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成都电子机械高等专科学校教案课程名称塑料模具设计任课教师王静任课系机械工程系教研室模具教研室第1次课日期周次星期___学时3_内容提要：绪论目的要求：1．了解塑料成型与模具在现代工业生产中的作用；2．了解塑料模具的类型；3．了解塑料成形过程。重点难点：1、塑料模具的概念；2、本课程的学习目的与要求。作业：授课内容：1．1塑料成型与模具在现代工业生产中的作用你塑料：是以树脂为主要成分的高分子有机化合物。塑料成型：塑料模具是使塑料变成使用中所需要的形状、尺寸的一种装备，塑料制件必须通过塑料模具的模塑过程才能成型，这个过程称为塑料成型。塑料的特点：（1）物理特性：密度小、质量轻（2）机械特性：比强度高（3）电特性：绝缘性好、介电损耗低（4）化学特性：化学稳定型高（5）减振、隔音性能好塑料成型技术的发展趋势（1）模具设计、制造数字化，模具分析智能化（2）快速原型制造技术的应用（3）模具的快速测量技术与逆向工程的应用（4）优质的模具材料和采用先进的热处理和表面处理技术（5）模具零部件向标准化水平发展（6）模具的复杂化、精密化与大型化1.2塑料模具的类型按照塑料制件的成型方法分（1）注射模（2）压缩模（3）压注模（4）挤出模（5）气动成型模1.3塑料成型过程概述（1）注射成型将粒状或粉状的塑料原料加入到注射机的料筒中，经过加热熔融成粘流态，然后在螺杆或柱塞的推动下，熔融塑料以一定的流速通过料筒前端的喷嘴射入闭合的模具型腔中，经过一定的保压，塑料在模内冷却、硬化定型，接着打开模具，从模内脱出成型的塑件。注射模主要用于成型热塑性塑料（2）压缩成型压缩成型时，将粉状、粒状、碎屑状或纤维状的热固性塑料原料直接加入敞开的模具加料室内，然后合模加热，使塑料熔化，在合模压力的作用下熔融塑料充满型腔各处，这时，型腔中的塑料产生化学交联反应，使熔融塑料逐步转变为不熔的硬化定型的塑料制件，最后将塑件从模具中取出。压缩模主要用于成型热固性塑料特点：1）没有浇注系统，结构比较简单2）塑件内取向组织少，取向程度低，性能比较均匀3）成型收缩率小（3）压注成型压注成型时，将热固性塑料原料装入闭合模具的加料室内，使其在加料室内受热塑化。在压力的作用下，熔融的塑料通过加料室底部的浇注系统进入闭合的型腔。塑料在型腔内继续受热、受压而固化成型，然后打开模具取出塑件。压注成型与压缩成型的区别：1）压注成型能生产外形复杂、薄壁或壁厚变化很大、带有精细嵌件的塑件2）压注成型成型周期短，生产效率高，塑件的强度和硬度高3）压注成型塑件精度高，表面粗糙度值低4）压注成型原料消耗大5）塑件上浇口痕迹的修整使工作量增大6）压注成型的压力大7）压注模的结构复杂8）压注成型的工艺条件要求严格9）压注成型过程一般要求先闭模后加料，而压缩成型过程是先加料后闭模（4）挤出成型工艺过程：塑化成型定型（5）气动成型1）中空吹塑成型：是将处于塑性状态的塑料型坯置于模具型腔内，使压缩空气注入型坯中将其吹胀，使之紧贴于模腔壁上，经冷却定型得到一定形状的中空塑件的加工方法。2）真空成型：是把热塑性塑料板、片固定在模具上，用辐射加热器进行加热至软化温度，然后用真空泵把板材和模具之间的空气抽掉，从而使板材贴在模腔上而成型。冷却后，借助压缩空气使塑件从模具中脱出。3）压缩空气成型：是借助压缩空气的压力，将加热软化的塑料压入型腔而成型的方法。第2次课日期周次星期___学时3_内容提要：塑料、塑件及应用目的要求：1．了解塑料的成分；2．掌握塑料的一般工艺特性；3．掌握塑料的特性及应用。重点：1、塑料的一般工艺特性；2、塑料的特性及应用。难点：塑料的一般工艺特性作业：授课内容：2．1塑料的成分塑料：是以合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂组成的。合成树脂：是由低分子化合物经聚合反应而获得的高分子化合物。塑料中树脂的含量为40%~100%。添加剂：包括填充剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂和固化剂、（1）填充剂作用：调整塑料的物理化学性能，提高材料强度，扩大使用范围，以及减少合成树脂的用量，降低塑料的成本。