模具设计与制造电子教案

中华设计论坛()欢迎您！知道模具的人都知道中华设计论坛中华设计论坛()欢迎您的光临！1《塑料模具设计制造》电子教案绪论教学目的：1.了解模具发展历史；2.了解塑料模具设计与制造在国民经济中的地位和作用。3.了解常用的塑料成型方法；4.掌握模具与塑料模具的概念。教学重点及难点：1．模具与塑料模具的概念；2．本课程的教育目标。教学方法：讨论与总结授课时间：2课时教学过程：一、塑料的成型原理：是指将配制好的塑料原料（粉料、粒料、溶液或分散体）在一定的工艺装备和工艺条件下塑制成所需形状、尺寸塑料制品的过程。二、塑料成型方法：1、注射成型：注射成型又称注射模塑或注塑成型，几乎所有的热塑性塑料（除氟塑料外）及部分热固性塑料皆可经注射成型而获得各种形状的塑料制品，其应用覆盖了国民经济各个领域。2、压缩成型：将粉状、粒状、纤维状或经预压的坯状塑料定量地加入处于成型温度下的模具型腔中，然后闭模及加压加热，塑料在型腔内受热受压，熔融塑化并向型腔各部位充填，待充分固化定型后，卸压启模即得模压制品3、压注成型:压注成型又称传递成型，它的原理是将热固性塑料置于高温的模具加料腔内，使其受热熔融塑化成粘流态，并在活塞的压力作用下，通过模具的浇注系统注射入闭合的模腔中；熔融塑料在此继续受热受压，经交联固化而定型；昀后打开模具获得所需形状的制品。4、挤出成型挤出成型又称挤压成型，其成型原理是借助于转动的螺杆，将料斗中粒状或粉状的塑料送入加热料筒中，料筒内的塑料在受到料筒外的电加热和螺杆的剪切摩擦热的作用而逐渐熔融塑化成粘流态，与此同时，塑料还受到螺杆的搅拌而均匀分散，并不断推向前进；昀后，塑化均匀的熔体通过具有一定形状的挤出模具（机头2与口模3）并在定型、冷却、牵引和切断等一系列的辅助装置的作用下，成型为具有一定截面形状的连续型材，如管材、棒材、板材、片材、单丝、薄膜、电线电缆的包覆层及其它的异型材等。5、中空成型中空成型又称中空吹塑成型。中空成型的原理是先通过挤出或注塑的成型方法生产出高弹状态的塑料型坯，再把塑料型坯放入处于打开状态的瓣合式吹塑模具内，闭合模具，然后向型坯内吹入压缩空气，使高弹塑料型胀开并紧贴在模腔表壁，经冷却定型后，获得与模具型腔形状一致的中空制品。中空成型主要用于生产塑料瓶子、水壶、提桶、玩具等。三、学习目的与要求：中华设计论坛()欢迎您！知道模具的人都知道中华设计论坛中华设计论坛()欢迎您的光临！21．了解模具发展历史；2．了解常用的塑料成型方法；3．掌握模具与塑料模具的概念；4．了解塑料成型技术的发展四、塑料模塑成型及模具技术的发展动向第一章塑料成形基础第一节塑料的成分与特性教学目的：1．掌握塑料的概念和常用塑料的使用性能；教学重点：1.塑料的概念、分类、成分和特性；教学难点：1.各种概念的理解；教学方法：讨论与总结授课时间：2课时教学过程：塑料是以高分子聚合物为主要成分，经与不同的添加剂混炼而成的可塑成型的混合物，在加热、加压等条件下具有可塑性，在常温下为柔韧的固体。一、塑料的组成塑料以合成树脂为主要成分，它由合成树脂和根据不同的需要而增添的不同添加剂所组成。（1）合成树脂合成树脂是塑料的基本成分，是人们模仿天然树脂的成分用化学方法人工制取得到的各种树脂。（2）填充剂（又称填料）：添加填充剂的目的是降低塑料中树脂的使用量，从而降低制品成本；其次是改善塑料的加工性能和使用性能，填充剂在塑料中的含量一般控制在40%以下。（3）增塑剂：增塑剂的作用是提高塑料的可塑性和柔软性。（4）增强剂增强剂用于改善塑料制件的机械力学性能。但增强剂的使用会带来流动性的下降，恶化成型加工性，降低模具的寿命以及流动充型时会带来纤维状填料的定向问题。（5）稳定剂添加稳定剂的作用是提高塑料抵抗光、热、氧及霉菌等外界因素作用的能力，阻缓塑料在成型或使用过程中的变质。稳定剂的用量一般为塑料的0.3～0.5%。