塑料成型工艺与模具设计习题与答案样本.docx
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塑料成型工艺与模具设计习题与答案样本
第1章塑料成型工艺及塑料制件的结构工艺性
填空
1.注射模塑工艺包括成型前的准备、注射、后处理等工作。
2.注射模塑过程需要需要控制的压力有塑化压力和注射压力。
3.注射时,模具型腔充满之后,需要一定的保压时间。
4.产生内应力的一个重要因素是注射及补料时的剪切应力。
5.根据塑料的特性和使用要求,塑件需进行后处理,常进行退火和调试处理。
6.内应力易导致制品开裂和翘曲、弯曲、扭曲等变形,使不能获得合格制品。
7.塑料在一定温度与压力下充满型腔的能力称为流动性。
8.在注射成型中应控制合理的温度,即控制料筒、喷嘴和模具温度。
9.制品脱模后在推杆顶出位置和制品的相应外表面上辉出现发白现象,此称为应力发白。
10.注射成型是熔体充型与冷却过程可分为充模、压实、倒流和冻结冷却四个阶段。
11.注射模塑成型完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模。
12.注射模塑工艺的条件是压力、温度和时间。
13.注塑机在注射成型前,当注塑机料筒中残存塑料与将要使用的塑料不同或颜色不同时,要进行清洗料筒。
清洗的方法有换料清洗和清洗剂清洗。
备上的安装方式为移动式模具、固定式模具、半固定式模具;按型腔数目分为单型腔模具、多型腔模具。
14.塑件的形状应利于其脱出模具,塑件测向应尽量避免设置凹凸结构或侧孔。
15.多数塑料的弹性模量和强度较低,受力时容易变形和破坏。
16.设计底部的加强筋的高度应至少低于支撑面0.5mm。
17.塑料制品的总体尺寸主要受到塑料流动性的限制。
18.在表面质量要求中,除了表面粗糙度的要求外,对于表面光泽性、色彩均匀性、云纹、冷疤、表面缩陷程度、熔结痕、毛刺、拼接缝及推杆痕迹等缺陷均应提出明确的要求。
1.
问答
1.阐述螺杆式注射机注射成型原理。
答:
螺杆式注射机注射成型原理如下:
颗粒状或粉状塑料经料斗加入到外部安装有电加热圈的料筒内,颗粒状或粉状的塑料在螺杆的作用下边塑料化边向前移动,欲塑着的塑料在转动螺杆作用下经过其螺旋槽输送至料筒前端的喷嘴附近;螺杆的转动使塑料进一步塑化,料温在剪切摩檫热的作用下进一步提高,塑料得以均匀塑化。
当料筒前端积聚的熔料对螺杆产生一定的压力时,螺杆就在运动中后退,直至与调整好的行程开关相接触,具有模具一次注射量的塑料欲塑和储料（即料筒前部熔融塑料的储量）结束;接着注射液压缸开始工作,与液压缸活塞相连接的螺杆以一定的速度和压力将溶料经过料筒前端的喷嘴注入温度较低的闭合模具型腔中;保压一定时间,经冷却固化后即可保持模具型腔所赋予的形状;然后开模分型,在推出机构的作用下,将注射成型制件推出型腔。
2.叙述注射成型的工艺过程
答:
注射成型工艺过程包括成型前的准备,注射过程和塑件的后处理三部分。
（1）成型前的准备:
原料外观的检查和工艺性能测定;原材料的染色及对料粉的造粒;对易吸湿的塑料进行充分的预热和干燥,防止产生斑纹、气泡和降解等缺陷;生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时的料筒清洗;对带有嵌件塑料制件的嵌加进行预热及对脱模困难的塑料制件选择脱模剂等。
（2）注射过程:
加料、塑化、注射、冷却和脱模。
注射过程又分为充模、保压、倒流、交口冻结后的冷却和脱模。
（3）塑件的后处理:
退火处理、调湿处理。
3.注射成型工艺参数中的温度控制包括哪些内容发?
如何加以控制?
