、耐热性、化学稳定性较好，不易褪色。染料：色彩鲜艳、颜色齐全，着色能力、透明性好。性能与无机颜料相反。1.1塑料的成分及特性2024年3月13日1.1塑料的成分及特性二、塑料的成分2.添加剂⑸

着色剂有机颜料的特性介于无机颜料和染料之间。还有阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂和加工助剂等等并非每种塑料都要加入全部的添加剂，根据塑料品种和需求有选择性的加入某些添加剂在塑料工业中着色剂多采用颜料2024年3月13日1.1塑料的成分及特性三、塑料的特性1.质轻、比强度高。2.优异的电绝缘性能。3.优良的化学稳定性能。4.减摩、耐磨性能好。5.透光及防护性能。6.减震、消音性能优良。2024年3月13日1.1塑料的成分及特性思考与练习：1.塑料与树脂的关系？2.塑料的成分有哪些，各自作用如何？3.合成树脂与天然树脂的区别？2024年3月13日问题：1.塑料的成分有哪些，各自作用如何？2.塑料与树脂的关系？1.2塑料的分类2024年3月13日基本内容：1.理解塑料的分类；2.理解热固性、热塑性塑料两个概念，二者的区别；3.了解塑料的特性及用途。1.重点：塑料的分类重点难点：2.难点：对概念的理解2024年3月13日1.2塑料的分类

——在受热或其它条件下能固化成不熔不溶性物质的塑料，其分子结构最终为体型结构。（变化过程不可逆）一、塑料的分类1．按塑料的物理化学性能分：

——

指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，其分子结构是线型或支链型结构。(变化过程可逆)热塑性塑料热固性塑料2024年3月13日1.2塑料的分类——一般指具有特种功能（如耐热、自润滑等）应用于特殊要求的塑料。——一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。——一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。一、塑料的分类2．按塑料的用途分：特种塑料工程塑料通用塑料2024年3月13日1.3塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能1.收缩性

塑件从塑模中取出冷却到室温后，塑件的各部分尺寸都比原来在塑模中的尺寸有所缩小，这种性能称为收缩性。成型收缩的形式：⑴塑件的线尺寸收缩⑵收缩方向性⑶后收缩⑷后处理收缩2024年3月13日影响收缩的基本因素：⑴塑料品种⑵塑件特性⑶进料口的形式、尺寸、分布⑷成型条件一、热塑性塑料的工艺性能1.3塑料的工艺性能1.收缩性收缩率的计算：

塑件的成型收缩值可用以下公式2－4来表示。第一章塑料成型基础2024年3月13日1.3塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能1.收缩性式中：──实际收缩率（%）

──计算收缩率（%）a──塑件在成型温度时的单向尺寸（mm）b——塑件在室温下的单向尺寸（mm）c——塑模在室温下的单向尺寸（mm）(2-4)2024年3月13日1.3塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能2.流动性

塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性。流动性好、流动性中等、流动性差分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高、螺流动长度长、表现粘度小，流动比大的塑料流动性就好。常用塑料根据它的流动性可分为三类：2024年3月13日

凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。1.3塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能2.流动性影响流动性的主要因素：模具结构

压力

温度

料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异。

注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大。2024年3月13日1.3塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能3.结晶性

所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处于无次序状态，变成分子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。结晶型塑料

非结晶型（又称无定形）塑料

2024年3月13日1.3塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能3.结晶性无定形料为透明（如有机玻璃等）

一般结晶性塑料为不透明或半透明

例外：聚(4)甲基戍烯为结晶型塑料却有高透明性ABS为无定形塑料但却并不透明2024年3月13日1.3塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能3.结晶性

结晶型塑料在模具设计及选择注塑机时的要求及注意事项:冷凝时放出热量大，要充分冷却。料温上升到成形温度所需的热量多，要用塑化能力大的设备。2024年3月13日——有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为水敏性。——对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易出现变色、降解、分解的倾向。这种性能称为热敏性。1.3塑料的工艺性能4.热敏性及水敏性