（6）润滑剂中华设计论坛()欢迎您！知道模具的人都知道中华设计论坛中华设计论坛()欢迎您的光临！3润滑剂对塑料的表面起润滑作用，（7）着色剂合成树脂的本色大都是白色半透明或无色透明的。在工业生产中常利用着色剂来增加塑料制品的色彩。对着色剂的要求是：耐热、耐光，性能稳定，不分解、不变色、不与其它成分发生不良化学反应，易扩散，着色力强，与树脂有良好的相溶性，不发生析出现象。着色料添加量应＜2%。（8）固化剂在热固性塑料成型时，有时要加入一种可以使合成树脂完成交联反应而固化的物质。9）其它辅助剂根据塑料的成型特性与制品的使用要求，在塑料中添加的添加剂成分还有：阻燃剂、发泡剂、静电剂、导电剂、导磁剂、相容剂等。二、塑料的性能优点：1)密度小、质量轻2）比强度高按单位质量计算材料的抗拉强度称为比强度。3)绝缘性能好、介电损耗低4)化学稳定性高5)减振消音性能好6)减摩、耐磨性能好缺点：制品的尺寸稳定性差、易老化、不易自行降解等。第二节塑料的分类教学目的：1．掌握塑料常用的分类方法及塑料的类型。教学重点：1.塑料的类型及特点。教学方法：讨论与总结授课时间：2课时教学过程：（1）按合成树脂的分子结构及其成型特性分类1)热塑性塑料这类塑料的合成树脂都是线型或带有支链型结构的聚合物，在一定的温度下受热变软，成为可流动的熔体。在此状态下具有可塑性可塑制成型制品，冷却后保持既得的形状；如再加热，又可变软塑制成另一形状，如此可以反复进行。2)热固性塑料这类塑料的合成树脂是带有体型网状结构的聚合物，在加热之初，因分子呈线型结构，具有可熔性和可塑性，可塑制成一定形状的制品，但当继续加热温度达到一中华设计论坛()欢迎您！知道模具的人都知道中华设计论坛中华设计论坛()欢迎您的光临！4定程度后，分子呈现网状结构，树脂变成了不熔的体型结构，此时即使再加热到接近分解的温度，也不再软化。（2）按塑料的应用范围分类1)通用塑料指产量大、成形性好、价格低、用途广，常作为非结构材料使用的塑料。2)工程塑料指具有优良的力学性能和较宽温度范围内的尺寸稳定性，同时还具有耐磨、耐腐蚀、自润滑等综合性能，能在一定程度上代替金属作为工程结构材料使用的塑料。3)特殊塑料指具有某些特殊性能的塑料，这类塑料通常有高的耐热性或高的电绝缘性及耐腐蚀性。第三节塑料的性能教学目的：1、掌握热固性塑料和热塑性塑料的工艺性能；2．具备分析塑料产品的工艺性，并在此基础上找出工艺难点，提出解决问题的方法的能力。教学重点：1.热固性塑料和热塑性塑料的工艺性能。教学难点：1.工艺性能中的固化特性和结晶性。教学方法：讨论与总结授课时间：2课时教学过程：一、塑料的成型收缩（1）导致塑料成型收缩的因素1)塑料材料的热胀冷缩；2)制品脱模后的弹性恢复；3)方向性收缩成型时由于高分子聚合物沿料流方向取向，而导致制品呈现各向异性。沿料流方向收缩大，与料流垂直方向的收缩小。（2）影响塑料成型收缩的因素1)塑料品种2)制品结构3)模具结构4)成型工艺二、塑料的流动性在塑料的模塑成型过程中，塑料熔体在一定的温度和压力下充填模具型腔的能力，称为塑料的流动性。影响塑料流动性的因素主要有以下几方面：（1）塑料的品种（2）成型工艺中华设计论坛()欢迎您！知道模具的人都知道中华设计论坛中华设计论坛()欢迎您的光临！5（3）模具结构三、塑料的相容性相容性是指两种或两种以上不同品种的聚合物，在熔融状态下不产生相分离现象的能力。塑料的相容性也称为共混性。四、塑料的热敏性热敏性是指某些热稳定性差的塑料，在较高温下受热时间稍长或料温过高时发生变色、降解、分解的倾向。具有这种倾向的塑料称为热敏性塑料，如硬聚氯乙烯、聚甲醛、聚三氟氯乙烯、尼龙等。五、塑料的吸水性吸水性是指塑料对水分的亲疏程度。六、结晶性聚合物的结晶是指某些线型聚合物熔体在冷凝过程中，树脂分子的排列由非晶态转变为晶态的过程。结晶型塑料在模塑成型时应注意以下几点：（1）塑化时需要更多的热量，应选择塑化能力强的设备。