模具设计-热固性塑料注射成型及模具

《塑料成型工艺及模具设计》课程标准一、课程定位本课程是模具设计与制造专业的主要专业课之一，也是模具设计与制造专业的核心课程之一。

本课程是在前序机械类课程：机械制图、公差配合与技术测量、机械基础学习基础上，以塑料模具为典型对象，为完成在实际岗位中对塑料模具设计的真实应用为目的的综合性、应用性的复合型课程。

为学生后续职业生存合发展奠定职业基础，是养成良好职业素养合严谨工作作风的整体能力的必须环节。

二、培养目标通过本课程的学习，使学生能运用课程的基本原理和方法，具备设计中等复杂程度的注塑模具的能力。

1.能力目标（1）模具工艺编制人员，具备分析塑料产品的工艺性，并能找出工艺难点，提出解决方法的能力；能编制常用的注塑成型工艺条件。

（2）模具设备维修人员，能选择合适的成型设备。

（3）模具设计人员，掌握塑料模具常用的几种分类和典型塑料模具结构，具备读图能力；能根据产品确定塑料模具的结构方案；能独立设计中等程度的注塑模具。

（4）模具钳工，能独立拆装简单的注射模具2.知识目标（1）了解塑料的物理性能、流动特性，成型过程中的物理、化学变化情况。

（2）掌握塑料的组成、分类以及常用塑料的特性。

（3）了解塑料成型的基本原理和工艺特点，正确分析成型工艺对模具的要求。

（4）掌握注塑成型设备对注射模具的要求（4）掌握常用注射模具的结构特点及相关零件的设计计算方法。

（6）掌握注射模具拆装的基本常识。

掌握注射模具基本零件的英文专业词汇。

3.其他目标（1）自我学习和信息获取能力——利用书籍或网络获得相关信息。

（2）使用工具能力。

（3）与人协作能力——互相帮助、共同学习、共同达到目标。

三、课程设计1.设计思想（1）坚持以高职教育培养目标为依据，基于本课程在模具制造类专业知识、能力构筑中的位置及这门技术的特点，突出应用能力和综合素质培养，充分注意“教、学、做”三结合。

（2）符合学生的认识过程和接受能力，遵循由浅入深、由易到难、循序渐进的原则。

塑料成型⼯艺及模具设计叶久新王群版塑料成型⼯艺及模具设计叶久新王群版第⼀ - - 三章1、塑料成型⽅法：注射成型有浇注系统成型热塑性塑料压缩成型⽆浇注系统成型热固性塑料压注成型有浇注系统挤出成型有浇注系统2、塑料模具分为：注射模具、压缩模具、传递模具、挤出模具、中空吹塑模具、热成型模具3、不同温度时聚合物呈现的三种状态：低温态温度较低时呈玻璃态（固体态），在外⼒的作⽤下，有⼀定的变形，但变形可逆，即外⼒消失后，其变形也随之消失。

⾼弹态是橡胶态的弹性体。

其变形能⼒显著增加，但变形仍可逆。

黏流态是粘性流体，常称为熔体。

加⼯不可逆，⼀经成型冷却，形状保留。

4、聚合物单体经过聚合反应⽣成的⾼分⼦聚合物5、塑料是以合成树脂为主要成分，加⼊适量的添加剂⽽组成的混合物。

优点：密度⼩、质量轻；⽐强度、⽐刚度⾼；电⽓性能好；光学性能好；化学稳定性⾼；减摩、耐磨及减振、隔⾳性能好；多种防护性能合成树脂的分⼦及结构分类：热固性塑料热塑性塑料6、添加剂包括填充剂（增量作⽤⼜有改性效果）、稳定剂、润滑剂、着⾊剂和固化剂等。

