塑料成型工艺与模具设计

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

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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

6. 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/+3~5mm • 材料特性的选择 • 导柱的长度的确定 L>S+H+8~10mm • 分型弹簧的设计

7. 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 六、定模带有推出装置的注射模 七、角式注射机用注射模

8. 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)/m1 3、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 )p<F （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、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

9. 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

10. 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 • 对侧向抽芯的影响

11. 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

12. 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、分流道的表面粗糙度 3、分流道在分型面上的布置形式

13. 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

14. 浇注系统的平衡 1、型腔的布局与分流道的平衡 2、平衡式与非平衡式 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

15. 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1~1.5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

16. 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

17. 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5—33、34 2、阀式浇口热流道5—35

18. 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

19. 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δS • 2、模具成型零件的制造公差δZ 3、模具成型零件的磨损δC 4、模具安装配合的误差δa • δ=δZ+δC+δS+δj+δa

20. 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

21. 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

22. 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 • 适用于大型、深腔、薄壁塑件，角度为5~20度，配合高度为15毫米。

23. 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

24. 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

25. 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

26. 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

27. 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

28. 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

29. 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

30. 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

31. 第七章压注模设计 • 传递模浇注系统、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

32. 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

33. 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=(1.1~1.25)A1 • 加料腔的高度 H=Vs/A1 +8~15 (mm) • A1= A腔+A浇

34. 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

35. 第八章 挤出模设计 • 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

36. 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

37. 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

38. 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 • 内径定径

39. 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30~60左右，收缩部分的长度约为50~100mm • 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

40. 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

41. 第五节 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

42. 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

43. 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

44. 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

45. 第一节、中空吹塑成型工艺与模具设计 • 吹塑成型的工艺参数 • 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。2~4 • （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

46. 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

47. 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

48. 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、冷却装置 • （二）、模具材料 • 非金属材料 • 金属材料

49. 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

50. 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