塑料模具复习资料

思考题：

第一章

1.什么是合成树脂？什么是塑料？为什么塑料能得到日益广泛的应用？

（1）以人工方法合成的树脂。

（2）以合成树脂为主要成分的聚合物。（3）塑料的性能好，制造方便，价格便宜。

2.什么是热塑性塑料？什么是热固性塑料？两者在中质上有何区别？

热塑性塑料的特点：加热——熔融——冷却——固化——加热——重新熔融

热固性塑料的特点：加热——固化——加热——焦化

两者之间的区别：分子结构不同。

3.热塑性塑料的主要成型方法有哪些？热固性塑料呢？

热塑性塑料：1.注射成型 2.挤出成型 3.中空成型

热固性塑料：1.压缩成型 2.压注成型

第二章

1.什么是牛顿流体？牛顿运动过程？

牛顿流体：是流体以切变的方式流动时，其切应力与剪切速率之间存在线性关系。

牛顿运动方程：

?=γ

ητ

2.什么是非牛顿流体？假塑性流体呢？η与η

a

有何本质的不同？

非牛顿流体是指不服从牛顿流变方程的流体。非牛顿指数n﹤1的流体就是假塑性流体

η与ηa的区别：η为粘度系数，为常数，ηa为表观粘度，为变量。

3.聚合物熔体的粘度随剪切速率的变化对塑料成型有何指导意义?

用小截面洗口可提高熔体的剪切速率，降低表观粘度，提高流动性。

第三章

1.设计塑件时为何要同时满足使用要求和结构工艺性？

满足塑件的要求是为了保证塑件的使用性能，满足结构工艺是为了保证塑件的成型性能。2.影响塑件尺寸精度的主要因素是哪些？（1）塑料的收缩率（2）模具成型零件的磨损量（3）模具成型零件的加工误差

