塑料成型工艺及模具设计1

塑料成型工艺及模具设计CAI课件吉林大学珠海学院机电系材料加工专业的专业限选课目录：第一章：绪论第二章：塑料制件的设计第三章：塑料注射成型模具第四章：塑料压制成型模具第五章：热固性塑料压铸及注射成型模具第六章：塑料中空成型、真空成型、压缩空气成型模具第七章：热塑性塑料挤出成型机头第八章：模具型腔加工新工艺、试模及维修课时：48教材：《塑料成型模具》成都科技大学等合编教材成绩评定期末考核成绩占60%（开卷考试）实验成绩占总成绩的20%（实验课4学时）(注射模具结构拆装、注射成型工艺模拟)备注：没有实验成绩不能参加本课程考核实验时间、地点：第4~10周实训楼114分组进行平时成绩（出勤、作业）占总成绩的20%备注：缺勤超过3次取消考试资格考试时间：最后一次课要求1．掌握注射成型模具的特点和注射成型的基本原理，了解各个部件的组成、作用和设计要点。了解常用注射成型机的工作原理与常见参量选择方法，并初步掌握注射模具设计方面的知识。2.使学生在塑料制件设计方面受到一定的训炼，掌握必要的设计手段；培养解决专业设计和实验研究的能力。3.注重培养学生的思维能力，采用理论与实践相结合，理论讲述与典型塑料件及注射模具结构设计相结合的方法进行教学，培养和提高学生分析问题和解决问题的能力，使学生完成本门课程的学习任务之后，能够自觉地对实践中存在的问题进行反思并提出解决办法。塑料概论塑料——以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂、稳定剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中一定温度和压力的作用下能流动成型的高分子有机材料。树脂——指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。塑料——树脂+添加剂一、塑料的定义塑料概论——在受热或其它条件下能固化成不熔不溶性物质的塑料，其分子结构最终为体型结构。（变化过程不可逆）1．按塑料的物理化学性能分：——指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，其分子结构是线型或支链型结构。(变化过程可逆)热塑性塑料热固性塑料二、塑料的分类塑料概论2．按塑料的用途分：二、塑料的分类——一般指具有特种功能（如耐热、自润滑等）应用于特殊要求的塑料。——一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。——一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。特种塑料工程塑料通用塑料第一章绪论一、塑料成型模具及其在塑料成型加工工业中的地位模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具。在各种材料加工工业中广泛地使用着各种模具，例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具及成型陶瓷、玻璃等制品使用的各种模具。饼模手机壳模具第一章绪论现代模具分类：第一章绪论成型塑料制品的模具叫做塑料模具。第一章绪论对塑料模具的全面要求是:①尺寸精度、外观、物理性能等各方面均能满足使用要求的优质制品。②高效率、自动化、操作简便。③结构合理、制造容易、成本低廉。④尽量减少开模、合模和取制件过程中的手工劳动。为此常采用自动开合模及自动顶出机构。⑤合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具。第一章绪论二、塑料成型模具发展趋势近年来，塑料成型加工机械和成型模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、长寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。(1)加深理论研究随着对塑料成型加工原理的研究越来越深入，模具设计已由经验设计阶段逐步向理论计算设计方面发展。这些理论为塑料模具的计算机辅助设计和辅助工程奠定了基础。(2)高效率、自动化如多层多型腔注射模结构、各种自动脱出产品和流道凝料的脱模机构、自动分型抽芯机构、热流道浇注系统注射模具以及高效冷却结构。高效自动化的模具与高速自动化的成型设备相配合对提高生产效率、提高产品质量，降低生产成本起了很大作用。第一章绪论(3)大型、超小型及高精度随着塑料应用领域日益扩大，在建筑、机械、汽车、仪器、家用电器等采用了许多大型、精密和高寿命的塑料制品，如汽车壳体、洗衣机桶、传动齿轮、轴承等。大型模具设计要求作详细准确的理论计算，由于模具自重大，物料流程长，型腔易变形，因此在结构设计上需作更为周密的考虑。高精度模具要求配合精度和运动精度都很高，耐磨损，模温控制精确，在高压下成型，收缩变形小。(4)革新模具制造工艺塑料模具制造中最困难的部分是型腔，特别是异形复杂型腔的加工，若采用各种坐标机床、仿形机床、光控机床、数控机床等来代替传统的机械加工方法，这样不仅缩短制模周期、提高模具精度，而且还降低了劳动强度和生产成本。