塑料模具设计习题与答案

塑料模具设计习题第2章2-1塑料由哪两大部分组成？为什么塑料制件能得到日益广泛的应用？合成树脂＋添加剂1成本低、2绝缘性好、4比强度、比刚度高、4化学稳定性能好、5减摩、耐磨性能优良，减振消音性好、6导热率低，一些塑料具有良好的光学性能。2-2塑料添加剂有哪些种类？各有什么作用？1、增塑剂降低聚合物分子之间的作用力2、稳定剂阻止或抑制树脂受热、光、氧和霉菌等外界因素作用而发生质量变异和性能下降3、固化剂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，一般多用在热固性塑料中。4、填充剂可减少贵重树脂含量，降低成本。5、着色剂使塑料制件获得美丽的色泽，美观宜人，提高塑件的使用品质。2-3什么是热塑性塑料和热固性塑料？两者本质上有何区别？热塑性塑料的合成树脂都是线形的或带有支链线形结构的聚合物。热固性塑料的合成树脂是带有体形网状结构的聚合物。区别：热塑性塑料可以多次反复加热，且在成型加工过程中一般只有物理变化；而热固性塑料在加热过程中既有物理变化又有化学变化，且变化过程是不可逆的。2-4试述热塑性塑料有哪些物理状态，各自特点及与加工方法之间的关系？⑴玻璃态：可作为结构材料进行锉，锯，钻，车，铣等机械加工。⑵高弹态：可进行弯曲，吹塑，引申，真空成型，冲压等，成型后内压力较大。⑶粘稠态：可注射，挤压，压延，模压等，成型后内应力较小。2-5聚合物熔体粘度随剪切速率变化对塑料成型加工有何指导意义？当剪切速率增大时，聚合物溶体粘度将下降，而粘度又直接影响塑料成型加工，粘度越大，溶体的粘稠性越大，变形和流动就越不容易，不利于塑料成型。因此，可增大剪切速率来使粘度降低，便于塑料成型加工2-6聚合物熔体充模流动形式有哪些，各自对塑件质量有何影响？⑴快速冲模熔体在模腔内形成蛇形流因料流折叠产生波纹状痕迹或表面癖瘢。⑵冲速冲模熔体在模腔内作比较平稳的扩展流动。塑件质量较好。⑶慢速冲模熔体在模腔内以慢速平稳的扩展流动充模，但浇口附近仍存在一段不太稳定的流动。2-7何为聚合物的结晶及二次结晶和后结晶？结晶度升高时对塑件性能有何影响？聚合物的结晶：是聚合物中形成具有稳定规整排列分子链的过程。二次结晶：是指发生在初晶结构不完善的部位，或者在初结晶区以外非晶区内的结晶现象。后结晶：是指在初晶界面上所生长的结晶。结晶度上升，强度、硬度、刚度、熔点、耐蚀性增强，弹性、伸长率、冲击韧性下降。2-8何为聚合物的取向？对塑件性能有何影响？如何利用？取向：聚合物大分子及其链段在应力作用下形成的有序排列过程。影响：使塑件材质呈现明显各向异性，在取向方位力学性能显著提高，垂直取向方位力学性能显著下降。2-9何为聚合物的降解？有哪几类？如何产生如何避免？降解：是聚合物大分子断链、交联、改变结构或侧基的化学过程。（1）热降解成型中因高温受热时间过长而引起的降解反应称为热降解。防止措施：温度上限不能超过θd且存在时间不能过长。（2）应力降解成型中因粉碎、高速搅拌、挤压、注射等而受到剪切和拉伸应力，使分子链发生断裂，并因此引起相对分子量降低的现象。防止措施：升高成型温度，添加增塑剂。（3）氧化降解常温下绝大多数聚合物都能和氧气发生缓慢的作用而导致解聚反应。防止措施：严格控制温度和保温时间。（4）水降解当聚合物分子结构中含有容易被水解的化学基团，或者含有经氧化后而可以水解的基团时，都将为水所降解。防止措施：加工前干燥原料。第3章3-1螺杆式注射机与柱塞式注射机相比具有哪些优点？螺杆式较柱塞式多一旋转动作，产生分力(Ft)，可使材料在螺旋槽间产生混炼作用，增加了塑化能力。3-2简述注射成型工艺过程？注塑工艺工艺过程包括成型前准备、注射成型过程和制件的后处理。