中科大塑料模具设计教案

PAGEPAGE34[教学内容]绪论1.1.1聚合物的分子结构[教学目的]1、了解模具行业的发展概况2、明确本门课程的任务及要求3、理解高聚物的结构特点和性能[教学重点]1、掌握塑料模具对国民经济的重大影响2、理解高聚物的结构特点和性能[教学难点]理解高聚物的结构特点和性能[教学方法]讲授法[教学时数]2课时[主要内容]如下绪论塑料及塑料工业的发展概况如今，塑料已成为四大工业基础材料（钢铁、木材、水泥、塑料）之一。20世纪20年代以前，主要是发展和利用热固性塑料；20世纪20年代以后，逐渐发展热塑性塑料。按塑料受热后呈现的基本特性分热固性塑料和热塑性塑料。热固性塑料：指在一定的温度范围内，能反复加热乃至熔融流动，冷却后能硬化成一定形状的塑料。热塑性塑料：指加热温度达到一定程度后能成为不溶和不熔性物质，使形状固化下来不再变化的塑料。塑料的主要成分是树脂，树脂分为天然树脂和合成树脂。塑料工业包括原料（合成树脂和助剂）生产，塑料成型加工工艺，塑料成型设备及成型模具四部分。塑料工业在国民经济中的作用塑料的特点：质量轻、强度高、耐腐蚀、绝缘性好、易着色、制件可加工成任意形状、生产效率高、价格低廉作用：日常用品（塑料鞋、盆、桶），仪表，机械制造，汽车，家用电器，化工，建材，医疗卫生，农业，军事，航天和原子能工业塑料已成为金属的良好代用材料，出现了金属零件塑料化的趋势。模具工业在国民经济中的重要性用模具生产的塑料制品（简称塑料）具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗等特点，模具技术已成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志，决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。市场经济的发展对模具的要求是交货期短、精度高及成本化，塑料模具正朝着高效率、高精度及高寿命方向发展。模具标准化是发展模具生产技术的关键。本课程的任务及要求该课程为模具专业的主要专业课之一，通过本课程的学习，需要掌握：（1）系统了解塑料及有关成型原理、工艺特点、正确分析成型工艺对模具的要求。（2）掌握模具零部件的设计、计算方法、模具结构特点及设计程序等（3）了解其它模具有关知识及模具CAD/CAM。（4）学完本课程后，应具有独立设计中等复杂程度的注射模具的能力。1.1.1聚合物的分子结构塑料的概念塑料的主要成分是树脂，树脂可分为：1、天然树脂：松香、虫胶、沥青2、合成树脂：人们按照天然树脂的分子结构和特性，用人工的方法合成制造的。由于合成树脂是由相对分子质量小的物质经聚合反应而制得的相对分子质量的大的物质，因此称之为高分子聚合物，简称高聚物。一般在常温常压下为固体，也有为粘稠液体（如胶水）。合成树脂不完全等于塑料，有些合成树脂可直接作为塑料使用，但有些合成树脂必须在其中加入一些助剂，才能作为塑料使用。天然树脂和合成树脂都属于高分子聚合物（高聚物）高分子与低分子的区别1.分子中所含有的原子数：低分子物质每个分子所含有的原子数最多几百个，而高分子物质每个分子所含有的原子数目为几千个、几万个甚至几十万个原子。2.相对分子质量：低分子物质的相对分子质量少并且固定，而高分子物质的相对分子质量可达几万、几十万、上百万甚至上千万，而且还可以根据需要进行改变。高分子的相对分子质量远远大于低分子。3.分子长度：高分子的分子长度远大于低分子的分子长度。由此可知，高分子是含原子数多、相对分子质量大及分子很长的巨型分子。高聚物的分子结构与特性在每个高分子里都含有一种或数种原子或原子团，这些原子或原子团按一定的方式排列，首先是排列成许多具有相同结构的小单元，称之为结构单元或“链节”。这些结构单元再通过化学键连成一个高分子，这个过程称之为“聚合”。高分子中所含有结构单元的数量，称之为“聚合度”或“链节数”，用“n”表示。高聚物分为：线型高聚物，体型高聚物和支链型高聚物。①线型高聚物：由一根根的分子链组成的②体型高聚物：在大分子链之间有一些短链把他们连接起来③支链型高聚物：介于体型高聚物和支链型高聚物之间。特点：线型高聚物：具有可溶性和可熔性，成型后性质不变，因此可多次成型体型高聚物：成型前是可溶和可熔的，成型后变成既不溶解又不熔融的固体，所以不能再次成型。四.结晶型与非结晶型高聚物的结构及性能1、结晶：指聚合物从熔融状态到冷却凝固时，分子由独立移动的，完全处于无次序状态变成分子停止自由移动，取得一个略微固定的位置，并由一个使它自己排列成为正规模型倾向的一种现象。聚合物由高温熔体向低温固态转化过程中，若分子链能够稳定规整排列，则称之为结晶型；若子链不能得到规整排列，则称之为非结晶型。结晶对材料性能有明显影响。结晶高聚物一般具有耐热性、非透明性和较好的力学性能；而非结晶型高聚物则相反。[课后小结][教学内容]1.1.2塑料的组成及分类1.1.3塑料的热力学性能1.1.4塑料在成型过程中的流动状态。[教学目的]1、理解塑料的组成部分。2、掌握塑料的分类。3、理解塑料的三种热力学性能。4、理解塑料在成型过程中的流动状态。[教学重点]1、理解塑料的组成部分。2、掌握塑料的分类。[教学难点]理解塑料在成型过程中的流动状态。[教学方法]讲授法[教学时数]2课时[主要内容]如下1.1.2塑料的组成及分类一.塑料的组成按其成分的不同，可分为简单组成和多组分塑料。简单组分：以树脂为主要成分，不加或少加少量助剂多组分：除树脂外，还需要加入其它一些助剂。1树脂塑料的主要成分是合成树脂，约占塑料总重量的40%~100%。作用：使塑料具有可塑性和流动性，将各种助剂粘结在一起，并决定塑料的类型（热固性和热塑性）和主要性能（物理性能、化学性能、力学性能等）2填充剂（又称填料）可以改善塑料性能，扩大它的使用范围，减少树脂用量，降低成本（填料含量可大近40%）3增塑性作用：加大了聚合物分子之间的距离，削弱了大分子之间的作用力，使树脂分子变得容易滑移，从而使塑料能在较低的温度下具有良好的可塑性和柔顺性。4着色剂作用：美观和装饰，有些着色剂还具有改善塑件耐候性、耐老化性及延长塑件使用寿命和使塑件具有特殊的光学性能的作用。5稳定剂作用：可以提高树脂在光、热、氧及霉菌等外界因素作用时的稳定性，阻缓塑料变质的一类物质。6润滑剂作用：降低塑料材料内部分子之间的相互摩擦。二.塑料的分类1.按塑料的使用特性分:通用塑料、工程塑料、功能塑料2.按塑料受热后呈现的基本特性分:热塑性塑料、热固性塑1.1.3高聚物的热力学性能高聚物的热力学性能是指在高聚物及其组成一定时，分子的运动程度和规模主要受温度影响，随着温度的变化，分子热运动表现出三种不同的力学状态，即玻璃态、高弹态、粘流态，在一定条件下他们可以发生变化。通常所指的塑料，是指在室温下处于玻璃态的一类高聚物。在室温下高聚物处于高弹态，则属于橡胶材料。一.高聚物的加工工艺性能1、<玻璃化温度：高聚物处于玻璃态，为坚硬的固体，不宜进行较大变形的成型，但可以进行切削加工。2、玻璃化温度~流动温度：可对某些塑料进行真空成型、压力成型和弯曲成型等。3、流动温度~热分解温度：聚合物在流动温度以上不高温度的范围内，表现为流动性质，可进行某些挤出和吹塑成型等。在流动温度再高一些的情况下，在不大的外力作用下就能引起熔体的流动变形，可进行挤出、注射及吹塑等成型加工。4、>热分解温度：将会发生分解。二.高聚物的结晶高聚物的结晶特点是：晶体不整齐、洁净不完全、结晶速度慢及没有固定熔点三.高聚物的取向聚合物的取向：指树脂的分子链在外力作用下，会有不同方式和不同程度的平行排列。在成型过程中，由于受剪切力和拉伸力的作用，因此聚合物的取向分流动取向和拉伸取向。1.取向对聚合物性能的影响聚合物取向后的各向异性显著。2.影响聚合物取向的主要因素（以注射成型为例）温度、注射压力和保压压力、浇口冻结时间、模具温度四.高聚物的降解1.