3.塑件上为何要设脱模斜度？其大小与哪些因素有关？

设计脱模斜度是为了使塑件能顺利离开模具。脱模斜度设置大小的因素:与塑件品种，塑料收缩率，塑件壁厚和塑件结构有关。

4.塑件壁厚过厚过薄会出现哪些缺陷？怎么样解决？

塑件过薄易产生浇不足缺陷，过厚会因收缩率过大而产生变形。

解决方法：1.过厚：降低厚度，增加肋板。

2.过薄：适当增厚

第四章

1.为何塑件的收缩率称为成形收缩率？怎样选择收缩率？

塑件的收缩与塑料性质，塑件结构和成型条件有关。所以塑件收缩率称为成形收缩率。

选择收缩率：常用平均收缩率

2.结晶型塑料与无定形塑料在加热熔融，冷却，凝固和尺寸收缩率等方面有何差别？

结晶塑料熔化慢，凝固慢，收缩率大。

无定形塑料熔化快，凝固快，收缩率小。

3.试简述注射成型的工艺过程

原料塑化→注射→保压→冷却凝固→开模推出4.何为塑化？其与熔化有何区别？

塑化是时塑料熔体的温度，成分，颜色都均匀化。

区别：塑化后的熔体为粘流态，熔化是使物体处于液态，其不适于塑件。

第五章

1.典型的注射模由哪几个部分组成？各部分的作用何在？

典型注射模的组成：由成型零件，浇注系统，导向零件，推出机构，抽芯机构，调温系统和标准模架组成。

各部分的作用：

成型零件的作用：使塑件具有一定的形状和尺寸。

浇注系统的作用：引导塑料熔体进入模具型腔导向零件的作用：使动定模在开合模运动时保持对中

推出机构的作用：使塑件克服包紧力，被推出模外

抽芯机构的作用：抽出塑件侧孔或侧凹中的型芯

调温系统的作用：使注射模有合适的温度分布标准模架的作用：缩短模具的设计和制造周期并降低成本

2.注射模按总体特征可分为哪几大类？试比较其优缺点

注射模按总体分类特征可分为：单分型面模具，双分型面模具，带抽芯机构的模具，自动卸螺纹结构与热流道模具

优缺点的比较：

单分型面模具：结构简单，制造方便，适合大多数塑件

双分型面模具：适用于点浇口浇注系统

带抽芯机构模具：适合于带侧孔和侧凹的塑件自动卸螺纹模具：适合于带螺纹的塑件

热流道模具：适合于大型，复杂，薄壁的塑件3.设计注射模时为何要对注射模与注射机的相互关系进行校核？有哪些主要的校核指标？

因为注射模必须与注射机配合良好才能充分发挥其使用性能。

主要校核指标：注射量，注射压力，锁模力

第六章

1.为什么说“浇口尺寸越大越容易充型”和“浇口尺寸越小越好”是错误的？

因为浇口截面过大熔体的剪切速率降低，不利于提高流动性。浇口截面过小会降低熔体的充型量，容易发生浇不足。

2.为什么注射成型常在较大的剪切速率范围内进行？

采用较大的剪切速率范围有利于降低表观粘度，改善充型条件。

3.为什么点浇口能获得非常广泛的应用？哪种情况下不易使用点浇口？

因为点浇口有利于提高塑件的表面质量。

不易使用点浇口的情况：收缩形变较大的塑料和单分型面模具

4.普通浇注系统由哪几个部分组成？各部分的作用和设计要求是什么？

普通浇注系统组成：主流道，分流道，浇口和冷料穴组成

各部分的作用：

主流道的作用：将塑料熔体引入浇注系统。设计要求：尽量减小温度和压力的损失分流道的作用：将熔体分配给每个型腔。设计要求：尽量缩短流动路程

浇口的作用：将熔体引入型腔。设计要求：要求截面尽量细小

冷料穴的作用：储存熔体的前锋冷料。设计要求：其设在主流道的末端

第七章

1.选择分型面时，应要考虑哪些方面的问题？考虑有利于脱模，不影响塑件外观，保证塑件的尺寸精度。

2.型芯，凹模，螺纹型芯，螺纹型环有哪些结构设计的方法？

整体式组合式

3.为什么不能用单纯提高模具成型零件制造精度的方法来提高塑件的尺寸精度？

塑件尺寸精度还受塑料收缩率和成型零件磨损量的影响。

4.为什么要成型零件进行刚度和强度校核？型腔允许变形量的不确定原则是什么？

对成型零件进行刚度和强度校核：是为了保证模具安全和塑件精度

型腔允许变形量的不确定原则是：熔体无溢出第八章

1.为什么注射模要设置导向机构？导向机构分哪几种形式？各有何特点？

导向机构的作用：保证动定模的运动对中，承受一定的侧应力，保护主型芯。

导向机构形式：导柱导向机构锥面定位机构特点：

导柱导向机构:结构简单制造方便

锥面定位机构：定位准确可靠

2.怎样保证动定模与模的方向性？

应采用同直径导出，不完全对称分布

3.注射模为何要放置推出机构？其设计原则是什么？

原因：推出塑件

原则：在推出时塑件不变形，不破坏，保证塑件外观，动作可靠，制造维修方便

4.影响推出力的因素有哪些？如何计算推出力？

脱模力

F=

k

f

fgESL

2

)

1(

)

tan

(

cos

2

μ

?

?

π

-

-

+0.1A（N）

5.简单推出机构有哪几种？每种机构的特点和应用场合如何？

简单推出机构种类：推杆脱模机构 推管脱模机构 推板脱模机构 机构特点及应用场合：

推杆脱模机构：结构简单，应用广泛

推管脱模机构：适用于管型塑件其主型芯的结构复杂

推板脱模机构：推出力大，动作均衡，结构复杂 第九章

1.模具中侧抽芯机构的作用是什么? 抽出塑件侧孔或侧凹中的型芯

2.怎样计算抽拔力和抽拔距？ 抽拔力的计算借助于脱模力的公式： 抽拔距S=Htanα +（2～3）mm 脱模

力

F=

k f fgESL 2

)1()

tan (cos 2μ??π--+0.1A （N ）

3.怎样计算斜导柱的直径，长度和开模行程？ 第十章

1.为什么要对模具温度进行调节？

因为模具温度对塑件质量和生产都有很大的影响

2.怎么对模具温度进行调节？

利用冷却系统中的循环水，将模具热量带走 3.试述设计模具冷却系统应遵循的原则 （1）冷却系统的设计先于推出机构的设计 （2）合理设计水道的中心设计和水道里型壁的距离

