塑料基础工艺及设计2

《塑料成型工艺及模具设计》（第3版）第3章教案课程名称：塑料成型工艺及模具设计章节名称：第3章塑料注射成型原理及工艺授课对象：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：8学时（理论6学时+实验/设计2学时）一、教学目标1.知识目标掌握注射成型的基本原理，了解柱塞式与螺杆式注射机的结构及工作原理；熟悉注射成型工艺全过程（准备、注射、后处理），理解各阶段的作用；掌握注射成型的主要工艺参数（温度、压力、时间、速度）及其对塑件质量的影响；了解常见塑料的注射成型特点及典型塑件的工艺条件；掌握注射成型工艺规程制订的步骤和方法。2.能力目标能够根据塑件要求初步确定注射成型工艺参数；能够分析常见注射成型缺陷的产生原因并提出改进措施；具备查阅工艺手册、制订简单注射工艺规程的能力。3.素质目标通过我国注塑机发展历程，增强民族自豪感与行业使命感；培养学生严谨细致、精益求精的工匠精神；强化质量意识，理解工艺参数精确控制对产品性能的重要性。二、教学重点与难点教学重点螺杆式注射机的工作原理及注射成型过程；注射成型工艺参数（温度、压力、时间、速度）的设定及其对塑件质量的影响；常见成型缺陷（短射、飞边、缩痕、熔接痕、翘曲等）的分析与对策；注射成型工艺规程的制订方法。教学难点注射过程中压力-时间曲线（图3-4）的解读及与塑件质量的关系；多参数耦合作用对残余应力和取向的影响机制；塑化能力、背压等概念的工程意义。三、教学方法与手段多媒体讲授：结合动画演示注射机工作原理、注射过程、熔体充型流动；展示压力-时间曲线；案例教学：通过表3-3典型塑件工艺条件，分析不同塑件对工艺参数的要求；视频观摩：播放注射成型生产现场视频，了解实际生产过程；课堂互动：设问启发，如“为什么注射结束后还要保压？”“注射速度过快会有什么后果？”；实验环节：安排注射成型工艺实验，观察工艺参数变化对制品质量的影响。四、教学内容及过程设计（理论6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生活实例（如塑料水杯、手机外壳）引入，提问“这些塑料制品是如何快速大批量生产出来的？”激发兴趣。5分钟展示塑料制品，引出注射成型的高效性，简述本章内容。3.1注射成型原理及工艺3.1.1注射成型原理及注射机：注射成型定义、特点；柱塞式与螺杆式注射机的结构及工作原理（图3-1）；注射机规格及主要技术参数。40分钟播放动画演示螺杆式注射机工作过程；对比两类注射机的优缺点；介绍注射机型号表示方法（如SZ-160/1000）。3.1.2注射成型工艺过程：注射前准备（原料预处理、料筒清洗、嵌件预热、脱模剂选用）；注射过程（塑化、计量、注射充型、保压补缩、倒流、冷却定型）；压力-时间曲线（图3-4）分析；塑件后处理（退火、调湿）及包装储存。50分钟结合图3-2、3-3、3-4讲解；提问：保压阶段的作用？倒流对塑件有何影响？举例说明退火处理的应用（如PC、POM）。3.1.3注射成型工艺条件：温度（料筒温度、喷嘴温度、模具温度）及其影响（图3-5、3-6）；压力（塑化压力/背压、注射压力、保压压力、型腔压力）及其影响（图3-7）；注射速度及其影响（图3-8）；成型周期（图3-9）。50分钟讲解各参数对熔体流动性、塑件性能的影响；讨论如何根据塑料特性设定料筒温度分布；分析注射速度“慢-快-慢”原则。3.1.4几种常见塑料的注射成型特点（表3-1、3-2）：PVC、PA、PP、PC、PE、PMMA、ABS的工艺特性及注意事项。30分钟分组讨论不同塑料的干燥要求、流动性、成型温度范围；教师总结关键点。3.1.5典型塑件注射成型工艺条件（表3-3）：建筑模板（PP）、投影仪支架盖板（ABS）、打印机轴承固定件（PC+GF）的工艺参数实例分析。20分钟引导学生从塑件尺寸、材料、壁厚出发，分析表中工艺参数的合理性。3.2塑料成型工艺规程的制订3.2.1-3.2.5：塑件的分析、成型方法及工艺过程的确定、成型工艺条件的确定、设备和工具的选择、工艺文件的制订（表3-4注射成型工艺卡片）。45分钟以一个简单塑件为例，现场演示工艺规程制订步骤；展示工艺卡片模板，讲解填写要点。课堂小结回顾本章核心知识点：注射成型原理、工艺过程、工艺参数、常见塑料特点、工艺规程制订。10分钟思维导图总结；预留答疑时间。注：以上时间分配总计250分钟（约5.5学时），剩余20分钟机动，可用于课堂练习或补充案例。五、实验/设计环节（2学时）实验项目：注射成型工艺参数对制品质量的影响目的：通过实际操作或模拟实验，观察不同工艺参数（注射速度、保压压力、模具温度）对塑件质量（收缩、飞边、熔接痕等）的影响，加深对理论知识的理解。内容：在注射成型机或注塑模拟软件上，以某塑料（如PP）为原料，成型标准试样。改变注射速度、保压压力、模具温度等参数，记录制品外观、尺寸及缺陷情况。分析各参数对制品质量的影响规律，并与理论对照。要求：提交实验报告，包括实验条件、数据记录、结果分析与结论。若无法进行实际注射实验，可采用CAE软件（如Moldflow）进行仿真分析，观察流动前沿温度、压力分布、熔接痕位置等。六、课后作业与思考题简答题：简述螺杆式注射机的工作原理，并说明其与柱塞式相比有何优点。解释注射成型过程中的“保压”和“倒流”现象，它们对塑件质量有何影响？料筒温度、喷嘴温度、模具温度分别如何影响注射成型过程？列举三种常见注射成型缺陷，分析其产生原因及防止措施。计算题：

某塑件（ABS）单件体积为25cm³，浇注系统体积为5cm³，采用一模两腔，试选择合适的注射机公称注射量（按80%利用率计算）。若注射机公称注射量为125g（以PS计），是否满足要求？（ABS密度1.05g/cm³，PS密度1.06g/cm³，压缩比近似取2）分析题：结合图3-4注射成型周期压力-时间曲线，分析A、B、C、D、E各阶段对应的物理过程，并说明型腔压力\(P_C\)、\(P_{C1}\)、\(P_E\)的意义。某PC塑件注射后出现银纹，可能是什么原因？如何通过工艺调整改善？设计题：

给定一个简单塑件（如圆盒盖），试制订其注射成型工艺规程，包括原料选择、预处理、注射机型号初选、工艺参数设定、后处理等，并填写简易工艺卡片（可参考表3-4格式）。拓展思考：

查阅资料，了解近年来注射成型技术在汽车轻量化、精密电子等领域的应用进展，撰写300字左右的综述。七、参考资料教材：《塑料成型工艺及模具设计》（王群、滕杰主编，机械工业出版社，2025）参考书：《注射成型工艺与设备》（王兴天主编）、《塑料成型工艺学》（黄锐主编）标准：GB/T17037热塑性塑料注射成型工艺规范八、教学反思（课