塑料制品及其成型模具設計

塑料制品及其成型模具設計機械工程與自動化學院蔡玉俊0.1模具的地位與作用模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，受到政府和企業(yè)界的高度重視。模具是工業(yè)生產(chǎn)之母（中國人）模具工業(yè)是金屬加工業(yè)中之王；（德國人）模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石；（美國人）模具是促進社會繁榮富裕的動力（日本人）當今，“模具就是產(chǎn)品質(zhì)量”，“模具就是經(jīng)濟效益”的觀念，已被越來越多的人所接收。使用模具生產(chǎn)零件，具有生產(chǎn)率高、質(zhì)量好、成本低和節(jié)約能源與原材料等一系列優(yōu)點，已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向[1,2]。第0章緒論0.2模具的種類與塑料模具

模具的類型通常是按照加工對象和工藝的不同進行分類，從行業(yè)角度的區(qū)分來看主要有（1）塑料模具（2）橡膠模具（3）金屬冷沖模具（4）金屬冷擠壓模具和熱擠壓模具（5）金屬拉拔模具（6）粉末冶金模具（7）金屬壓鑄模具（8）金屬精密鑄造模具（9）玻璃模具（10）玻璃鋼模具等等。

四大工業(yè)材料：鋼鐵、木材、水泥、塑料（第四）第0章緒論0.2模具的種類與塑料模具吹塑模

冷沖模連續(xù)模

第0章緒論0.2模具的種類與塑料模具

塑料模第0章緒論0.2模具的種類與塑料模具

塑料模第0章緒論0.2模具的種類與塑料模具

塑料模具結(jié)構(gòu)第0章緒論0.2模具的種類與塑料模具

塑料模具結(jié)構(gòu)第0章緒論0.3模具及其先進制造技術為了適應用戶對模具制造的短工期、高精度、低成本的迫切要求，模具企業(yè)必須首先用計算機輔助設計CAD、計算機輔助制造CAM、計算機輔助工程CAE、逆向工程RE、數(shù)字化管理、數(shù)字化生產(chǎn)流程來改造自己。第0章緒論0.3.1模具計算機輔助設計CAD典型的數(shù)字化設計效果圖(作品)第0章緒論0.3.2模具CAE分析塑料澆口位置的確定第0章緒論0.3.3模具計算機輔助制造CAM動態(tài)加工演示圖片、錄像第0章緒論0.3.4模具逆向工程RE逆向（反求）工程實例第0章緒論0.4模具專業(yè)人員的就業(yè)情況第0章緒論0.5學習本課程的目的、要求和方法學習本課程的目的掌握塑料、塑料制品、塑料成型工藝和塑料成型模具的基礎知識、基礎理論和基本設計方法；能正確設計中等復雜程度的塑料模具和常見的塑料制品；對塑料制品成型過程中出現(xiàn)的常見缺陷，能進行正確的分析判斷并解決之。第0章緒論0.5學習本課程的目的、要求和方法要求理論聯(lián)系實際。在學習好相關的基礎理論知識和基本設計方法的同時，還必須具備實際動手能力即掌握上機操作，生產(chǎn)塑料制品的基本技能和用計算機設計塑料制品和塑料模具的技能。第0章緒論0.5學習本課程的目的、要求和方法學習方法上課認真聽講，實訓時踏踏實實練習。對所見制品或模具要與所學內(nèi)容聯(lián)系起來。注意收集有關資料和樣品，尤其是有特點、有代表性的樣品、圖文、數(shù)據(jù)、影像等，建立并時時豐富自己的資料庫，定時進行歸納分類和整理。第0章緒論第1章塑料成型技術的基本知識

－1.1塑料的基礎知識塑料的定義塑料是以高分子合成樹脂為主要原料加上旨在改善和提高其性能的各種添加劑制成的合成材料。塑料的組成塑料由合成樹脂、各種添加劑如填充劑（填料）、增塑劑、潤滑劑、穩(wěn)定劑、著色劑和固化劑等共同組成。第1章塑料成型技術的基本知識

－1.1塑料的基礎知識樹脂決定著塑料的性質(zhì)和在類別，是塑料中最主要的原料。填充劑有增量作用以減少合成樹脂的比例，利于降低成本，同時還有改善性能的作用。增塑劑可改善塑料的成型性能，降低剛性和脆性即增加塑性、流動性和韌性。穩(wěn)定劑可以抑止和防止降解，它可分為三種即1）熱穩(wěn)定劑—防止受熱而降解；2）光穩(wěn)定劑—防止因受光而降解3）抗氧化劑—防止發(fā)生氧化而加速降解4）著色劑—主要起裝飾美化作用但同時還可提高塑料的光和熱的穩(wěn)定性和耐候性。第1章塑料成型技術的基本知識