降解：聚合物在热、力、氧和辐射等因素作用下而发生的相对分子质量降低或大分子结构改变等化学变化。2.降解的主要类型热降解、力降解、氧化降解、水降解五.聚合物的交联1.概念指聚合物在成型过程中，由线形结构交联为体型结构的化学反应过程，通常也称为“硬化”或“熟化”。2.影响交联的因素温度和硬化时间、反应基团或反应活性点、应力的影响1.1.4塑料在成型过程中的流动状态。一、塑料熔体在简单截面导管内的流动1、在圆形导管内的流动切应力在管中心为零，逐渐增大，至管壁处为最大值。2、在扁形导槽内的流动二、塑料成型过程中的取向行为1、注射、压注成型塑件中固体填料的流动取向填料排列的方向主要顺着流动的方向，碰到阻力（如模壁后），它的流动方向改为与阻力成垂直的方向，并按此定型。2、注射、压注成型塑件中聚合物分子的流动取向聚合物在注射和压注成型过程中，总是存在着熔体的流动。有流动就有分子的取向。单轴取向时，取向结构单元均沿着一个流动方向排列；而多轴取向时，结构单元可沿着两个或两个以上流动方向有序排列。分子取向会导致塑件力学性能的各向异性，顺着分子定向方向的机械性能和伸长率总是大于与其垂直方向上的。各向异性有时是塑件所需要的，如制造取向薄膜与单丝等，这样能使塑件沿着拉伸方向的抗拉强度与光泽度等有所增强。[课后小结][教学内容]1.2塑料的工艺性能[教学目的]1、掌握热塑性塑料和热固性塑料的工艺性能。[教学重点]1、掌握热塑性塑料和热固性塑料的工艺性能。[教学难点]理解热塑性塑料和热固性塑料的工艺性能。[教学方法]讲授法[教学时数]2课时[主要内容]如下1.2塑料的工艺性能热塑性塑料的工艺性能1、收缩性：塑件从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其尺寸或体积发生收缩的现象。成型后塑件的收缩，称为成型收缩。收缩的形式：线尺寸收缩：设计模具成型零件时，必须予以补偿后收缩后处理收缩：在模具设计时，对于高精度塑件应考虑后收缩和后处理收缩的误差。并予以补偿2、流动性：塑料在一定的温度及压力作用下，充满模具型腔的能力流动性分类：好，中等，差影响流动性的因素：温度、压力、模具结构3、取向与结晶一般平行于取向方向的力学性能较高，收缩率也大，而垂直于取向方向的力学性能较底，收缩率也较小。按其冷凝时有无结晶现象，可分为结晶型塑料和非结晶型（又称无定型）塑料两大类。4、热敏性和水敏性热敏性塑料在成型过程中，很容易在不太高的温度下受热分解和热降解，或在料温高和受热时间较长的情况下，产生变色、降解和分解。为避免热敏性塑料在成型中的分解和热降解，一方面在塑料中加入热稳定剂，另一方面合理选择设备。水敏性：这类塑料在成型前必须进行高燥处理。5、应力开裂与熔体破裂为防止塑件应力开裂，可在塑料中加入增强填料提高抗裂性；合理布置浇口位置和顶出位置，减小残余应力或脱模力；对塑件进行热处理，消除内应力；使用时禁止与溶剂接触等。产生熔体破裂的原因是成型过程中切应力或切变速率过大而引起的成型缺陷，会影响塑件的外观和性能。需选用熔融指数较大的塑料，适当地增大喷嘴、浇道和浇口的截面积，降低注射速度，提高熔体温度等，减缓或消除熔体破裂现象。6、吸湿性：指塑料对水分子的亲疏程度。具有吸湿或粘附水分的塑料，如果水分含量超过一定限度，会在成型加工过程中变成水气。因此对吸湿性强的塑料，在成型前必须进行干燥处理。热固性塑料的工艺性能收缩性：在模具设计时应根据影响因素综合因素考虑选取塑料的收缩率流动性：模具设计时应该根据塑料流动性来设计模具浇注系统、分型面和进料方向。固化速度：热固性塑料固化的速度有一定范围限制。水分及挥发物含量：模具设计时应开设必须的排气系统。颗粒度和均匀性比体积和压缩率[课后小结][教学内容]1.3常用塑料[教学目的]1、掌握热塑性塑料和热固性塑料的中的常用塑料类型、特性及用途。2、理解每种常用塑料的成型特性。[教学重点]1、每种常用塑料的类型、特性及用途。[教学难点]理解每种常用塑料的成型特性。[教学方法]讲授法[教学时数]2课时[主要内容]如下1.3常用塑料热塑性塑料1.聚乙烯(PE)聚乙烯是目前合成树脂中产量最大，用途最广的品种。约占世界塑料总量的30%，为塑料工业之冠。聚乙烯按聚合时采用的压力不同分高压、中密度和低压聚乙烯，但由于工艺上的发展，目前习惯于按聚乙烯密度不同分为高密度、中密度和低密度聚乙烯。2、聚丙烯（PP）聚丙烯（PP）价格便宜、性能优良、用途广泛、因而发展速度居于几大通用塑料之首。聚丙烯（PP）是白色、无味、无毒及可燃的白色蜡状透明塑料，密度低，是通用塑料中最轻的一种。聚丙烯（PP）具有优良的耐热性、化学稳定性电性能和力学性能，易于成型。聚丙烯（PP）常用来制造家电部件，如洗衣桶、电冰箱及吸尘器等；日常用品如周转箱、包装和食品用的薄膜及容器等；机械零件如齿轮及泵的叶轮等，化工设备的管道和容器等；还可挤出电线电缆、管材、板材、编织带和袋。3、聚氯乙烯（PVC）聚氯乙烯（PVC）原料易得，价格低廉，性能较好，是热塑性通过塑料中耗能和生产成本最低的品种，因此应用广泛。目前聚氯乙烯（PVC）世界产量仅次于聚乙烯，产量居第二位。聚氯乙烯（PVC）根据增塑剂量的不同，分为硬质和软质聚氯乙烯（PVC）。4、聚苯乙烯（PS）聚苯乙烯（PS）为无色透明珠状或粒状的热塑性塑料，无臭、无味、无毒及易于着色，易燃烧。聚苯乙烯（PS）有良好的光学性能，透光率为88%~92%，仅次于有机玻璃。聚苯乙烯（PS）具有成本低，加工方便，刚性大，透明性好，电绝缘性优良，电性能不受频率影响，印刷和着色性能好等优点，因此性能广泛。另外聚苯乙烯（PS）具有良好的卫生性能，可用于包装，尤其食品包装上，使用最多的热成型容器，特别是一次性使用的包装容器。5、聚酰胺（PA）1940年实现工业化生产，首先用于合成纤维，我国商品名为“涤纶”，其后逐渐用于塑料。聚酰胺（PA）是白色淡黄色的结晶颗粒，主要品种有尼龙6，尼龙66，尼龙610。尼龙具优良的力学性能，可代替金属材料。尼龙具有良好的电性能，广泛用于电器零部件；但尼龙的缺点是吸水性大，影响尺寸稳定性。6、聚甲醛（POM）聚甲醛（POM）为半透明到不透明的白色粉末或粒状，着色性好，易燃及高结晶性。聚甲醛（POM）具有良好的力学性能，用于制造各种齿轮、轴承、弹簧、凸轮、螺栓、螺母、泵体及机床导轨等。聚甲醛（POM）是综合性能优良的工程塑料，广泛用于汽车、机械、仪表、电器、化工和农机等的零部件制造。7、聚碳酸酯（PC）聚碳酸酯（PC）是无色或呈淡黄色的透明塑料，透光性接近有机玻璃，无毒、无味及无臭，不易燃烧。聚碳酸酯（PC）具有良好的力学性能，冲击强度优异，在热塑性塑料中最优。具有综合的优异性能，应用广泛。8、ABS塑料ABS塑料是聚苯乙烯的改性产品，一种新型的工程塑料。是目前产量最大，应用最广的一种工程塑料。ABS塑料具有突出的力学性能和良好的综合性，坚固、坚韧、坚硬，是重要的工程塑料，用途广泛。可作为家用电器和家用电子设备上的零部件；还可用于制造玩具、包装容器、家具、安全帽及办公设备等。二、热固性塑料1、酚醛塑料酚醛塑料属于通用塑料品种之一。具有较高的力学强度、坚硬耐磨、耐热、阻燃、耐腐蚀、电绝缘性优良、尺寸稳定及价格低廉等优异性能。主要缺点是硬而脆、耐电弧性差、吸湿率较高，色浑难于着色。2、环氧树脂（EP）环氧树脂（EP）未固化前具有很好的粘性，作胶粘剂用，能粘结金属和非金属材料，有“万能胶”之称。固化后的环氧树脂（EP）具有优异的物理力学性能，耐热性能、耐候性能及电绝缘性能及高的耐电压强度。[课后小结][教学内容]1.4塑料成型工艺[教学目的]1、掌握注射成型原理、特点、工艺及工艺参数2、了解压缩、压注、挤出成型原理、特点、工艺及工艺参数。[教学重点]1、注射成型原理、特点、工艺及工艺参数[教学难点]四种成型工艺的不同点与相同点。[教学方法]讲授法[教学时数]2课时[主要内容]如下1.4塑料成型工艺一.