塑料基础工艺及设计 1

《塑料成型工艺及模具设计》（第3版）第10章教案课程名称：塑料成型工艺及模具设计章节名称：第10章注射模设计实例授课对象：材料成型及控制工程、机械设计制造及其自动化、高分子材料与工程等专业本科生学时安排：6学时（理论4学时+实验/设计2学时）一、教学目标1.知识目标掌握注射模具设计的完整流程：塑件工艺性分析、注射机选用、模具总体结构设计、浇注系统设计、成型零件设计、模架选择、脱模机构设计、冷却系统设计、装配图绘制；熟悉典型注射模具结构的特点及应用：侧浇口、点浇口、热流道、斜顶、侧抽芯、旋转脱螺纹等；理解模具设计中的关键参数计算（收缩率、工作尺寸、脱模力、冷却面积等）；掌握模具工程图绘制规范。2.能力目标能够独立完成中等复杂程度塑件的注射模具总体方案设计；具备分析塑件结构工艺性并提出改进方案的能力；能够合理选择分型面、浇口位置、脱模方式、冷却系统等；能够查阅模具标准（模架、标准件）并进行选用；能够使用CAD软件绘制模具装配草图。3.素质目标通过实例分析，培养系统化、规范化的工程设计思维；通过团队设计项目，提升协作沟通能力；了解我国模具工业在复杂模具国产化方面的成就，增强行业自信与创新意识。二、教学重点与难点教学重点注射模具设计全流程及各环节的衔接；分型面选择、型腔布局、浇注系统设计的综合运用；成型零件工作尺寸计算及公差标注；脱模机构与侧向抽芯机构的设计要点；冷却系统布局设计。教学难点根据塑件特点合理选择模具结构方案（如是否采用热流道、是否需要侧抽芯等）；多结构组合时的干涉检查与协调设计；脱模机构（特别是旋转脱螺纹）的运动设计；模具设计中的计算（收缩率、工作尺寸、抽芯距、斜导柱长度等）。三、教学方法与手段案例教学：逐一剖析教材中的三个典型实例，引导学生理解设计思路；项目驱动：布置小型设计任务，让学生分组完成指定塑件的模具方案；对比分析：对比三个实例的结构差异（侧浇口/点浇口、斜顶/滑块/旋转脱螺纹等），归纳设计规律；软件演示：展示CAD软件绘制模具装配图的过程；课堂讨论：针对设计中的关键问题（如分型面选择、浇口位置）组织讨论。四、教学内容及过程设计（理论4学时）实例一（10.1节）：带侧孔塑件注射模设计（约1.5学时）教学环节教学内容要点时间分配教学活动设计实例引入展示塑件三维图（教材图10-1），分析其结构特点（侧孔、加强肋等）。5分钟提问：该塑件可能有哪些成型难点？如何解决？10.1.1塑件成型工艺性分析材料选择（如ABS）、结构工艺性、尺寸精度、脱模斜度等分析。10分钟引导学生从材料、壁厚、孔、肋等角度分析。10.1.2拟定模具结构形式分型面选择（图10-2）、型腔数确定、型腔排列；模具总体结构草图（图10-3）。15分钟讨论分型面选择理由；讲解型腔数计算。10.1.3浇注系统设计主流道、分流道、浇口（侧浇口）设计；冷料穴；浇口位置校核。10分钟结合图10-4讲解。10.1.4成型零件结构设计及计算凹模、型芯结构（镶拼式）；工作尺寸计算（考虑收缩率、磨损）；型芯强度校核。20分钟演算示例尺寸；讨论镶拼结构优点。10.1.5模架确定根据型腔布局选择标准模架（如龙记CI型）；模架尺寸确定。5分钟展示模架目录，讲解选择依据。10.1.6排气槽设计排气槽位置与尺寸。3分钟简要说明。10.1.7脱模机构设计推杆布局、复位杆、拉料杆设计；侧抽芯机构（斜导柱滑块）设计（图10-13）。12分钟播放斜导柱抽芯动画；讲解抽芯距、斜角计算。10.1.8冷却系统设计冷却水道布局（图10-16），计算冷却面积。5分钟展示冷却水路图。10.1.9导向与定位机构导柱导套、锥面定位。3分钟简要说明。10.1.10总装配图绘制装配图绘制要点、零件图明细。2分钟展示装配图样（图10-17）。实例二（10.2节）：带点浇口塑件注射模设计（约1.5学时）教学环节教学内容要点时间分配教学活动设计塑件分析塑件特点（如外观要求高、多点浇口）。5分钟对比实例一，引出点浇口应用。10.2.1工艺性分析材料（如PC）、脱模斜度、精度要求。5分钟分析PC成型特点。