－1.1塑料的基礎知識塑料的分類1.按合成樹脂的分子結(jié)構(gòu)分類

1）熱塑性塑料是由可以多次加熱加壓，反復成型，具有一定的可塑性的合成樹脂的各種添加劑、著色劑制成的塑料。在反復加熱加壓的多次成型過程中，只有物理變化而無化學變化；其變化過程是可逆的；其分子結(jié)構(gòu)是線型或支鏈型（圖1.1－鄒P40.1）的二維結(jié)構(gòu)聚合物。

2）熱固性塑料與前者相比主要不同處是：不但合成樹脂有所不同，而且在添加劑中還加入了固化劑。因此在加熱成型過程中，當溫度達到使固化劑產(chǎn)生化學變化的溫度時，其分子結(jié)構(gòu)從線型結(jié)構(gòu)或支鏈型結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀的交聯(lián)體形（圖1.1－鄒P40.1）三維結(jié)構(gòu)而固化，再加熱也不再變化。整個成型過程中既有物理變化也有化學變化，其過程是不可逆的。第1章塑料成型技術的基本知識

－1.1塑料的基礎知識2.根據(jù)塑料的用途分類1）通用塑料即普通的易于成型、產(chǎn)量大，用途廣而又廉價累的塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料2）工程塑料即可成型工程結(jié)構(gòu)件一類的塑料。較之前者有強度高、尺寸穩(wěn)定，在高溫下變形小，能保持良好的性能如ABS、尼龍、聚甲醛等。3）特種塑料即有特種功能的塑料。如耐高低溫、高沖擊、具有高強度的塑料；具有導電、或超導功能的塑料等到。第1章塑料成型技術的基本知識

－1.2塑料的使用性能塑料及其制品的優(yōu)點（1）質(zhì)輕：最輕的塑料泡沫0.01～0.05

普通塑料的相對密度0.9～2.3

飛機火箭之類要求減輕重量的制品中—特殊重要作用（2）有優(yōu)良的電絕緣性能（3）有良好的耐腐蝕性能（4）減震消音作用強（5）隔熱保暖性能好（6）力學強度范圍寬－－根據(jù)使用要求可柔、可韌、可剛（7）優(yōu)異的透光性和防護性，常用作玻璃替代品第1章塑料成型技術的基本知識

－1.2塑料的使用性能塑料的缺點（1）耐熱性差，高溫下強度迅速下降。（2）有的塑料燃燒時，釋放出刺激性、腐蝕性等有害氣體。（3）導熱性差，膨脹系數(shù)大，高溫下易變形。（4）在日光、大氣、高溫作用下產(chǎn)生老化。（5）有的塑料制品，機械強度較低。第1章塑料成型技術的基本知識

－1.3常用塑料的成型性能常用熱塑性塑料的成型性能1）流動性：塑料熔體在一定溫度和壓力下流動的距離或注滿型腔的能力影響塑料流動性的因素：（1）溫度（2）壓力（3）模具結(jié)構(gòu)2）收縮性：收縮的大小，以制品收縮尺寸的單位長度百分比來表示，稱為收縮率。第1章塑料成型技術的基本知識

－1.3常用塑料的成型性能實際收縮率（公式）大型、精密模具成型件尺寸計算收縮率（公式）普通中、小型模具成型件尺寸3）相容性（共混性）4）吸濕性5）熱敏性即某些熱穩(wěn)定性差的塑料，遇高溫或高溫中時間較長時發(fā)生降解，變色等現(xiàn)象。6）結(jié)晶性第1章塑料成型技術的基本知識

－1.3常用塑料的成型性能熱固性塑料的成型工藝特性1）流動性：2）收縮性3）比容和壓縮率4）固化速度5）水分和揮發(fā)物含量過高流動性過大，易產(chǎn)生溢邊和內(nèi)應力，使制品收縮加大而加劇變形且制品中易產(chǎn)生氣泡使強度降低并產(chǎn)生水紋，光澤不好。但含水分少，又會大大降低其流動性，成型時不易充滿型腔，成型困難，此時必須加大成型壓力，從而加劇模具磨損，降低模具壽命。第1章塑料成型技術的基本知識

