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1、塑料成型工艺与模具设计,沈阳理工大学应用技术学院机械系模具教研室 教学内容,第一章绪论,第一节塑料成型在工业生产中的重要性第二节塑料模具的分类 第三节学习本课程应达到的目的,第二章塑料成型基础,第一节聚合物的分子结构与热力学性能第二节聚合物流变方程与分析 第三节聚合物在成型过程中的流动状态 第四节聚合物在成型过程中的物理和化学变化 第五节塑料的组成及工艺特性 第六节常用塑料,第三章塑料成型工艺与塑料成型制件的工艺性,第一节塑料成型原理与型工艺特性 第二节塑料制件的结构工艺性,第四章注射成型模具结构及注射机,第一节注射模具的分类及结构组成 注射模具的分类注射模具的结构组成（一）成型零部件（二）合
2、模导向机构（三）浇注系统（四）侧向分型与抽芯机构（五）推出机构（六）加热冷却系统（七）排气系统（八）支承零部件,第二节注射模具的典型结构,一、单分型面注射模具（1）工作原理（2）设计注意事项分流道的位置推出机构的设计拉料杆的设计复位机构的设计二、双分型面注射模具（1）工作原理（2）设计注意事项第一次分型距离的确定 S=S/+35mm材料特性的选择导柱的长度的确定 LS+H+810mm分型弹簧的设计,第四章注射成型模具结构及注射机,三、斜导柱侧向分型与抽芯注射模具（1）工作原理（2）设计注意事项斜导柱侧向分型与抽芯机构的定位楔紧装置基本形式四、斜滑块侧向分型与抽芯注射模具五、带有活动镶件的注射模
3、六、定模带有推出装置的注射模七、角式注射机用注射模,第三节注射模与注射机的关系,一、注射机有关工艺参数的校核（一）型腔数量的校核1、由注射机料筒的塑化速率确定型腔数量 n(KMt/3600-m2)/m1 2、由注射机的最大注射量确定型腔数量 n(K m1-m2)/m13、由注射机的额定锁模力确定型腔数量 n(F-pA2)/pA1（二）注射量的校核 nm1+m2 80%m（三）塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 n A1+A2 A（四）注射压力的校核(n A1+A2)pF（五）模具与注射机安装模具部分相关尺寸的校核1、喷嘴尺寸2、定位圈尺寸3、模具厚度4、安装螺孔尺寸（六）开模行程的校核 1
4、、注射机最大开模行程与模厚无关的校核 2、注射机最大开模行程与模厚有关的校核（七）顶出装置的校核 1、中心顶出杆机械顶出 2、两侧双顶出杆机械顶出 3、中心顶出杆液压顶出与两侧双顶出杆机械顶出联合作用二、国产注射机的主要技术规格1、卧式注射机2、立式注射机3、角式注射机,第五章注射模设计,第一节塑料制件在模具中的位置型腔数量的确定方法型腔的布局,第五章注射模设计,二、分型面的设计分型面的形式平直分型面倾斜分型面的阶梯分型面的曲面分型面的瓣合分型面的分型面的选择原则分型面应选择在塑件外形轮廓最大处确定有利的留模方式保证塑件的精度要求满足塑件的外观要求便于模具的加工对成型面积的影响对排气效果的影响
5、对侧向抽芯的影响,第二节浇注系统与排溢系统的设计,一普通流道浇注系统的组成及作用浇注系统的组成浇注系统的作用二、普通流道浇注系统的设计基本原则：1、了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性能2、采用尽量短的流程以减少热量和压力损失3、浇注系统设计应有利于良好的排气4、防止型芯变形和嵌件位移5、便于修整浇口以保证塑件的外观质量6、浇注系统应结合型腔布局同时考虑7、流动距离比和流动面积比的较核,第二节浇注系统与排溢系统的设计,主流道的设计1、主流道的尺寸2、主流道衬套的形式3、主流道衬套的固定分流道的设计1、分流道的形状及尺寸2、圆形3、梯形4、U形5、半圆形6、矩形 尺寸的确定：1、分流道的长度2、