热敏性一、热塑性塑料的工艺性能水敏性2024年3月13日1.3塑料的工艺性能5.吸湿性

一、热塑性塑料的工艺性能吸湿性据此，塑料大致可分为以下两种：不吸水也不易粘附水分吸湿、粘附水分聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚砜聚乙烯、聚丙烯——塑料对水分的亲疏程度2024年3月13日——是指当一定融熔指数的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时当流速超过某一数值时，熔体表面即发生横向裂纹，这种现象被称为熔体破裂。——是指有些塑料对应力比较敏感，成型时容易产生内应力，质脆易裂，当塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂的现象，被称为应力开裂。1.3塑料的工艺性能应力开裂一、热塑性塑料的工艺性能6.应力开裂及熔体破裂熔体破裂2024年3月13日1.3塑料的工艺性能一、热塑性塑料的工艺性能——指两种或两种以上不同品种的塑料，在熔融状态下不产生相分离现象的能力。7.相容性(共混性)相容性8.塑料状态与加工性注射成型薄膜吹塑成型挤出成型压延成型中空成型真空和压力成型熔融纺丝成型2024年3月13日1.3塑料的工艺性能

热固性塑料收缩的表现形式、影响因素和计算方法与热塑性塑料基本相同。二、热固性塑料的工艺性能1.收缩性热固性塑料流动性通常以拉西格流动性（以毫米计）来表示，数值大则流动性好。2.流动性2024年3月13日

每一品种的热固性塑料通常分三个不同等级的流动性：1.3塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能2.流动性拉西格流动值为100-130mm：适用于压制无嵌件、形状简单、厚度一般的塑件；拉西格流动值为131-150mm：用于压制中等复杂程度的塑件；拉西格流动值为151-180mm：可用于压制结构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑件或用于压注成型。2024年3月13日1.3塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能2.流动性影响流动性的因素：⑴塑料品种

⑵模具结构

⑶成型工艺

一般树脂分子量小,填料颗粒细且呈球状,水、增塑剂、润滑剂含量高的，流动性大。

模具成型表面光滑、型腔形状简单，有利于改善流动性。

采用预压锭及先预热，提高成型压力，提高成型温度（在低于塑料硬化温度的条件下）等都能提高塑料的流动性。2024年3月13日1.3塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能2.流动性流动性对成型的影响：流动性过小则填充不足，不易成型，成型压力增大。流动性过大溢料过多，填充不密实，塑件组织疏松，树脂与填料混合不均，易粘模，脱模和清理困难及早硬化等缺陷；2024年3月13日1.3塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能3.比容和压缩率

比容

——压缩率——每一克塑料所占有的体积（以厘米3/克计）。

塑粉与塑件两者体积或比容之比值（其值恒大于1）。

在热固性塑料的成型过程中，树脂发生交联反应，分子结构由线型变为体型，塑料由既可熔又可溶变为既不熔又不溶的状态，在成型工艺中把这一过程称为固化（熟化）。4.固化特性

2024年3月13日1.3塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能5.水分及挥发物含量⑴塑料生产过程中遗留下来及成型之前在运输、保管期间吸收。⑵是成型过程中化学反应的副产物。（流动、收缩、气泡、腐蚀、气味等）（预热干燥，开排气槽，加排气工步）处理方法：产生的影响：来源：2024年3月13日1.3塑料的工艺性能二、热固性塑料的工艺性能6.热固性塑料受热时的物理状态热固性塑料：化学作用使分子结构由线性变为网状，分子停止运动，塑料硬化成坚硬的固体。加热时很快由固态变成粘流态，这种状态存在的时间很短；2024年3月13日1.4常用塑料第一章塑料成形基础见教材P33（学生自学)2024年3月13日1.热固性塑料的工艺性能有哪些？热塑性塑料的工艺性能有哪些？2.热塑性塑料在玻璃态、高弹态和粘流态各适宜于哪些加工？思考题：2024年3月13日问题：1.压注成型工艺过程、工艺条件？2.比较注射、压缩及压注成型（模具）的区别？

2024年3月13日§6.1压注模的类型及特点一、压注模的类型及特点1.普通压力机用移动式压注模2024年3月13日§6.1压注模的类型及特点一、压注模的类型及特点1.普通压力机用固定式压注模2024年3月13日§6.1压注模的类型及特点一、压注模的类型及特点2.专用液压机用压注模2024年3月13日2.专用液压机用压注模§6.1压注模的类型及特点一、压注模的类型及特点2024年3月13日§6.2液压机工艺参数的校核一、普通压机的选择压注模所需的成型总压力：F总≤kF公压机公称压力其中：k——压力损失系数，一般取0.75—0.90而：F总=pA其中：p——单位成型压力（MPa），查表6－1