（3）降低冷却水进出口的温度 （4）模具的浇口处应加强冷却 （5）冷却水道应密封良好

第一章 第一节

一、 塑料的概念

以高分子聚合物为主，主要成分是树脂，塑料具有高度成型性，但没有明显的熔点。

a)

现在的四大材料：塑料、木材、金属、硅酸盐

b) 高生产、低成本是塑料的特点

…—C 2H 4—C 2H 4—C 2H 4—C 2H 4—…是塑料的结构

二、 塑料的组成

1. 合成树脂 以石油制品为原料，用人工方

法获得的树脂。

聚碳酸酯—PC (电表) 聚乙烯PE —安全塑料 ABS —工程塑料

2. 稳定剂 用以减缓型料的老化现象 其成分为热稳定剂、抗氧化剂和紫外线吸收剂，一般加入量为0.3%~0.5% PVC 聚氯乙烯 拖鞋

3. 填充剂 用于改善塑料的使用性能，降低

生产成本，加入量一般小于40%

4. 增塑剂 用于提高塑料的可塑性、柔软性，

但却降低塑料的稳定性。

5. 润滑剂 用于防止塑料粘附设备或模具，

改善塑料的流动性，提高塑料的光亮度，加入量小于1%

6. 着色剂 分为有机颜料和矿物颜料

7. 固化剂 能使热固性塑料进行交联反应从

而固化。

三、 塑料的分类 1.按制造方法：

根据塑料制造过程的不同，可分为聚合树脂和缩聚树脂。 2. 按成型性能： A.

热塑性塑料（可重复使用）：其受热后会软化、熔融，可加工成不同形状，冷却后固化再加热则重熔。可用于高速生产、大量生产。 1)

结晶形：聚乙烯PE 、聚丙烯PP 、聚酰胺PA （尼龙）……

2)无定形：聚苯乙烯PS、聚氯乙烯PVC、

ABS（苯乙烯—丁二烯—丙烯晴）

B. 热固性塑料（一次性使用）：受热后软化、熔融、逐渐固化、冷却后加热则焦化。

3. 按用途分类

A.通用塑料：其应用范围广、产量大、价

格低，如聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙

烯PS、聚氯乙烯PVC、酚醛PF、氨基塑

料

B.工程塑料：其力学性能、物理性能、化

学性能都很好，但价格较贵，如ABS、聚

酰胺、聚甲醛POM、聚碳酸酯PC（光盘）、

聚苯醚PPO、聚砜PSV

四、塑料的性能和用途

1.质量轻：其密度小，但机械强度比

一般的材料高，某些塑料的强度接近

钢材，如PA

2.比强度高：其单位质量的抗拉强度

超过金属，如工程塑料、碳纤维增强

塑料，可用于承受一定负荷的结构体

3.耐化学腐蚀能力强：其能抵抗酸、

碱、盐等化学物质的腐蚀，常用于防

腐材料的硬质PVC，可用作各种化工

容器和管道等，如聚四氟乙烯PTFE

4.绝缘性好：对电、热、声场有良好

的绝缘性，可用于电绝缘材料、绝热

保温材料、隔音材料等。冰箱—发泡

塑料

5.光学性能好：大多数塑料在不加填

充剂时，具有良好的逆光性，如

PMMA、PS、PC等可制成玻璃窗、

罩壳、透明薄膜和光纤材料等。

PMMA—有机玻璃

6.有多种防护性能：除耐腐性、绝缘

性以外，其还有防水、防潮、防辐射、

防震等性能

7.加工性能好：成型方便、加工周期

短、成产成本低

8.但也存在某些明显缺点：如刚性

差、耐热性差，不耐低温，导热系数

低，有“蠕变”现象，易燃烧，有“老化”

