高分子材料成型工藝及模具設計(緒論)

1、高分子材料成型工藝及模具設計 總學時：48 理論學時：44 實驗：4一課程的目的和任務1、了解高分子材料成型在國民經(jīng)濟中的地位,存在 的問題及發(fā)展狀況,未來前景；2、了解常用塑料的成型特性及工作特性；3、掌握塑料零件的設計方法及注意的問題；8/15/202214、了解成型塑料件的各種模具類型及適用成型的塑料品種和成型設備；5、掌握塑料最常用成型模具的設計方法,包括澆注系統(tǒng)、成型零件、頂出裝置、側(cè)抽芯機構、脫螺紋機構、冷卻系統(tǒng)等的設計，達到能夠獨立設計一般的塑料成型模具。8/15/20222二、課程的基本要求： 學習本課程時除了重視其中必要的工藝原理、結構設計以外，特別應注意理論聯(lián)系實際，盡量多

2、進行一些現(xiàn)場教學，向有經(jīng)驗的工人師傅和工程技術人員學習。8/15/20223三、課程的基本內(nèi)容 高分子材料的成型特性和塑料常用成型方法；塑料成型模具的設計方法、步驟等。1、高分子材料成型理論基礎2、塑料的成型加工3、塑料模具設計8/15/20224四、學時分配1、高分子材料成型理論基礎 8 學時2、塑料的成型加工 12 學時3、塑料模具設計 24 學時8/15/20225緒 論聚合物加工是將聚合物（有時加入各種添加劑、助劑或改性材料等）轉(zhuǎn)變成實用材料或制品的一種工程技術。聚合物塑料、橡膠、合成纖維等聚合物加工與成形通常有以下形式：8/15/20226聚合物熔體的加工 以擠出、注射、壓延或模壓等

3、方法制取熱塑性塑料型材和制品； 熱固性塑料采用模壓、注射或傳遞模塑；橡膠制品的加工也屬此類；擠出法還可用于纖維紡絲。8/15/20227類橡膠狀聚合物的加工 采用真空成形、壓力成形或其它熱成形技術等，制造各種容器、大型制件和某些特殊制品。薄膜或纖維的拉伸也屬此類。8/15/20228聚合物溶液的加工 如以流涎方法制取薄膜的技術。油漆、涂料和粘合劑等也往往采用溶液方式制造。 低分子聚合物或預聚物的加工 如丙烯酸酯類、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂及澆鑄聚酰胺等均可用這種技術制造各種尺寸的整體澆鑄制件或增強材料。8/15/20229聚合物懸浮體的加工 如以橡膠膠乳、聚乙酸乙烯酯膠乳或其它膠乳等生產(chǎn)多種膠

4、乳制品、涂料、粘合劑、搪塑塑料制品等。聚合物的機械加工 經(jīng)濟上考慮或難采用上述方法，可采用車、銑、刨等，制取某些產(chǎn)品，通常選擇適當?shù)摹懊鳌眮磉M行。除機械加工外，流動硬化是基本程序。8/15/202210加工時變化類型： 第一類：主要發(fā)生物理變化（熱塑性聚合物加工屬此類）加熱流動（或形變）和冷卻固化僅是一種物理變化，纖維或薄膜拉伸過程也是物理變化。8/15/202211第二類：只發(fā)生化學變化 如鑄塑成形中單體或低聚物在引發(fā)劑或熱的作用下因發(fā)生聚合反應或交聯(lián)反應而固化。 第三類：同時兼有物理和化學變化加熱流動和交聯(lián)固化作用熱固性塑料的模壓成形、注射成形和傳遞模塑成形及橡皮的成形等。8/15/20

5、2212加工技術包括四個過程：混合、熔融和均化作用輸送和擠壓拉伸或吹塑冷卻和固化8/15/202213 但并不是所有制品的加工成形過程都經(jīng)過以上四步。 如：注射與模壓通常不需經(jīng)拉伸或吹塑。熱固性聚合物交聯(lián)硬化成形后不需冷卻。本課程只討論與塑料、橡膠和纖維有關的加工理論與技術，著重塑料。模具設計以注射模為主。8/15/202214第一節(jié) 塑料及其應用一、塑料及其性能特點1.密度小2.比強度高3.耐腐蝕4.絕緣、隔熱隔音5 .抗震、減摩耐磨6 .光學性能及多種防護性能8/15/202215二、塑料工業(yè)的發(fā)展 1 .初創(chuàng)階段2 .發(fā)展階段3 .飛躍發(fā)展階段4 .穩(wěn)定增長階段8/15/202216第二