6、分流道的表面粗糙度3、分流道在分型面上的布置形式,浇口的设计,浇口的形式：限制式浇口，非限制式浇口1、常用浇口的形式（1）直接浇口（2）侧浇口（3）扇形浇口（4）平缝浇口（5）环形浇口（6）盘形浇口（7）轮辐浇口（8）爪形浇口（9）点浇口（10）潜伏浇口（11）护耳浇口浇口形式与塑料品种的相互适应性浇口位置的选择原则1、尽量缩短流动距离2、浇口应开设在塑件壁厚最后处3、必须尽量减少或避免熔接痕迹4、应有利于型腔气体的排除5、考虑分子的定向作用6、避免产生蠕射和喷射7、不能在承受弯曲和冲击载荷的部位设置浇口浇口位置的选择应注意塑件的外观质量,浇注系统的平衡,1、型腔的布局与分流道的平衡 2、平衡
7、式与非平衡式浇口平衡的计算思路（1）相同塑件多型腔成型的BGV值计算（2）不相同塑件多型腔成型的BGV值计算,冷料穴的设计,作用：容纳冷料及脱模的作用位置：1）主流道的对面 2）分流道的延伸端尺寸：主流道的对面冷料穴直径与主流道的直径相同，长度为直径的11.5倍。形式：1）Z字形冷料穴 2）倒锥形冷料穴 3）环形槽形冷料穴 4）球形冷料穴 5）菌形冷料穴 6）分流锥形冷料穴,排溢系统的设计,作用：排除型腔中的气体方式：1）利用配合间隙排气2）分型面上开设排气槽排气3）用排气塞排气4）强制排气,热流道浇注系统,定义：在注射成型过程中，浇注系统中的塑料一直保持熔融状态，并不冷却和固化。一、对塑料品
8、种的要求：1、热稳定性好2、对压力敏感3、固化温度和热变形温度高4、比热容小二、绝热流道1、井式喷嘴（绝热主流道）2、多型腔绝热流道（绝热分流道）：点浇口形式与直接浇口形式三、加热流道1、延伸喷嘴2、半绝热流道3、多型腔热流道 4、外加热流道 四、内加热流道1、二级喷嘴533、342、阀式浇口热流道535,第三节成型零件的设计,一、成型零件的结构设计（一）凹模1整体式凹模（二）凸模和型芯1、凸模的结构：整体式，组合式2、小型芯的结构（三）螺纹型芯和螺纹型环的结构设计,二、成型零件的工作尺寸计算模具,影响塑件尺寸精度的主要因素：1、塑件收缩率的影响S2、模具成型零件的制造公差Z3、模具成型零件的
9、磨损C4、模具安装配合的误差a=Z+C+S+j+a,型腔和型芯工作尺寸的计算,1、螺纹型环工作尺寸的计算1、螺纹型环大径2、螺纹型环中径3、螺纹型环小径 2、螺纹型芯工作尺寸的计算1、螺纹型芯大径2、螺纹型芯中径3、螺纹型芯小径 3、螺纹型芯和螺纹型环螺距尺寸 4、牙尖角,三、型腔侧壁和底板厚度的计算,模具型腔侧壁厚度：以最大压应力为准 模具型腔侧壁强度计算条件：不超过材料的许用应力三方面的条件：1、材料成型过程中不发生溢料 2、保证塑件的尺寸精度 3、保证塑件顺利脱模,第四节合模导向机构设计,一、导向机构的作用 1、定位作用 2、导向作用 3、承受一定的侧向力二、导柱导向机构三、锥面定位机构
10、适用于大型、深腔、薄壁塑件，角度为520度，配合高度为15毫米。,第五节推出机构设计,一、推出机构的结构组成（一）、推出机构的组成（二）、推出机构的分类（三）、推出机构的设计原则推出机构应尽量设计在动模一侧保证塑件不因推出而变形损坏机构简单、动作可靠良好的塑件外观合模时正确复位二、脱模力的计算三、简单推出机构,四、推出机构的导向与复位导向零件复位零件复位杆复位弹簧复位五、动定模双向推出机构六、顺序推出机构（一）、弹簧分型顺序推出机构（二）、摆钩分型螺钉定距顺序推出机构（三）滑块分型导柱定距顺序推出机构,七、二级推出机构,（一）、单推板二级推出机构弹簧式二级推出机构拉钩式二级推出机构斜楔滑块式二
