塑料成型工艺与模具设计复习资料

第一章：绪论

问题1 ：从制造的角度看，如何做到价廉物美？ ? 批量生产

问题2 ：如何实施批量生产？ ? 依靠模具

问题3 ：什么是模具？

?是利用其特定形状去复制成型或复制加工具有一定形状和

尺寸制件的工具；可多次使用，适应大批量生产；是现代工业生产中重要的工艺装备。 模具的种类

依据工艺特点和所加工的材料对象的不同，模具可分为不同的种类： 锻造模 压铸模 粉末冶金模 冲模 塑料模 四、我国模具工业的发展趋势

1.模具整体水平继续向大型、精密、复合方向发展； 2.创新依然是我国模具企业提高核心竞争力的关键； 3.模具信息化不断突破；

4.模具企业由制造型开始向制造服务型转变； 5.模具产业集群优势凸显。 塑料成型制品的定义

塑料成型制品是以塑料为主要结构材料经成型加工获得的 制品，又称塑料制件，简称塑件

塑料成型加工的定义？（见课本P3）

六、塑料模具技术发展趋势

模具产品不断向着复杂、精密、高效、长寿命方向发展， 模具工业逐渐成为技术密集、设备先进，管理科学的行业。

第二章：塑料成型技术基础

树脂是一种高分子有机化合物, 其特点是无明显的熔点，受 热后逐渐软化，可溶解于有机熔剂，不溶解于水。天然树脂

合成树脂……聚合物的分子结构有线型、带支链线型及体型三种形式 按分子排列的几何特点，可将聚合物的分子排列聚集态分为两种：结晶型聚合物和无定形聚合物。

塑料的组成：1 合成树脂（主要成分；起粘结作用，也叫粘料；决定了塑料的类型和基本性能）2 添加剂 （改善聚合物的工艺性能、使用性能或降低成）本。3 （见PPT第9页）增塑剂，稳定剂，固化剂，填充剂，着色剂。

塑料的特性 1.质量轻；

2.电气绝缘性能好；

3.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；

7.有些塑料具有良好的光学性能；

8.良好的成型加工性,可焊接性,可电镀性和着色能力； 9.使用温度范围较窄、精度不及金属件高。

塑料的分类：（见PPT第27,28,30,31,32,33,34,35，页）1. 按照合成树脂的分子结构和受热时的行为分类，热塑性塑料和热固性塑料2.按塑料的应用范围分类，通用塑料、工程塑料、特种塑料3.按聚合物分子聚集状态分类，无定形塑料和结晶型塑料4.按组成与结构分类，模塑粉、增强塑料、发泡塑料

1.线型无定形聚合物的热力学曲线

＜Tb 脆断、无使用价值，塑料使用下限温度；＞Tg 无尺寸稳定性，塑料使用上限温度；Tg - Tb 越大，塑件使用温度范围越广，越好；Td - Tf 越大，越利于成型

热塑性塑料成型工艺性，是指塑料在成型过程中表现出的特有性能，热力学性能、结晶性 ? 流动性（塑料熔体在一定温度与压力作用下充填模腔的能力，表示方法熔融指数，熔融指数大流动性好；溢料间隙（溢边值）溢料间隙是指塑料熔体在成型压力下不得溢出的最大间隙值）（影响因素：流动性主要取决于分子组成、分子量大小及其结构；成型温度、压力；

成型模具） ? 收缩性

? 热稳定性（提高塑料热稳定性的措施：正确控制温度及周期；选择合适的加工设备；在塑料中加入稳定剂。）

? 吸湿性（措施：成型前干燥，加工过程中继续保温，以防重新吸潮。） ? 相容性

热固性塑料成型工艺性：流动性（表示方法：拉西格流动性值（mm）），收缩性（产生原因：热收缩；结构变化；弹性恢复；塑性变形），水分及挥发物含量，固化速度（又称固化速度。它是指热固性塑料在压制标准试样时，于模内变成为坚硬而不熔、不溶状态的速度；表示方法，以硬化11mm 厚试样所用时间来表示，单位为 厚试样所用时间来表示，单位为min//mm）

