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塑料模具设计习题
第一章概述－答案
一、填空题
1. 制备合成树脂的方法有聚合反应和缩聚反应两种。
2. 高聚物中大分子链的空间结构有线型、直链状线型及体型三种形式。
3. 塑料一般是由树脂和添加剂组成。
4. 根据塑料成份不同可以分为简单组分和多组分塑料。
5. 塑料的主要成份有树脂、填充剂、增塑剂、着色剂、润滑剂、稳定剂。
6. 塑料的填充剂有无机填充剂和有机填充剂，其形状有粉状．纤维状和片状等。
7. 塑料中的添加剂之一的稳定剂按其作用分为热稳定剂、光稳定剂和抗氧化剂。
8. 根据塑料成型需要，工业上用成型的塑料有粉料、粒料、溶液和分散体等物料。
9. 塑料按合成树脂的分子结构及热性能可分为热塑性塑料和热固性塑料两种。
10. 塑料按性能及用途可分为通用塑料、工程塑料、增强塑料。
11. 塑料的性能包括使用性能和工艺性能，使用性能体塑料的使用价值;工艺性能体现了塑料的成型特性。
12. 塑料的使用性能包括：
物理性能、化学性能、力学性能、热性能、电性能等。
13. 热固性塑料的工艺性能有：
收缩性、流动性、压缩率、水分与挥化物含量、固化特性。
14. 热塑性塑料的工艺性能有：
收缩性、塑料状态与加工性、粘度性与流动性、吸水性、结晶性、热敏性、应力开裂、熔体破裂。
15. 塑料改性的方法有增强改性、填充改性、共聚改性、共混改性、低发泡改性、电镀改性。
16.塑料中必要和主要成分是树脂，现在制造合成树脂的原料主要来自于石油。
二、判断题
1. 根据塑料的成份不同可以分为简单组分和多组分塑料。
单组分塑料基本上是树脂为主，加入少量填加剂而成。
（√）
2. 填充剂是塑料中必不可少的成分。
（×）
3. 在塑料中加入能与树脂相容的高沸点液态或低熔点固态的有机化合物，可以增加塑料的塑性、流动性和柔韧性，并且可改善成型性能，降低脆性。
（√）
4. 不同的热固性塑料流动性不同，同一种塑料流动性是一定的。
（×）
三、问答题
1. 什么是塑料？
答：
塑料是以合成高聚物为主要成分。
它在一定的温度和压力下具有可塑性，能够流动变形，其被塑造成制品之后，在一定的使用环境条件之下，能保持形状、尺寸不变，并满足一定的使用性能要求。
2. 塑料的主要成分是什么？
答：
塑料的主要成分是合成树脂，一般它都加有其它添加剂，为多组成分组成。
3. 填充剂的作用有哪些？
答：
起降低产品成本、改善塑料性能和增强的作用。
4. 增塑剂的作用是什么？
答：
加入增塑剂能提高塑料的弹性、可塑性、流动性，改善其低温脆化的弱点，使塑料变得柔软和抗振。
5. 润滑剂的作用是什么？
答：
易于成型流动与脱模。
6. 试述稳定剂的作用与种类？
答：
能抑制和防止塑料在加工成型或使用过程中，因受热、光、氧等作用而产生降解、养花断链、交链等现象而致使塑料性能遭到破坏，使塑料的性能稳定。
稳定剂有：
光稳定剂、热稳定剂和抗氧剂等。
第二章塑料成型基础－习题
一、填空题
1. 受温度的影响，低分子化合物存在三种物理状态：
固态、液态、气态。
2. 塑料在变化的过程中出现三种但却不同的物理状态：
玻璃态、高弹态、粘流态。
3. 用于区分塑料物理力学状态转化的临界温度称为转化温度，也叫特征温度。
4. 随受力方式不同，应力有三种类型：
剪切应力、拉伸应力和压缩应力。
5. 牛顿型流体包括粘性流体、粘弹性流体和时间依赖性流体。
6. 从成型工艺出发，欲获得理想的粘度，主要取决于对温度、剪切速率和压力这三个条件的合理选择和控制。
7. 料流方向取决于料流进入型腔的位置，故在型腔一定时影响分子定向方向的因素是浇口位置。
.