答:
注射成型工艺参数中的温度控制包括料筒温度、喷嘴温度和模具温度。
料筒温度分布一般采用前高后低的原则,即料筒的加料口（后段）处温度最低,喷嘴处的温度最高。
料筒后段温度应比中段、前段温度低5~10°C。
对于吸湿性偏高的塑料,料筒后段温度偏高一些;对于螺杆式注射机,料筒前段温度略低于中段。
螺杆式注射机料筒温度比柱塞式注射机料筒温度低10~20°C。
4.喷嘴温度一般略低于料筒的最高温度
模具温度一般低于粘流态而高于玻璃态,决定于分子的结构特点、塑件的结构及性能要求和其它成型工艺条件（熔体温度、注射温度、注射压力和模塑周期）。
在满足要求的情况下,采用尽可能低的模具温度。
5.注射成型工艺过程中的压力包括哪两部分?
一般选取的范围是什么
答:
注射成型工艺过程中的压力包括塑化压力、注射压力。
塑化压力一般选6~20Mpa;注射压力一般在40~130Mpa。
6.注射成型周期包括哪几部分?
答:
注射成型周期包括
（1）合模时间
（2）注射时间（3）保压时间（4）模内冷却时间（5）其它时间（开模、脱模、喷涂脱模剂、安放嵌件的时间）。
合模时间是指注射之前模具闭合的时间,注射时间是指注射开始到充满模具型腔的时间,保压时间是制型腔充满后继续加压的时间,模内冷却时间是制塑件保压结束至开模以前所需要的时间,其它是是指开模,脱模,涂脱磨剂,安放嵌件的时间。
7.注射成型的特点是什么?
答:
注射成型的特点是成型周期短,能一次成型多外形复杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料制件;对各种塑料的适应性强;生产效率高,产品质量稳定,易于实现自动化生产。
因此广泛地用于塑料制件的生产中,但注射成型的设备及模具制造费用较高,不适合单件及批量较小的塑料制件的生产。
8.注射成型过程分为几个阶段?
答:
完整的注射成型过程包括加料、加热塑化、加压注射、保压、冷却定型、脱模等工序。
9.注射成型前的准备工作有哪些?
答:
注射成型前的准备工作包括如下几方面。
①原料外观的检验和工艺性能的测定。
②物料的预热和干燥。
③嵌件的预热。
④料筒的清洗。
10.壁厚对塑件的影响?
答:
壁厚取得过小,造成塑件充模流动阻力很大,使形状复杂或大型塑件成型困难。
壁厚过大,不但浪费塑料原料,而且同样会给成型带来一定困难。
11.加强筋的选择?
答:
布置加强筋时,应避免或减少塑料局部集中,否则会产生凹陷和气泡;加强筋不应设计得过厚,否则在其对面的壁上会产生凹陷,加强筋的侧壁必须有足够的斜度,筋的根部应呈圆弧过渡,加强筋以设计矮一些多一些为好,筋与筋的间隔距离应大于塑件壁厚。
12.模塑螺纹的性能特点?
答:
a.模塑螺纹强度较差,一般宜设计为粗牙螺纹。
直径较小螺纹更不宜用细牙螺纹和多头螺纹特别是用纤维增强塑料成型时,螺牙尖端狭小区域常常只被纯树脂所填充而真正获得增强,而不能达到应有的强度。
b.模型螺纹的精度不高,一般低于GB3级。
由于塑料的收缩性较大,当模具螺纹零件未加放收缩量或加放收缩量不当时,成型出的塑料螺纹的牙距误差较大,致使螺纹旋合长度较短。
13.塑件设计的原则?
答:
a.满足使用要求和外观要求;
b.针对不同物理性能扬长避短;
c.便于成型加工;
d.尽量简化模具结构。
14.塑料的成型特性有哪些?
答:
流动性、收缩性和收缩率、比容和压缩率、结晶性、挥发物含量、相容性、热敏性、固化、熔体破裂、熔结痕、内应力、制品的后处理。
15.脱模斜度的设计规则?