A——加料室的横截面积（mm2）注射成型压力校核、压缩成型压力校核2024年3月13日§6.2液压机工艺参数的校核压注成型所需的总压力应小于或等于液压机辅助缸的有效压力压注模所需的合模力应小于或等于液压机主缸的有效压力二、专用液压机的选择2024年3月13日§6.3压注模零部件的设计和制造加料室的设计压料柱的设计浇注系统设计溢料槽与排气槽设计压注模结构上有很多地方与压缩模和注射模相似，以下是其特殊之处：2024年3月13日§6.3压注模的设计和制造一、加料室的设计加料室的作用：存贮定量的塑料1.移动式压注模的加料室2024年3月13日§6.3压注模的设计和制造一、加料室的设计加料室定位方法1.移动式压注模的加料室2024年3月13日§6.3压注模的设计和制造一、加料室的设计2.固定式压注模的加料室特点：加料室与上模型板固定相连2024年3月13日§6.3压注模的设计和制造一、加料室的设计3.专用液压机用压注模的加料室特点：浇注系统和加料室合为一体2024年3月13日§6.3压注模的设计和制造一、加料室的设计4.加料室尺寸的计算普通压力机所用的压注模：加料室截面积(A)应比型腔与浇注系统截面积之和（A塑）大10%～25%，否则分型面会被推开产生严重溢料。A=(1.10～1.25)A塑未经预热的塑料：加料室截面积可按下式计算

A=0.7M（其中：M——每次压注成型的注射量）加料室高度=（加料室的容积/加料室截面积）+导向部分高度

H=V/A+hd2024年3月13日§6.3压注模的设计和制造一、加料室的设计5.加料室位置的确定加料室的位置尽量布置在型腔的中心位置，受力均匀。6.加料室的推荐尺寸表6-32024年3月13日§6.3压注模的设计和制造二、压料柱的设计作用：将加料室内的熔融塑料经浇注系统压入型腔2024年3月13日专用液压机上用的压料柱，顶端带有螺纹、底部带有球形凹面或楔形沟槽§6.3压注模的设计和制造二、压料柱的设计2024年3月13日§6.4压注模浇注系统和排溢系统的设计一、浇注系统设计1.浇注系统的组成反料槽作用：使熔体集中流动，增大熔体进入型腔速度。2024年3月13日§6.4压注模浇注系统和排溢系统的设计2.浇注系统的设计原则浇注系统的拼合面必须防止溢料，以免取出困难。主流道末端宜设反料槽，利于塑料集中流动浇口应便于去除分流道宜取截面积相同时周长最长的形状（梯形）主流道保证模具受力均匀浇注系统总长不能超过热固性塑料的拉西格流动指数（60～100mm）一、浇注系统设计2024年3月13日§6.4压注模浇注系统和排溢系统的设计3.主流道设计正圆锥形：浇注系统与塑件同时推出倒圆锥形：开模时从浇口拉断，并由压料柱底面的拉料钩槽将主浇道凝料拉出分流锥：用于塑件尺寸较大，或型腔分布远离模具中心的场合。当主流道穿过多块模板时应采用主流道衬套一、浇注系统设计2024年3月13日§6.4压注模浇注系统和排溢系统的设计4.分流道设计分流道应尽量短，为主流道大径的1～2.5倍分流道设在开模后塑件滞留的模板一侧多腔模各腔的分流道尽量一致分流道截面积应大于或等于各浇口截面积之和分流道截面形状常取成梯形一、浇注系统设计2024年3月13日§6.4压注模浇注系统和排溢系统的设计5.浇口设计浇口形式：直浇口、侧浇口、环形浇口等。注意事项：浇口位置应有利于料流，设在塑件最大壁厚处塑料熔体在型腔内的流程应小于100mm，否则可多个浇口。尽量减小组织的取向程度，如圆筒形塑件采用环形浇口。一、浇注系统设计2024年3月13日§6.4压注模浇注系统和排溢系统的设计6.反料槽设计一、浇注系统设计上挤式、下挤式2024年3月13日§6.4压注模浇注系统和排溢系统的设计二、溢料槽与排气槽设计1.溢料槽溢出多余的塑料、防止熔接痕的产生开在易出现熔接痕的部位，或开设在分型面上槽过大则溢料过多，塑件组织疏松或缺料槽过小则溢料不足槽宽3～4mm，深0.1～0.2mm，试模修正。设置在气体的最终聚集处，如料流的末端开设在易出现熔接痕的部位（如嵌件或壁最厚处）尽量开设在分型面上，加工方便且不影响塑件外观每次成型后注意清除排气槽中的废料。排气槽的尺寸查表6-62024年3月13日§6.4压注模浇注系统和排溢系统的设计二、溢料槽与排气槽设计2.排气槽2024年3月13日思考与练习：1.移动式压注模和固定式压注模在结构上的主要区别是什么？2.普通式液压机上用压注模和专用液压机用压注模各有何特点？2024年3月13日压注成型过程压注模又称挤塑模或传递模模具闭合热固性塑料放入加料室受热熔融塑料在压力下经浇注系统充满型腔固化成型开模取件2024年3月13日成型压力校核成型方法成型压力校核方法注射p公≥p压缩F模＝pA型n≤kF机压注F总＝pA≤KF公2024年3月13日问题：1.压注模可分为哪些不同形式?