7、交联------聚合物由线型结构转变为体型结构的反应.8、降解——聚合物分⼦可能由于受到热和应⼒的作⽤或微量⽔分、酸、碱等杂质及空⽓中氧的作⽤⽽导致其相对分⼦质量降低的现象.9、塑化-------加⼊的塑料在料筒中进⾏加热由固体颗粒转化成粘流态并且具有良好的可塑性过程.10、流动性塑料熔体在⼀定的温度、压⼒作⽤下填充模具型腔的能⼒热塑性塑料检测：熔融流动指数测定法、螺旋线长度试验法影响塑料流动性的因素有以下三个：温度料温⾼，则流动性⼤。

压⼒注射压⼒增⼤，则熔体收剪切作⽤越⼤，流动性也越⼤。

模具结构浇注系统的形式，尺⼨，布置，冷却系统的设计，溶料的流动阻⼒等因素流动性较好的塑料有：聚⼄烯、聚丙烯、聚苯⼄烯、醋酸纤维等流动性⼀般的塑料有：ABS（不透明）、AS、有机玻璃、聚甲醛等截⾯形状分流道较⼩流动性较差的塑料有：聚碳酸酯、硬聚氯⼄烯等截⾯形状分流道较⼤ 11、热塑性塑料的种类有：通⽤塑料聚⼄烯（PE）线型结晶，是塑料⼯业中产量最⼤的品种，⽆毒、⽆味、呈乳⽩⾊。

塑料模具设计重点总结(高分子材料专业)2无流道浇注系统是指在注塑成形的过程中不产生流道凝料的浇注系统。

其原理是采用加热的办法或者绝热的办法，是整个生产周期中从主流道入口起到型腔浇口止的流道中的塑料一直保持熔融状态，因而在开模时，只需取出产品而不必取出浇注系统凝料。

采用绝热的办法的称为绝热流道模具，采用加热的办法的称为热流道模具，目前在应用上以后者为主。

绝热流道注塑模具绝热流道系统是将流道设计得相当粗大，以致流道中心部位的塑料在连续注塑时来不及凝固而始终保持熔融状态，从而让塑料熔体能通过它顺利地进入型腔。

分类：1．单型腔的井坑式喷嘴：又名井式喷嘴，绝热主流道，是最简单的绝热式流道，适用于单型腔。

2．多型腔的绝热流道模具：又称为绝热分流道模具，浇口常见有主流道型浇口，针点浇口等热流道注塑模具热流道模具的优点：1．节省了普通浇注系统流道凝料的回收加工的费用。

2．缩短成形周期，省去脱浇注系统的时间，和有时为了冷却粗大的浇注系统所多耗费的时间。

3．能更有效完成地利用注塑机的注塑能力生产出较大的产品，节省了每次注塑时耗于浇注系统的料。

与三板式模相比由于无需脱浇注系统，所需的开模行程大大减小能生产高度更大的制品。

4．浇注系统粗大且保持最佳的熔融状态，因此充模流动阻力减少，有效补料的时间延长，有利于提高制品质量。

同时由于不需在新料中大量掺入回收的浇口料，也有益于提高制品质量。

热流道模具的缺点：1．开机时要较长时间才能到达稳定操作，因此开机时废品较多。

2．需要操作技能较高的专业人员。

3．模具结构复杂，成本高，需要增添外接温控仪等辅助设备。

4．易出现熔体泄露、加热元件故障等较敏感问题，需精心维护，否则产生热降解等不良现象。

具有以下性质的塑料，适宜采用热流道模具：1．加工温度的范围宽，熔体粘度随温度变化小的塑料。

2．对压力敏感，不加压力时不流延，但施以很小压力即容易流动的塑料熔体。

3．热变形温度较高。

制品在高温下而能快速固化，并能快速脱出的塑件。

一、高分子聚合物结构特点与性能问答P191.高分子聚合物链结构有哪些特点？根据链结构的不同，高分子聚合物可以分几类？答：高分子聚合物是以分子较小的有机分子，通过一定条件聚合成一个个大分子链结构。