答:
设计脱模斜度应不影响塑件的精度要求,一般热塑性塑料件脱模斜度取0.5°～3.0°,热固性酚醛压塑件取0.5°～1.0°,塑料收缩率大、塑件壁厚大则脱模斜度取得大些,塑件内表面的脱模斜度可大于外表面的脱模斜度,对塑件高度或深度较大的尺寸,应取较小脱模斜度,否则,上下端尺寸差异过大,而非重要部位应取较大脱模斜度。
16.为什么塑件要设计成圆角的形式?
答:
塑件的尖角部位在成型时会产生应力集中,当受到冲击振动时易开裂,塑件设计成圆角,不但避免产生应力集中,提高了塑件强度,还有利于塑件的充模流动,同时模具型腔对应部位亦呈圆角,这样使模具在淬火和使用时不致因应力集中而开裂,提高了模具的坚固性。
17.什么是塑件的脱模斜度?
脱模斜度选取应该遵循什么原则?
答:
为了便于从成型零件上顺利脱出塑件,必须在塑件内外表面沿脱模方向设计足够的斜度。
脱模斜度选取应该遵循以下原则:
（1）塑料的收缩率大,壁厚,斜度应该取偏大值,反之,取偏小值。
（2）塑件结构比较复杂,脱模阻力就比较大,应该选取较大的脱模斜度。
（3）当塑件高度不大时（一般小于2mm）时,能够不设计斜度,对型芯长或深型腔的塑件,斜度取偏小值。
可是一般为了便于脱模,在满足制件的使用和尺寸公差要求的前提下可将斜度值取大些。
（4）一般情况下,塑件外表面的斜度取值能够比内表面的小些,有时也根据塑件的预留位置（留于凹模或凸模上）来确定制件内外表面的斜度。
（5）热固性塑料的收缩率一般比热塑性塑料的小一些,故脱模斜度也应该取小些。
18.绘出有台阶的通孔成型的三种形式的结构图
19.何谓嵌件?
嵌件设计时应注意哪几个问题?
答:
注射成型时,镶嵌在塑件内部的金属或非金属件（如玻璃、木材或已成型的塑件等）称为嵌件。
嵌件设计时应注意以下几个问题:
（1）嵌件与塑件应该牢固连接;
（2）嵌件应该在模具内有可靠的定位和配合;
（3）细长或片状嵌件应该有防止变形措施;
（4）嵌件的周围应有足够的塑料层厚度。
20.为什么设计塑料制件时壁厚应该尽量均匀?
答:
如果壁厚不均匀一致,会因冷却和固化速度不均产生附加应力,引起翘曲变形,热塑性塑料会在壁厚处产生缩孔,而热固性塑料则会因未充分固化而鼓包或因脚联不一致而造成性能差异
塑料制件合理结构练习（下列塑料存在结构不合理,请改之）
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
（10）
（11）
（12）
（13）
（14）
（15）
（16）
（17）
（18）
（19）
第2章注射模结构与注射机
填空
1.固定式模具操作简单,生产效率高,制品成型质量较稳定,能够实现自动化生产 。
2.根据模具总体结构特征,塑料注射模可分为:
单分型面注射模、双分型面注射模、斜销侧向分型抽芯机构、带有活动镶件的注射模、自动卸螺纹的注射模、定模设置推出机构的注射模、哈夫模等类型。
3.注射成型机合模部分的基本参数有锁模力、模具最大尺寸、顶出行程和顶出力。
4.一般注射机的实际注射量最好在注射机的最大注射量的80％以内。
5.注射机的锁模力必须大于型腔内熔体压力与塑浇注系统在上分型面上的投影面积之和的乘积。
6.设计的注射模闭合厚度应满足下列关系:
H（min）≤H（m）≤H（max）,若模具厚度小于注射机允许的模具最小厚度时,则可采用增加垫块高度或别外加垫板的方法调整,使模具闭合。
7.注射机顶出装置大致有中心顶杆机械顶出、两侧双顶杆机械顶出、中心顶杆液压顶出与两侧双顶杆机械顶出联合作用、中心顶杆液压顶出与其它开模辅助油缸联合作用等类型。
8.注射模的浇注系统有浇口、主流道、分流道、冷料穴等组成。
9.主流道一般位于模具中心位置,它与注射机的喷嘴轴心线重合。
问答
1.注射模按其各零部件所起的作用,一般由中哪几部分结构组成?