（2）冷凝结晶时放出的热量多，模具应加强冷却。（3）成型收缩大，易发生缩孔和气泡。（4）制品各向异性显著，内应力大，易产生翘曲与变形，成型后应进行适当的热处理。七、聚合物的取向聚合物的取向是指塑料成型时大分子链在外力(如剪应力或拉应力)的作用下,沿着受力方向作平行排列的现象。聚合物的取向分流动取向和拉伸取向。八、聚合物的交联聚合物的交联是指热固性塑料在成型过程中，其聚合物分子由线型结构转变为体形结构的化学反应过程，通常也称为“硬化”。九、聚合物的降解聚合物在热、力、辐射及水、氧、酸、碱等因素的作用下所发生的相对分子质量降低、分子结构发生变化的现象，称为降解。第四节常用塑料教学目的：1．熟悉各种常用塑料的性能及用途。教学重点：1.各种常用塑料的性能及用途。教学方法：讨论与总结授课时间：2课时教学过程：一、聚乙烯（PE）中华设计论坛()欢迎您！知道模具的人都知道中华设计论坛中华设计论坛()欢迎您的光临！6（1）基本特性聚乙烯塑料由乙烯单体经聚合而成,是塑料工业中产量昀大的品种。按聚合时采用的生产压力的高低可分为高压、中压和低压聚乙烯三种。高密度聚乙烯（HDPE）又称低压聚乙烯，具有较高的刚性、强度和硬度。但柔韧性、透明性较差。低密度聚乙烯（LDPE）又称高压聚乙烯具有较好的柔软性、耐寒性、耐冲击性，但耐热、耐光、耐氧化能力差、易老化。聚乙烯无毒、无味、呈乳白色的蜡状半透明状，柔而韧，比水轻，有一定的机械强度，但与其他塑料相比机械强度偏低、表面硬度差。聚乙烯的绝缘性能优异，介电性能稳定；化学稳定性好，能耐稀硫酸、稀硝酸及其他任何浓度的酸、碱、盐的侵蚀；除苯及汽油外，一般不溶于有机溶剂；其透水气性能较差，而透氧气、二氧化碳及许多有机物质蒸气的性能好；聚乙烯的耐低温性能较好，在-60℃下仍具有较好的力学性能，但其使用温度不高，一般LDPE的使用温度在80℃左右，HDPE的使用温度在100℃左右。（2）主要用途高密度聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板以及承载不高的零件，如齿轮、轴承等；低密度聚乙烯常用于制作塑料薄膜、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和包覆电缆等。（3）成型特点聚乙烯成型时，收缩率大，在流动方向与垂直方向上的收缩差异大，且注射方向的收缩率大于垂直方向的收缩率，易产生变形和产生缩孔；冷却速度慢，必须充分冷却；聚乙烯质软易脱模，制品有浅的侧凹时可强行脱模。二、聚氯乙烯（PVC）（1）基本特性聚氯乙烯是世界上产量昀大的塑料品种之一：硬聚氯乙烯不含或少含增塑剂，有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能；软聚氯乙烯含有较多的增塑剂，柔软性、断裂伸长率较好，但硬度、抗拉强度较低。聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能，可以用作低频绝缘材料。其化学稳定性也较好，但聚氯乙烯的热稳定性较差。（2）主要用途由于聚氯乙烯的化学稳定性高，所以可用于防腐管道等；由于电气绝缘性能优良而在电气、电子工业中用于制造插座、插头、开关、电缆；在日常生活中用于制造凉鞋、雨衣、玩具、人造革等。（3）成型特点聚氯乙烯在成型温度下容易分解，所以必须加入产稳定剂和润滑剂，并严格控制温度及熔料的滞留时间。三、聚丙烯（PP）（1）基本特性聚丙烯是由丙烯单体经聚合而成。无味、无毒，外观似聚乙烯，呈白色的蜡状半透明状，是通用塑料中昀轻的聚合物，聚丙烯具有优良的耐热性、耐化学腐蚀性、电性能和力学性能。强度比聚乙烯好，特别是经定向后的聚丙烯具有极高的抗弯曲疲劳强度，可制作铰链。聚丙烯可在107℃～121℃下长期使用，在无外力作用下，使用温度可达15