3-3何为注射成型，简述注射成型工艺过程？注射成型是指有一定形状的模型，通过压力将融溶状态的胶体注入模腔而成型。注射过程一般包括：加料、塑化、注射、冷却、脱模。3-4注射成型过程中工艺参数有哪些，各参数应如何选择？注射成型工艺参数有：温度、压力、时间（1）温度在注射成型过程中需要控制的温度有机筒温度、喷嘴温度和模具温度。前两种主要影响塑料的塑化和滚动，而后一种温度主要影响塑料的流动和冷却。（2）压力注射成型过程中的压力包括塑化压力和注塑压力两种。（3）时间在保证塑料制品质量的前提下，尽量缩短成型周期中各段时间，以提高生产率。3-5注射成型所用注射机如何选择？1.最大注射量校核2.注射压力的校核3.锁模力的校核4.安装部分尺寸校核5.开模行程和顶出机构的校核3-6何为压缩成型，简述压缩成型工艺过程？（1）压缩成型是将粉状或松散状的固态成型物料直接加入到模具中，通过加热、加压方法使它们逐渐软化熔融，然后根据模腔形状进行流动成型，最终经过固化转变为塑料制件。（2）压缩成型工艺过程包括：1.模压前的准备、2.压缩成型过程、3.模压后处理。3-7何为传递成型，简述传递成型工艺过程？（1）传递成型是在压缩成型基础上发展起来的一种热固性塑料的成型方法，又称压注成型、挤胶成型。（2）传递成型工艺过程包括：1.模压前的准备、2.压缩成型过程、3.模压后处理。与压缩成型的区别是：传递成型是先合模后加料，压缩成型相反。3-8何为挤出成型，简述挤出成型工艺过程？（1）挤出成型是将熔融的塑料自模具内以挤压的方式往外推出，而得到与模口相同几何形状的流体，冷却固化后，得到所要的零件。2）挤出成型工艺过程包括：1.原料的准备、2.挤出成型、3.塑件的定型与冷却。3-9如何选用压缩成型模具用液压机？1.成型总压力校核、2.开模力和脱模力的校核、3.开模行程校核、4.液压机工作台有关尺寸、5.液压机顶出机构的形式。3-10压缩成型工艺参数有哪些，各参数应如何选择？1.压缩成型压力、2.压缩成型温度、3.压缩时间。3-11挤出成形机头的作用有哪些？机头是模具，塑料熔体通过具有一定形状的挤出模具（机头）口模以及一系列装置（定型、冷却、牵引、切割等装置），从而获得截面形状一定的塑料型材。3-11塑件尺寸精度的影响因素有哪些？（1）模具成型零部件的制造误差z；（2）模具成型零件的表面磨损c；（3）由塑料收缩率波动所引起的塑料制品的尺寸误差s；（4）模具活动成型部件的配合间隙变化引起的误差j；（5）模具成型部件的安装误差。累积误差：=z+c+s+j+（规定误差限）3-12为什么塑件要设计成圆角的形式？（1）圆角可避免应力集中，提高制件强度（2）圆角可有利于充模和脱模（3）圆角有利于模具制造，提高模具强度3-13热塑性塑料收缩率的影响因素有哪些？主要影响因素有塑料的组成及结构、成型工艺方法、工艺条件、塑件几何形状及金属嵌件的数量、模具结构及浇口形状与尺寸等。3-14塑件壁厚对塑件质量有哪些影响？设计时应注意哪些问题？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：1.满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚2.能承受推出机构等的冲击和振动3.制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度4.保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚5.满足成型时熔体充模所需的壁厚第4章4-1什么是分型面？分型面选择的一般原则有哪些？（1）分型面：是模具上用于取出塑件和（或）浇注系统冷凝料的可分离的接触表面。（2）选择分型面的原则：1．