答:
注射模按其各零部件所起的作用,一般由成型部分、浇注系统、导向机构、侧向分型与抽芯机构、推出机构、温度调节系统、排气系统、支承零部件组成。
2.点浇口进料的双分型面注射模如何考虑设置导柱?
答:
在定模一侧一定要设置导柱,用于对中间板的导向和支承,加长该导柱的长度,也能够对动模部分进行导向,因此动模部分就能够不设置导柱。
如果是推件板推出机构,动模部分也一定要设置导柱。
3.斜导柱侧向分型与抽芯机构由哪些零部件组成?
各部分作用是什么?
答:
斜导柱侧向分型与抽芯机构由斜导柱、侧型芯滑块、楔滑块。
挡块、滑块拉杆、弹簧、螺母等零件组成。
各部分作用如下:
开模时,动模部分向后移动,开模力经过斜导柱带动侧型芯滑块,使其在动模板的导滑槽内向外滑动,直至侧型芯滑块与塑件完全脱开,完成侧向抽芯动作。
塑件包在型芯上,随动模继续后移,直到注射机顶杆与模具推板接触,推出机构开始工作,推杆将塑件从型芯上推出。
4.阐述斜滑块侧向分型与抽芯注射模的工作原理。
答:
开模时,动模部分向移,塑件包在型芯上一起随动模后移,拉料杆将主流道凝料从浇口套中拉出;当注射机顶杆与推板接触时,推杆推动滑块沿动模板的斜向导滑槽滑动,塑件在斜滑块带动下从型芯上脱模的同时,斜滑块从塑件中抽出;合模时,动模部分向前移动,当滑块与定模座板接触时,定模座板博士迫使斜滑块推动推出机构复位。
5.带有活动镶件的注射模设计时应注意哪些问题?
答:
活动镶件在模具中应有可靠的定位和正确的配合.除了和安放孔有一段5~10mmH8/f8的配合外,其余长度应设计成3°~5°的斜面以保证配合间隙,由于脱模工艺的需要,有些模具在活动镶件推杆必须预先复位,否则,活动镶件将无法放入安装孔内。
6.根据注射装置和合模装置的排列方式进行分类,注射机能够分成哪几类?
各类的特点是什么?
答:
根据注射装置和合模装置的排列方式进行分类,注射机能够分成:
卧式注射机,立式注射机,角式注射机以及多模注射机。
其特点为:
卧式注射机---注射装置和合模装置在一条水平线上。
立式注射机---注射装置和合模装置的轴线成一线并与水平方向垂直排列。
角式注射机---注射装置和合模装置的轴线相互垂直排列。
7.下列组图,请分析分型面的选择的合理性。
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
（10）
（11）
第五章塑料制件在模具中的位置与浇注系统的设计
填空
1.分型面的形状有平面、斜面、阶梯面、曲面。
2.分型面选择时为便于侧分型和抽芯,若塑件有侧孔或侧凹时,宜将侧型芯设置在垂直开模方向上,除液压抽芯机构外,一般应将抽芯或分型距较大的放在开模方向上。
3.为了保证塑件质量,分型面选择时,对有同轴度要求的塑件,将有同轴度要求的部分设在同一模板内。
4.为了便于排气,一般选择分型面与熔体流动的末端相重合。
5.为了便于塑件的脱模,在一般情况下,使塑件在开模时留在动模或下模上。
6.注射模分流道设计时,从传热面积考虑,热固性塑料宜用梯形截面和半圆形截面分流道;热塑性塑料宜用圆形分流道。
从压力损失考虑,圆形截面分流道最好:
从加工方便考虑用梯形、U形或矩形分流道。
7.在多型腔模具中,型腔和分流道的排列有平衡式和非平衡式两种。
8.当型腔数较多,爱模具尺寸限制时,一般采用非平衡布置。
由于各分流道长度不同,可采用将浇口设计成不同的截面尺寸来实现均衡进料,这种方法需经多次试模和整修才能实现。
9.浇口的类型可分点浇口、侧浇口、直接浇口、中心浇口、潜伏式浇口、护耳浇口六类。
10.浇口截面形状常见的有矩形和圆形。
一般浇口截面积与分流道截面之比为3%~9%,浇口表面粗糙度值不低于为0.4um。
设计时浇口可先选取偏小尺寸,经过试模逐步增大。
11.注射模的排气方式有开设排气槽排气和利用模具分型面可模具零件的配合间隙自然排气。
排气槽一般开设在型腔最后被填充的部位。
最好开在分型面上,并在凹模一侧,这样即使在排气槽内产生飞边,也容易随塑件脱出。
12.排气是塑件成型的需要,引气是塑件脱模的需要。
13.常见的引气方式有镶拼式侧隙引气和气阀式引气两种。
问答
1.分型面有哪些基本形式?