8. 注射模塑工艺包括成型前的准备、注射、后处理等工作。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 注射模塑工艺的条件是压力、温度和时间。
13. 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。
14. 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。
15. 注射时，模具型腔充满之后，需要一定的保压时间。
16. 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。
17. 产生内应力的一个重要因素是注射及补料时的剪切应力。
18. 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。
19. 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。
20. 塑料在一定温度与压力下充满型腔的能力称为流动性。
二、判断题
1. 剪切应力对塑料的成型最为重要。
（√）
2. 粘性流动只具有弹性效应。
（×）
3. 绝大多数塑料熔体素属于假塑性流体。
（√）
4. 塑料所受剪切应力作用随着注射压力下降而增强。
（×）
5. 分子定向程度与塑料制品的厚度大小无关。
（×）
6. 塑料的粘度低则流动性强，制品容易成型。
（√）
7. 结晶型塑料比无定型塑料的收缩率小，增加塑料比未增加塑料的收缩率大。
（×）
8. 结晶的外因条件是指熔体在成型过程中的冷却速率快慢。
（√）
9. 注射及补料时的剪切应力是产生内应力的一个重要因素。
（√）
10.调湿处理主要用于聚甲醛类制品。
（×）
三、名词解释
溢料间隙：
塑料不会外溢的最大间隙。
比容：
单位重量的松散塑料所占有的体积。
压缩率：
松散塑料的体积与同重量塑料的体积之比。
调湿处理：
将聚酰胺类的制品放入热水或热溶液中的处理方法。
退火处理：
松弛受到应力作用的聚合物分子链，消除内应力的处理方法。
四、问答题
1. 塑料有哪几种物理力学状态？
答：
玻璃态、高弹态、粘流态
2. 何为分子定向？
分子定向与什么有关？
其会产生什么影响?
答：
塑料中的聚合物大分子、细而长的纤维状填料分子在成型过程中由于受到应力作用而产生分子整齐、平行排列的现象，这种现象称之为分子取向
3. 收缩率的影响因素有哪些？
答：
压力、温度、时间
4. 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。
第三章塑料制品的设计－习题
一、填空题
1. 塑料制品的总体尺寸主要受到塑料流动性的限制。
2. 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。
3. 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。
4. 多数塑料的弹性模量和强度较低，受力时容易变形和破坏。
5. 设计底部的加强筋的高度应至少低于支撑面0.5mm。
二、判断题
1. 同一塑件的壁厚应尽量一致。
（√）
2. 塑件内表面的脱模斜度小于外表面的脱模斜度。
（×）
3. 塑料收缩率大、塑件壁厚大则脱模斜度大。
（√）
4. 加强筋的筋与筋之间的间隔距离应小于塑件壁厚。
（×）
5. 加强筋的侧壁必须有足够的斜度，筋的根部应呈圆弧过渡 （√）
三、问答题
1. 影响塑件尺寸精度的原则？
答：
a. 模具制造的精度，约为1/3
b. 成型时工艺条件的变化，约为1/3
c. 模具磨损及收缩率的波动。
约为1/3
具体来说：
对于小尺寸制品，模具制造误差对尺寸精度影响最大，而大尺寸制品则收缩率波动为主要因素。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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，不仅避免产生应力集中，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。
7. 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。
第四章 塑料模基本结及零部件的设计
一．填空题
１．塑料模按模塑方法分类，可分为压缩模、压注模、注射模、挤出机头；按模具在成型设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。
２．分型面的形状有平面、斜面、阶梯面、曲面。
３．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。
４．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。
５．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。