6、節(jié) 塑料制品成型工藝及模具分類一、塑料制品及成型方法分類 塑料工業(yè)包括塑料生產(chǎn)和塑料制件生產(chǎn)塑料生產(chǎn)樹脂或塑料制件原材料生產(chǎn)塑料制件生產(chǎn)成型加工 機械加工 修飾加工 裝配（圖1.1）塑料制件的生產(chǎn)過程 8/15/2022178/15/202218由一種或多種單體相互加成，結合為高分子化合物的反應，叫做加聚反應。在該反應過程中沒有產(chǎn)生其他副產(chǎn)物，生成的聚合物的化學組成與單體的基本相同。 縮聚反應是指由一種或多種單體互相縮合生成高聚物，同時析出其他低分子化合物（如水、氨、醇、鹵化氫等）的反應。 縮聚反應生成的高聚物的化學組成與單體的不同。 8/15/202219二、塑料成型模具及其分類1.注射模2

7、.壓制模（壓縮模）3.壓注模4.擠出模5.中空吹塑成型模具6.氣壓成型模具8/15/202220第三節(jié) 塑料模具技術及其發(fā)展趨勢一、塑料模具在塑料成型中的重要性二、我國模具工業(yè)的發(fā)展狀況三、模具成型技術的發(fā)展趨勢8/15/202221塑料模具及發(fā)展趨勢 模具材料成型加工中的工藝裝備。 利用其特定形狀復制成型或復制加工具有一定形狀和尺寸制件的工具。 多次使用 大批量生產(chǎn) 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。8/15/202222我國模具工業(yè)發(fā)展起步較晚，20世紀80年代前，模具工業(yè)基礎差，技術設備落后，管理水品低。1989年國務院頒布關于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定（模具列為機械工業(yè)技術改造序列的首位）199

8、7年列于當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術目錄、鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄模具產(chǎn)品復雜、精密、高效、長壽命模具工業(yè)技術密集、設備先進、管理科學8/15/202223 塑料模具成型塑料制件的工藝裝備或工具。 根據(jù)工藝方法不同分為： 注射模具、壓縮（壓制）模具、擠出模具、 傳遞模具、中空吹塑模具、熱成型模具等。8/15/202224 合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具三大重要因素（現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)） 一副優(yōu)良塑料模具成型幾十萬、甚至上百萬次 設計、選材、制造、使用維護8/15/202225模具設計要求生產(chǎn)尺寸精度、外觀、 物理性能、力學性能等滿足使用 要求優(yōu)質(zhì)制件。模具使用高效、自動化、操作簡便

9、、 壽命長。模具制造結構合理、制造容易、 成本低廉。 8/15/202226塑料模具技術發(fā)展趨勢：塑料模具的結構、性能、質(zhì)量均影響塑料制件的質(zhì)量和成本。發(fā)展趨勢：1.塑料模具標準化研究方向熱流道標準元件、模具標準溫控裝置、精密標準模架、精密導向件系列、標準模板及模具標準件的先進技術和等向性標準化模塊。8/15/2022272. CAD/CAM/CAE技術的應用 工藝性分析 控制數(shù)控機床 流動模擬 溫 度應力模擬 計算工作 完成制造 冷卻、翹曲等設計繪圖8/15/2022283.加強理論研究 模具生產(chǎn)由傳統(tǒng)的經(jīng)驗設計向理論設計、數(shù)值模擬的方向發(fā)展。理論設計模板剛度、強度的計算，流變充型理論的研究

10、和基于計算機應用的成型過程模擬分析等。今后工作如何將理論與生產(chǎn)實際相結合，進一步加強對塑料熔體在三維模腔中流動行為的研究。8/15/2022294.塑料模具專用材料的研究與開發(fā)加工性好，熱處理變形小 ,壽命高具體可分為5種類型:（1）基本型 如55鋼,使用硬度小于20HRC，切削加工性能好，但模腔表面粗糙度高，使用壽命低，已被預硬型鋼取代 。8/15/202230（2）預硬型淬透性高，加工性能好，調(diào)質(zhì)后硬度為2535HRC通用塑料模具鋼典型品種：3Cr2Mo或P20（美國）8/15/202231（3）時效硬化型耐磨、耐蝕性優(yōu)于預硬型，時效處理后，硬度可達4050HRC典型品種：25CrNi3MoAl或P21（美國） 日本NAK55用于復雜、精密塑料模具，或大批量生產(chǎn)長壽命模具。8/15/202232（4）熱處理硬化型使用硬度可達5060HRC，模腔很高鏡面程度，可進行表面強化處理典型品種：Cr12MoV 或 D2（美國）8/15/202233（5）馬氏體時效鋼 和粉末冶金模具鋼 適用于要求高耐磨、高耐蝕、