塑料成型与模具设计教案

塑料成型与模具设计教案 教案教师姓名授课方式模块名称授课时间讲授、讨论、草绘塑料制件模块课时4节知识目标掌握塑料结构知识，明白塑料件与金属件的相关知识教学目标能力目标可以根据实物分析塑件结构工艺 1、塑件结构分析 2、壁厚重点 3、加强筋的设计 4、圆角、合页、嵌件的结构分析 5、常用塑料 1、塑件结构分析（产品开发） 2、加强筋的布局难点教学方法基于工作过程的案例教学法课外练习 1、预习下一章节的课程内容。 2、简述加强筋的作用与布局要求。 教学回顾教学实施与授课主要内容模块一塑件第一讲课题一塑件分析塑件，也称为塑料制品。 塑件结构分析在企业里的工作分工是工程部的结构工程师，俗称产品开发工程师。 1）设计塑料制品原则针对不同物理性能扬长避短便于成型加工尽量简化模具结构满足使用要求和外观要求2）塑料制品设计时考虑的因素塑料性能,模具塑方法,模具结构和加工艺性,当制品的外观要求较高时,应先通过造型而后逐步绘制出样图。 备注 1、塑件几何形状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，增加了去除飞边的后加工的困难。 以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。 2、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时变形，需设脱模斜度。 3.壁厚在使用上有足够的刚度和强度，热塑性常取24mm。 见表1.2常用塑料壁厚参考表。 第二讲4.加强筋（骨位）加强筋的作用是提高塑件强度。 大平面布局能提高刚性，沿料流方向能降低流动阻力。 布局时避免局部集中，高度取矮为宜。 5.圆角塑件除特殊要求（分型面装配接口外，一般采用圆角过度）6.合页与孔利用PP的特性做出整体合页，厚度0.250.5mm。 跟壁厚形成一个比例，不能在熔接处。 模具直接成型（盲孔、通孔）畸形盲孔采用减胶，通孔用碰穿，复杂孔用插穿。 封胶两个零件相互吻合而不能过胶。 7.嵌件在注射之前安放在模具中的金属或非金属物件。 1）塑件中镶入嵌件的作用增加局部强度、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）嵌件结构有柱状、针杆状、片状和框架等如图所示。 3）嵌件设计的要点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。 防止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。 保证嵌件安装准确并具有良好的稳定性。 模具的定位孔、定位杆或定位槽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。 8、文字、花纹1）作用使用；装饰2）设计要求与脱模方向一致（软胶可以强脱）教案教师姓名授课方式模块名称授课时间讲授、拆装模具常用塑料模块课时4节知识目标熟悉市场常用塑料的基本性能教学目标能力目标可以根据塑件性能选择塑料种类 1、塑料的组成重点 2、塑料的分类 3、典型塑料性能难点 1、塑料的组成 2、典型塑料的性能教学方法基于工作过程的案例教学法课外练习 1、预习下一章课本内容。 2、简述洗脸盆、水桶塑料的性能。 教学回顾教学实施与授课主要内容模块二常用塑料第一讲课题一塑料的定义与组成提问什么是塑料？ 一、塑料的定义塑料中的必要和主要成分是树脂。 树脂是由高分子物质所组成，它是通过聚合反应而制成的，所以又叫聚合物或称高聚物。 备注提问为什么塑料在生活常见，特性是什么？塑料的优良特性: 1、塑料密度小、质量轻 2、比强度和比高度好 3、绝缘性能好、介电损耗低、耐电弧性 4、化学性稳定性高 5、耐磨、自润滑性，减震、隔音性能较好 6、成型性能、着色性能好，有多重防护性能（防水、防潮、防辐射） 二、塑料的组成树脂根据其使用性能掺添加剂而成。 1、树脂树脂是一种高分子有机化合物，简称高聚物，其特点是无明显的熔点，受热后逐渐软化，可溶解于有机溶剂，而不溶解于水等。 树脂分为天然树脂和合成树脂两种。 1）天然树脂天然树脂是指从树木中分泌出的脂物，如松香，从热带昆虫的分泌物中提取的树脂，如虫胶；还有部分树脂从石油中得到，如沥青，这些都属于天然树脂。 2）合成树脂合成树脂是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一种高分子化合物，又称聚合物。 例如聚乙烯、聚氯乙烯等都属于合成树脂，合成树脂既保留了天然树脂的优点，同时也改善了成型加工工艺性和使用性能等。 因此，目前我们所使用的塑料一般都是用合成树脂制成的，很少采用天然树脂。 石油是我们制取合成树脂的主要原料。 2、添加剂添加剂是塑料中的重要的但并非每种塑料必不可少的成分。 添加剂与塑料中的其它成分机械混合，与树脂牢固胶粘在一起，但它们之间不起化学反应。 