常用的填充剂：木粉、纸、棉屑、云母、石墨、金属粉、玻璃纤维、碳纤维等。含量：20%~50%（2）增塑剂作用：提高塑料的可塑性和柔软性。降低塑料的稳定性、介电性能和机械强度。可塑性：固体在外力作用下发生形变并保持形变的性质，多指胶泥、塑料、大部分金属等在常温下或加热后能改变形状的特性。常用的增塑剂：一些不易挥发的、高沸点的液体有机化合物或低熔点的固体有机化合物。（3）稳定剂作用：抑制和防止塑料在加工和使用过程中因受热、光及氧等作用而分解变质，使加工顺利并保证塑件具有一定的使用寿命。常用的稳定剂：硬脂酸盐、铅的化合物及环氧化合物含量：0.3%~0.5%（4）润滑剂作用：对塑料表面其润滑作用，防止塑料在成型过程中粘附在模具上，同时还可以提高塑料的流动性，便于成型加工，并使塑件表面光滑。常用的润滑剂：硬脂酸及其盐类含量：小于塑料的1%（5）着色剂作用：满足塑件使用上的美观要求。常用的着色剂：有机颜料、无机颜料和染料含量：一般为塑料的0.01%~0.02%（6）固化剂作用：促使合成树脂进行交联反应而形成体型网状结构，或加快交联反应速度。塑料的分类按合成树脂的分子结构及其特性分为：热塑性塑料和热固性塑料热塑性塑料：这类塑料中合成树脂的分子结构是线型或支链型结构。热固性塑料:这类塑料中树脂的分子结构最终为体型结构。它在受热之初分子为线型结构。所以具有可塑性和可溶性，可塑制成一定形状的塑件。当继续加热时，线型分子主链间形成化学键结合（即交联），分子变为网状结构，当温度达到一定值后，交联反应进一步发展，分子最终变为体型结构，树脂既不溶解也不熔化，塑件形状固定下来不再变化。2.2塑料的一般工艺特性收缩性定义：塑件从塑模中取出冷却到室温后，塑件的各部分尺寸都比原来在塑模中的尺寸有所缩小，这种性能称为收缩性。成型收缩：成型后塑件的收缩称为成型收缩。成型收缩的形成：（1）塑件的尺寸收缩由于热胀冷缩和塑件脱模时的弹性恢复、塑件变形等原因导致塑件脱模冷却到室温后其尺寸收缩。（2）收缩方向性塑件在成型过程中分子按一定方向排列，使塑件呈现各向异性，沿料流方向收缩大、强度高，与料流垂直方向则收缩小、强度低。另外，塑件在成型时由于各部位密度及填料分布不均匀，故使收缩也不均匀，从而产生收缩差，使塑件易发生翘曲、变形、裂纹。（3）后收缩塑件在成型时，因受成型压力、切应力、各向异性、密度不均、填料分布不均、模温不匀、硬化不匀、塑性变形等因素，引起一系列应力的作用，由于这些应力在塑料的粘流态时不能全部消失，故塑件成型固化后存在残余应力。当脱模后由于应力趋于平衡及贮存条件的影响，使塑件发生再次收缩称为后收缩。（4）后处理收缩有时塑件按性能及工艺要求，成型后需进行热处理，处理后也会导致塑件尺寸发生变化或收缩称为后处理手搜。影响收缩率的因素（1）塑料品种方面（2）塑件特征方面（3）模具结构方面（4）成型工艺方面流动性定义：在成型过程中，塑料熔体在一定的温度与压力作用下充填模腔的能力，称为塑料的流动性。流动的实质是分子间相对滑移的结果。聚合物熔体分子的滑移是通过分子链段运动来实现的。影响流动性的主要因素：温度：料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异。压力：注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大。模具结构：凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。此外，只有线型分子结构而没有或很少有交联结构的聚合物流动性好，而体型结构的高分子一般不产生流动。聚合物中加入填料会降低树脂的流动性，加入增塑剂、润滑剂可以提高流动性。相容性指两种或两种以上不同品种的塑料，在熔融状态下不产生相分离现象的能力。热敏性热敏性对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易出现变色、降解、分解的倾向。这种性能称为热敏性。水敏性有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为水敏性。吸湿性塑料对水分的亲疏程度。比容和压缩比比容是指每一克塑料所占有的体积（以厘米3/克计）。压缩比是指塑粉与塑件两者体积或比容之比值（其值恒大于1）。