塑料模具设计精品教案

NO1.第七章塑料成形概述§7.1 塑料及塑料模的基本概念塑料的概念：以合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂制成的高分子有机化合物。

如图1所示，这些产品是什么材料制做的？你是否拥有这种材料的产品？举出2-3个例子。

（设问引入新课）图1 塑料制品一、塑料的分类和工艺特性1、分类（理解两个概念）（1）热固性塑料：将塑料升温熔融为粘稠液体后施加高压，可以充满的型腔而后使其冷却固化定型成为制品，如果在将其加热不再溶解。

在成型过程中，该塑料是发生化学变化，其变化过程基本上是不可逆的．常见的塑料有酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂、脲醛塑料和不饱和聚脂。

（2）热塑性塑料：将该类塑料升温熔融为粘稠液体后施加高压，便可以充满一定形状的型腔而后使其冷却固化定型成为制品．如果在将其加热又可进行另一次塑料成型，如此可反复地进行多次．在成型过程中，该塑料主要是发生物理变化，仅有少量化学变化，其变化过程基本上是可逆的常见的塑料有聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS（丙烯腈/丁二烯/苯乙烯的共聚物）。

注意：热塑性塑料与热固性塑料有关成型方面的区别2、塑料成形工艺特性概念：塑料在成形过程中表现出来的特有性质。

（1）流动性遇到成型形状复杂、壁薄或尺寸较大的制品时，产品设计者应考虑在满足制品使用性能的前提下，优先选择流动性好的塑料来成型。

1）流动性对成形的影响A、流动性好：易充满型腔，压力小；B、流动性差：不易充满型腔，压力大；2）影响流动性的因素：3）比较塑料的流动性（2）收缩性由于收缩率与塑件结构有关,所以设计模具时，需根据模塑收缩率来计算型腔的尺寸。

1）收缩率的定义。

2）影响的因素。

（3）结晶性（4）硬化特性（5）吸湿性与热敏性二、塑料成形方法与塑料模的种类此内容只要求了解后面再详细讲解1、注射成形及注射模2、压缩成形及压缩模3、压注成形及压注模4、挤出成形及挤出模三、塑料的特性（展示实物比较）1、质量轻2、比强度高3、化学性能性好4、电性能优良5、减摩、耐磨性能优良、自润滑性好6、吸震和消声性能好7、成形加工方便§7.2 塑件的结构工艺性塑件的结构工艺性的概念：塑件在满足使用要求的前提下，其结构应尽可能符合成形工艺要求，从而简化模具结构降低成本。

结构工艺性的内容（展示塑料制件）1、塑件尺寸、精度及表面粗糙度（1）尺寸塑件尺寸——塑件的总体尺寸。

（2）精度1）课本的表7.2是模塑件尺寸公差国家标准（GB/T 14486－1993），表7.3是常用塑料材料的公差等级选用。

（学生要会查表）2）影响塑件尺寸精度的因素：A、模具制造的精度，约为1/3。

B、成型时工艺条件的变化，约为1/3。

C、模具磨损及收缩率的波动。

具体来说，对于小尺寸制品，模具制造误差对尺寸精度影响最大；而大尺寸制品则收缩波动为主要。

（3）表面粗糙度塑件制品的表面质量要求:1）表面粗糙度要求。

2）表面光泽性、色彩均匀性要求。

3）云纹、冷疤、表面缩陷程度要求。

4）熔结痕、毛刺、拼接缝及推杆痕迹等缺陷的要求。

2、壁厚就设计原则来说要求同一塑件各处的壁厚均匀一致，否则制品成型收缩不均，易产生内应力，导致制品开裂、变形。

如课本表7.4的的推荐值。

塑件的最小壁厚应满足的条件：*保证塑件的使用时的强度和刚度。

*使塑料熔体充满整个型腔。

塑件壁厚过小，则塑料充模流动的阻力很大，对于形状复杂或大型塑件成型较困难。

比较图2壁厚的合理性。

图2 改善塑料件壁厚的措施塑件壁厚过大，则不但浪费塑料原料，而且还给成型带来困难，尤其降低了塑件的生产率，还给塑件带来内部气孔、外部凹陷等缺陷。

所以正确设计塑件的壁厚非常重要。

壁厚取值应当合理。

3、形状设计设计塑件的内外表面形状要尽量避免侧凹结构，以避免模具采用侧向分型和侧向抽芯机构，否则因设置这些机构而使模具结构复杂.不但模具的制造成本提高，而且还会在塑件上留下分型面线痕。

