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1、电子机械高等专科学校教 案课程名称 塑料模具设计任课教师 王 静 任 课 系 机械工程系 教 研 室 模具教研室 第 1 次课 日期 周次 星期 _ 学时 3_容提要：绪论目的要求：1了解塑料成型与模具在现代工业生产中的作用；2了解塑料模具的类型；3了解塑料成形过程。重点难点：1、塑料模具的概念；2、本课程的学习目的与要求。作业： 授课容：11 塑料成型与模具在现代工业生产中的作用你塑料：是以树脂为主要成分的高分子有机化合物。塑料成型：塑料模具是使塑料变成使用中所需要的形状、尺寸的一种装备，塑料制件必须通过塑料模具的模塑过程才能成型，这个过程称为塑料成型。塑料的特点：（1）物理特性：密度小、质
2、量轻（2）机械特性：比强度高（3）电特性：绝缘性好、介电损耗低（4）化学特性：化学稳定型高（5）减振、隔音性能好塑料成型技术的发展趋势（1）模具设计、制造数字化，模具分析智能化（2）快速原型制造技术的应用（3）模具的快速测量技术与逆向工程的应用（4）优质的模具材料和采用先进的热处理和表面处理技术（5）模具零部件向标准化水平发展（6）模具的复杂化、精密化与大型化1.2 塑料模具的类型 按照塑料制件的成型方法分 （1）注射模（2）压缩模（3）压注模（4）挤出模（5）气动成型模1.3 塑料成型过程概述（1）注射成型 将粒状或粉状的塑料原料加入到注射机的料筒中，经过加热熔融成粘流态，然后在螺杆或柱塞的
3、推动下，熔融塑料以一定的流速通过料筒前端的喷嘴射入闭合的模具型腔中，经过一定的保压，塑料在模冷却、硬化定型，接着打开模具，从模脱出成型的塑件。注射模主要用于成型热塑性塑料（2）压缩成型压缩成型时，将粉状、粒状、碎屑状或纤维状的热固性塑料原料直接加入敞开的模具加料室，然后合模加热，使塑料熔化，在合模压力的作用下熔融塑料充满型腔各处，这时，型腔中的塑料产生化学交联反应，使熔融塑料逐步转变为不熔的硬化定型的塑料制件，最后将塑件从模具中取出。压缩模主要用于成型热固性塑料特点：1）没有浇注系统，结构比较简单2）塑件取向组织少，取向程度低，性能比较均匀3）成型收缩率小（3）压注成型压注成型时，将热固性塑料
4、原料装入闭合模具的加料室，使其在加料室受热塑化。在压力的作用下，熔融的塑料通过加料室底部的浇注系统进入闭合的型腔。塑料在型腔继续受热、受压而固化成型，然后打开模具取出塑件。压注成型与压缩成型的区别：1）压注成型能生产外形复杂、薄壁或壁厚变化很大、带有精细嵌件的塑件2）压注成型成型周期短，生产效率高， 塑件的强度和硬度高3）压注成型塑件精度高，表面粗糙度值低4）压注成型原料消耗大5）塑件上浇口痕迹的修整使工作量增大6）压注成型的压力大7）压注模的结构复杂8）压注成型的工艺条件要求严格9）压注成型过程一般要求先闭模后加料，而压缩成型过程是先加料后闭模（4）挤出成型 工艺过程：塑化 成型 定型（5）
5、气动成型 1）中空吹塑成型：是将处于塑性状态的塑料型坯置于模具型腔，使压缩空气注入型坯中将其吹胀，使之紧贴于模腔壁上，经冷却定型得到一定形状的中空塑件的加工方法。2）真空成型：是把热塑性塑料板、片固定在模具上，用辐射加热器进行加热至软化温度，然后用真空泵把板材和模具之间的空气抽掉，从而使板材贴在模腔上而成型。冷却后，借助压缩空气使塑件从模具中脱出。3）压缩空气成型：是借助压缩空气的压力，将加热软化的塑料压入型腔而成型的方法。 第 2 次课 日期 周次 星期 _ 学时 3_容提要：塑料、塑件及应用目的要求：1了解塑料的成分；2掌握塑料的一般工艺特性；3掌握塑料的特性及应用。重点：1、塑料的一般工
6、艺特性；2、塑料的特性及应用。难点： 塑料的一般工艺特性作业： 授课容：21塑料的成分 塑料：是以合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂组成的。合成树脂：是由低分子化合物经聚合反应而获得的高分子化合物。塑料中树脂的含量为40%100%。添加剂：包括填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂和固化剂、（1）填充剂作用：调整塑料的物理化学性能，提高材料强度，扩大使用围，以及减少合成树脂的用量，降低塑料的成本。常用的填充剂：木粉、纸、棉屑、云母、石墨、金属粉、玻璃纤维、碳纤维等。含量：20%50%（2）增塑剂作用：提高塑料的可塑性和柔软性。降低塑料的稳定性、介电性能和机械强度。可塑性：固体在外力作用下发生
7、形变并保持形变的性质，多指胶泥、塑料、大部分金属等在常温下或加热后能改变形状的特性。常用的增塑剂： 一些不易挥发的、高沸点的液体有机化合物或低熔点的固体有机化合物。（3）稳定剂作用：抑制和防止塑料在加工和使用过程中因受热、光及氧等作用而分解变质，使加工顺利并保证塑件具有一定的使用寿命。常用的稳定剂：硬脂酸盐、铅的化合物及环氧化合物含量：0.3%0.5%（4）润滑剂作用：对塑料表面其润滑作用，防止塑料在成型过程中粘附在模具上，同时还可以提高塑料的流动性，便于成型加工，并使塑件表面光滑。常用的润滑剂：硬脂酸及其盐类含量：小于塑料的1%（5）着色剂作用：满足塑件使用上的美观要求。常用的着色剂：有机颜
8、料、无机颜料和染料含量：一般为塑料的0.01%0.02%（6）固化剂作用：促使合成树脂进行交联反应而形成体型网状结构，或加快交联反应速度。塑料的分类按合成树脂的分子结构及其特性分为：热塑性塑料和热固性塑料热塑性塑料：这类塑料中合成树脂的分子结构是线型或支链型结构。热固性塑料:这类塑料中树脂的分子结构最终为体型结构。它在受热之初分子为线型结构。所以具有可塑性和可溶性，可塑制成一定形状的塑件。当继续加热时，线型分子主链间形成化学键结合（即交联），分子变为网状结构，当温度达到一定值后，交联反应进一步发展，分子最终变为体型结构，树脂既不溶解也不熔化，塑件形状固定下来不再变化。2.2 塑料的一般工艺特性
