塑料基础工艺及设计8

《塑料成型工艺及模具设计》（第3版）第9章教案课程名称：塑料成型工艺及模具设计章节名称：第9章注射成型新技术授课对象：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：4学时（理论2学时+实验/设计2学时）一、教学目标1.知识目标了解热流道注射成型的原理、分类及热流道模具的结构特点；熟悉热固性塑料注射成型的特点及模具设计要点；掌握共注射成型（双色、双层）的原理及应用；理解气体辅助注射成型的原理、工艺过程及优缺点；了解发泡成型、BMC注射、反应注射、叠层模具的基本原理；熟悉注射模CAD/CAE/CAM技术的特点、功能及应用流程。2.能力目标能够根据产品需求初步判断适合采用何种注射成型新技术；具备热流道系统选型的初步能力；能够识别CAD/CAE/CAM在模具设计制造中的作用；通过实验/设计环节，初步掌握CAE软件的基本操作或热流道系统设计思路。3.素质目标通过注射成型新技术的介绍，拓宽学生的专业视野，激发创新意识；了解我国在注射成型新技术领域的发展成就，增强行业自信；培养关注技术前沿、持续学习的工程素养。二、教学重点与难点教学重点热流道系统原理、分类及热平衡控制；气体辅助注射成型原理及工艺；共注射成型（双色、双层）的原理及应用；注射模CAD/CAE/CAM的功能与应用。教学难点热流道系统的温度控制与热平衡设计；气体辅助注射中气体穿透的控制；CAD/CAE/CAM集成技术在模具开发中的具体应用流程。三、教学方法与手段多媒体讲授：结合PPT、动画演示热流道、气辅、共注射等新技术原理；案例教学：通过典型产品（如双色手机壳、气辅把手、热流道模具）分析技术优势；视频展示：播放热流道模具工作视频、CAE分析过程动画；课堂互动：提问对比传统注射与新技术注射的异同；实验/设计环节：安排CAE软件流动分析实验或热流道系统设计练习。四、教学内容及过程设计（理论2学时）教学环节教学内容要点时间分配教学活动设计导入从传统注射成型的局限性（流道废料、单色、厚壁缩痕等）引入，提问“如何解决这些问题？”引出注射成型新技术。5分钟展示传统流道凝料、双色制品、气辅制品图片，激发兴趣。9.1热流道系统成型热流道成型原理（保持流道内塑料熔融，无凝料）；分类（绝热流道、加热流道；按喷嘴形式：开放式、针阀式）；热流道模具结构（热流道板、热嘴、加热元件、温度控制系统）；热流道模具装配要点；优缺点（节省原料、缩短周期、提高质量，但成本高、热平衡要求高）。25分钟播放热流道模具动画；展示热流道板、热嘴结构图；讨论热流道适用场合。9.2热固性塑料注射成型热固性塑料注射成型特点（流动性变化、交联反应、温度控制严格）；与热塑性注射成型的区别；模具设计要点（加热系统、排气、流道设计）。8分钟对比热固性与热塑性注射；展示热固性注射制品（电木件）。9.3共注射成型9.3.1双色注射成型：原理（两种颜色塑料先后注入同一模具）；工艺方法（转盘式、移动式）；应用；9.3.2双层注射成型：原理（表层与芯层不同材料）；应用。10分钟播放双色注射动画；展示双色制品（如汽车尾灯、双色按键）。9.4气体辅助注射成型原理（向熔体中注入惰性气体，形成中空）；工艺过程（熔体注射、气体注入、气体保压、排气）；优点（消除缩痕、降低内应力、节省材料）；应用（把手、方向盘、厚壁件）。12分钟播放气辅成型动画；展示气辅制品剖面图；讨论气体针位置设计。9.5发泡成型原理（化学/物理发泡剂产生气泡）；微孔发泡、结构发泡；应用（汽车内饰、包装）。5分钟展示发泡制品断面图片。9.6BMC注射成型BMC（团状模塑料）注射成型特点；应用（电器零件、汽车部件）。3分钟简要介绍，强调增强塑料。9.7反应注射成型原理（两种低黏度单体混合后注入模具反应成型）；应用（聚氨酯制品、汽车保险杠）。3分钟播放RIM过程动画。9.8叠层式模具叠层模具结构（两层或多层型腔）；优点（提高产量、节约设备）；应用。4分钟展示叠层模具结构图。9.9注射模CAD/CAE/CAM9.9.1技术特点：集成化、智能化、可视化；9.9.2功能：CAD（三维设计、自动出图）、CAE（流动分析、冷却分析、翘曲分析、应力分析）、CAM（数控编程）；应用流程及价值。12分钟演示Moldflow分析结果（流动前沿、熔接痕、气穴）；展示CAD设计图与CAM加工仿真。课堂小结回顾各新技术核心要点，强调新技术解决传统工艺问题的思路。3分钟思维导图总结；预留答疑时间。五、实验/设计环节（2学时）实验项目一：热流道系统结构认知与设计（1学时）目的：了解热流道系统的实际结构，掌握热流道板、热嘴的选型要点。内容：观看热流道模具3D模型或实物，识别热流道板、热嘴、加热元件、温度传感器等；给定一个简单多腔模具布局，尝试选择热流道系统类型并画出热流道板草图。要求：提交热流道系统结构简图及选型说明。实验项目二：注射成型CAE流动分析（1学时）目的：了解CAE软件在注射成型分析中的应用，观察不同浇口位置对流动的影响。内容：使用Moldflow或Moldex3D软件（或教学版），导入一个简单塑件模型；设置材料、工艺参数，进行充填分析；改变浇口位置，对比分析流动前沿、熔接痕、气穴分布。要求：提交分析报告，包括分析设置、结果截图及结论。（注：可根据实际条件选择其中一项或两项合并进行，若条件有限，可采用软件演示+课堂讨论形式。）六、课后作业与思考题简答题：热流道系统相比普通流道有哪些优缺点？主要适用于哪些场合？简述气体辅助注射成型的原理及工艺过程。双色注射成型与双层注射成型有何区别？注射模CAE分析主要包括哪些内容？对模具设计有何指导意义？分析题：

某汽车门把手为厚壁件，表面要求无缩痕，内部需中空减重，你认为采用哪种注射成型新技术最合适？为什么？

结合教材图9-?（如有），分析热流道模具中温度控制的重要性。拓展思考：

查阅资料，了解近年来注射成型新技术在新能源汽车、医疗、3C电子等领域的最新应用案例。

思考CAD/CAE/CAM集成化对模具企业数字化转型的意义。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，2025参考书：《热流道注射模设计》（徐佩弦主编）、《气体辅助注射成型技术》（李德群主编