典型实例见课本表7.6（比较法讲解）成型侧孔和凸凹结构为例。

比较两种方案，从而选择优良的设计方案。

4、孔的设计1．孔与孔的距离，孔边至塑件边缘距离应不小于孔径。

详见课本表7.7孔因承受较大负荷，可设计周边增厚来加强。

如图3所示。

图3 孔的加强（1）通孔、盲孔和异形孔三大类，下面分别介绍它的成型方法。

1）通孔时型芯的这三种结构形式。

是根据通孔大小和深度的具体情况从而满足型芯足够的抗弯能力的需要出发而设计。

如图4所示图4 通孔的成形方法2）盲孔：盲孔只能用一端固定的型芯来成型。

为避免型芯弯曲，对于注射和压注成型，孔深不得大于孔径的４倍；对于压缩成型，平行与施压方向的孔深度为孔径的２倍。

对于细长型芯,为防止其弯曲变形，在不影响塑件的条件下，可在塑件的下方设支承柱来支撑。

3）异形孔：斜孔或形状复杂的孔可采用拼合的型芯来成型。

如图5所示图5 用拼合型芯成型复杂孔引导学生区别孔的三种成形方法5、嵌件设计（汽车的方向盘是实例）（1）了解塑件中镶入嵌件的目的：增加局部强度、硬度、耐磨、导磁、导电性能，加强塑件尺寸精度和形状的稳定性，起装饰作用等。

（2）嵌件设计的要点：1）防止嵌件在塑件中转动或被抽离。

柱状嵌件可在外形滚直纹并切出沟槽，或在外表面滚菱形花纹。

针杆状嵌件可切口或冲孔。

如图6示。

图6 常用的嵌件种类2)成型时嵌件周围产生严重的应力集中和熔接痕。

嵌件转折处应以斜面或圆角过渡，在机加工后应进行去毛刺和去油污处理。

3)嵌件安装准确且有良好的稳定性。

模具的定位孔、定位杆与嵌件之间采用间隙配合，配合长度应足够使嵌件抵抗物料的冲击。

如图7所示：图7 嵌件安装4)防止细长或薄板类嵌件受塑料压力作用而弯曲变形。

5)为了提高安放嵌件的效率，可采取将嵌件成组安放。

塑件成型之后再将嵌件两端连接部分切断。

6、其他结构要素(1)脱模斜度当塑件成型后因塑料收缩而包紧型芯，若塑件外形较复杂时，塑件的多个面与型芯紧贴，从而脱模阻力较大。

为防止脱模时塑件的表面被檫伤和推顶变形，需设脱模斜度。

如图8所示：图8 塑件的脱模斜度（2）圆角塑件除了必须要保留的尖角外，凡转角处应采用圆弧过渡。

一般即使取0.5也可以增加塑件的强度。

设计塑件内外表面转角圆角时，如图 9所示确定内外圆角半径。

展示塑件激发学生学习兴趣图 9 圆角半径图塑件设计成圆角的作用：1）避免产生应力集中。

2）提高了塑件强度。

3）利于塑料的充模流动。

4）塑件对应模具型腔部位设计成圆角，可以使模具在淬火和使用时不致因应力集中而开裂，提高模具的坚固性。

（3）加强筋为了提高塑件的强度和防止塑件翘曲变形,常设计加强筋,如图筋的设置位置应沿塑料充模流向，降低充模流动阻力．见图10 所示：图10 加强筋加强筋的正确形状和设计原则：1）沿塑料流向设置，从而降低塑料的充模流动阻力。

