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第一周模具工程技术实训教案 作者： 日期：2 项目1塑料概论任务1 概论【目的与要求】1、了解常用的塑料成型方法；2、掌握模具与塑料模具的概念；3、了解塑料成型技术的发展.4、理解塑料的概念、分类、成份；5、理解热固性、热塑性塑料两个概念，二者的区别；6、了解塑料的特性及用途。【重点和难点】1.重点：塑料的概念、成份、分类2.难点：塑料成型方法；对概念的理解【组织教学】一、安全教育1、检查学生出勤，作好学生考勤记录；，发现缺课的学生要及时向班主任汇报，并强调课堂中的相关安全问题。2、检查上课室场及设备是否存在安全隐患。3、严禁学生在教室内追逐打闹。4、老师要管好本节课的纪律，严防学生发生重大事件，及时发现问题，及时解决并上报。二、健康教育及环保教育1、每天上课时应注意教室内的清洁工作，力求环保。2、严禁将废纸乱丢，注意环保。3、教育学生不管在上课还是在下课，一定不要乱吐痰，进行健康教育，对已对他人都有利。3、强调安全、文明生产、环保意识。【教学方法】学生讨论，示范，通过多媒体PPT讲解与展示【讲授新课】（2课时）一、塑料模具的概念和特点1、模具：利用其本身特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。2、塑料模具:利用其本身特定密闭腔体去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具。 3、特点：1）模具-是一种工具； 2）模具与塑件-“一模一样” ； 3）订货合同-单件生产 4）模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。二、塑料成型工艺方法与模具1、分类：（1）按塑件的结构不同分：线状成型法：（人造纤维）、板状成型法：（薄板材料或片状材料、胶片薄板、塑料薄膜）、立体状成型法：（模塑成型，把塑料模塑成为几何形状、尺寸精度、物理性能等符合使用要求的制品。）（2）按成型中物理状态不同分：1）熔融成型：把塑料加热至熔点以上（使之处于熔融态），对其进行成型加工的一种方法。如下：a压缩成型：b压注成型：c注射成型：d挤出成型：2）固相成型：塑料处在熔融温度以下(至少熔点10-20)，塑料尚处于软化状态时进行的一种成型方法。如下：a吹塑成型：b真空及压缩空气成型：c气辅成型:：三、树脂和塑料1塑料的概念以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中一定温度和压力的作用下能流动成型的高分子有机材料。2树脂的概念指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。 3树脂的分类 天然树脂是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。合成树脂是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。4树脂的结构及其特点1）长链分子2）分子长链具有柔性3）高分子链间一旦有交联结构存在将不溶不熔4）高聚物存在晶态和非晶态两种5）具有取向性 四、塑料的成分塑料 树脂添加剂1.树脂：塑料的主要成分，决定塑料的类型和基本性能。胶粘其它成分材料，赋予塑料可塑性和流动性。2.添加剂： 填充剂（填料）：减少树脂用量，降低塑料成本；改善塑料某些性能，扩大塑料的应用范围。 增塑剂：提高塑性、流动性和柔软性；降低刚性和脆性；改善塑料的工艺性能和使用性能。 稳定剂热稳定剂：它的主要作用就是抑制或防止树脂在加工或使用过程中受热而降解。光稳定剂 ：它的主要作用是阻止树脂在光的作用下降解（塑料变色、力学性能下降等等）。抗氧化剂 ：延缓或抑制塑料氧化速度。 润滑剂：为防止塑料在成型过程中粘模，减少塑料对模具的摩擦，改善塑料的流动性，提高塑件表面的光泽度而加入的添加剂。 着色剂：起装饰美观的作用，某些着色剂还能提高塑料的光稳定性、热稳定性和耐候性。(6) 其他：还有阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂和加工助剂等等。并非每种塑料都要加入全部的添加剂，根据塑料品种和需求有选择性的加入某些添加剂五、塑料的分类1按塑料的物理化学性能分：热塑性塑料指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，其分子结构是线型或支链型结构。(变化过程可逆) 如：PE、PP、PS、PVC、PMMA、PA、POM、ABS、PC、PPO、PSU、PTFE等热固性塑料在受热或其它条件下能固化成不熔不溶性物质的塑料 ，其分子结构最终为体型结构。（变化过程不可逆）如：酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料、脲醛塑料、三聚氰胺甲醛和不饱和聚酯等2按塑料的用途分：通用塑料一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。如：PE、PP、PS、PVC、酚醛塑料和氨基塑料。