比较注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型的特点及应用范围（见课本）（一）.注射成型的特点成型周期短，生产率高，能一次成型外形复杂，尺寸精确，能成型带有金属或非金属嵌件的塑件，易于实现自动化生产，生产适应性强等优点，因此广泛用于各种塑件的生产，其产量约占塑料制品总量的30%。螺杆式注射机注射成型原理将颗粒状或粉状塑料从注射机的料斗送入加热的料筒，塑料受到料筒的加热和螺杆对塑料的剪切摩擦作用而逐渐熔融塑化，并不断的被螺杆压实而推向料筒前端，产生一定压力，使螺杆转动的同时，缓慢的向后移动。当螺杆退到预定位置时，触及限位开关时，螺杆即停止转动并后退，然后注射螺塞带动螺杆按一定的压力和速度，将塑料熔体经喷嘴注入模具型腔。柱塞式注射机注射成型原理塑料从料斗加入加热料筒，受料筒的加热，并经活塞在高压、高速中推进，塑料塑化后经喷嘴进入模具型腔中，经保压、冷却、开模，取得塑件，完成一个工作循环。（二）注射成型的优点注射成型工艺可由机床自动按照一定程序完成，便于实现自动化，生产率高，适于大批量生产。注射一般可一次成型，减少了制品再加工程序可制作形状复杂的塑料制品注射成型后的废品及废料可以重新加热注射，故节约材料操作易于掌握。（三）注射成型工艺参数1.料筒温度：主要根据塑料的流动温度来确定，若制件较大、壁薄、流程长、成型时间长，应适当提高料筒温度；若形状复杂或带有嵌件的，应适当提高料筒温度；柱塞式注射机需适当提高料筒温度。料筒温度分布：靠近料斗处低，在喷嘴端最高。热敏性塑料，严格控制料筒最高温度，还要控制其在料筒中停留的时间。2.注射压力：塑料熔体粘度较高、壁厚、流程长和针尖浇口等情况下，应采用较高的注射压力。3.成型时间：若时间过长，在料筒中的原料因受热时间过长而分解，制件因内应力大而降低机械强度；若时间过短，会因塑化不完全导致制件变形。合理的成型时间是保证制件质量，提高生产率的重要条件。二、压缩成型原理与工艺（一）压缩模的结构压缩模主要用于成型热固性塑件，它可分为固定于压机上压板的上模和下压板的下模两大部分。（二）压缩模的组成压缩模一般由型腔、加料室、导向机构、侧向分型抽芯机构、脱模机构、加热系统等机构组成。（三）压缩模的工作原理开模后，将配好的塑料原料倒入凹模上端的加料室，上下模闭合使装于加料室和型腔中的塑料受热受压，成为熔融态充满整个型腔，当塑件固化成型后，上下模打开利用顶出装置顶出塑件。（四）压缩成型工艺过程1、压缩成型前的准备工作（1）预压将松散的粉料或纤维状的热固性塑料预先用冷压法（即模具不加热）压成重量一定、形状规整的密实题的工序称为预压，所压物体叫锭料。（2）预热为了提高塑件质量和便于模压的进行，在模压前将塑料进行加热，除去其中的水分和其他挥发物，同时提高聊温，增强塑件固化均匀性，便于缩短压缩成型周期，提高塑件的物理力学性能。2、压缩成型过程（1）嵌件的安放一般嵌件在固定位置安放。（2）加料在模具内加入压缩所需分量的塑料为加料。（3）合模当凸模尚未接触塑料前，应尽量加快速度，借以缩短模塑周期和避免塑料过早的固化或过多的降解。当凸模触及塑料后，速度改为慢速。避免模具中的嵌件、成型杆或型腔遭到破坏。（4）排气压缩热固性塑料时，在模具闭合后，有时需要卸压，将凸模松动少许时间，以便排出其中的气体。（5）固化热固性塑料的固化是在模塑温度下保持一段时间，以保证其性能达到最佳为度。（6）脱模固化完毕后使塑件从模具中分开的工序为脱模。3、压后处理（1）清理模具脱模后，应用铜质工件去除残留在模腔或其他部位的塑料废边，然后用压缩空气将其吹净。（2）后处理为进一步提高塑件质量，热固性塑料件脱模后常在较高的温度下保持一段时间，使其固化更趋完全，同时减少或消除塑件内应力，减少水分和挥发物。（五）压缩成型工艺条件的选择压缩成型工艺条件主要是指压缩成型压力、压缩成型温度、压缩成型时间。1、压缩成型压力压缩成型压力是指模压时迫使塑料充满型腔和进行固化而由压机对塑料所施加的压力。2、压缩成型温度压缩成型温度是指压缩成型时所规定的模具温度，它使塑料在型腔中受热熔融塑化和为塑料分子进行交联反应提供热能，并决定了交联反应的速度，从而影响塑件的性能。3、压缩时间压缩时间是指模具从闭合到模具开启的一段时间，也就是塑料充满型腔到固化成为塑件，在模腔内停留的时间。三、压注成型原理与工艺（一）压注成型原理和特点压注成型又称为传递成型，它是在改进压缩成型的基础上发展起来的一种热固性塑料的成型方法。模具闭合后，将塑料加入到已加热到一定温度的模具加料室中使其受热熔融，在柱塞压力作用下，塑料熔体经过模具浇注系统注入并填满闭合的型腔，塑料在型腔内继续受热受压而固化成型，最后打开模具取出塑件。（二）压注成型的工艺过程和工艺条件压注成型的工艺过程和压缩成型基本相似，只是在操作细节略有差异，压缩成型过程是先加料后合模。而压注成型过程是先合模后加料。压注成型的工艺条件与压缩成型相似，但也存在一定的区别，主要包括成型压力、成型温度、成型时间。1、成型压力由于塑料经浇注系统进入模具型腔有压力损耗，成型压力一般为压缩成型的2~3倍。2、成型温度压注成型中塑料经过浇注系统能从中获得一部分摩擦热，因而模具温度一般比压缩成型的温度低15~30度，一般为130~190度3、压注时间和保压时间在一般情况下，压注时间控制在加压后10~30s内将塑料充满型腔。保压时间与压缩成型相比较，可以短一些。四、挤出成型原理与工艺（一）挤出成型原理塑料挤出成型原理是将颗粒状或粉状塑料从挤出机的料斗送进加热筒中，塑料受到料筒的传热和螺杆对塑料的剪切摩擦热作用热逐渐熔融塑花，然后在挤压系统作用下，塑料熔体通过具有一定形状的挤出模具（机头和口模）以及一系列辅助装置（定型、冷却、牵引和切断），从而得到具有一定截面形状的型材。挤出成型所需设备有基础机、机头、定型装置、冷却槽、牵引设备和切断设备。挤出成型能连续成型，生产率高，塑件截面恒定，形状简单，几乎能加工所有热塑性塑料和部分热固性塑料。挤出成型加工的塑件种类很多，如管材、薄膜、棒材、板材、电缆及其它异形材，在塑料成型加工工业中占到很重要的地位。（二）挤出成型工艺过程1、原料的准备为使挤出过程能顺利进行，并保证塑件的质量，在成型前进行一些必要的准备工作。包括材料外观的检验和工艺性能的测定，原料的染色及对粉料和造粒，易吸湿的塑料容易产生斑纹、气泡等缺陷，应充分进行预热和干燥。2、挤出成型3、塑料的定型和冷却4、塑料的牵引、卷取和切割（二）挤出成型工艺参数挤出成型工艺参数包括温度、压力、挤出速度、牵引速度等1、温度实际生产中经常用料筒温度近似表示成型温度。2、压力压力随时间的变化而产生周期性的波动，为减小压力波动，应合理控制螺杆转速、保证加热和冷却装置的温控精度。3、牵引速度一般来说，牵引速度应略大于挤出速度。[课后小结][教学内容]1.5塑件设计[教学目的]1、了解塑件工艺性的内容2、掌握塑件工艺分析的方法[教学重点]1、掌握塑件工艺分析的方法[教学难点]掌握塑件工艺分析的方法[教学方法]结合书中插图讲解[教学时数]2课时[主要内容]如下1.5塑件设计设计塑件时必须充分考虑以下因素：模塑方法塑料的性能模具机构及加工工艺性一、塑件的尺寸、公差和表面质量1、塑件的尺寸指塑件的总体尺寸，而不是壁厚、孔径等结构尺寸。塑件的尺寸取决于塑料的流动性，流动性差的塑料，塑件的尺寸不宜过大，薄壁塑件的尺寸也不宜过大；注射模塑件尺寸受到注射机的最大注射量、合模力及模板尺寸的限制。2、塑件的公差见课本p57表3-1。3、塑件的表面质量塑件的表面质量是指塑件的表面缺陷（如斑点、条纹、凹痕、起泡、变色等）、表面光泽性和表面粗糙度。二、塑件的几何形状1、塑件的形状形状应尽量简单，避免侧向抽芯2、塑件的壁厚壁厚应均匀，厚薄适当，以减少应力的产生3、脱模斜度为了便于脱模，并防止脱模时擦上塑件表面，设计塑件时必须考虑塑件内外表面沿脱模方向均应有合理的脱模斜度。4、塑件的加强肋为了确保塑件的强度和刚度，可在塑件的适当位置上设置加强肋。