聚合物的流变性：聚合物成型过程中往往处于粘流态，不仅易于流动，而且易于变形，称之为聚合物的流变性，有以下两种形式：层流 湍流

η是比例常数，是液体的固有特性，用来表征

液体在外力作用下抵抗剪切变形的能力，称为牛顿粘度或剪切粘度，简称粘度(Pa·S)。仅取决于分子的结构和温度。

K 是稠度常数，由实验

确定，n 是流动行为指数，可判定与牛顿流体差别的程度，称为非牛顿指数。ηa 是表观粘度（非牛顿粘度）

聚合物熔体粘度的影响因素：聚合物结构和其他组成成分；温度；压力；切应力

流动的缺陷：（1）端末效应，聚合物熔体流经截面变化的模腔时，因弹性产生的收敛

或膨胀现象，导致塑件的变形、挠曲、尺寸不稳定、应力集中甚至产生开裂等缺陷，分类入口效应和离模膨胀（见PPT第81,81页）。（2）失稳流动，当熔体的粘度降到某一临界值时，流动呈非稳定的层流各点的流速将发生互相干扰的现象，熔体经过流道后变得粗细不均，没有光泽，表面呈现粗糙的鲨鱼皮状。（3）熔体破裂，发生失稳流动后，如果继续增大剪切应力或剪切速率，熔体就呈更不规则的形态，变成碎片或小段块。

在压力作用下聚合物熔体经模具的流道和浇口、进入模腔并成型的过程称为充模流动，其形式有三种：快速充模 中速充模（扩展流动） 慢速充模（见PPT第84,85页）

聚合物的取向：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称为取向。聚合物的取向结果使材质呈明显的各向异性，玻璃化温度升高；使结晶型聚合物的密度和结晶度提高

聚合物的降解; 聚合物在热、力、氧、水和辐射等外界因素的作用下，或者在成型过程中，大分子断链、交联、改变结构或侧基的化学过程。

聚合物从线型结构变为体型结构的化学反应过程称为交联, 交联的代名词——硬化和熟化。

第三章（注射成型原理见课本P34）

注射成型特点：成型周期短 能一次成型形状复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件；对成型各种塑料的适应性强；生产效率高，易于实现全自动化生产。 注射成型的分类：普通注射成型 精密注射成型 特种注射成型

注射成型设备分类、应用：通用注射成型机 热固性塑料注射成型机 特种注射成型机 通用注射成型机按分类方式不同，有多种形式：1. 注射方向和模具的开合方向：卧式注射机 立式注射机 角式注射机（见PPT第8,9,10页） 2. 注射装置：螺杆式 柱塞式 螺杆预塑化式 3. 锁模装置：直压式（全液压式） 肘拐式（液压—机械联合式）

注射成型设备的组成：1.锁模机构（作用：锁紧模具；实现模具的开合动作；开模时顶出模内制品）；2.注射机构（作用：使固态的成型物料均匀地塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将熔融物料注入到闭合的模具型腔中）3. 液压传动电器控制系统

注射成型设备的基本参数：最大注射量；额定注射压力；锁模力；安装尺寸；开模行程；顶出行程（形式）

注射工艺参数：温度（料筒温度 喷嘴温度 模具温度）；压力（塑化压力：背压；注射压力：克服阻力）；时间

压缩成型特点（与注射成型比较）（主要用于热固性塑料制件的生产） （1）模具结构简单、不用浇注系统；

（2）所成型制品组织致密性高、制品内取向组织少、取向程度低、性能比较均匀及成型收缩率小；

（3）成型所用设备可用普通压力机等长处；

（4）成型周期长、劳动强度大、生产环境差、操作多用手工而不易实现自动化； （5）制品经常带有溢料飞边、精度难于控制； （6）模具容易摩损、使用寿命较短

压缩成型设备结构：一般采用液压机为主要成型设备。液压机的主要参数：公称压力；开模力；脱模力；开模行程；工作台面尺寸；顶出机构形式

压缩成型工艺参数：压缩成型压力 压缩成型温度 压缩成型时间

传递成型工艺参数：传递成型压力 模具温度 传递时间 保压时间 （传递成型对塑料有一定要求：即在未达到硬化温度以前塑料应具有较大的流动性，而达到硬化温度以后，又需具有较快的硬化速度。）