第3次课日期周次星期___学时3_内容提要：塑料零件的结构与设计目的要求：1．掌握塑件的尺寸精度和表面粗糙度；2．掌握塑件的结构设计（脱模斜度、加强筋、圆角设计、支承面及凸台）。重点难点：会分析产品的工艺性能作业：授课内容：2．4塑料零件的结构与设计塑件的工艺性：是塑件对成型加工的适应性塑件工艺性设计包括:塑料材料选择、尺寸精度和表面粗糙度、塑件结构塑件工艺性设计的特点：应当满足使用性能和成形工艺的要求，力求做到结构合理、造型美观、便于制造。1．塑料材料的选择塑料的选材包括：选定塑料基体聚合物（树脂）种类、塑料具体牌号、添加剂种类与用量等塑料原料选择方法：（1）使用环境(不同的温度、湿度及介质条件、不同的受力类型选择不同的塑料)（2）使用对象（根据国别、地区、民族和具体使用者的不同选材）（3）按用途进行分类（按应用领域、功能）2．塑件的尺寸塑件的尺寸：指塑件的总体尺寸塑件的尺寸受下面两个因素影响：（1）塑料的流动性（大而薄的塑件充模困难）（2）设备的工作能力（注射量、锁模力、工作台面）塑件的精度：塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度。影响塑件尺寸精度的因素:（1）模具的制造精度、磨损程度和安装误差（2）塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化（3）塑件成型后的时效变化尺寸精度的确定：（1）对于塑件上孔的公差可采用基准孔，可取表中数值冠以（＋）号；对于塑件上轴的公差可采用基准轴，可取表中数值冠以（－）号。（2）一般配合部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度。（3）模具尺寸精度比塑件尺寸精度高2-3级。3．塑件的表面质量一般模具表面粗糙度要比塑件的要求高1～2级4．塑件的几何形状（1）表面形状塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型（2）脱模斜度为了便于塑件脱模，防止脱模时擦伤塑件，必须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度α，在模具上称为脱模斜度。表面粗糙度、光亮程度色彩均匀性表面缺陷：缩孔、凹陷推杆痕迹对拼缝、熔接痕、毛刺等表表面面质质量量脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率，一般取30′～1°30′。脱模斜度方向外形以大端为基准，斜度由缩小方向取得内形以小端为基准，斜度由扩大方向取得脱模斜度设计要点：塑件精度高，采用较小脱模斜度尺寸高的塑件，采用较小脱模斜度塑件形状复杂不易脱模，选用较大斜度增强塑料采用较大的脱模斜度收缩率大，斜度加大含润滑剂的塑料采用较小脱模斜度从留模方位考虑:留在型芯，内表面脱模斜度﹤外表面留在型腔，外表面脱模斜度﹤内表面（3）塑件的壁厚壁厚过小，强度及刚度不足，塑料流动困难壁厚过大，原料浪费，冷却时间长，易产生缺陷塑件壁厚设计原则：满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚能承受推出机构等的冲击和振动制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚满足成型时熔体充模所需的壁厚（4）塑件的加强筋加强筋的作用它能提高制件的强度、防止和避免塑料的变形和翘曲加强筋设计要点加强筋的底部与壁连接应圆弧过渡，以防外力作用时，产生应力集中而被破坏。加强筋厚度小于壁厚加强筋与支承面间留有间隙（5）圆角在满足使用要求的前提下,制件的所有的转角尽可能设计成圆角，或者用圆弧过渡。圆角的作用：圆角可避免应力集中，提高制件强度圆角可有利于充模和脱模圆角有利于模具制造，提高模具强度圆角的确定：内壁圆角半径应为壁厚的一半外壁圆角半径可为壁厚的1.5倍一般圆角半径不应小于0.5mm壁厚不等的两壁转角可按平均壁厚确定内、外圆角半径理想的内圆角半径应为壁厚的1/3以上（6）塑件的支承面通常塑件一般不以整个平面作为支承面，而是以底脚或边框为支承面。7.塑件的凸台与角撑凸台：是用来增强孔或装配附件、或为塑件提供支撑的截锥台或支撑块凸台设计要点：凸台一般应位于边角部位其几何尺寸应小其高