现象等，使用时应扬长避短

第二节塑料的可加工性

随温度升高，塑料经过玻璃态、高弹态、粘流态，直至分解。

1)在玻璃态温度T g以下，塑料为固体，弹性

模量E高，行变率小，不宜进行很大行变

量的加工。

2)从T g到T f塑料的E减小，r增大，塑料成

为高弹态，无定形塑料可进行真空成型、

压力成型、、压延和弯曲成型，接近塑料可

做薄膜，或纤维拉伸。

3)在粘流态温度T f以上，塑料成为粘流状态，

温度高时可做压延、挤出、和吹塑成型，

温度更高时可作纺丝、注射成型，T d为塑

料的分解温度。

第三节塑料的主要成型方法

i.注射成型

粒状塑料在注射机中受热熔融，在料

筒中受螺杆作用，经喷嘴射入闭合的

模具型腔，充满后保压、冷却、固化

成型，开模取件。

ii.挤出成型

粒状塑料在挤出机中加热加压，熔体

经过挤出机头的成型口模挤出，冷却

定型由牵引装置拉出，用于固定截面

的成型产品。

iii.中空成型

用挤出机挤出管状的熔融坯料，放入

吹塑模具，吹入压缩空气，使坯料膨

胀后紧贴模具内壁，冷却定型开幕取

件。

iv.压制成型

模具由上、下模组成，粉状塑料在加

热、加压下，充满闭合的模具型腔，

固化成型，开模取件。

v.

压注成型

在模具加料室中放入粒状塑料，在加热、加压下，塑料熔融并通过浇注系统充满模具型腔，固化成型，开模取件。

vi.

固相成型

塑料不处于熔融状态，如真空成型、压力成型等，常用于塑料板料的二次加工。

第二章 塑料成型理论 第一节 塑料的粘弹性

一、 塑料的基本力学模型

塑料在玻璃态下与刚性材料类似，在高弹态下既有固体的弹性，又有流体的粘性，即表现出复杂的粘弹性。

二、粘弹性的基本力学模型有弹性模型、粘性模型、麦克斯韦尔模型和沃伊特开尔模型，其中沃—开模型接近于弹性体。麦氏模型接近于流体，将两者相结合，既可用于描述塑料的粘弹性。

第二节 塑料的流变性

一、 牛顿流动规律

塑料的流体的流动成型过程中，其流动状态属于层流流动，其液层上的切应力为：

)(Pa A

F

=

τ F ——剪切力 A ——液层面积（m 2）

液压间的速度梯度为：

dt

dr dx d dr dx )/(=① 式中，u 为流动速度，r 为液层间距，x 为流动距离，

dr

dx

为流层间的相对流动距离，称为切应变。记为dr

dx =γ 称流层与单位时间的切应变为剪切速率?

γ

即：）1

(-?

==

s d d dt dx γ

υγ

且有切应力与剪切速率间的关系：

)()()pa dt

dx

dr d ?

===γηηυητ（

式中：η—牛顿粘度（s pa ?）

、υ—流体速度（m/s ）、r —圆管半径（m ）、?

γ—剪切速率(s -1)

实验证明： 大多数塑料熔体的流动性为不符合牛顿粘性定律，即：塑料熔体为非牛顿流体。 二、 非牛顿流体

粘性流体的特点，在受压流动时，其剪切速率?

γ只依赖于切应力τ的大小，而与切应力的作用无关。

研究发现，大多数塑料熔体的流动性为接近于假塑性流体，即流体的粘度η随剪切速率?γ的增大而降低。

在恒温下，塑料熔体在某段?

γ范围内，其

τ与?

γ有指数函数的关系

)1()()(<===?n k dt

dr k dr d k n n

n γυτ

②

式中k—稠度（常数）、n—非牛顿指数(常数)

或

?

-

?

=γ

γ

τ)

1

n

k

（

1-

?

?

=

n

a

kγ

η

则

?