工程塑料一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。如：POM、PA、PC、PPO、ABS、PSU、PTFE、PMMA和环氧树脂等。特种塑料一般指具有特种功能（如耐热、自润滑等）应用于特殊要求的塑料。如：氟塑料、聚酰亚胺塑料、有机硅树脂和环氧树脂等。【教学小结】1、了解常用的塑料成型方法；2、掌握模具与塑料模具的概念；3、了解塑料成型技术的发展.4、理解塑料的概念、分类、成份；5、理解热固性、热塑性塑料两个概念，二者的区别；6、了解塑料的特性及用途。【学生质疑】由学生当场向教师提问疑惑之处，再由教师视情况而定，采用集中讲解，还是个别讲解或课后辅助的形式均可。【教师点评】由老师进一步进行系统性的分析、总结。【布置作业】1、简述模具和塑料模具的概念。2、塑料的成型工艺方法有哪些？3、简述塑料的概念。4、塑料的成分有哪些？5、塑料按物理化学性能分类有哪些？按塑料用途分类有哪些？【教学反思】 任务2 塑料材料的使用性能【目的与要求】1.了解常用的热固性、热塑性塑料的使用性能；2.了解常用的热固性、热塑性塑料的应用场合；3. 掌握热塑性.热固性塑料的工艺性能； 4. 了解各种塑料的使用特性，成形特性。【重点和难点】1.重点：掌握热塑性.热固性塑料的工艺性能；2.难点：了解各种塑料的使用特性，成形特性。【组织教学】一、安全教育1、检查学生出勤，作好学生考勤记录；，发现缺课的学生要及时向班主任汇报，并强调课堂中的相关安全问题。2、检查上课室场及设备是否存在安全隐患。3、严禁学生在教室内追逐打闹。4、老师要管好本节课的纪律，严防学生发生重大事件，及时发现问题，及时解决并上报。二、健康教育及环保教育1、每天上课时应注意教室内的清洁工作，力求环保。2、严禁将废纸乱丢，注意环保。3、教育学生不管在上课还是在下课，一定不要乱吐痰，进行健康教育，对已对他人都有利。3、强调安全、文明生产、环保意识。【教学方法】学生讨论，示范，通过多媒体PPT讲解与展示【讲授新课】（2课时）一、常用塑料的使用性能1、ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物典型应用范围: 汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等），电冰箱，大强度工具（头发烘干机，搅拌器，食品加工机，割草机等），电话机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。 ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。 2、PA12 聚酰胺12或尼龙12 典型应用范围: 水量表和其他商业设备，电缆套，机械凸轮，滑动机构以及轴承等。 3、PA6 聚酰胺6或尼龙6 典型应用范围: 由于有很好的机械强度和刚度被广泛用于结构部件。由于有很好的耐磨损特性，还用于制造轴承。 4、PA66 聚酰胺66或尼龙66 典型应用范围: 同PA6相比，PA66更广泛应用于汽车工业、仪器壳体以及其它需要有抗冲击性和高强度要求的产品。 5、PBT 聚对苯二甲酸丁二醇酯 典型应用范围: 家用器具（食品加工刀片、真空吸尘器元件、电风扇、头发干燥机壳体、咖啡器皿等），电器元件（开关、电机壳、保险丝盒、计算机键盘按键等），汽车工业（散热器格窗、车身嵌板、车轮盖、门窗部件等）。 6、PC 聚碳酸酯 典型应用范围: 电气和商业设备（计算机元件、连接器等），器具（食品加工机、电冰箱抽屉等），交通运输行业（车辆的前后灯、仪表板等）。 7、PC/ABS 聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物 典型应用范围: 计算机和商业机器的壳体、电器设备、草坪和园艺机器、汽车零件（仪表板、内部装修以及车轮盖）。 8、 PC/PBT 聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯的混合物 典型应用范围: 齿轮箱、汽车保险杠以及要求具有抗化学反应和耐腐蚀性、热稳定性、抗冲击性以及几何稳定性的产品。 9、PE-HD 高密度聚乙烯 典型应用范围: 电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等。 10、PEI 聚乙醚 典型应用范围: 汽车工业（发动机配件如温度传感器、燃料和空气处理器等），电器及电子设备（电气联结器、印刷电路板、芯片外壳、防爆盒等），产品包装，飞机内部设备，医药行业（外科器械、工具壳体、非植入器械）。 11、PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯 典型应用范围: 汽车工业（结构器件如反光镜盒，电气部件如车头灯反光镜等），电器元件（马达壳体、电气联结器、继电器、开关、微波炉内部器件等）。工业应用（泵壳体、手工器械等）。 12、PETG 乙二醇改性-聚对苯二甲酸乙二醇酯 典型应用范围: 医药设备（试管、试剂瓶等），玩具，显示器，光源外罩，防护面罩，冰箱保鲜盘等。 13、POM 聚甲醛 典型应用范围: POM具有很低的摩擦系数和很好的几何稳定性，特别适合于制作齿轮和轴承。