分型面的选择应便于塑件脱模并简化模具结构2．分型面的选择应考虑塑件的技术要求3.分型面应尽量选择在不影响塑件外观的位置，并使其产生的飞边易于清理和修整4．分型面的选择应有利于排气为此应尽量使分型面与充模时型腔料流末端重合，以利于排气。5．分型面的选择应便于模具零件加工6．分型面的选择应考虑注射机的技术参数4-2一副典型注射模具有哪些部分（系统）组成，各部分（系统）的主要功能是什么？1.成型零部件指构成模具成型制品型腔；并与塑料熔体直接接触的模具零件或部件，在动定模闭合后，成型零件便确定了塑件的内外尺寸。2.浇注系统由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道称为浇注系统。一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成3.导向与定位机构为确保动、定模闭合时能准确导向和定位而设置的零件，如导柱、导套。4.脱模机构脱模机构是指模具在开模过程中或开模后将塑件从模具中推出的机构。一般由推杆、推杆固定板、推板、复位杆、拉料杆等组成。5.侧向分型与抽芯机构成型带有侧孔或侧凹的塑件，在塑件被脱出模具之前，必须先侧向分型并将侧向型芯抽出。完成上述动作的零部件所构成的机构称侧向分型与抽芯机构。6.温度调节系统为了满足注射成型工艺对模具的温度要求，模具应设有冷却或加热系统。7.排气系统为了在注射成型过程中将型腔内原有的空气和塑料熔体中逸出的气体排出，在模具中常设有排气系统，一般是在分型面开设排气槽或利用推杆、镶件的配合间隙排气。4-3浇注系统的作用是什么？注射模浇注系统由哪些部分组成？浇注系统由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道称为浇注系统。一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成作用：①：将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时顺利排出；②：在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，已获得形状完整、内外均匀、质量优良的塑料制件。主流道：紧接注塑机喷嘴到分流道的那一段流道，熔融塑料进入模具时首先经过它分流道：将主流道来的塑料分型面引入各个型腔的那一段通道浇口：调节料流速度，控制补料时间冷料穴：用来除去料流中的前端冷料4-4注射模浇口的作用是什么？有哪些类型？各自用在哪些场合？浇口是浇注系统的关键部分，它起着调节、控制料流速度、补料时间、防止倒流及在多型腔起着平衡进料的作用。浇口类型：直接浇口直接浇口广泛应用于单型腔模具侧浇口一般开设在分型面上，适合于一模多腔，浇口去除方便，但压力损失大、壳形件排气不便、易产生熔接痕。圆盘浇口此类型浇口适用同心。且尺寸的要求严格。及不容许有熔接痕生成的塑料制品。轮辐式浇口轮辐浇口双称为四点浇口或是十字浇口。此种浇口适用于管状塑料制品，且浇口容易去除和节省材料。薄膜浇口薄膜浇口适用于既平坦又大面积、且翘曲要保持最小的设计。护耳浇口通常应用于平板状且薄的成型品，以降低型腔内的剪应力点浇口适合于多型腔模。塑件外观要求较高时采用环形浇口用于型芯装在两侧的管状塑件扇形浇口应用于多型腔模，进料边宽度较大的薄片状塑件针点浇口应用于成型中小型塑件的一模多腔模具中，也可用于单型腔模4-5浇口位置的选择原则是什么？（1）应避免引起熔体破裂（2）浇口应设置在塑件最大壁厚处（3）应有利于排气（4）有利于减少熔接痕和提高熔接痕强度（5）防止型芯变形（6）考虑塑件的收缩变形及分子取向（7）应考虑塑件的外观