其特点是高分子含有原子很多，相对分子质量很高、分子很长的巨型分子。

聚物中大分子链的空间构型有三种类型，线型、支链状线型及体型。

线型聚合物热塑性塑料为多，具有一定弹性；塑性好。

易于熔胀、溶解。

成型时仅有物理变化，可以反复成型。

体性聚合物热固性塑料为多，脆性大、弹性好，不易于熔胀、溶解。

成型时不仅有物理变化，同时伴有化学变化。

不可以反复成型。

2.根据聚集态结构的不同，高分子聚合物可以分成哪几类？试阐述其结构特点和性能特点。

答：分为结晶型和无定型两类。

结晶型聚合物的分子与分子之间主要为有序排列。

由“晶区”和“非晶区”组成，晶区所占的质量百分数称为结晶度。

结晶后其硬度、强度、刚度、耐磨性提高，而弹性、伸长率、冲击强度降低。

聚合物的分子与分子之间无序排列结构。

当然也存在“远程无序，近程有序”现象，体型聚合物由于分子链间存在大量交联分子链难以有序排列，所以绝大部分是无定型聚合物。

3.什么是结晶型聚合物？结晶型聚合物与非结晶型相比较，其性能特点有什么特点？答：结晶态聚合物是指，在高聚物微观结构中存在一些具有稳定规整排列的分子的区域，这些分子有规则紧密排列的区域称为结晶区，存在结晶区的高聚物称为结晶态高聚物。

这种又结晶而导致的规整而紧密的微观结构还可以使聚合物的拉伸强度增大，冲击强度降低，弹性模量变小，同时结晶还有助于提高聚合物的软化温度和热变形温度，使成型的塑件脆性增大，表面粗糙度增大，而且还会导致塑件的透明度降低甚至消失。

4.什么是聚合物的取向？聚合物的取向对其成型物的性能有什么影响？答：当线型高分子受到外力而充分伸展的时候，其长度远远超过其宽度，这种结构上的不对称性，使题目在某些情况下很容易烟某特定的方向做占优势的平行排列，这种现象称为取向聚合物取向的结果是导致高分子材料的力学性能，光学性质以及热性能等方面发生了显著的变化。

1名词解释1.注射成型：将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送入高温的料筒内加热熔融塑化，使其成为粘流态熔体，然后在注射机柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过喷嘴，注入模具型腔，经一定时间的保压冷却定型后，开启模具便可从型腔中脱出具有一定形状和尺寸塑料制件的成型方法，主要用于成型热塑性塑料件2.压缩成型：将粉状、粒状等的热固性塑料原料直接加入敞开的模具加料室内，然后在加热和加压的作用下，使塑料熔融充满型腔，并发生交联固化反应，硬化定型形成塑件，主要用于成型热固性塑料件3.压注成型：压注成型又称传递成型，其成型原理如图所示，先将固态成型物料加入加料腔内，使其受热软化转变为粘流态，并在压力机柱塞压力作用下，经过浇注系统充满型腔，塑料在型腔内继续受热受压，产生交联反应而固化定型4.挤出成型：挤出成型是将颗粒状塑料加入挤出机料筒内，经外部加热和料筒内螺杆机械作用而熔融成粘流态，并借助螺杆的旋转推进力使熔料通过机头里具有一定形状的孔道(口模)，成为截面与口模形状相仿的连续体，经冷却凝固则得连续的塑料型材制品。

5.中空吹塑成型：将挤出或注射出来的熔融状态的管状坯料置于模具型腔内，借助压缩空气使管坯膨胀贴紧于模具型腔壁上，冷硬后获得中空塑件，这种成型方法称中空吹塑成型。

6.塑料：以高分子合成树脂为主要成份、在一定温度和压力下具有塑性和流动性，可被塑制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。