?=γ

η

τ

a

式中：

a

η非牛顿流体的表现粘度。三、影响粘度的因素

粘度是描述塑料熔体流动性为的重要指

标，非牛顿型流体的表现粘度

a

η与稠度

k。非牛顿指数n及剪切速率

?

γ有关，而

且受温度的很大影响。

1.温度的影响

塑料熔体的表现粘度

a

η随温度t的升高，而呈指数规律的降低，但不同的

塑料对温度的敏感性不同。

2.压力的影响

在压力下，塑料熔体分子间的作用力

增大，粘度

a

η增大。

3.剪切速率的影响

表现粘度随剪切速率

?

γ的增大而减

小，但不同的塑料对

?

γ的敏感性不同。

4.聚合物结构的影响

塑料熔体的粘度随聚合物相对分子量

的增大而增大，分子量越大，非牛顿

性越强。

第三节塑料成型过程的物理和化学

变化

一、聚合物的结晶

1. 结晶的概念

聚合物结晶的重要条件是其分子在空

间有规律的排列但具有结晶能力的塑

料，在生产条件下也可能不结晶。

聚合物的结晶速度慢，结晶不完全，

晶体不整齐。一般聚合物的结晶度为

10%—60%。

2. 结晶度对塑料性能的影响

（1）密度：结晶度越高，塑料的密度

越高。

（2）抗拉强度：结晶度越高，抗拉强

度越高。

（3）刚度：结晶度越高，刚度越高。

（4）冲击韧性：结晶度越高，冲击韧

性越低。

二、聚合物的取向

流动取向——聚合物分子在受剪力流

动时，沿流动方向平行排列。

拉伸取向——聚合物分子沿拉伸力方

向平行排列

1.流动取向

塑料熔体在模具流到和型腔中受剪流动时，其原来卷曲状的长链分子在切应力下伸直。

2.拉伸取向

塑料处于粘流态，进行拉伸加工时，在应力作用下，且在高温状态下，其取向和解除取向都很明显。

3.取向对塑料性能的影响

塑件沿取向方向时，其力学性能提高，且取向度提高，密度也提高，玻璃化温度提高，收缩率增大。

4.影响取向的因素

1)提高塑料熔体的温度，会容易

解除取向效应

2)结晶型塑料的取向程度高于无

定形塑料

3)模具温度低，熔体取向强烈

4)注射成型时，提高注射压力，

减小浇口尺寸，熔体取向明显，

且浇模速度加快，使熔体光层

切应力增大，取向程度提高。

四、聚合物的降解

降解使聚合物的相对分子量降低，生产中最常见的是：热降解，即聚合物在高温下停留时间过长，发生变色和分解，应尽量避免和减少。

避免方法：

1)严格控制原材料的质量

2)塑料原料在使用前应严格干燥

3)合理控制成型加工的温度（PVC、POM、

PA对温度敏感）

四、聚合物的交联

交联反应使塑料分子形成网状结构，其力学性能、耐热性、耐溶剂性、耐候性、化学稳定性和形状稳定性都能提高。

第三章塑料制品的设计

第一节塑料的选材和几何形状一、塑件的选材

应综合考虑塑料原料的力学性能、物理性

能、化学性能、尺寸和形状精度，成型加

工型。

二、塑件的尺寸和精度

1、脱模斜度：为使塑件能顺利从模具中

脱出，其内外壁都应有一定的斜度，

常用斜度为0.5～1.5°。

2、塑件壁厚：壁厚使塑件有足够的强度

与刚度，并有利于塑料熔体的流动充

形。壁厚应尽量均匀，常用壁厚为1～

4㎜。

3、加强肋：其可在不增加壁厚的情况下，

增加塑件的强度与刚度，一般加强肋

厚度＜壁厚。

4、圆角：其可防止应力集中，提高塑件

强度，改善熔体的流动状态，延长模

具寿命，并且便于塑件胶膜常用圆角

半径＞0.5㎜。

5、孔：塑件的孔间距、孔边距不应过小，

孔的周围可采用凸边增强，为避免模

具出现侧抽芯，可采用拼合型芯形成

塑件的孔。