加强肋的尺寸。5、塑件的支撑面常采用边框支撑或底脚支撑。6、塑件的圆角塑件转角处均应尽可能采用圆弧过渡。内壁圆角半径可取壁厚的一半，外壁圆角半径可取1.5倍的壁厚。7、塑件上孔的设计8、塑件的花纹、标记、符号和文字三、塑料螺纹和齿轮（简介）塑料螺纹成型方法：（1）在模塑时直接成型（2）模塑后机械加工（3）金属的螺纹嵌件2、塑料齿轮四、带嵌件的塑件设计1、嵌件的用途及形式塑件中嵌件安放的目的：（1）增强局部的强度、硬度、耐磨性、导电性（2）增强塑件的尺寸和形状的稳定性，提高精度（3）降低塑料的消耗以及满足其他多种要求。常用的嵌件的材料为金属，此外也有用玻璃、木材和已成型的塑件。嵌件的形式：a）圆筒形嵌件b）带台阶圆柱形嵌件c）片状嵌件d）细杆状贯穿嵌件，如汽车方向盘嵌件在塑件中的固定方法：菱形滚花，其抗拉和抗扭强度都较大直统滚花六边形用孔眼、切口或局部折弯来固定的片状嵌件薄壁管状嵌件也可用边缘折弯法固定针状嵌件可采用将其中异端轧扁或折弯的方法固定嵌件的设计要点嵌件的膨胀系数应与制品尽可能接近嵌件周围塑料厚度不宜太薄嵌件尽可能采用对称形状，以利于均匀收缩，边棱应倒成圆弧或倒角。[课后小结][教学内容]2.1塑料模的分类和基本结构[教学目的]1、了解塑料模的种类。2、掌握塑料模的基本结构。[教学重点]1、掌握塑料模的基本结构。[教学难点]掌握塑料模的基本结构。[教学方法]讲授法、结合书中插图讲解[教学时数]2课时[主要内容]如下2.1塑料模的分类和基本结构一、塑料模的分类1.按模塑方法分类：（1）注射模也叫注塑模，主要用于热塑性塑料制品的成型，近年来也越来越多的用于热固性塑料制品的成型，注塑成型制品在塑料制品成型中占有很大比重，世界上塑料成型模具的产量半数以上是注塑模具。（2）压塑模具多用于热固性塑料，其成型塑件大多用于电器开关的外壳和日常生活用品。（3）压注模结构比压缩模复杂，造价较高。2.按模具的安装方式分类：移动式模具，固定式模具，半固定式模具3.按型腔数目分类：单型腔模具与多型腔模具4.按分型面特征分类：水平分型面的模具、垂直分型面的模具、水平与垂直分型面的模具。塑料模的基本结构1、塑料模的组成零件（1）.成型零件：直接与塑料接触或部分接触并决定塑件形状及尺寸公差的零件，它是模具的主要零件，如凸模、凹模、型心、螺纹型心、螺纹型环及镶件等。（2）.结构零件：一般不与塑料直接接触，在模具中起安装、定位、导向、分型与抽芯、推出、加热或冷却作用。[课后小结][教学内容]2.2塑料成型设备[教学目的]1、了解注射机的组成2、掌握注射机的分类。3、理解注射机与注射模的校核4、了解其他塑料成型设备：压力机、挤出机等。[教学重点]1、掌握注射机的分类。2、理解注射机与注射模的校核[教学难点]理解注射机与注射模的校核[教学方法]讲授法[教学时数]2课时[主要内容]如下2.2塑料成型设备一、注射机的工作过程以卧式螺杆注射机为例，分析注射机的工作过程如下：1、加热、预塑化螺杆在传动系统的驱动下，将来自料斗的物料向前输送，压实，在料筒外加热器、螺杆和机筒的剪切、摩擦的混合作用下，物料逐渐熔融，在料筒的头部已积聚了一定量的熔融塑料，在熔体的压力下，螺杆缓慢后退。后退的距离取决于计量装置一次注射所需的量来调整，当达到预定的注射量后，螺杆停止旋转和后退。2、合模和锁紧锁模机构推动模板及安装在动模板上的模具动模部分与动模板上的模具动模部分合模并锁紧，以保证成型时可提供足够的夹紧力使模具锁紧。3、注射装置前移当合模完成后，整个注射座被推动，前移，使注射机喷嘴与模具主浇道口完全贴合。4、注射、保压在锁模和喷嘴完全贴合模具以后，注射液压缸进入高压油，推动螺杆相对料筒前移，将积聚在料筒的头部的熔体以足够压力注入模具的型腔，因温度降低而使塑料体积产生收缩，为保证塑件的致密性、尺寸精度和力学性能，需对模具型腔内的熔体保持一定的压力，以补充物料。5、卸压当模具浇口处的熔体冻结时，即可卸压。6、注射装置后退一般来说，卸压完成后，螺杆即可旋转，后退，以完成下一次的加料、预塑化过程，预塑完成以后，注射座撤离模具的主浇道口。7、模、顶出塑件模具型腔内的塑件经冷却定型后，锁模机构开模，并且推出模具内的塑件。二、注射机的分类按特征分类有以下三种：1、立式注射机特点：注射装置与合模装置的轴线重合，并且与机器安装底面垂直优点：占地面积小，模具装拆方便，安装嵌件和活动型芯方便可靠。缺点：塑件推出后常需用手取出，不能自动掉落，不易实现自动化操作，而且机身较高不够稳定，加料不太方便等，适用范围：多用于注射量小于60g的多嵌件塑件2、卧式注射机特点：注射装置与合模装置的轴线重合，并且与机器安装底面平行优点：机身低易于操作，且塑件推出后可自动坠落，便于自动化生产缺点：模具的装柴及嵌件的安放不方便，且机器占地面积较大。适用范围：卧式注射机的形式是注射机中最普遍、最主要的一种，应用也最广泛。3、直角式注射机特点：注射装置与合模装置的轴线相互垂直，并且任何一方均可水平放置，则另一方铅垂放置优点：介于卧式、立式之间缺点：介于卧式、立式之间适用范围：生产形状不对称的塑件，带螺纹的塑件及使用侧浇口的模具二、注射机有关参数的校核1、最大注射量的校核注射机的最大注射量标志着注射机能加工塑件的最大重量或体积，选择注射机时，必须保证塑件所需的注射量（包括浇注系统及飞边在内）小于注射机允许的最大注射量的80%以内。2、注射压力的校核注射机的最大注射压力应大雨或等于塑件成型所需的注射压力3、锁模力的校核迫使模具沿分型面胀开的力应小于注射机锁模力4、模具与注射机合模部分相关尺寸的校核喷嘴尺寸定位圈尺寸模具外形尺寸安装模具的外形尺寸应小于注射机的拉杆间距，否则模具无法安装，模具的底板尺寸不应超过注射机的模板尺寸。模具厚度模具的闭合厚度必须在注射机所允许的最大模具厚度和最小模具厚度之间。安装模具的螺孔位置尺寸5、开模行程的校核见课本p128--129开模行程是指模具开合模过程中，注射机移动模板的移动距离。6、推出机构的校核注射机推出杆的直径，推出形式（中心推杆或两侧双杆推出），最大推出距离及双推杆中心距等，以保证模具的推出机构与注射机的推出机构相适应。7.型腔数目的确定可按注射机的最大注射量、注射机的锁模力、注射机公称塑化量、生产的经济性确定型腔的数目。三、其他塑料成型设备1、压力机压力机的分类：按其传动方式分为机械式压机和液压机。液压机的规格和参数。压力机和模具的关系。2、挤出机挤出成型工艺挤出机的分类挤出机的规格和主要参数[课后小结][教学内容]3.1单分型面注射模概述3.2塑件在单分型面注射模中的位置[教学目的]1、掌握分型面的概念、形式。2.理解分型面的设计原则[教学重点]1、掌握分型面的概念、形式。2、理解分型面的设计原则[教学难点]理解分型面的设计原则[教学方法]讲授法[教学时数]2课时[主要内容]如下3.1单分型面注射模概述单分型面注射模具又称为两板式模具。如图所示单分型面注射模，因为塑件和浇口凝料连成一个整体，只需要一个分型面用来取出塑件和凝料。模具被一个分型面分成动模板和定模板，因此，称为两板式。在分型面的左边是定模部分，它成型塑件外表面型腔，固定在注射机的定模板上；分型面右边部分为模具的动模部分，成型塑件内表面的型芯被固定在动模座板上，联接在注射机的移动模板上，注射机开模时，移动模板带动动模部分右移，模具如图所示分型，塑件在模内冷却后收缩，抱紧在型芯上，开模后与型腔分离，留在型芯上，连同流道内的凝料随动模后退，当注射机的顶杆接触到模具的推板时，推出塑件及凝料。这种注射模结构简单，成型塑件的适应性强，但塑件连同凝料在一起，需手工切除。单分型面注射模应用广泛，据统计，单分型面的注射模占总注射模的70%。分型面的概念分型面是模具定模和动模的结合处，在塑件的最大外形处，是为了塑件和凝料取出而设计的，见课本p74图3-40分型面的形式注射模有的只有一个分型面，有的有多个分型面，而且分型面有平面、曲面和斜面，见课本p74图3-41。