11、级推出机构摆块拉杆式二级推出机构U形限制架式二级推出机构（二）双推板二级推出机构八字摆杆式二级推出机构斜楔拉钩式二级推出机构,九、带螺纹塑件的脱模机构,强制脱模手动脱模机动脱模利用开合模动作使螺纹型芯脱模与复位直角式注射模的自动脱螺纹机构第六节侧向分型与抽芯机构设计第七节温度调节系统第八节热固性塑料注射成型工艺及模具设计简介,第六章 压缩模设计,第一节压缩模结构及分类压缩模的结构压缩模的分类第二节压缩模与压机的关系一、压机有关工艺参数的校核成型总压力的校核开模力脱模力的校核压缩模合模高度和开模行程的校核压机有关工作台面尺寸的校核模具推出结构与压机的关系 国产压机的主要技术规范第三节、压缩模主要
12、成型零部件设计塑件在模具内主要加压方向的选择凸模与加料室的配合形式,加料腔尺寸的计算,计算步骤：（一）、计算塑件的体积V1（二）、计算塑件所需原材料的体积 V=(1+K)*kV1体积计算法重量计算法（三）、计算加料腔的高度H,导向机构脱模机构脱模机构与压机的连接方式不连接，连接固定式压缩模脱模机构半固定式压缩模脱模机构移动式压缩模脱模机构撞击架脱模卸模架卸模单分型面卸模架卸模双分型面卸模架卸模垂直分型面卸模架卸模压缩模的手柄压缩模侧向分型抽芯机构机动侧向分型抽芯机构手动模外侧向分型抽芯机构第,八、浇注系统凝料的脱模机构,点浇口浇注系统的脱模潜伏浇口浇注系统的脱模,第七章压注模设计,传递模浇注系
13、统、加料腔特点：1、效率高2、质量好3、适于成型带有细小嵌件、较深的孔、及较复杂的塑件,第七章压注模设计,压注模的分类移动式、固定式压注模的结构组成成型零部件加料装置浇注系统加热系统,第二节 压注模零部件设计,1、加料腔的结构2、压柱的结构3、加料腔与压柱的配合4、加料腔尺寸计算塑件的体积v塑料的体积Vs=(1+k1)kv 压缩比加料腔的截面积2A=1.4m 从传热方面考虑 A=0.7m A=A3+2A4 从锁模方面考虑 A=(1.11.25)A1加料腔的高度 H=Vs/A1+815(mm)A1=A腔+A浇,第三节 浇注系统与排气槽设计,主流道分流道浇口浇口位置的选择排气槽,第八章 挤出模设计
14、,二、成型模具的结构组成口模和芯棒过滤网和过滤板分流器和分流器支架机头体温度调节系统调节螺钉定径套,挤出成型机头的设计原则,正确选择机头的形式改变料流的运动状态，产生适当的压力机头内的流道应呈光滑的流线型机头内应有分馏装置和适当的压缩区机头成型区内应有正确的截面形状机头内最好设有适当的调节装置应有足够的压缩比机头结构紧凑、利于操作合理选择材料,挤出成型模具与挤出机,机头与挤出机的关系国产挤出机的技术参数机头与挤出机的联结,第二节 管材挤出成型机头,常用结构直通式挤管机头直角式挤管机头旁侧式挤管机头微孔流道式挤管机头机头内主要零件的尺寸及其工艺参数定径套的设计外径定径内压法定径真空吸附法定径内径
15、定径,第三节 棒材挤出成型机头,机头结构及设计要点1、机头结构2、棒机头设计要点流道的设计应具有阻流阀的作用棒材的定型区要比管材的定型区大一些进口处的扩张角为3060左右，收缩部分的长度约为50100mm机头出口处为喇叭型、喇叭扩张角为45主要的工作零件应进行调质处理。定径套的设计定径套的长度设计定径套的内径设计,第四节 吹塑薄膜机头,成型方式：平挤上吹方法、平挤下吹方法、平挤平吹方法。机头的形式：1、芯棒式机头中心进料式机头（十字形机头）螺旋式机头旋转式机头多层复合式机头吹塑薄膜机头的特点机头设计要点：1、口模与芯棒的单边间隙2、口模定型段长度3、缓冲槽尺寸4、芯棒扩张角与分流线斜角,第五节