2.压注模浇口位置和数量的选择应遵循什么原则？

3.压注模为何要设排气槽？

2024年3月13日§7.1挤出模具的分类及组成一、挤出成型模具的分类及作用机头挤出塑料制件成型的主要部件产生必要的成型压力。定型模让从口模中挤出的塑料的既定形状稳定下来挤出成型模具的组成（见图７－１）2024年3月13日§7.1挤出机头概述一、挤出成型模具的分类及作用2024年3月13日§7.1挤出机头概述二、挤出机头的设计原则1.内腔呈流线型2.足够的压缩比3.正确的截面形状及尺寸4.结构紧凑5.合理选择材料6.机头与挤出机的连接（见图7－2、7－3）2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计一、管材挤出机头1.直通式2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计一、管材挤出机头2.直角式2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计一、管材挤出机头3.旁侧式2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计二、棒材挤出机头2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计二、棒材挤出机头2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计二、棒材挤出机头2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计二、棒材挤出机头2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计三、吹塑薄膜挤出机头2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计三、吹塑薄膜挤出机头2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计三、吹塑薄膜挤出机头2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计三、吹塑薄膜挤出机头2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计三、吹塑薄膜挤出机头2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计四、电线电缆挤出机头2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计四、电线电缆挤出机头2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计五、异形材挤出机头2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计五、异形材挤出机头2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计五、异形材挤出机头2024年3月13日§7.2常用挤出机头的设计五、异形材挤出机头2024年3月13日思考与练习：1.挤出成型机头的作用及结构组成？2.电线、电缆挤出机头的区别是什么？2024年3月13日

气动成型是利用压缩空气或抽真空来成型塑料瓶、罐、盒类制品的方法。常用的气动成型方法有：1、挤出吹塑成型2、注射吹塑成型

3、注射拉伸吹塑成型

4、片材吹塑成型5、真空成型6、多层吹塑

2024年3月13日§8.1中空吹塑成型模具一、中空吹塑特点

1、吹胀力为0.2－1MPa，残余应力小，模具材料要求低，范围广。2、凹模无需硬化处理。3、无型芯、无推出机构。

4、型腔磨损小。2024年3月13日二、中空吹塑模具的分类挤出吹塑成型注射吹塑成型注射拉伸吹塑成型多层吹塑片材吹塑成型2024年3月13日（一）挤出吹塑成型1、挤出吹塑成型的工作原理：首先要由挤出机通过机头挤出吹塑用的塑料，然后在已固定吹塑模的吹塑机上吹塑成型。2、挤出吹塑成型特点优点：结构简单，投资少。缺点：型坯的壁厚不一致，容易造成塑料制品的壁厚不匀，成型后的制品需加工去除飞边，底部有接和缝。2024年3月13日（二）注射吹塑成型1、注射吹塑成型的工作原理：先用注射机将塑料在注射模中注射成型坯，然后将热的塑料型坯移入中空吹塑模具中进行中空吹塑成型。2、注射吹塑成型特点优点：塑件壁厚均匀，无飞边，不需后加工，底部没有拼和缝，强度高。缺点：设备与模具的价格昂贵，不易成形带手柄的中空制件，多用于小型塑件的大批量生产。2024年3月13日（三）注射拉伸吹塑成型1、注射拉伸吹塑成型的工作原理注射拉伸吹塑是将注射成型的有底型坯加热到熔点以下适当温度后置于模具内，先用拉伸杆进行轴向拉伸后再通入压缩空气吹胀成型的加工