2 .传递成型特点（与压缩成型相比）

（1 ）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 ）塑料在模具内的保压硬化时间较短，缩短了成型周期，提高了生产效率； （3 ）塑件的密度和强度也得到提高；

（4 ）由于塑料成型前模具完全闭合，分型面的飞边很薄，因而塑件精度容易保证，表面粗糙度也较低。

（5 ）压注所用的模具结构要复杂些；

（6 ）压注成型塑料浪费较大，塑件因有浇口痕迹，使修整工作量增大； （7 ）工艺条件较压缩成型要求更严格，操作难度大。 挤出成型特点：（1）连续进行，生产量大，生产率高，成本低；（2）塑件的几何形状简单，截面形状不变，所以模具结构也较简单，制造维修方便，塑件组织内部均衡紧密、尺寸比较稳定；（3）适用性强，除氟塑料外，几乎所有热塑性塑料都可以采用挤出成型，少量热固性塑料也可以采用挤出成型。（4）应用范围很广，能生产管材、棒材、板材、薄膜、单丝、电线与电缆护套，以及中空制品等

热塑性塑料挤出成型工艺过程的三个阶段：塑化（干法塑化 湿法塑化），成型，定型如定径处理、冷却处理。

挤出成型工艺参数：温度 压力 挤出速度 牵引速度

塑件结构工艺性设计原则：1.设计塑件时，应考虑原料的成型工艺性，如流动性、收缩率等。 2.在保证使用性能、物理与力学性能、电性能、耐化学腐蚀性能和耐热性能等的前提下，力求结构简单，壁厚均匀，使用方便。

3.在设计塑件时应同时考虑其成型模具的总体结构，使模具型腔易于制造，抽芯和推出机构简单。

4.当设计的塑件外观要求较高时，应先通过造型，而后逐步绘制图样。

制品必须保证一定壁厚的原因

①制品在使用中应有足够的强度和刚度，而且也为了塑料在成型时有良好的流动状态。 ②制品在使用中需要的强度虽然很小，但是为了使制品便于从模具中顶出以及部件的装配，仍需有适当的厚度 制品壁厚应尽量均匀 ①如制品壁厚不均匀，成型后因收缩不均会使制品变形或产生缩孔、凹陷及填充不足等缺陷。 ②如果在结构上要求具有不同的壁厚时，不同壁厚的比例不应超过1:3，且不同壁厚应采用适当的修饰半径使厚薄部分缓慢过渡。

第四章

一、注射模的分类 1.按塑料的品种分类：

热塑性塑料注射模；热固性塑料注射模；低发泡注射成型模；多物料或多色的共注射成型模 2.按所用注射成型机的类型分类：卧式；立式；角式 结构基本一样

4.按模具的总体结构分类：单分型面注射模；双分型面注射模；带有侧向分型与抽芯机构的注射模；带有活动成型零件的注射；机动脱螺纹的注射模；无流道注射模；

注射模的组成：成型零部件；浇注系统；导向与定位机构；脱模机构；侧向分型与抽芯机构（斜导柱侧抽芯机构包括斜导柱和滑块即侧型芯）；温度调节系统；排气系统；

选择分型面的原则：基本原则：分型面应选择在塑件断面轮廓最大的位置，以便顺利脱模。 （1）尽可能使塑件在动定模分离后留在动模一侧（2）有利于侧抽芯；3）分型面的选择应考虑塑件的技术要求；4）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；5）分型面的选择应有利于排气；6）分型面的选择应便于模具零件的加工；（7）分型面的选择应考虑注射机的技术参数

冷料穴的作用：收集熔体前锋的冷料，防止进入型腔而影响塑件的质量

浇口的作用：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。浇口的形状、尺寸和进料位置不合理会造成塑件上的一些质量问题，如缺料、缩孔、白斑、熔接痕、翘曲等现象。

浇口位置选择原则：应避免熔体破裂；浇口应设置在塑件最大壁厚处；应有利于排气；有利于减少熔接痕和提高熔接痕强度；防止型芯变形；考虑塑件的收缩变形及分子取向；应考虑塑件的外观；尽量缩短流动距离，以减少热量与压力损失

热流道浇注系统的结构：延长喷嘴；多型腔热流道（组成部分：流道板和喷嘴）

锥面在模内对螺纹型芯起定位、支承和密封的作用。

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