9、收缩性定义：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：成型后塑件的收缩称为成型收缩。成型收缩的形成：（1） 塑件的尺寸收缩 由于热胀冷缩和塑件脱模时的弹性恢复、塑件变形等原因导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸收缩。（2） 收缩方向性 塑件在成型过程中分子按一定方向排列，使塑件呈现各向异性，沿料流方向收缩大、强度高，与料流垂直方向则收缩小、强度低。另外，塑件在成型时由于各部位密度及填料分布不均匀，故使收缩也不均匀，从而产生收缩差，使塑件易发生翘曲、变形、裂纹。（3） 后收缩 塑件在成型时，因受成型压力、切应力、各向异性、密度不均、填料
10、分布不均、模温不匀、硬化不匀、塑性变形等因素，引起一系列应力的作用，由于这些应力在塑料的粘流态时不能全部消失，故塑件成型固化后存在残余应力。当脱模后由于应力趋于平衡及贮存条件的影响，使塑件发生再次收缩称为后收缩。（4） 后处理收缩 有时塑件按性能及工艺要求，成型后需进行热处理，处理后也会导致塑件尺寸发生变化或收缩称为后处理手搜。影响收缩率的因素（1） 塑料品种方面（2） 塑件特征方面（3） 模具结构方面（4） 成型工艺方面流动性定义：在成型过程中，塑料熔体在一定的温度与压力作用下充填模腔的能力，称为塑料的流动性。流动的实质是分子间相对滑移的结果。聚合物熔体分子的滑移是通过分子链段运动来实现的。
11、影响流动性的主要因素：温度：料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异。压力 ：注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大。 模具结构：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。 此外，只有线型分子结构而没有或很少有交联结构的聚合物流动性好，而体型结构的高分子一般不产生流动。聚合物中加入填料会降低树脂的流动性，加入增塑剂、润滑剂可以提高流动性。相容性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。 热敏性热敏性对热较为敏感，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。水敏性有的塑料（如聚碳酸酯）
12、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。吸湿性 塑料对水分的亲疏程度。比容和压缩比比容是指每一克塑料所占有的体积（以厘米3/克计）。 压缩比是指塑粉与塑件两者体积或比容之比值（其值恒大于1）。 第 3 次课 日期 周次 星期 _ 学时 3_容提要：塑料零件的结构与设计目的要求：1掌握塑件的尺寸精度和表面粗糙度；2掌握塑件的结构设计（脱模斜度、加强筋、圆角设计、支承面及凸台）。重点难点：会分析产品的工艺性能作业： 授课容：24塑料零件的结构与设计塑件的工艺性：是塑件对成型加工的适应性塑件工艺性设计包括 :塑料材料选择、尺寸精度和表面粗糙度、塑件结构塑件工艺性设计的特点：
13、应当满足使用性能和成形工艺的要求，力求做到结构合理、造型美观、便于制造。1塑料材料的选择塑料的选材包括：选定塑料基体聚合物（树脂）种类、塑料具体牌号、添加剂种类与用量等塑料原料选择方法：（1）使用环境(不同的温度、湿度及介质条件、不同的受力类型选择不同的塑料) （2）使用对象（根据国别、地区、民族和具体使用者的不同选材 ） （3）按用途进行分类 （按应用领域 、功能 ）2塑件的尺寸 塑件的尺寸：指塑件的总体尺寸塑件的尺寸受下面两个因素影响：（1）塑料的流动性（大而薄的塑件充模困难）（2）设备的工作能力（注射量、锁模力、工作台面）塑件的精度：塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合
14、程度，即所获塑件尺寸的准确度。影响塑件尺寸精度的因素:（1）模具的制造精度、磨损程度和安装误差（2）塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化（3）塑件成型后的时效变化尺寸精度的确定：（1）对于塑件上孔的公差可采用基准孔，可取表中数值冠以（）号；对于塑件上轴的公差可采用基准轴，可取表中数值冠以（）号。（2）一般配合部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度。（3）模具尺寸精度比塑件尺寸精度高2-3级。3塑件的表面质量表面粗糙度、光亮程度色彩均匀性表面缺陷：缩孔、凹陷推杆痕迹对拼缝、熔接痕、毛刺等表面质量一般模具表面粗糙度要比塑件的要求高 12级4塑件的几何形状 （1）表面形状 塑件的外表面形状应尽可能保证有利于成型（2）脱模斜度 为了便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，必须在塑件外表面脱模方向上留有足够的斜度，在模具上称为脱模斜度。脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率，一般取30 130。脱模斜度方向 外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得 形以小