６．为了便于排气，一般选择分型面与熔体流动的末端相重合。
７．对于小型的塑件常采用嵌入式多型腔组合凹模，各单个凹模常采用机械加工、研磨、抛光或热处理等方法制成，然后整体嵌入模板中。
８．影响塑件尺寸公差的因素有成型零件的制造误差、成型零件的磨损、成型收缩率的偏差和波动、模具的安装配合误差、水平飞边厚度的波动。
9. 影响塑件收缩的因素可归纳为塑料的品种、塑件的特点、模具结构、成型方法及工艺条件。
10. 塑料模成型零件的制造公差约为塑件总公差的△/3，成型零件的最大磨损量，对于中小型塑件取△/6；对于大型塑件则取△/6以下。
11．塑料模的型腔刚度计算从以下三方面考虑：
（1）成型过程不发生飞边
（2）保证塑件精度 （3）保证塑件顺利脱模。
12. 当模塑大型、精度要求高、深型腔、薄壁及非对称塑件时，会产生大的侧压力，不仅用导柱导向机构，还需增设锥面导向和定位。
13. 塑料模失效的形式在变形、断裂、腐蚀和磨损等。
14. 模具失效前所成型的合格产品的数量为模具寿命。
15. 制造高耐磨、高精度、型腔复杂的塑料模，选用9Mn2V。
16. 对复杂、精密和表面光泽度要求高的塑件需要采用Cr12MoV钢或4CrMoSiV钢，它们是加工性好和有极好抛光性的钢。
17. 塑料模表面处理的方法主要有淬火、表面淬火、正火、退火、回火等，还有调质和氮化等表面处理新技术。
18. 固定式模具操作简单，生产效率高，制品成型质量较稳定，可以实现自动化生产 。
19.成型零件是指直接与塑料接触或部分接触并决定塑件形状、尺寸 、表面质量的零件，它是模具的核心零件。
20.成型零件包括凹模、凸模、型腔、型芯、螺纹型芯、螺纹型环、镶件等。
21.结构零件是指除了成型零件以外的模具的其他零件，它包括固定板、支承板、导向零件、浇注系统零件、分型与抽芯机构、推出机构、加热或冷却装置、标准件等。
二．判断题（正确的打√，错误的打×）
1．一副塑料模可能有一个或两个分型面，分型面可能是垂直、倾斜或平行于合模方向。
（√）
2．为了便于塑件脱模，一般情况下使塑料在开模时留在定模或上模上。
（×）
3．成型零件的磨损是因为塑件与成型零件在脱模过程中的相对摩擦及熔体冲模过程中的冲刷。
（√）
4．塑料模的垫块是用来调节模具高度以适应成型设备上模具安装空间对模具总高度的要求。
（√）
5. 螺钉应分步在零件附近。
（×）
6. 压注模、压缩模只适用于成型热固性塑料。
（×）
7. 移动式模具没有必要具备轻型易搬的特点。
（×）
8. 塑件位置尺寸精度要求高的，其模具相关成型零件应尽量设置在模具的一侧。
（√）
三．名词解释
分型面：
为了塑件的脱模和安放嵌件的需要，模具型腔必须分成两部分，模具上用以取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面，通称为分型面。
成型零件的工作尺寸：
成型零件的工作尺寸指的是成型零件上用以直接成型塑件部分的尺寸，主要包括型芯和型腔的径向尺寸、型芯和型腔的深度尺寸、中心距尺寸。
四．问答题
1. 分型面选择的一般原则有哪些？
答：
首先，必须选择塑件断面轮廓最大的地方作为分型面，这是确保塑件能够脱出模具而必须遵循的基本原则。
此外还应遵循以下几个基本原则：
a. 便于塑件的脱模
b. 考虑塑件的外观
c. 保证塑件尺寸精度的要求
d. 有利于防止溢料和考虑飞边在塑件上的部位
e. 有利于排气
f. 考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响
g. 尽量使成型零件便于加工
2. 塑料模的凹模结构形式有哪些？
答：
凹模的结构形式有：
a. 整体式凹模
b. 整体嵌入式凹模
c. 局部镶嵌入式凹模
d. 拼块式组合凹模
3. 对螺纹型芯的结构设计及固定方法有些什么要求？
答案：
螺纹型芯按其用途分为直接成型塑件上的螺孔和固定螺母嵌件两种。
两种螺纹型芯在结构上没有原则区别，但前一种螺纹型芯在设计时必须考虑塑料的收缩率，表面粗糙度小（Ra为0.1um）,始端应和末端应按塑件结构要求设计；而后一种不必考虑塑料收缩率，表面粗糙度可以大些（Ra为0.8um即可）。
a.固定在下模和定模上的螺纹型芯 通常和模板之间是间隙配合，将螺纹型芯插入模具对应的孔中即可。
b.固定在上模和动模上的螺纹型芯 采用有弹力的豁口或其它弹性元件将螺纹型芯支撑在模孔内，成型后随塑件一起拔出，型芯与模孔之间的配合一般为H8／h8.
4. 影响塑件收缩的因素有哪几方面？
答案：
影响塑料件收缩的因素可归纳为四个方面：
a.塑料的品种
b.塑件的特点
c.模具结构
d.成型方法及工艺条件
5. 对塑料模型腔侧壁和底板厚度进行强度和刚度计算的目的是什么？
从哪几方面考虑？
答案：
在塑料模塑过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力。
在塑料熔体的压力作用下，型腔将产生内应力及变形。
如果型腔壁厚和底板厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料的许用应力时，型腔即发生强度破坏。