6、支承面：塑件常用凸边或衣脚做支承。

7、螺纹和齿轮：

（1）塑件螺纹的设计：其精度、强

度和耐磨性都较低，在需要

经常拆卸、受力较大的塑件

螺纹部分，应采用金属嵌件

螺纹，塑件螺纹的直径不宜

过小。（外径4≥㎜，内径2≥

㎜）。

（2）塑件的齿轮设计：其常用于精

度和强度要求都不太高的机

构中，常用材料为PA、PC、

POM、PSU等，且其结构与

金属齿轮不同。

8、金属嵌件的设计：

（1）金属嵌件的形式：为有利于嵌

件在塑件中的固定，防止转

动或脱出，嵌件与塑件塑件

的链接处应有可靠的固定措

施。

（2）金属嵌件的设计原则：

a）嵌件应尽量做成圆柱形

或对称形状（外观）；

（P96图3-42abc）

b）嵌件周围应有足够的壁

厚；

c）嵌件在模具中应可靠的

定形。

9、塑件的尺寸精度于表面粗糙度

（1）影响塑件尺寸精度的因素，由

于模具设计和制造引起的误

差

a）模具成型零件的制造误

差 z；

b）模具成型零件的磨损量

δc；

c）塑件的收缩率波动引起

的误差δs；

d）模具的活动成型零件的

配合误差δj；

e）模具的固定成型零件引

起的安装误差δa。

由模具引起的误差为：

δ=δz+δc+δs+

δj+δa即总模

具误差≤形件公差即：

δ≤Δ

（2）尺寸精度和公差的确定（P76）

应根据塑件的使用要

求，兼顾塑料的性能和成型

工艺，满足要求即可，不应

过分要求高精度。

（3）表面粗糙度的确定：模具的粗

糙度数值一般比塑件低一

级，为降低成本，达到要求

即可，还可用表面设计方法

来掩盖成型缺陷。

第四章塑件注射成型工艺

第一节注射机的基本结构

与类型

一、注射机的工作原理（P40）

其动模板和定模板分别安装注射模的动

模部分和定模部分，由开、合机构将模具

闭合并锁紧，注射装置将塑料原料塑化成

熔体，并注入模腔，冷却固化，开合模机

构开启模具，推出机构将塑件推出模外。

1、注射装置：其使颗粒态的塑料原件塑化

成为均匀的熔体，并以足够的压力和速度

射入模内。

2、开合模机构：其实现注射模的开合模动

作，并提供锁模力，还能推出摸内的塑件。

3、液化系统和电控系统：其保证注射机的

各运动部件按工业要求进行动作，并保证

注射机处于正常的工作状态。

二、注射机的分类（P39）

1、按机构特点分类

（1）立式注射机：其上部为注射装置和定模板，下部分为开合模机构、动模板和推出机构。

（2）卧式注射机：其一侧为注射机装置和定模板，另一侧为开合模机构，动模板和推出机构，在生产中应用广泛。

（3）直角式注射机：其注射装置为垂直布置，开合模机构和动定模板均水平布置，在生产中应用较少。

2、按塑料的塑化方法分类

（1）注塞式注射机：其注射在料筒中做直线往复运动，将塑料原料塑化成熔体，并射入模具的型腔中，但固塑化效果不够好，只应用于中小机型。

（2）螺杆式注射机：其螺杆在料筒中可分别进行旋转塑化和直线推送熔体，塑料能受到良好的塑化，所以应用广泛。如：ABS

第二节注射工艺过程

（P44）

一、成型前的准备

应对塑料原料进行外观检查，并使原料

充分干燥，清洗注射机的料筒，模具型腔

喷涂胶膜剂。

三、注射过程

即塑料原料在料筒中加热塑化成为粘流

态，由模注的浇注系统进入型腔，其压力

变化可分为充模、保压、倒流和冷却等四

个阶段。（P46）

0～t1塑料熔体充满型腔，压力开至最

大；

t1～t2保持熔体压力，使其固化成型；

t2～t3熔体在型腔内的压力下倒流回

浇注系统；

t2～t4熔体冷却凝固成型，楷模取件。