如图11所示：图11 加强筋的正确设计2）应避免或减少塑料的局部集中，以防止产生凹陷和气泡。

如图12所示：图12 在塑件平面底部布置加强筋3）筋与筋的间隔距离应大于塑件的壁厚。

（4）支承面当塑件上有一面作为支承面来使用时，将该面设计为一个整面是不合理的，如图13所示。

因为平板状在成型收缩后很容易翘曲变形，稍许不平都会影响良好的支承作用，故以边框式或点式(三点或四点)结构设计塑件支承面。

图13 塑件的支承面当塑件底部有加强筋时，应使加强筋高度低于支承面至少0.5mm 。

如图14所示：图14 加强筋与支承§7.3 塑料成形设备常用的设备：注射机、液压机、挤出机一、注射机的分类1、分类（1）卧式注射机：注射装置轴线与锁模机构轴线呈一条直线并水平排列。

（此类型最常用）如图15所示：优点：机身较低，利于操作和加料，可实现全自动操作，机床因重心低而稳定。

图15 卧式注射机（2）立式注塑机：注射装置垂直装设，并与锁模机构移动方向成一条轴线。

（3）直角式注塑机：注射装置轴线与锁模机构轴线相互正交垂直。

还有多工位旋转式注塑机、双色注塑机等专用注塑机。

2、注塑机的规格型号（1）注塑机的最大注射量：注射柱塞或螺杆作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注出量。

注射量的表示方法：1.公称重量（g） 2.公称容积（cm3）例如：国产注塑机xs-z-30型、xs-zy-500型、xs-zy-1000型，表示注塑机可注射聚苯乙烯塑料的公称容积为30cm3、500cm3和1000cm3，xs-塑料注射成型机，z-柱塞式，zy-螺杆式。

（2）注射压力塑料机的最大注射压力应等于或大于塑件成型所需要的注射压力。

（3）锁模力锁模力又称合模力。

注塑机的锁模力必须大于模具在模腔压力作用下产生的开模力，否则模具分型面将会分开而溢料。

（4）模具安装固定1）模具厚度与注塑机模板的闭合厚度安装模具的厚度（Hm）应在注塑机的最大模具厚度和最小模具厚度之间，即:H min < H m < H max第八章注射成形工艺及注射模§8.1 注射成形原理及工艺特点1、注射成形原理见图16：图16 注射成形原理图2、成形工艺过程:注射前的准备、注射成形过程、制品的后处理。

注射成形过程如图17所示：要求学生掌握成形过程图17 注射成形过程3、注射成型工艺参数详见课本表8.1（1）温度：料筒温度、喷嘴温度、模具温度、脱模温度（2）压力：塑化压力、注射压力、保压压力、模腔压力（3）时间：注射时间、保压时间、冷却时间§8.2注射模的分类与结构组成一、注射模的分类塑料模的的分类方法很多。

最常用的是按照模塑的方法、模具安装方式、型腔数目及分型面形式的不同进行分类。

二、注射模的结构组成1、成型零件：是指直接与塑料接触或部分接触并决定塑件形状、尺寸、表面质量的零件，是核心零件；其包括：凸模、凹模、型芯、螺纹型芯、螺纹型环及镶件等。

2、合模导向机构：保证动、定模按照正确的位置闭合以形成所要求的型腔，避免型芯或凸模先行进入凹模型腔内，以保证不损坏成型零件。

3、浇注系统：塑料熔体从注塑机喷嘴出来后，到达模腔之前在模具中流经的通道。

由主流道、分流道、浇口、冷却穴组成。

4、侧向分型与抽芯机构：在推动塑件脱离模具之前需先将侧型芯抽出，然后再推出塑件，完成侧型芯抽出和复位动作的机构。

5、推出机构：推出机构又称脱模机构，作用是将塑料制品及其浇注系统凝料从型芯上或者凹模内推出来。

6、加热冷却系统：保证塑料熔体的顺利充型和塑件的固化定型。

7、支承部件：包括支承块、支承板以及动模座板、定模板等。

三、小结：注意塑件的结构工艺性和和注射成形工艺过程。

四、课堂练习：根据塑料制件分析其工艺性。

五、作业：比较冲压模和和注射模的结构组成及各零件。

N02.§8.3分型面一、复习旧课引入新课定义：模具用以取出塑件和（或）浇注系统凝料的可分离的接触表面。

二、分型面的形状（1）分型面的表达方法:如图18所示用短，粗实线标出分型面位置，箭头表示分离动作方向。