分型面的设计原则分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处分型面的选取应有利于塑件的留模方式，便于塑件顺利脱。见课本p75图3-43：a）b）分型面的选择应满足在动模分离后，使制品尽可能留在动模内，这样可以利用动模上的脱模机构进行脱模，取件方便。C）d）当制品外形简单，而内形复杂时，制品成型后收缩包力较大，一般留在动摸上，此时，型腔可设计在定模内。E）f）当制品有嵌件时，因嵌件不能收缩，无法利用制品收缩方式而留在动模内，此时将型腔置于动模内，这样，动模分离后，制品必须留在动模。分型面的选取应有利于保证塑件的精度要求。分型面的选择应有利于防止溢料。分型面的选择应有利排气。分型面的选择应尽量使成型零件便于加工。3.2塑件在单分型面注射模中的位置一、型腔数目和分布1、型腔数目的确定（1）型腔数目一次注射只能生产一件产品的模具称为单型腔注射模。如果一副模具一次注射生产两件或两件以上的塑料产品，则这样的模具称为多型腔注射模。（2）单型腔、多型腔的优缺点及使用范围（见88页）型腔数目的确定方法2、型腔的分布单型腔模具塑件在模具中的位置多型腔模具型腔的分布1）平衡式分布其特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状、尺寸及分布对称性应相同，可实现各型腔均匀进料和达到同时充满型腔的目的。2）非平衡式排布其特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相同，因而不利于平衡进料，但这种方式可以明显缩短分流道的长度，节约塑件的原材料。为了达到同时充满型腔的目的，往往各浇口的截面尺寸要制造得不相同。[课后小结][教学内容]3.3单分型面注射模普通浇注系统设计[教学目的]1、掌握普通浇注系统的组成2、理解浇注系统的设计原则3、掌握普通浇注系统设计的要点4、了解热流道浇注系统的设计[教学重点]1、掌握普通浇注系统的组成2、理解浇注系统的设计原则3、掌握普通浇注系统设计的要点[教学难点]理解浇注系统的设计原则[教学方法]讲授法[教学时数]2课时[主要内容]如下3.3单分型面注射模普通浇注系统设计将塑料由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，浇注系统分主流道、分流道、浇口、冷料穴四个部分，是由浇口套、拉料杆和定模板上的流道组成。一、普通浇注系统的组成注射模的浇注系统它们可分为卧式、立式注射机用模具和直角式注射机用的模具的普通浇注系统形式，浇注系统均由主浇道、分浇道、浇口及冷料穴等四部分组成。1、主浇道是指从注射机喷嘴与模具接触处开始，到有分浇道支线为止的异端料流通道。它起到将熔体从喷嘴引入模具的作用，其尺寸的大小直接影响熔体的流动速度和填充时间。2、分浇道是主浇道与型腔进料口之间的异端流道，主要起分流和转向作用，即将熔体由主浇道分流到各个型腔的过渡通道，也是浇注系统的断面变化和熔体流动转向的过渡通道。3、浇口是指料流进入型腔前最狭窄部分，也是浇注系统中最短的一段，其尺寸狭小且短，目的是使料流进入型腔前加速，便于充满型腔，且又利于封闭型腔口，防止熔体倒流。另外，也便于成型后冷料与塑件分离。4、冷料穴在每个注射成型周期开始时，最前端的料接触户低温模具后会降温，变硬被称为冷料，为防止此冷料堵塞浇口或影响制件的质量而设置的料穴，其作用就是储藏冷料。冷料穴一般设置在主浇道的末端，有时在分浇道的末端也设冷料穴。二、浇注系统设计的基本原则浇注系统设计是注射模设计的一个重要环节，它直接影响注射成型的效率和质量，设计时一般遵守以下基本原则：1、必须了解塑料的工艺特性每一种塑料都有其适应的温度和剪切速率，实际浇注系统时应该首先了解他们的这些工艺特性，以便于考虑浇注系统尺寸对熔体流动的影响。一般情况下，都不希望浇注系统太长和太粗。2、排气良好浇注系统应能顺利的引导熔体充满型腔，料流快而不紊，并能将型腔内的气体顺利排出。3、防止型芯和塑件变形高速熔融的塑料进入型腔时，要尽量避免料流直接冲击型芯或嵌件。4、减少熔体流程和塑料耗量在满足成型和排气良好的前提下，塑料熔体应以最短的流程充满型腔，这样可缩短成型周期，提高成型效果，减少塑料用量。5、修整方便，并保证塑件的外观质量6、要求热量及压力损失最小浇注系统应尽量减少转弯，采用较小的表面粗糙度，在保证成型质量的前提下，尽量流程缩短，合理选用流道断面形状和尺寸，以保证最终的压力传递。三、普通浇注系统设计1、主浇道设计主浇道轴线一般位于模具中心线上，与注射机喷嘴轴线重合，型腔也以此轴线为中心对称布置。在卧式和立式注射机注射模中，主浇道垂直于分型面，主浇道截面一般为等截面柱形，截面可为圆形、半圆形、椭圆形和梯形，以椭圆形应用最广。（1）为便于凝料从直浇道中拔出，主浇道设计成圆锥形，其锥角=2度~4度。主浇道进口端与喷嘴头部接触的形式一种是平面，另一种是弧面。由于平面连接在密封时需要很高的压力，实际中很少采用。一般情况下，均是采用弧面或球面接触定位。（2）主浇道与分浇道结合处采用圆角过渡其半径为1~3mm，以见效料流转向过渡时的阻力。（3）在保证塑件成型良好的前提下，主流道的长度尽量短为了见效压力损失及废料，一般主浇道长度不超过60mm，应根据模板的厚度、水道的开设等具体情况而定。（4）设置主浇道衬套由于主浇道要与高温塑料和喷嘴反复接触和，容易损坏，所以，一般不将主浇道直接开在模板上，而是将它单独设在一个主浇道衬套中。这样，既可以使易磨损的主浇道部分单独选用优质钢材，延长模具使用寿命和损坏后便于更换或修磨，也可以避免在模板上直接开主浇道且需穿过多个模板时，拼接缝处产生粘料，主浇道凝料无法拔出。常用的主浇道衬套有两种2、分浇道设计对于小型塑件单型腔的注射模，通常不设分浇道，对于大型塑件采用多点进料或多型腔的注射模都需要设置分浇道。（1）分浇道的截面形状及尺寸有圆形、梯形、u形、半圆形和矩形截面。分流道的长度一般在8~30mm，一般根据型腔的布置适当加长或缩短，但最短不宜小于8mm。（2）分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种，以平衡式布置最佳。见课本p136表4-8。（3）分流道设计要点：分流道的断面和长度设计，应在保证顺利充满模具的前提下，尽量取小；分浇道的表面不必很光，一般为1.6微米；当分浇道较长时，在分浇道末端应开设冷料穴；分浇道与浇口的连接处要以斜面或圆弧过渡。3、浇口的设计浇口是连接分浇道和型腔的桥梁。具有两个功能：一，对塑料熔体流入型腔起控制作用；二，当注射压力撤消后，浇口固化，封锁型腔，使型腔中尚未冷却固化的塑料不会倒流，浇口是浇注系统的关键部分，它对塑件的质量影响最大，一般情况下浇口采用长度很短（0.5~2mm）而截面又狭窄的小浇口。（1）浇口的断面形状常采用圆形和矩形，浇口的尺寸一般根据经验确定并取其下限，然后在试模过程中，根据需要将浇口尺寸加以修正。（2）浇口的形式及其特点常见的浇口形式有：直接浇口、侧浇口、点浇口、潜伏式浇口等。其特点及应用见课本p138表4-10。冷料穴和拉料杆的设计冷料穴的作用是收集每次注射趁时，流动熔体前端的冷料头，避免这些冷料进入型腔影响塑件的质量或堵塞浇口。常见的冷料穴及拉料杆的形式有：（1）钩形（z形）拉料杆这种拉料杆用于推杆或推管推出塑件的模具中，是一种常见形式。缺点是凝料推出后不能自动脱落。因此，不宜用于全自动机构中，另外，对于某些塑件受形状限制时，脱模时不允许塑件左右移动时，也不宜采用这种钩形拉料杆。（2）锥形或沟槽形拉料穴适用于弹性较好的塑料成型。（3）球形头拉料杆常用于弹性较好的塑料并采用推件板脱模的情况。（4）分流锥性拉料杆广泛用于单型腔、中心有孔又要求较高同心度的塑件。