具体的添加剂有1）填料（填充剂）填充剂有无机填充剂和有机填充剂。 常用的填充剂的形态有粉状、纤维状和片状三种。 粉状填充剂有木料、纸浆、大理石、滑石粉、云母粉、石棉粉、石墨等；纤维状填充剂有棉花、亚麻、玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维、硼纤维和金属须等；片状填充剂有纸张、棉布、麻布和玻璃布等。 填充剂的用量通常为塑料组成的40以下。 2）增塑剂提高柔性和塑化能力、减小应力。 加入能与树脂相溶的、低挥发性的高沸点有机化合物，能够增加塑料的可塑性和柔软性，改善其成型性能，降低刚性和脆性的添加剂。 其作用是降低聚合物分子间的作用力。 使树脂高分子容易产生相对滑移，从而使塑料在较低的温度下具有良好的可塑性和柔软性。 例如，聚氯乙烯树脂中加入邻苯二甲酸二丁酯，可变为像橡胶一样的软塑料。 但加入增塑剂在改善塑料成型加工性能的同时，有时也会降低树脂的某些性能，如塑料的稳定性、介电性能和机械强度等。 因此，在增塑剂中应尽可能地减少增塑剂的含量，大多数塑料一般不添加增塑剂。 3）着色剂色母大多合成材脂的本色是白色半透明或无色透明的。 为使塑件获得各种所需色彩，在工业生产中常常加入着色剂来改变合成树脂的本色，从而得到颜色鲜艳漂亮的塑件。 有些着色剂还能提高塑料的光稳定性、热稳定性。 如本色聚甲醛塑料用碳黑着色后能在一定程度上有助于防止光老化。 着色剂主要分颜料和染料两种。 颜料是不能溶于普通溶剂的着色剂，故要获得理想的着色性能，需要用机械方法将颜料均匀分散于塑料中。 按结构可分为有机颜料和无机颜料。 4）稳定剂提高钢性、防止变形树脂在加工过程和使用过程中产生老化(降解)，所谓降解是指聚合物在热、力、氧、水、光、射线等作用下，大分子断链或化学结构发生有害变化的反应。 为防止塑料在热、光、氧和霉菌等外界因素的作用时的产生降解和交联，在聚合物中添加的能够稳定其化学性质的添加剂称为稳定剂。 根据稳定剂所发挥的作用的不同，可分为热稳定剂、光稳定剂和抗氧化剂等。 （1）热稳定剂主要作用是抑止塑料成型过程中可能发生的热降解反应，保证塑料制件顺利成型并得到良好的质量。 如有机锡化合物常用于聚氯乙烯，无毒，但价格高。 （）光稳定剂防止塑料在阳光、灯光和高能射线辐照下出现降解和性能降低添加的物质。 其种类有紫外线吸收剂、光屏蔽剂等，苯甲酸酯类及炭黑等常用作紫外线吸收剂。 （3）抗氧化剂防止塑料在高温下氧化降解的添加物，酚类及胺类有机物常用作抗氧化剂。 在大多数塑料中都要添加稳定剂，稳定剂的含量一般为塑料的0.30.5。 对稳定剂的要求与树脂有很好的相溶性，对聚合物的稳定效果好，能耐水、耐油、耐化学药品腐蚀，并在成型过程中不分解、挥发小、无色。 5）润滑剂助流动、容易注塑、脱模、增加表面光洁度。 第二讲课题二塑料分类与常用塑料 一、塑料的分类 1、根据加工时性能（受热时产生的化学反应）1）热塑性塑料可循环加热加工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。 常见的热塑性塑料有尼龙、聚苯乙烯等，制件如手机壳、塑料水桶等。 2）热固性塑料不可循环加热加工（一次性）。 第一次加热可以流动，加热到一定的温度，产生化学反应交联固化变硬，这种变化是不可逆的，也不可以循环使用。 常见的热固性塑料有酚醛、环氧树脂等，塑料制件有火牛、线路板、快餐盒等。 2、根据其使用性能1）通用（PP、PVC、PE、PF、EP）指的是产量大、用途广、价格低、性能普通的一类塑料，通常用作非结构材料。 世界上公认的六大类通用塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料，其产量约占世界塑料总产量的75以上，构成了塑料工业的主体。 2）工程（ABS、PMMA、POM、PC）泛指一些具有能制造机械零件或工程结构材料等工业品质的塑料。 除具有较高的机械强度外，这类塑料的耐磨性、耐腐蚀性能、耐热性、自润滑性及尺寸稳定性等均比通用塑料优良，它们具有某些金属特性，因而在机械制造、轻工、电子、日用、字航、导弹、原子能等工程技术部门得到广泛应用。 越来越多地代替金属作机械零件。 目前工程上使用较多的塑料包括聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、ABS、聚砜、聚苯醚、聚四氟乙烯等,其中前四种发展最快，为国际上公认的四大工程塑料。 3）特种（PTFE）指那些具有特殊功能、适合某种特殊场合用途的塑料，主要有医用塑料、光敏塑料、导磁塑料、超导电塑料、耐辐射塑料、耐高温塑料等。 其主要成分是树脂，有的是专门合成的树脂，也有一些是采用上述通用塑料和工程塑料用树脂经特殊处理或改性后获得特殊性能。 这类塑料产量小，性能优异，价格昂贵。 随着塑料应用范围的越来越广，工程塑料和通用塑料之间的界限已难以划分，例如通用塑料聚氯乙烯作为耐腐蚀材料已大量应用于化工机械中。 3使