采用精密铸造、冷挤压、电加工等新工艺技术给模具型腔加工带来了巨大方便。第一章绪论(5)模具计算机辅助设计(CAD)、辅助工程(CAE)CAD软件的主要功能是几何造型技术，它将制品图形立体地精确地显示在屏幕上，完成制件设计的绘图工作，对制品或模具进行力学分析。CAE软件中流动软件可以模拟熔体在模内的流动过程，冷却分析软件可模拟熔体的凝固过程和在模内的温度变化，预测可能出现的问题，如制品缺陷、翘曲、变形、内应力等，使计算结果优化。(6)标准化模具标准化包括塑料注射模零件标准、塑料注射模零件技术条件、塑料注射模模架标准、塑料注塑模技术条件等，其中零件标准包括导柱、导套、推杆、模板等。模具标准化为塑料模具设计和制造都带来极大的方便，由于标准件可以直接购买，因此模具设计制造者只需精心设计和加工型腔，这样使塑料模具设计和制造周期大为缩短，成本降低，质量得到保证。目前发达国家标准化程度达到30%以上，我国标准化程度不高，还需大力推广，充实完善。第一章绪论三、塑料成型模具的分类不同的塑料成型方法使用着原理和结构特点各不同的塑料成型模具。将塑料成型模具分为以下几类：塑料成型方法及其模具压注模注射模压缩模吹塑模发泡模搪塑模真空成型模压棍（模）挤出模热压印模彩印模第一章绪论——把塑料加热至熔点以上（使之处于熔融态），对其进行成型加工的一种方法。——塑料处在熔融温度以下（至少低于熔点10-20℃），塑料尚处于软化状态时进行的一种成型方法。压注成型注射成型挤出成型压缩成型吹塑成型真空及压缩空气成型气辅成型固相成型熔融成型按成型过程中物理状态不同分:第一章绪论1．压缩成型模具压缩成型模具简称压模。将塑料原料直接加在敞开的模具型腔内，再将模具闭合，塑料在热和压力作用下成为流动状态并充满型腔，然后由于化学或物理变化使塑料硬化定型，这种成型方法叫压缩成型，这种成型方法所用的模具叫压缩成型模具。压缩模具多用于成型热固性塑料，也可成型热塑性塑料的。第一章绪论压缩成型压机压缩原理压缩成型制品第一章绪论2．压注成型模具压注成型模具又称传递成型模具。将塑料原料加入预热的加料室，然后向压柱施加压力，塑料在高温高压下熔融并通过模具的浇注系统，进入型腔，逐渐硬化成型，这种塑科成型方法叫压注成型，这种成型方法所用的模具叫压注模具。压注模具多用于热固性塑料的成型。第一章绪论压注成型压机压注原理压注成型产品第一章绪论3．注射成型模具塑料先加在注射机的加热料筒内，塑料受热熔融，在注射机的螺杆或活塞推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，塑料在模具型腔内硬化定型，这就是注射成型的简单过程。注射成型所用的模具叫注射模具。注射模具主要用于热塑性塑料制品的成型，但近年来也越来越多地用于热固性塑料成型。注射成型在塑料制件成型中占有很大比重，世界塑料成型模具产量中约半数以上是注射模具。第一章绪论注射成型压机注射原理注射成型产品第一章绪论4．挤出成型模具挤出成型模具又称机头。使处于粘流状态的塑料在高温高压下通过具有特定断面形状的口模，然后在较低温度下定型，以生产具有所需断面形状的连续型材的成型方法叫挤出成型。用于塑料挤出成型的模具叫挤出成型模具。挤塑成型原理第一章绪论挤出成型产品挤出机头挤出成型过程第一章绪论5．中空制品吹塑成型模具将挤出或注射出来的尚处于塑化状态的管状坯料，趁热放到模具成型腔内，立即在管状坯料的中心通以压缩空气，管坯膨胀而紧贴于模具型腔壁上，冷硬后即得一中空制品。此种制品成型方法所用的模具叫中空制品吹塑模具。第一章绪论吹塑成型压机吹塑原理吹塑成型产品第一章绪论6．真空或压缩空气成型模具真空或压缩空气成型模具为一单独的阴模或阳模。将预先制成的塑料片周边紧压在模具周边上，使加热软化，然后再在紧靠模具的一面抽真空，或在其反面充以压缩空气，使塑料片紧贴到模具上，冷却定型即得制品。此种成型方法，模具受力较小，要求不高，甚至可用非金愿材料制作。第一章绪论真空成型模具真空成型产品第一章绪论7．气辅成型模具先在模具型腔内注入部分或全部熔融的树脂，利用气体推动熔体完成充模过程或填补因树脂收缩后留下的空隙，在塑件固化后再将气体排出，再脱出中空塑件。成型过程大致分为：树脂注射、延时、气体注射、气体保压并冷却、排气、脱模几个阶段。第一章绪论气辅成型塑件模具配置气针装置，由气体产生器（惰性气体）向气针装置供气，以实现气辅。气辅模具第一章绪论四、怎样学习塑料成型模具1、目的①通过学习，要求学生掌握各种常用塑料在各种成型过程中模具的工艺要求，各种成型模具的结构特点及设计计算方法，达到能够独立设计一般的塑料成型模具。②在塑件设计方面能配合使用单位及配合美工设计人员，根据塑料成型特点进行一般塑料制件工艺设计。③了解塑料成型模具制造特点，能根据不同情况选用模具型腔加工新工艺。④了解塑料成型模具的试模、验收、使用和维修方面的知识,能提出由于模具设计或制造不当而造成各种制品缺陷、操作困难的原因所在及其解决办法。第一章绪论2、学习方法①重视工艺原理、力学原理。②注意理论联系实际。③进行现场教学与课堂教学相结合。④注意学习国内外的新技术、新经验，为使我国塑料成型模具赶超世界先进水平作出贡献。