5、浇口位置的选择浇口的位置及位置选择应避免料流产生喷射和蠕动（蛇形流）浇口应开设在塑件断面较厚的部位，有利于熔体流动和补料浇口位置的选择应使塑料流程最短，料流变向最小浇口位置的选择应有利于型腔内气体的排出浇口位置的选择应减少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢靠度浇口位置的选择应防止料流将型芯或嵌件挤压变形[课后小结][教学内容]3.4成型零件的设计[教学目的]1、掌握成型零件的结构设计2、掌握凸凹模刃口尺寸计算。[教学重点]1、掌握成型零件的结构设计2、掌握凸凹模刃口尺寸计算。[教学难点]掌握凸凹模刃口尺寸计算。[教学方法]讲授法[教学时数]2课时[主要内容]如下3.4成型零件的设计直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件，其中构成外形的成型零件称为凹模，构成塑件内部形状的成型零件称为凸模（或型芯），由于凹、凸模直接与高温、高压的塑料接触，并且脱模时反复与塑件摩擦，因此，要求凹、凸模具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及足够低的表面粗糙度。成型零件的结构设计凹模结构（1）整体式凹模直接在选购的模架板上开挖型腔，其优点是加工成本低，但是，通常模架的模板材料为普通的中碳钢，用作凹模，使用寿命短，若选用好材料的模板做整体凹模，则制造成本高。通常，对于成型1万次以下塑件的模具或塑件精度要求低、形状简单的模具可采用整体式凹模。（2）整体嵌入式凹模将稍大于塑件外形（大一个足够强度的壁厚）的较好的材料（高碳钢或合金工具钢）制成凹模，在将此凹模嵌入模板中固定。其优点是“好钢用在了刀刃上”，既保证了凹模使用寿命，又不浪费价格昂贵的材料，并且凹模损坏后，维修、更换方便。（3）局部镶拼式凹模对于形状复杂或某局部容易损坏的凹模，将难以加工或易损坏的部分设计成镶件形式，嵌入型腔主体上。四壁拼合式凹模架对于大型的复杂凹模，可以采用将凹模四壁单独加工后镶入模套中，然后再和底版组合。螺纹型环螺纹型环是用来成型塑件外螺纹的一类活动镶件，成型后随塑件一起脱模，在模外卸下。2、凸模结构整体式凸模浪费材料太大且切削加工量大，在当今的模具结构中几乎没有这种结构，主要是整体嵌入式凸模和镶拼组合式凸模。3、小型芯细小的凸模通常称为型芯，用于塑件孔或凹槽的成型。各种孔的成型方法见课本p83图3-59。4、活动型芯有时为了使模具简单，将螺纹型芯或安放螺纹型环用的型芯作成活动的镶件。这种形式的型芯成型前在模具中长以H8/f8配合活动放置，成型后随塑件一起在模外取出。成型零件的工作尺寸计算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接构成塑件的尺寸。凹模、凸模工作尺寸直接影响塑件的精度。1、影响工作尺寸的因素：塑件收缩率的影响由于塑料热胀冷缩的原因，成型冷却后的塑件尺寸小于模具型腔的尺寸。凹、凸模工作尺寸的制造公差它直接影响塑件的尺寸公差。通常凹、凸模的制造公差取塑件公差的1/3~1/6。凹、凸模使用过程中的磨损量及其他因素的影响2、凹、凸模的工作尺寸计算通常凹、凸模的工作尺寸根据塑料的收缩率、凹、凸模零件的制造公差以及磨损量三个因素确定。计算公式见课本（略）型腔的侧壁和底板厚度计算对于大尺寸型腔，刚度不足是主要矛盾，应按刚度条件计算；对小尺寸型腔，强度不足则是主要矛盾，应按强度条件计算。计算法常用圆形和矩形凹模壁厚和底版厚度的计算公式查表法型腔壁厚的计算比较复杂且烦琐，为了简化模具设计，一般采用经验数据或查有关表格。[课后小结]成型零件的工作尺寸计算[教学内容]3.5单分型面注射模具推出机构设计[教学目的]1、掌握推出机构的结构组成2、理解推出机构的设计原则3、掌握简单推出机构的设计4、理解二级推出机构的工作原理[教学重点]1、掌握简单推出机构的设计[教学难点]掌握简单推出机构的设计方法[教学方法]讲授法[教学时数]2课时[主要内容]如下3.5单分型面注射模具推出机构设计注射成型每一循环中，塑件必须从模具中凹、凸模上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称为顶出机构。一、设计原则1、塑件留在动模由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的2、保证塑件不因推出而变形或损坏3、保证塑件良好的外观4、结构可靠二、推出机构分类1、简单推出机构在动模一边施加一次顶出力，就可实现塑件脱模的机构称为简单脱模机构。通常包括顶杆或推杆推出机构、推管推出机构、推板推出机构、推块推出机构、活动镶块或凹模推出机构。2、二级推出结构如利用摆动拉杆式、拉钩式、u型限制架和摆杆来完成二级推出结构。一般的说，塑件只要经过一次顶出就可以从模具型腔中取出，但是由于塑件的特殊形式在一次顶出动作完成后，塑件仍难以从模具型腔中取出或塑件不能从模具中自由脱落，此时就必须再增加一次顶出动作才能使塑件脱落；有时为了避免一次顶出塑件受力过大也采用二级顶出3、其他推出机构点浇口自动脱落形式、潜伏式浇口的自动切断形式等。三、推出机构的结构组成推出几都主要由以下零件组成：复位杆、推杆固定板、推杆推板、推杆、支承钉、浇道推杆等组成。其他形式的推出机构，组成部件有所不同。每个零件的作用为：推杆固定板与推杆推板由螺钉连接，用来固定推出零件。复位杆是为了保证推杆推出塑件后在合模时能回到原来的位置。支承钉的作用是使推杆推板与动模座板之间形成间隙，既保证平面度的要求，也有利于废料、杂物的去除，另外还可以通过支承钉厚度的调节来控制推出的距离。四、简单推出结构1、推杆推出机构是最简单最常用的一种形式，推杆的截面形状可以根据塑件的情况而定。其中以圆形最常用，因为它有加工、更换都很方便，脱模效果好等优点。推杆的形状：常见的推杆截面形状有圆形，它一般只起推件作用，而在有的场合，推杆除了起推件作用外，本身还直接参与成型，这就需要将其作成与塑件某一部分相同的形状。推杆的固定形式推杆设计时的注意事项2、推管推出机构对于中心有孔的薄壁圆筒形塑件，可用推管推出机构。推管推出机构动作均匀可靠，且在塑件上不留任何推出痕迹。3、推件板推出机构推件板推出机构具有作用面积大，推出力大，脱模力均匀，运动平稳，并且塑件上无推出痕迹等优点。4、活动镶块或凹模推出机构[课后小结][教学内容]3.6温度调节系统设计[教学目的]1、理解模具加热与冷却系统的应用2、掌握模具加热与冷却系统的设计原则[教学重点]1、掌握模具加热与冷却系统的设计原则[教学难点]掌握模具加热与冷却系统的设计方法[教学方法]讲授法[教学时数]2课时[主要内容]如下3.6温度调节系统设计一、模具温度对塑件成型的影响温度调节（模具的温度调节是指对模具进行冷却或加热）既关系到塑件的质量（塑件的尺寸精度、塑件的力学性能和塑件的表面质量），又关系到生产效率。因此，必须根据要求使模具温度控制在一个合理的范围内，以得到高品质的塑件和高的生产效率。一般的塑料都需在200度左右的温度由注射机的喷嘴注射到模具内，熔体在60度左右的模具内固化、脱模，其热量除少数辐射、对流到大气环境中，大部分是由模具内通入的冷却水带走的；而有些塑料的成型工艺要求模具的温度较高80度~120度时，模具不能仅靠塑料熔体加热，需要对注射模具设计加热系统。由此可见，大多数模具需要设置冷却系统，适用于成型黏度低、流动性好的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、abs等，一般要求模具温度较低（一般小于80度）。而对于黏度高、流动性差的塑料，如聚碳酸酯等，为了提高充型性能，或模具较大，散热面积广等情况，其模具不仅需要设置冷却系统，还需要设置加热系统，以便在注射之前对模具进行加热。有的塑料成型，需要模具设置加热系统和冷却系统。当模具的温度达到塑料的成型工艺要求时，即可关闭加热系统，如果在一段时间后，模具的温度高于塑料的成型工艺要求时就要打开模具的冷却系统，使模具的温度在要求的温度下恒温。