由于它还具有耐高温特性，因此还用于管道器件（管道阀门、泵壳体），草坪设备等。 14、PP 聚丙烯 典型应用范围: 汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等），日用消费品（草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等）。 15、PPE 聚丙乙烯 典型应用范围: 家庭用品（洗碗机、洗衣机等），电气设备如控制器壳体、光纤联接器等。 16、PS 聚苯乙烯 典型应用范围: 产品包装，家庭用品（餐具、托盘等），电气（透明容器、光源散射器、绝缘薄膜等）。 17、PVC （聚氯乙烯） 典型应用范围: 供水管道，家用管道，房屋墙板，商用机器壳体，电子产品包装，医疗器械，食品包装等。 18、SA苯乙烯-丙烯腈共聚物 典型应用范围: 电气（插座、壳体等），日用商品（厨房器械，冰箱装置，电视机底座，卡带盒等），汽车工业（车头灯盒、反光境、仪表盘等），家庭用品（餐具、食品刀具等），化装品包装等。 19、PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯 典型应用范围: 汽车工业（信号灯设备、仪表盘等），医药行业（储血容器等），工业应用（影碟、灯光散射器)，日用消费品（饮料杯、文具等）。 二、塑料成型的工艺特性塑料的工艺性能塑料在成形过程中表现出来的特有性质。 三、热塑性塑料的工艺性能1.收缩性塑件从模具中取出冷却到室温后，尺寸或体积收缩的特性称为收缩性成型收缩的大小可用收缩率来表示：式中：Ss实际收缩率 Sj 计算收缩率 a 模具或塑件在成型温度时的尺寸 b 塑件在室温时的尺寸 c 模具在室温时的尺寸（1）成型收缩的形式：1）塑件的尺寸收缩：由于热胀冷缩和塑件脱模时弹性恢复、塑性变形等原因，导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸缩小。收缩的方向性：塑料在成型时由于分子的取向作用使塑件呈现各向异性，沿料流方向（即平行方向）收缩大，强度高，与料流垂直方向则收缩小，强度低。2）后收缩：塑件成型时，由于受成型压力、切应力、各向异性、密度不均、填料分布不均、模温不一致、硬化不均和塑性变形等因素的影响，塑件内存在残余应力。当脱模后，由于应力趋向平衡及储存条件的影响，使塑件再次收缩，这种收缩称为后收缩。一般塑件在脱模后10h内变化最大，24h后基本定型，但最后稳定要经过3060天。通常热塑性塑料的后收缩比热固性塑料大，挤塑和注射的后收缩比压缩成型大。3）后处理收缩：在某些情况下，塑件按其性能和工艺要求，成型后要进行热处理，处理后也会导致塑件尺寸收缩，这种收缩叫后处理收缩。在模具设计时，对高精度塑件则应考虑后收缩及后处理收缩的偏差并予以补偿。（2）影响塑件收缩的因素：1）塑料的品种各种塑料都有其各自的收缩率范围，同一种塑料由于相对分子质量、填料及配比等不同，则其收缩率及各向异性也不同。2）塑件的结构塑件的形状、尺寸、壁厚、有无嵌件、嵌件数量及布局等，对收缩率值有很大影响。塑件的形状复杂、尺寸小、壁薄、带嵌件，收缩率就小。3）模具结构模具的分型面、加压方向、浇口形式、尺寸及分布等对收缩率及方向性影响也很大，如采用直接浇口，浇口截面大，收缩小，但方向性明显。（3）成型工艺条件模具温度高、塑件冷却慢，则密度高、收缩大；注射压力高、脱模后弹性恢复大收缩小；保压时间长收缩小。2.流动性：塑料在一定温度、压力作用下，填充模具型腔的性能，称为塑料的流动性。v塑料的流动性差，就不易充满型腔，因此需要较大的成形压力才能成形。塑料的流动性好，可以用较小的成形压力充满型腔。但流动性太好，会使塑料在成形时产生严重的溢边，填充不密实，塑件组织疏松，易粘模。热塑性塑料的流动性常用熔融指数（单位g）、螺旋线长度（单位cm）来表示。（1）影响塑料流动性的因素1）塑料的分子结构与成分： 具有线型分子结构塑料流动性好。加入填料，降低流动性，加入增塑剂和润滑剂，增加塑料的流动性。2）模具结构：包括模具浇注系统的形式、尺寸和布置；冷却系统设计的合理性；熔料流动阻力等因素。凡促使熔料温度降低，流动阻力增加的因素，都会使流动性降低。3）成型工艺温度：塑料温度高，流动性好。在成形时可通过调节温度控制流动性。PS、PP、PA、PMMA、ABS、AS、PC、CA对温度敏感。压力：注射压力，受剪切作用，流动性。常用热塑性塑料的流动性：流动性好：尼龙PA、聚乙烯PE、聚苯乙烯PS、聚丙烯PP、醋酸纤维素CA。流动性中等：ABS、有机玻璃PMMA、聚甲醛POM、氯化聚醚CPT。流动性差：聚碳酸酯PC、硬聚氯乙烯、聚苯醚PPO、聚砜PSU、氟塑料。3.相容性（共混性）：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。不同塑料的相容性与其分子结构有一定关系，分子结构相似者较易相容；反之较难。通过塑料的这一性质，可得到类似共聚物的综合性能，这是改进塑料性能的重要途径之一。4.吸湿性 ：表明塑料对水分的敏感程度。1）具有吸湿或粘附水分倾向的塑料：PA、PC、PSU、ABS等；2）既不吸湿也不易粘附水分的塑料：如PE、PP、POM等。注：凡是具有吸湿或粘附水分倾向的塑料，如成型前水分未去除，则在成型过程中由于水分在成型设备的高温