－1.4注射成型原理與成型工藝工程圖1.2(鄒P21圖0.2)第1章塑料成型技術的基本知識

－1.4注射成型原理與成型工藝工程每一個塑料制品必須經(jīng)過的循環(huán)過程：合模注射成型保壓之后預塑冷卻之中定型開模取出制品四個工序。注射成型工藝過程循環(huán)示意圖如圖1.3所示。（圖1.3）(鄒P22圖0.3)第1章塑料成型技術的基本知識

－1.4注射成型原理與成型工藝工程兩板式模具工作流程第1章塑料成型技術的基本知識

－1.4注射成型原理與成型工藝工程第1章塑料成型技術的基本知識

－1.4注射成型原理與成型工藝工程第1章塑料成型技術的基本知識

－1.4注射成型原理與成型工藝工程

相關錄像？？（有嗎？）§4.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

一、注射模的結(jié)構(gòu)組成注射模動模定?！?.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

一、注射模的結(jié)構(gòu)組成一、注射模的結(jié)構(gòu)組成根據(jù)各零件所起作用細分型腔澆注系統(tǒng)導向機構(gòu)推出機構(gòu)冷卻與加熱裝置排氣系統(tǒng)支承與緊固零件分型與抽芯機構(gòu)§4.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型§4.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

二、注射模的類型特種模具普通模具二板一開式結(jié)構(gòu)模具三板二開式結(jié)構(gòu)模具一模單腔一模多腔一模單腔一模多腔滑動型芯模具（斜導柱側(cè)抽芯）瓣合式模具（HALF——哈夫模）螺紋模具滑動型芯與哈夫模塊相結(jié)合模具其它模具§4.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

二、注射模的類型單分型面注射模雙分型面注射模帶活動鑲件注射模側(cè)向分型抽芯注射模自動卸螺紋注射模定模推出機構(gòu)注射模熱流道注射?！?.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

二、注射模的類型1.單分型面注射?！?.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

二、注射模的類型2.雙分型面注射模也稱三板式注射模，中間增加了一個可移動的流道板。§4.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

二、注射模的類型單分型面注射?！?.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

二、注射模的類型3.帶活動鑲件注射模模具上設有活動的型芯、螺紋型芯或HALF塊。§4.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

二、注射模的類型3.帶活動鑲件注射?！?.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

二、注射模的類型4.側(cè)向分型抽芯注射模成型帶側(cè)孔或側(cè)凹的塑件§4.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

二、注射模的類型4.側(cè)向分型抽芯注射?！?.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

二、注射模的類型5.自動卸螺紋注射模成型帶有內(nèi)螺紋或外螺紋的塑件，為了能自動卸螺紋在模具內(nèi)設有能轉(zhuǎn)動的螺紋型芯或螺紋型環(huán)?！?.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

二、注射模的類型5.自動卸螺紋注射?！?.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

二、注射模的類型6.定模推出機構(gòu)注射模由于塑件結(jié)構(gòu)特殊需求在定模設推出機構(gòu)。§4.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

二、注射模的類型6.定模推出機構(gòu)注射?！?.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

二、注射模的類型7.熱流道注射模成型后只有塑件冷卻而澆注系統(tǒng)不冷卻，只取出塑件，澆注系統(tǒng)仍留在模具上?！?.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

二、注射模的類型7.熱流道注射?！?.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型

三、典型結(jié)構(gòu)的組成與組合側(cè)面分型模板結(jié)構(gòu)二板式三板式成型零件流道、澆口推出機構(gòu)整體式、鑲拼式單型腔、多型腔直接澆口側(cè)澆口、點澆口、潛伏式澆口熱流道推管、推桿、推板氣壓推出滑動型芯哈夫?；顒予偧D(zhuǎn)脫模強制脫模注射模典型結(jié)構(gòu)組成分類注射模具的基本種類

標準模具推板模具滑塊模具示意圖主要部件鎖板模SS頂出系統(tǒng)型腔主流道鎖板模DS鎖板模SS頂出板型腔主流道鎖模板DS頂出系統(tǒng)斜導柱型腔滑塊主流道特性最簡單模具兩半模一個分型面一個開模方向脫模靠重力，頂出桿或頂管。結(jié)構(gòu)類似於標準模具、但由推板頂出。結(jié)構(gòu)類似於標準模具但增設了斜導柱和滑塊，以增加側(cè)向運動。塑件可成型不帶側(cè)凹凸的所有塑件可成型不帶外側(cè)凹凸的杯狀塑件可成型帶側(cè)凹凸及外螺紋的塑件注射模具的基本種類