对于小型薄壁塑件，且成型工艺要求模温不太高时，可以不设置冷却扎而靠自然冷却。二、冷却系统的设计1、冷却系统的实际原则冷却水孔应尽量多、孔径应尽量大冷却水道至型腔表面的距离应尽量相等浇口处加强冷却降低入水与出水的温差冷却水道要比买内接近熔接痕部位冷却水道的大小要易于加工和清理2、常见冷却系统的结构（1）直流式和直流循环式这种形式结构简单，加工方便，但模具冷却不均匀，它适用于成型面积较大的浅型塑件。（2）循环式一种为间歇循环式，冷却效果好，但出入口数量较多，加工费时；另一种为连续循环式装置，冷却槽加工成螺旋状，且只有一个入口和出口，其冷却效果比间歇循环式梢差。这种形式用于型芯和型腔。（3）喷流式以水管代替型芯镶件，结构简单，成本较低，冷却效果较好，这种习惯那时可用于小型芯的冷却也可用于大型芯的冷却。（4）隔板式在型芯中打出冷却孔后，内装一块隔板将孔隔成两半，仅在顶部相通形成回路。它适用于大型芯的冷却，但冷却水的流程较长。（5）间接冷却对于细长型芯，可在型芯内镶入导热性好的铍青铜，热量通过铍青铜间接传给水，由循环水带走。三、加热装置的设计1、模具加热的方式如热水、热油、水蒸汽和电加热等。目前普遍采用的是电加热温度调节系统。下面是电加热的主要方式：（1）电热丝直接加热将选择好的电热丝放入绝缘瓷管中装入模板的加热孔中，通电后就可对模具进行加热。这种加热方法简单，成本低廉，但电热丝与空气接触后易氧化，寿命较短，同时也不太安全。（2）电热圈加热其特点是结构简单、更换方便、但缺点是耗电量大，这种加热装置更适合于压缩模和压注模。（3）电热棒加热电热棒是一种标准的加热元件，它是由具有一定功率的电阻丝和带有绝缘材料的金属密封管组成。点加热棒加热的特点是使用和安装都很方便。[课后小结][教学内容]3.7注射模标准模架和常用件[教学目的]1、掌握模标准模架和常用件2、理解模标准模架和常用件的选用[教学重点]1、理解模标准模架和常用件的选用[教学难点]理解模标准模架和常用件的选用[教学方法]讲授法[教学时数]2课时[主要内容]如下3.7注射模标准模架和常用件注射模标准模架1、中小型模架（GB/T12556.1）基本型、派生型（见142页）2、大型模架标准（GB/T12555.1）（见145页）3、标准模架的适用要点模架厚度H和注射机的闭合距离L开模行程与定、动模分开的间距与推出塑件所需要行程之间的尺寸关系。选用的模架在注射机上的安装。选用模架应符合塑件及其成型工艺的技术要求。模具标准零部件设计（一）定模座板、动模座板的设计（二）合模导向机构的设计合模导向装置是保证动模和定模或上模与下模合模时正确定位和导向的装置。合模导向装置主要有导柱导向和锥面定位。1、合模导向装置的作用：导向作用合模时首先是导向零件接触，引导上、下模准确合模，避免凸模或型芯先进入型腔，以保证不损坏成型零件。定位作用避免模具装配时认错方位而损坏模具（尤其是形状不对称的型腔），并且在模具闭合后十型腔保持正确的形状，不至于由于位置的偏移而引起零件壁厚不均。承受一定的侧向压力塑料注入型腔过程中会产生单向侧面压力，或由于成型设备精度的限制，使导柱在工作中承受一定的侧压力。2、合模导向装置的设计原则导向零件应合理的均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部位，或中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套时发生变形。根据模具的形状和大小，一副模具一般需要2~3个导柱导柱可设置在定模，也可设置在动模。各导柱、导套的轴线应保证平行。支承零件的设计]定模座板和动模座板座板的轮廓尺寸和固定孔必须与成型设备上模具的安装板相适应。底板还必须有足够的强度和刚度。定模板和动模板它的作用是固定凸模或型芯、凹模、导柱导套等零件，所以又称固定板。支承板：是垫在固定板背面的模板，它的作用是防止型芯或凸模、凹模、导柱、导套等零件脱出。垫块垫块的作用是使动模支撑板与动模座板之间形成用于推出机构运动的空间，或调节模具总高度以适应成型设备上模具安装空间对模具总高的要求。[课后小结][教学内容]4.1双分型面注射模概述4.2双分型面注射模浇注系统[教学目的]1、掌握双分型面注射模具的结构组成。2、理解双分型面注射模的成型原理3、理解双分型面注射模浇注系统的特点[教学重点]1、掌握双分型面注射模具的结构组成。2、理解双分型面注射模浇注系统的特点[教学难点]理解双分型面注射模浇注系统的特点[教学方法]讲授法[教学时数]2课时[主要内容]如下4.1双分型面注射模概述一、双分型面注射模双分型面注射模具又称三板式注射模。如图所示的双分型面注射模具，由于塑件和浇口凝料是分开的，因此需要有两个分型面，分别用来取出塑件和凝料。模具被二个分型面分成动模板、中间板和定模板，因此，三板式注射模。在第一分型面的左边是定模板，它开设了主流道，固定在注射机的定模板上；在两个分型面之间的，称为中间板，它上面开有成型塑件外表面的型腔和浇口，由模具上的导柱支承；第二分型面右边部分为模具的动模部分，成型塑件内表面型芯被固定在动模座板上，联接在注射机的移动模板上。注射机开模时，将主浇道的凝料从定模板的主流道中脱出。待动模继续后退到能够脱凝料的距离后，第二分型面分型，将塑件与浇口拉开，塑件与型芯一起后退，而浇注系统的凝料在第一分型面上被取出。当动模继续后退，注射机的顶杆接触推板时，推出机构开始工作，将塑件从凸模上推出，塑件由第二分型面之间自行落下。这种注射模具能在塑件中心设置点浇口，截面积较小，塑件的外观好，并且有利于自动化生产；但双分型面的注射模结构复杂，成本较高，模具的重量增大，因此，双分型面注射模很少用于大型塑件或流动性较差的塑料成型。4.2双分型面注射模浇注系统双分型面注射模使用的浇注系统为点浇口浇注系统。一、点浇口浇注系统点浇口又称为针点浇口，是一种截面尺寸很小的浇口，因此又称为小浇口。点浇口由于截面尺寸小具有很多明显的优点：（1）由于浇口尺寸小，熔料流经浇口的速度明显增加，这使得熔料受到的剪切速率提高，熔体表现黏度下降。同时，由于高速摩擦生热，熔体温度生高，黏度下降，这使熔体的流动性提高，有利于型腔的充填。（2）便于控制浇口凝固时间，即保证补料，又防止倒流，保证了产品质量，缩短了成型周期，提高了生产效率。（3）点浇口浇注系统脱模时，浇口与制品自动分开，这便于实现塑料生产过程的自动化。（4）浇口痕迹小，容易修整，制品的外观质量好。但是，点浇口也有一些不足之处。1、点浇口的形式见156页图4.52、点浇口的尺寸二、潜伏浇口1、潜伏浇口的形式潜伏浇口又称为剪切浇口、隧道浇口，它是由点浇口变异来的。见158页图4.72、潜伏浇口的尺寸见158页[课后小结][教学内容]4.3双分型面注射模典型结构[教学目的]1、掌握双分型面注射模典型结构分类2、掌握双分型面注射模具的结构组成。[教学重点]1、掌握双分型面注射模具的结构组成。[教学难点]理解双分型面注射模的动作原理。[教学方法]结合插图讲解[教学时数]2课时[主要内容]如下4.3双分型面注射模典型结构一、双分型面注射模典型结构分类见课本p164图4.18，结合该图分析双分型面注射模具的结构组成1、成型零件零件11和142、合模导向零件零件9和10浇注系统推出机构零件1、2、7侧向分型抽芯机构温度调节系统排气系统支撑零件二、常见的双分型面注射模的分类及典型结构通常是按注射模总体特征来分，所分类型及典型结构如下：1.摆钩式双分型面注射模（见课本p164图4.18）2、弹簧式双分型面注射模（见课本p167图4.22）3、滑块式双分型面注射模（见课本p169图4.26）4、胶套式双分型面注射模（见课本p170图4.28）5、滚轮式双分型面注射模（见课本p171图4.29）[课后小结][教学内容]5.1热流道注射模[教学目的]1、掌握热流道注射模的结构特点2、掌握常用的热流道浇注系统。