16、 板材、片材挤出成型机头,支管式机头（一）、一端供料的直支管型机头（二）、中间供料的直支管型机头（三）、中间供料的弯支管型机头（四）、带有阻流棒的双支管型机头鱼尾式机头螺杆式机头,第六节 异型材挤出成型机头,板式机头流线式机头异型材挤出成型机头的设计要点必须对口模成型区的截面形状进行一定修正机头结构参数机头口模的尺寸,第七节 电线电缆挤出成型机头,挤压式包覆式机头套管式包覆式机头,第九章 气动成型工艺与模具设计,第一节、中空吹塑成型工艺与模具设计中空吹塑成型模具的分类、特点及成型工艺挤出吹塑成型注射吹塑成型注射拉伸吹塑成型多层吹塑片材吹塑成型,第一节、中空吹塑成型工艺与模具设计,吹塑成型的工艺
17、参数型胚温度模具温度中空塑件的设计（一）、吹胀比：塑件的最大直径与型胚直径之比。24（二）、延伸比（三）、罗纹（四）、圆角（五）、塑件的支撑面（六）、脱模斜度和分型面中空吹塑设备（一）、挤出装置（二）、注射装置（三）、机头（四）、模具设计,第二节、真空成型工艺与模具设计,真空成型的特点及成型工艺（一）、凹模真空成型（二）、凸模真空成型（三）、凸、凹模先后抽真空成型（四）、吹泡真空成型（五）、柱塞推下真空成型（六）带有气体缓冲装置的真空成型,塑件设计,塑件的几何形状和尺寸精度塑件深度与宽度之比圆角斜度加强筋,模具设计,（一）、模具的结构设计抽气孔的设计型腔尺寸型腔表面粗糙度边缘密封结构加热、冷却
18、装置（二）、模具材料非金属材料金属材料,第三节 压缩空气成型工艺与模具设计,压缩空气成型特点及成型工艺压缩空气成型模具（一）、压缩空气成型模具结构（二）、模具设计要点,第十章 其他成型工艺与模具设计,第一节共注射成型定义：使用两个或两个以上注射系统的注射机，将不同品种或不同色泽的塑料同时或先后注射入模具内的成型方法。应用：双色（国内）八色（国外）双色注射成型特点：1、两个注射系统两副模具共用一个合模系统2注射系统共用一个喷嘴双层注射原理：两个注射系统交叉分配的喷嘴特点：外部为新料内部为旧料或其他改性材料,泡沫塑料成型工艺与模具设计,泡沫塑料的定义：材料：热固性塑料，热塑性塑料聚苯乙烯、聚氯乙烯
19、、聚乙烯、脲甲醛、聚氨基甲酸脂等成型方法：注射发泡成型 挤出发泡成型 压制成型产品：软质泡沫塑料硬质泡沫塑料半硬质泡沫塑料应用：建筑业家电包装业制冷业,泡沫塑料成型工艺与模具设计,一、可发性聚苯乙烯的制备1、预发泡：发泡剂（石油醚等）含量6%+聚苯乙烯发泡剂+聚苯乙烯加热90105C 形成蒸汽珠粒膨胀4080倍2、熟化二、泡沫聚苯乙烯的成型工艺蒸箱发泡液压机直接通蒸汽发泡 三、泡沫塑料成型模具手工操做模具压机直接通蒸汽发泡模具材料模具设计要求型腔壁厚尽量均匀型腔应考虑脱模斜度型腔应均匀冷却考虑密封问题,第三节聚四氟乙烯塑料成型工艺与冷压成型模,冷压成型粒度加料压制排气脱模烧结成型过程烧结方法烧结温度加热保温冷却三、聚四氟乙烯冷压成型模采用移动式压模采用不溢式压模结构凹模入口处设计倒角凹凸模间不设承压面或承压板准确计算加料室的高度,第八章 挤出模设计,一、挤出成型模具的分类及作用机头的作用定型模的作用机头的分类按挤出成型的塑件分类按挤出塑件的出口方向分类按塑料熔体在机头内所受压力分类二、成型模具的结构组成,