选择分型面的基本原则是什么?
分型面的基本形式有平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面、瓣合分型面。
选择分型面的基本原则是:
1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处;
2）分型面的选择应有利于塑件顺利脱模;
3）分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量;
4）分型面的选择应有利于模具的加工;
5）分型面的选择应有利于排气。
2.多型腔模具的型腔在分型面上的排布形式有哪两种?
每种形式的特点是什么?
多型腔模具的型腔在分型面上的排布形式有平衡式布置和非平衡式布置两种。
平衡式布置的特点是:
从主流道到各型腔浇口分流道的长度、截面形状与尺寸均对应相同,可实现各型腔均匀进料和同时充满型腔的目的,从而使所成型的塑件内在质量均一稳定力学性能一致。
非平衡式布置的特点是:
从主流道到各型腔浇口分流道的长度不相同,因而不利于均衡进料,但能够明显缩短分流道的长度,节约塑件的原材料。
3.在设计注主流道的浇口套时,应注意哪些尺寸的选用?
浇口套与定模座板、定模板、定位圈的配合精度分别如何选择?
为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出,主流道设计成圆锥形,锥角a为2°~6°,小端直径d比注射机喷嘴直径大0.5~1mm,小端前面是球面,其深度为3~5mm,主流道前面球面半径比喷嘴球面半径大1~2mm.,流道的表面粗糙度Ra<=0.8um.。
浇口套与模板间的配合采用H7/m6的过度配合,浇口套与定位圈采用H9/f9的配合。
4.分别绘出轮辐式浇口内侧进料和端面进料的两种形式。
5.点浇口进料的浇注系统有哪几种结构形式?
1）直接式;2）圆锥形的小端有一段直径为d,长度为l的点浇口与塑件相连;3）圆锥形小端带有圆角;4）点浇口底部增加一个小凸台的形式;5）适用与一模多件或一个较大塑件多个点浇口的形式。
6.潜伏式浇口有哪几种基本形式?
设计潜伏式浇口时应注意哪些问题?
1）潜伏浇口开设在定模的形式;2）潜伏浇口开设在动模部分的形式;3）潜伏浇口开设在推杆的上部而进料口开设在推杆上端的形式。
设计潜伏式浇口时应注意潜伏浇口的锥角β取10°~20°,倾斜角α=45°~60°推杆上进料口宽度b=0.8~2mm.。
7.为什么要对非平衡式布置的型腔进行浇注系统的平衡?
采用什么方法进行平衡?
为了提高生产效率,降低成本,使个分流道的塑料分布均匀,才对非平衡式布置的型腔进行浇注系统的平衡。
一般采用试模的方法来达到浇口的平衡。
8.热流道浇注系统可分为哪两大类?
这两大类又如何进行分类?