瓣合型腔模具帶退螺紋裝置的模具三板式模具結(jié)構(gòu)示意圖主要元部件頂出系統(tǒng)模套相拼型腔型腔主流道頂出系統(tǒng)導向螺紋齒輪型芯型腔頂出系統(tǒng)頂出桿型腔主流道用分流道特性設計結(jié)構(gòu)與標準模具相近，但這種結(jié)構(gòu)帶有成型帶外側(cè)凸凹或有外螺紋的塑件的哈夫塊。螺紋成型型芯靠機械啟動、旋轉(zhuǎn)退出。兩個分型面，中間板由鎖鏈或推板拉桿啟動，兩級分型。塑件用來成型帶側(cè)凸凹或有螺紋的橢圓或?qū)捫退芗３尚蛢?nèi)帶螺紋或外螺紋的塑件。塑件與分流道自動分離?！?.1注射模的結(jié)構(gòu)組成與類型思考與練習：注射模結(jié)構(gòu)一般由哪幾部分組成？各組成部分的主要作用是什么？自信和希望是青年的特權。

——大仲馬1.一般側(cè)向抽芯距離是多少？2.斜銷角度α與楔緊塊角度α′的關系？3.斜滑塊抽芯分型和斜導柱分型抽芯的區(qū)別是什么？圖a圖b問題：目的與要求1.掌握注射機最大注射量和鎖模力的校核方法。2.掌握模具與注射機安裝部分相關尺寸和開模行程的校核。重點和難點：注射機有關工藝參數(shù)的校核§4.2注射機有關工藝參數(shù)的校核注射機類型螺桿式柱塞式注射機技術參數(shù):注塑裝置參數(shù)、合模部件參數(shù)、整機性能參數(shù)一、最大注射量校核§4.2注射機有關工藝參數(shù)的校核

注射機每次實際的注射量應在最大注射量的80%以內(nèi)注射量以容積表示:V≤0.8V機

V塑料≥K壓V

其中:V——塑件的總體積(塑件+澆注系統(tǒng))V機——注射機的最大注射量(cm3)V塑料——成型塑件所需塑料的體積

K壓——壓縮比(表5-5)注射量以重量表示:G≤0.8G機

G=p′V

其中:G——塑件的總重量(塑件+澆注系統(tǒng))G機——注射機的最大注射量(g)p′——料筒溫度和壓力下塑料的密度(g/cm3)二、注射壓力的校核校驗注射機的額定注射壓力能否滿足塑件成型時所需的壓力P公≥P注其中:P注——塑料成型時所需的注射壓力(查表5-6)P公——注射機公稱注射壓力P注受澆注系統(tǒng)、型腔內(nèi)阻力、模具溫度等因素影響P注太大：毛邊大、脫模困難、塑件表面質(zhì)量差、內(nèi)應力大P注太小：不能順利充滿型腔、無法成型三、鎖模力的校核鎖模力指的是鎖模裝置對模具施加的最大加緊力F鎖≥q·A分其中：

F鎖——注射機的額定鎖模力(N)A分——塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積(mm2)q——型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力（表5-7）(MPa)§4.2注射機有關工藝參數(shù)的校核四、裝模部分有關尺寸的校核噴嘴尺寸定位孔尺寸拉桿間距模具閉合厚度安裝螺孔尺寸§4.2注射機有關工藝參數(shù)的校核

四、裝模部分有關尺寸的校核1噴嘴尺寸澆口套球面R和噴嘴前端球面半徑R0噴嘴孔徑d0和澆口套小端孔徑d正確關系為：

d=d0+(0.5～1)mmR=R0+(1～2)mm§4.2注射機有關工藝參數(shù)的校核

四、裝模部分有關尺寸的校核2定位孔尺寸h:小型模具取8～10)mm

大型模具取(10～15)mm§4.2注射機有關工藝參數(shù)的校核

四、裝模部分有關尺寸的校核3.拉桿間距模具的外形尺寸應小于注射機的拉桿間距，以保證模具能安裝到注射機工作臺面上?！?.2注射機有關工藝參數(shù)的校核

四、裝模部分有關尺寸的校核4.模具閉合厚度Hmax≥Hm≥Hmin§4.2注射機有關工藝參數(shù)的校核

四、裝模部分有關尺寸的校核5.安裝螺孔尺寸模具重量