[教学重点]1、掌握热流道注射模的结构特点[教学难点]掌握常用的热流道浇注系统。[教学方法]讲授法[教学时数]2课时[主要内容]如下5.1热流道注射模热流道浇注系统设计利用加热或绝热以及缩短喷嘴至模腔距离等方法，使浇注系统里的熔料在注塑和开模过程中始终保持熔融状态，在开模时只需取出塑件无需取出浇注系统凝料而又能连续生产的模具，叫做热流道模具。也称为无流道模具。1、绝热流道注射模模具的主浇道和分浇道都做的相当粗大，目的是为了在整个注射过程中，与模壁接触的外层塑料凝固起绝热层作用，而流道中心部位的塑料仍能保持熔融状态，满足连续注射的要求。2、加热流道注射模这种模具的主浇道和分浇道都设有加热器，因此可使流道中的塑料始终保持熔融状态，且不受成型周期的影响。二、热流道注射模结构特点热流道注射模可分为绝热流道注射模和加热流道注射模。1、绝热流道注射模（1）井坑式喷嘴井坑式喷嘴又称为绝热主流道，它是一种结构最简单的适用于单型腔的绝热流道。（见173页图5.1）（2）多型腔绝热流道多型腔绝热流道可分为直接浇口式和点浇口式两中类型。其分流道为圆截面。（见175页图5.3）2、加热流道注射模加热流道注射模又称为热流道注射模。单型腔加热流道：采用延伸式喷嘴结构多型腔加热流道：由主流道、热流道板和喷嘴三部分组成。热流道板：是多型腔加热流道的核心部分，加热板上设有分流道和喷嘴，热流道板上接主流道，下接型腔浇口，本身带有加热器。二、常用的热流道浇注系统1、套管热流道注射模2、塑料杯热流道注射模3、端盖热流道注射模4、电池壳热流道注射模5、洗衣机盖板热流道注射模6、周转箱热流道注射模[课后小结][教学内容]5.2复杂推出机构注射模[教学目的]1、掌握二次推出注射模的结构特点2、掌握顺序推出注射模的结构特点3、了解带螺纹塑件的脱模[教学重点]1、掌握二次推出注射模的结构特点2、掌握顺序推出注射模的结构特点[教学难点]掌握二次推出注射模和顺序推出注射模[教学方法]讲授法[教学时数]2课时[主要内容]如下5.2复杂推出机构注射模一、二级推出机构一般的说，塑件只要经过一次顶出就可以从模具型腔中取出，但是由于塑件的特殊形式在一次顶出动作完成后，塑件仍难以从模具型腔中取出或塑件不能从模具中自由脱落，此时就必须再增加一次顶出动作才能使塑件脱落；有时为了避免一次顶出塑件受力过大也采用二级顶出1、八字形摆杆机构2、u形限制架机构二、顺序推出机构注射模1、弹簧式顺序推出机构2、摆钩式顺序推出机构3、滚轮、挂钩式顺序推出机构4、滑块式顺序推出机构三、点浇口自动脱模机构直接浇口和侧浇口通常采用浇注系统凝料与塑件一起脱模的方法，然后再进行二次加工，使塑件与凝料分离。采用点浇口时，模具为三板式。其浇注系统凝料一般由人工取出。为了提高生产效率，缩短生产周期，省去从塑件上人工去除浇口的工序，实现自动化生产，应使塑件与凝料自动脱落。在模具设计时应考虑采用浇口凝料的自动切断机构，尤其采用点浇口时，更需考虑采用自动机构切断浇口。四、带螺纹塑件的脱模机构通常塑件上的内螺纹由螺纹型芯成型，而塑件上的外螺纹则由螺纹型环成型。根据塑件上螺纹精度要求和生产批量的不同，塑件上的螺纹常采用以下三种方法来脱模。1、强制脱模这种脱模方式用于螺纹机关年度要求不高的场合，采用强制脱模，可使模具的结构比较简单。2、手动脱模主要有两种形式：一种是机内型，塑件成型后，需要先用工具将螺纹型芯拧下来，然后再由推出机构将塑件推出模外；另一种为机外型，开模时螺纹型芯或螺纹型环随塑件一起推出模外，然后在模外使用专用工具。人工将塑件从螺纹型芯或螺纹型环上拧下来。3、机动脱模利用开合动作使螺纹型芯脱出和复位。如齿条脱螺纹型芯的机构。[课后小结][教学内容]5.3热固性塑料注射成型5.4气体辅助注射成型[教学目的]1、掌握热固性塑料注射成型特点2、了解气体辅助注射成型3、掌握热固性塑料注射模与热塑性塑料注射模的区别[教学重点]1、掌握热固性塑料注射成型特点[教学难点]掌握热固性塑料注射成型特点[教学方法]讲授法[教学时数]2课时[主要内容]如下5.3热固性塑料注射成型一、概述热固性塑料的注射成型是近20年来得到迅速发展的新工艺，它具有成型周期短、生产效率高、塑件质量好、自动化程度高等特点，因此是热固性塑料模塑成型的重大革新，使热固性塑料成型技术的发展获得新的生命力。热固性塑料注射模的基本结构与热塑性注射模相似，模具安装在专用的热固性塑料注射成型机上，工作时由注射机的锁模机构锁紧。塑料在料筒内用低温加热和螺杆转动时的摩擦热塑化成熔融状态，然后在螺杆的压力作用下将熔融塑料通过注射机喷嘴和浇注系统注入模具型腔，由于模具的温度已经加热到预定温度，因此熔融塑料在型腔内发生化学变化，最后硬化成型。塑件成型后在开模时由推出机构脱模。二、热固性塑料注射模与热塑性塑料注射模的区别尽管热固性塑料注射模的基本结构与热塑性注射模存在着很多共性，但是很多细节上，两者也有很大的差异，如热固性塑料注射成型排气量大，流动性好，注射压力和注射速度都较高，因此设计模具时应考虑排气、溢料和磨损等问题。三、模具设计要点1、对分型面的要求减少接触面积，改善塑料的溢边。分型面溢边是热固性塑料注射模一个非常突出的问题。在设计分型面时应尽量减少接触面积，可以将型腔周围的平面部分凹下0.5~1mm，这样在相同的注射机和模具精度的条件下，增加单位面积上的接触压力，以抵抗塑料渗入的阻力。（2）分型面应尽量减少孔穴或凹坑（3）分型面应具有一定的硬度。2、对推出机构的要求应尽量采用推杆推出，不采用或少采用推管或推件板推出，因为推管或推件板与成型件有配合要求，如配合间隙中流进熔料将给以后的脱模和清理带来困难。3、对排气槽的要求由于热固性塑料在硬化时要放出大量的气体，单靠配合间隙排气往往不充分，因此热固性塑料注射模在分型面上要开设排气槽。4、对型腔位置的要求由于热固性塑料注射成型压力比较大，如模具受力不平衡，会产生较大的溢料飞边，因此型腔的不止应使其在分型面的投影面积的中心与注射机的合模力中心重合，如不能重合，则力求两者的偏心尽可能的小。浇注系统的设计（1）主浇道由于热固性塑料从较低温度的注射机喷嘴进入较高温度的模具主浇道中，由于模具的加热和料流摩擦生热使料温迅速升高，黏度降低，流动性增加，所以主浇道设计的比较细小，以节约塑料和缩短硬化时间。（2）拉料杆常在主浇道末端设置锥形拉料杆，开模时由主浇道推杆将其顶出。（3）分浇道从传热效果来看，梯形断面的分浇道最好。（4）浇口硬化后的热固性塑料较脆易于去除浇口，所以浇口的厚度可以取大些，浇口部位宜用特殊钢材制造。5.4气体辅助注射成型一、概述精密注射成型是指成型尺寸精度和形状精度都很高，而表面粗糙度数值很低的塑件的注射成型工艺方法。塑件主要用于精密仪器、电子仪表、航空航天、光学仪器及通讯等工业。工业产品精密化要求的提高，金属零件塑料化的趋势，促进了机关浓密注射成型的迅速发展。对机关浓密注射模具设计的要求，比普通注射模具更为严格、准确，如果仍沿用普通模具设计所采用的以经验数据设计为主的方法，将不能满足精密模具设计的要求。所以，计算机辅助设计在精密注射模具设计与制造中的应用就显得尤为重要。特别是浇注系统的流动行为和模具温度调节系统的热量分布等的设计必须采用计算机辅助设计来完成，否则是不可能设计出合格的精密注射模具的，机关浓密注射模具设计与制造的发展方向，是将来在超短时间内设计与制造出高精度、高寿命、高效率、更先进的精密注射模具。二、精密注射成型条件1、精密注射成型工艺特点：注射压力高；注射速度快；温度控制必须准确2、精密注射成型对注射机的要求：注射功率要大；控制精度要高；具有快速反应的液压系统和足够刚性的合模系统。精密注射模具设计要点模具应有较高的设计精度避免因模具设计不良而使塑件出现不均避免因模具设计问题使塑件出现脱模变形对于形状复杂塑件的模具应采用镶拼结构。[课后小结][教学内容]6.1侧向分型与抽芯注射模实例分析[教学目的]1、了解侧向分型与抽芯机构的分类2、理解侧向分型与抽芯机构的工作原理3、掌握斜导柱侧向