7.热塑性塑料：具有线型分子链成支架型结构加热变软，冷却固化可逆的塑料。

8.热固性塑料：具有网状分子链结构加热软化，固化后不可逆。

9.塑化压力(背压)指螺杆式注射成型时，螺杆头部熔体在螺杆转动后退时所受到的阻力。

(背压一般不大于2MPa )10.注射压力：注射压力是指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。

11.保压压力型腔充满后，注射压力的作用在于对模内熔体的压实，此时的注射压力也可称为保压压力。

12.型腔压力型腔压力是注射压力在经过注射机喷嘴、模具的流道、浇口等的压力损失后，作用在型腔单位面积上的压力。

《塑料成型工艺与模具设计》课程教学大纲课程代号：ABJD0708课程中文名称：塑料成型工艺与模具设计课程英文名称：Thep1astictechno1ogyofmou1danddesignofmou1d课程类型：选修课程学分数：3学分课程学时数：48学时授课对象：材料成型与控制工程专业本课程的前导课程：画法几何及工程制图、材料力学、金属学及热处理、机械制造技术基础等课程。

一、课程简介《塑料成型工艺与模具设计》课程是材料成型与控制专业的一门专业必修课，是主干课之一。

主要研究塑料的成型工艺及其模具设计的一般理性知识，重点掌握注射成型的设计计算方法，达到能独立设计中等复杂程度塑料模具的能力，对气辅注射成型、精密注射模具设计、热流道模具设计等基本知识有所了解。

通过对本课程的学习，使学生掌握塑料的组成及特性，塑料成型工艺的特点，塑料制品结构设计，各种塑料模具的结构、设计原理和设计方法，了解模具制造技术的现状及发展趋势，为学生以后从事有关模具设计打下必要的基础。

二、教学基本内容和要求绪论课程教学内容：塑料及塑料工业的发展、塑料成型在在工业生产中的重要性、塑料模具的分类；塑料成型技术的现状与发展趋势；本课程的任务和学习方法。

课程的重点、难点：本章重点是塑料成型在在工业生产中的重要性、模具与塑料模具的概念；本章难点是模具CAD/CAE/CAM及塑料模标准化的理解。

课程教学要求：了解国内外塑料工业的发展概况；了解塑料成型在在工业生产中的重要性；理解本课程的性质和任务。

第1章高分子聚合物结构特点与性能课程教学内容：树脂与高聚物、聚合物的分子结构特点、高聚物的热力学性能及成型过程中的变化、塑料流变学、塑料粘度的调节、分子定向与定向作用。

课程的重点、难点：本章重点是高聚物的热力学性能及成型过程中的变化、高聚物的结晶、取向、降解的影响；本章难点是结晶、取向、降解的概念的理解。

课程教学要求：掌握树脂与塑料的概念；了解高分子与低分子的区别；掌握高聚物的分子结构与特性；理解结晶与非结晶的区别；掌握高聚物的热力学性能；了解高聚物的加工工艺性能；理解高聚物的结晶、取向、降解的概念。

《塑料成型工艺及模具设计》教学大纲课程名称：塑料成型工艺及模具设计课程编号：XXXXX学分：3课程类型：必修适用专业：机械工程，制造工程，材料科学与工程等相关专业先修课程：材料力学，机械制图，材料成型基础教学时长：48学时一、课程目标本门课程旨在培养学生塑料成型工艺及模具设计的基本理论知识和实际操作技能，使学生掌握塑料成型工艺的基本原理、模具设计方法和模具制造流程，提高学生的塑料制品设计能力和解决塑料制品成型工艺问题的能力。