热流道浇注系统可分绝热流道和加热流道。
绝热流道分为单型腔绝热流道和多型腔绝热流道;加热流道分为单型腔加热流道,多型腔加热流道以及阀式浇口热流道。
9.两种改进型井式喷嘴与传统井式喷嘴比较,其优点分别在什么地方?
1）浮动式井式喷嘴,每次注射完毕喷嘴后退时,主流道杯在弹簧力的作用下也将随喷嘴后退,能够避免主流道杯始终与定模接触由于散热快而引起贮料内塑料固化;2）将注射机喷嘴伸入主流道的部分制成反锥度的形式,除具有增加对主流道杯传导热量的作用外,停车后,还能够使主流道杯内凝料随注射机喷嘴一起拉出模外,便于清理流道。
10.阀式浇口热流道的结构特点是什么?
阀式浇口热流道实际上也是多型腔外加热流道的一种形式,只是在喷嘴出采用了针阀控制浇口进料的形式而已。
11.注射模为什么需要设计排气系统?
排气有哪几种形式?
如果型腔内因各种原因所产生的气体不能被排除干净,塑件上就会形成气泡、凹陷、熔接不牢,表面轮廓不清晰等缺陷;另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度,因此设计模具时必须考虑型腔的排气问题。
排气形式有利用配合间隙排气;在分型面上开设排气槽;利用排气塞排气。
12.浇注系统的作用是什么?
注射模浇注系统由哪些部分组成?
答 浇注系统的作用是塑料熔体平稳且有顺序的填充到型腔中,并在填充和凝固过程中把注射压力充分传递到各个部位,以获得组织紧密、外形清晰的塑件。
注射模浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴。
13.分流道设计时应注意哪些问题?
答 分流道的设计应能使塑料的流向得到平稳的转换并尽快地充满型腔,流动中温度降低尽可能低,同时应能将塑料熔体均衡的分配到各个型腔。
设计时应注意a分流道的截面尺寸视塑件的大小和壁厚、塑料和品种、注射速率和分流道长度等因素而定b分流道的表面不必很光滑,其表面粗糙度为1.6um即可,这样流道内料流的外层流速较低,容易冷却而形成固定表皮层,有利于流道的保温。
14.注射模浇口的作用是什么?
有哪些类型?
各自用在哪些场合?
答 浇口的作用:
熔料经狭小的浇口增速、增温,利于填充型腔。
注射保压补缩后浇口处首先凝固封闭型腔,减小塑件的变形和破裂,狭小浇口便于浇道凝料下塑件分离,修整方便。
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 一般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
15.浇口位置选择的原则是什么?
答 浇口的位置的选择应注意:
（1）避免引起熔体破裂
（2）浇口的位置应尽可能避免熔接痕的产生。
（3）有利于熔体流动和补缩
（4）有利于型腔内气体排出
（5）防止料流将型芯或嵌件挤压变形
（6）保证流动比在允许范围内
16.为什么要设排气系统?
常见的排气方式有哪些?
答 在注射成型过程中,模具内除了型腔和浇注系统中有原有的空气外,还有塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体,这些气体若不能被熔融塑料顺利的排除型腔,则可能因填充时气体被压缩而产生高温,引起塑件局部碳化烧焦,或是塑件产生气泡,或是塑料熔接不良而引起塑件强度的降低,甚至阻碍塑料填充等。
为了使这些气体从型腔中及时排出,在设计模具时必须要考虑排气的问题。
常见的排气方式有开设排气槽排气和利用模具分型面或模具零件的配合间隙自然排气等。
17.无流道模有哪些特点?
它对所成型的塑料有些什么要求?
答 无流道注射模特点:
压力损失小,可低压注射,同时有利于压力传递、提高塑件质量
有利于实现自动化生产,提高生产率、降低成本
基本上实现了无废料加工,节约塑料原料
模具结构复杂、制造成本高,适用于质量要求高、生产批量大的塑件成型。
无流道注射模对塑料的要求
对温度不敏感,低温下易流动成型
对压力敏感,但在低压下易流动
热变形温度较高
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