与此同时，刚度不中则发生过大的弹性变形，从而产生溢料和影响塑件尺寸及成型精度，也可能导致脱模困难等。
因此，有必要建立型腔强度和刚度的科学的计算方法，尤其对重要的、塑件精度要求高的和大型塑件的型腔，不能单凭经验确定凹模侧壁和底板厚度，而应通过强度和刚度的计算来确定。
从以下四个方面考虑：
a.成型过程不发生溢料
b.保证塑件的精度要求
c.保证塑件顺利脱模
d.型腔力学计算的特征和性质，随型腔尺寸及结构特征而异
6. 模具成型零件的材料要满足哪些基本要求？
答案：
作为制造模具的成型材料，基本应具备以下特性：
a. 良好的机械性能
b. 优异的热性能
c. 适宜的加工性能
7. 塑料模常用的材料有哪些类型？
举出2～3个钢的牌号。
答案：
导柱导套：
45、T8A、T10A
成型零部件：
球墨铸铁、铝合金、10、15、20、38CrMoALA
主流道衬套：
45、50、55
推杆、拉料杆等：
T8、T8A、T10、T10A、45、50、55
各种模板、推板、固定板、模座等：
45、HT200、40Cr、40MnB、45MnZ
8.新型塑料模具材料有哪些？
他们各有什么特点？
答：
目前，我国尚未形成独立的塑料模具钢系列，许多企业还在沿用一种老钢种，常用的有45钢、40Cr、T10A、38CrMoAl、4CrMoSiV1、5CrNiMo、CrWMo和Cr12MoV等。
为避免模具热处理变形，不得不使用退火或正火态下的45钢或40Cr，这种模具钢硬度低，不耐磨损，表面粗糙度值大，影响塑件外观品质。
对于型腔复杂，硬度要求高的模具，采用合金钢、钢制造，其热处理变形难于控制，达不到图样要求。
近年来我国相继引进一些国外一些通用塑料模具钢种，并自行研制了许多新型塑料模具钢种，已在逐步推广应用。
根据化学成分和特殊性能，这些钢种可分为四种内型，即预硬调质型、预硬易切削型、时效硬化型和冷挤压成型型。
9.什么是模具零件的工艺性？
零件的工艺性对其加工有什么影响？
答：
模具零件的工艺性是指所设计的零件对加工工艺的适应性亦即所设计的模具零件，应根据操作工人的技能和现有的设备条件，在满足零件尺寸精度的前提下，能通过各种方法加工出来。
零件的工艺性对生产影响很大，因为模具零件工艺性的好坏将直接影响到该零件加工的难易程度。
一般说来，工艺型良好的模具零件，产品品质稳定，出现的废品少，不但能使操作简单，还能使技术准备工作及生产管理做到经济合理；反之模具的工艺性较差时，则生产材料及工时较大，有时还会生产出不合格的零件来。
因此，模具零件的设计一定要满足工艺性的要求。
10.塑料模具成型的加工工艺性是怎样的？
答：
塑料模具的成型零件如型腔、镶件等，其加工工艺性一般可按下述进行：
1）加工毛坯
2）钳工划线
3）坯料加工，主要采用普通机床进行基准面或六面体加工。
4）精密划线，编制数控程序，制造穿孔纸带，电极制造，刀具与工装准备等。
5）加工型面及型孔加工
6）表面处理或热处理
7）精密成型加工
8）钳工光整加工及整修。
11.模具零件孔系主要加工方法有哪些？
答：
1）精密划线加工
2）找正加工
3）坐标镗床加工
12.什么是数控机床？
数控机床加工特点是什么？
答：
在生产过程中应用数字信息实现自动化控制和操纵的生产设备称为数控设备，用数字信息控制的金属切削机床称为数控机床，简称NC机床。
数控机床有下列特点：
1）加工精度高、品质稳定
2）加工生产效率高
3）自动化程度高
4）易于建立计算机通信网络。
13.数控机床宜于加工什么样的零件？
答：
数控机床常适用有下列特点的零件：
1）在用通用机床加工时，要求设计制造复杂专用夹具或需很长时间调试的零件。
2）小批量生产的零件
3）形状复杂，加工精度高，必须用数字方法决定的复杂曲线、曲面轮廓的零件。
4）要求百分之百检验的零件。
5）有可能要多次改变设计的零件。
6）钻、镗、功螺纹、铰以及铣削工序联合进行加工的零件。
7）价值高的零件。
14.数控电火花加工机床有哪些？
答：
1）数控电火花成型机床。
2）数控电火花线切割机床。
15.什么是数控电火花成型加工？
数控电火花加工机床由哪些部分组成？
答：
数控电火花成型加工是利用存储在软磁盘或其他载体上的程序控制机床的开机、停机、进给、加工参数变动、工作介质的注排等各种动作的，工件的加工内容、尺寸和操作步骤等用数学代码表示，通过软磁盘输入到机床的数控系统，加以运算处理后，转换成各种信号控制机床动作，自动加工工件。
同一般的数控机床相似，数控电火花成型加工机床由输入戒指、输入装置、数控装置、伺服系统、执行机构、反馈系统等部分组成。
16.什么是陶瓷模？
答：
陶瓷模是用能耐高温的耐火材料作为造型材料，水解硅酸乙酯作为粘结剂，在催化剂的作用下，经过灌浆、结粘、起模以及焙烧等一系列工序，再经过合型、浇注和清砂出件，就获得所需的陶瓷模。
17.超塑合金塑料型腔制造的工艺过程是什么？
答：
所谓超塑合金指经过超塑处理后得到的强度低，塑性很高的材料，这种材料容易成型，在成型后再经强化处理便可得所需强度的型腔。
其工艺过程如下：
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