二、教学内容1.塑料成型工艺概述-塑料材料简介-塑料成型的分类和特点-塑料成型工艺的基本原理2.塑料成型工艺的基本原理-热塑性塑料成型工艺-热固性塑料成型工艺-薄膜成型工艺-发泡成型工艺3.模具设计基础-模具设计的基本概念-模具设计流程及要求-模具设计软件的应用4.模具材料与热处理-常用模具材料的选择-模具材料的热处理工艺5.模具结构与设计-模具结构的分类和特点-模具设计的基本原则-模具构件的选用与设计6.模具加工工艺-模具工艺流程及工序-模具制造的常用加工方法7.模具试模与调试-模具试模流程与要求-模具调试的方法与技巧8.模具性能评价与优化-模具性能的评价指标-模具设计的优化方法三、教学方法本门课程采用理论与实践相结合的教学方法，将理论知识与实际案例相结合，通过课堂讲授、实验、互动讨论、实际案例分析等多种方式，培养学生的理论思维能力和实际操作能力。

四、教学评价本门课程采取多元化的教学评价方式，包括学生日常表现、小组讨论、实验和课程设计报告等。

五、参考教材1.《塑料成型工艺》王晓明著，机械工业出版社2.《模具设计》张亚军著，中国机械工业出版社3.《塑料材料与工艺》钱波著，化学工业出版社六、教学进度安排第1-2周：塑料成型工艺概述第3-4周：塑料成型工艺的基本原理第5-6周：模具设计基础第7-8周：模具材料与热处理第9-10周：模具结构与设计第11-12周：模具加工工艺第13-14周：模具试模与调试第15-16周：模具性能评价与优化第17-18周：复习与总结以上为《塑料成型工艺及模具设计》课程的教学大纲，通过系统学习，学生将全面了解塑料成型工艺和模具设计的基本理论和实践技能，为将来的工作和研究奠定坚实的基础。

在注射成型中应控制合理的温度，即控制料筒、喷嘴和模具温度。

根据塑料的特性和使用要求，塑件需进行塑后处理，常进行退火和调质处理。

塑料模具的组成零件按其用途可以分为成型零件与结构零件两大类。

在注射成型时为了便于塑件的脱模，在一般情况下，使塑件在开模时留在动模上。

塑料一般是由树脂和添加剂组成。

塑料注射模主要用来成型热塑性塑料件。

压缩成型主要用来成型热固性塑料件。

排气是塑件成型的需要，引气是塑件脱模的需要。

注射模的浇注系统有主流道、分流道、浇口、冷料穴等组成。

凹模其形式有整体式和组合式两种类型。

导向机构的形式主要有导柱导向和锥面定位两种。

树脂分为天然树脂和合成树脂。

注射模塑最主要的工艺条件，即“三要素”是压力，时间和温度卧式注射机SX-Z-63/50 中的50 表示锁模力为（D ）A、500 cmB、50 cmC、50kND、500kN注射机料筒温度的分布原则是什么（ A ）A、前高后低B、前后均匀C、后端应为常温D、前端应为常温热塑性塑料在常温下，呈坚硬固态属于（ A ）A、玻璃态B、高弹态C、粘流态D、气态下列不属于塑料模失效形式的是（ D ）A、变形B、断裂C、磨损D、冷却凹模是成型塑件（B ）的成型零件A、内表面B、外表面C、上端面D、下端面球头铣刀主要用于加工塑料模具零件中的( D )内容A、大平面B、孔C、键槽D、轮廓下列不属于注射模导向机构的是（ D ）A、导柱B、导套C、导向孔D、推杆主流道一般位于模具中心位置，它与注射机的喷嘴轴心线（ D ）A、垂直B、相交C、相切D、重合下列不属于推出机构零件的是（ C ）A、推杆B、复位杆C、型芯D、推板压缩模具中凸模的结构形式多数是（ B ）的，以便于加工制造。

A、不锈钢B、整体式C、工具钢D、组合式以下属于天然树脂的是（ A ）。

A、松香B、环氧树脂C、聚乙烯D、PVC下列不属于塑料模具结构零件的作用的是（ D ）A、装配B、定位C、安装D、成型下列不属于稳定剂的是： D ,A、光稳定剂B、热稳定剂C、抗氧剂D、树脂（）的作用，除了用其顶部端面构成冷料穴的部分几何形状之外，还负责在开模时把凝料从主流道中拉出。