10.2.2模具结构设计分型面选择、型腔布局；三板模结构（双分型面）。10分钟展示三板模结构图（图4-3）。10.2.3浇注系统设计点浇口设计；分流道布局；拉料杆及冷料穴。15分钟讲解点浇口模具的开模动作。10.2.4成型零件设计凹模、型芯结构；工作尺寸计算。10分钟演算示例。10.2.5模架选择三板模模架特点；模架型号确定。5分钟展示标准模架中三板模类型。10.2.6推出系统设计推杆布局；推板推出？；复位杆。8分钟讲解推杆位置设计原则。10.2.7导向机构导柱导套、小导柱（三板模用）。3分钟说明三板模导向特点。10.2.8其他小零件限位拉杆、定距拉板等。3分钟展示结构图。10.2.9冷却系统设计冷却水道布局。4分钟展示冷却图。10.2.10装配图绘制装配图（图10-29）展示。2分钟强调绘图规范。实例三（10.3节）：水杯盖注射模设计（旋转脱螺纹）（约1学时）教学环节教学内容要点时间分配教学活动设计塑件分析水杯盖结构特点（内螺纹、外观要求）。5分钟展示塑件图（图10-30），分析螺纹脱模难点。10.3.1工艺性分析材料（如PP）、收缩率、螺纹精度。3分钟讨论PP成型特点。10.3.2分型面、型腔排列、浇注系统设计分型面选择（图10-31）；一模两腔；侧浇口或点浇口？；浇注系统布局。10分钟讲解分型面选择理由。10.3.3脱螺纹系统设计旋转脱螺纹原理；齿轮齿条机构或液压马达驱动；螺纹型芯结构；止转装置。15分钟播放旋转脱螺纹动画；讲解结构组成（图10-32至10-34）。10.3.4成型零件设计型腔、型芯结构；螺纹型芯工作尺寸计算（考虑收缩）。8分钟演算螺纹型芯尺寸。10.3.5冷却系统设计冷却水道布局。3分钟展示水路图（图10-36）。10.3.6模架选择标准模架选择。2分钟简要说明。10.3.7推出机构设计推杆布局；螺纹脱模后的推出。2分钟说明与螺纹脱模的配合。10.3.8导向机构设计导柱导套。1分钟简要。课堂小结（5分钟）总结三个实例的特点：侧浇口/点浇口/热流道、斜顶/滑块/旋转脱螺纹；强调设计流程的共性与差异。思维导图总结；预留答疑时间。五、实验/设计环节（2学时）设计项目：给定塑件注射模具总体方案设计目的：综合运用第10章所学知识，完成一个中等复杂程度塑件的模具总体方案设计，培养系统设计能力。内容：给定一个塑件（如带侧孔的盒盖、带螺纹的瓶盖等），提供塑件二维图或三维模型；学生分组（3-4人一组），完成以下任务：塑件工艺性分析（材料、结构、精度）；确定分型面、型腔数及排列；选择注射机型号并校核；设计浇注系统（主流道、分流道、浇口）；设计成型零件结构，计算工作尺寸；设计脱模机构（推杆/推管/滑块/螺纹脱模等）；设计冷却系统；选择模架型号；绘制模具装配草图（CAD或手绘），标注主要零件。每组提交设计报告（含计算过程、结构草图、说明）。要求：设计方案合理，计算正确，结构图表达清晰。（若条件有限，可改为对教材中某一实例的模具图进行分析解读，并完成一份分析报告。）六、课后作业与思考题简答题：注射模具设计一般包括哪些步骤？每一步的主要内容是什么？侧浇口与点浇口各适用于什么场合？在模具结构上有何不同？旋转脱螺纹机构有哪几种驱动方式？设计时应注意哪些问题？多型腔模具设计中，如何保证各型腔的进料平衡？计算题：

参照实例一，某塑件材料为ABS，收缩率取0.5%，型腔径向基本尺寸为50mm，磨损量取0.02mm，制造公差按IT9级，计算型腔径向工作尺寸及公差。

某滑块抽芯距离为12mm，斜导柱倾斜角为18°，求斜导柱工作部分长度。分析题：对比教材中三个实例的分型面选择，分析各自的考虑因素。某塑件内部有侧凹，且外观要求高，你认为应采用斜顶还是滑块？为什么？设计题：

选择一个生活中常见的塑料制品（如笔筒、手机支架），分析其结构工艺性，并设计一套简单的注射模具总体方案（草图+说明）。拓展思考：

查阅资料，了解大型复杂模具（如汽车保险杠模具）的设计流程和关键技术。七、参考资料教材：《塑料成型工艺及模具设计》（第3版），王群、滕杰主编，机械工业出版社，2025标准：GB/T12555-2006注