塑料模具设计教案.docx

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塑料模具设计教案

教案

2007~2008学年第一学期

学院、系室机电工程学院机械工程系

课程名称塑料模具设计

专业、年级、班级20XX级机械设计制造及其自动化

主讲教师

编号：

课时安排：

2学时

教学课型：

理论课√实验课□习题课□实践课□其它□

题目（教学章、节或主题）：

第一章概论

教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

了解：

塑料的组成、性能及分类；

了解：

塑料的主要成型方法。

教学内容（注明：

*重点#难点？

疑点）：

第一章概论

1.1塑料及其应用

1.1.1塑料的组成

1.1.2塑料的分类

1.1.3塑料的性能和用途

1质量轻

2比强度高

3耐化学腐蚀能力强

4绝缘性能好

5光学性能好

6加工性能好、经济效益显著

1.2塑料的加工适应性

1.3塑料的主要成型方法

教学方式、手段、媒介：

讲授、教科书、板书等

板书设计：

第一章概论

1.1塑料及其应用

高分子聚合物

。

1.1.1塑料的组成

1合成树脂

2稳定剂

（按作用来分）

3填料

4增塑剂

5润滑剂

6着色剂

7固化剂

1.1.2塑料的分类

1按制造方法分（有机化学中的两种反应

）

2按成型性能分

3按用途分

1.1.3塑料的性能和用途

1质量轻

2比强度高

3耐化学腐蚀能力强

4绝缘性能好

5光学性能好

6加工性能好、经济效益显著

1.2塑料的加工适应性

玻璃态高弹态黏流态

某一温度————

————

（

）————

1.3塑料的主要成型方法

1注射成型

2挤出成型

3中空成型

4压缩成型

5压注成型

6固相成型

讨论、思考题、作业：

P62、4

参考书目：

黄虹主编，《塑料成型加工与模具》，化学工业出版社

《塑料模设计手册》编写组编，《模具设计手册之二》，机械工业出版社出版

李钟锰主编，《型腔模设计》，西安电子科技大学出版社

徐佩弦编著，《塑料制品与模具设计》，中国轻工业出版社

成都科技大学北京化工学院天津轻工学院合编，《塑料成型模具》，中国轻工业出版社出版

编号：

课时安排：

2学时

教学课型：

理论课√实验课□习题课□实践课□其它□

题目（教学章、节或主题）：

第二章塑料制件的设计原则

教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握：

塑料制件的结构工艺性

教学内容（注明：

*重点#难点？

疑点）：

第二章塑料制件的设计原则

2.1塑料制件的选材

2.2塑料制件的尺寸和精度

2.3塑料制件的表面质量

表面质量

2.4塑料制件的结构设计*

1脱模斜度

2壁厚

3加强筋

4支承面

5圆角

6孔的设计

7螺纹设计

8嵌件设计

9标记符号

10表面彩饰

教学方式、手段、媒介：

讲授、教科书、多媒体等

板书设计：

第二章塑料制件的设计原则

2.1塑料制件的选材

2.2塑料制件的尺寸和精度

1塑料的尺寸

2塑件的尺寸精度

分为八个等级，其中1、2两级属于精密技术级。

2.3塑料制件的表面质量

表面质量

塑件为Ra0.02～1.25μm，模腔表壁的为塑件的1/2，即Ra0.01～0.63μm。

2.4塑料制件的结构设计

1脱模斜度

2壁厚

一般为1—4mm，大型塑件的壁可达8mm。

3加强筋

4支承面

5圆角

6孔的设计

（1）通孔

（2）盲孔

（3）异形孔

7螺纹设计

8嵌件设计

9标记符号

10表面彩饰

讨论、思考题、作业：

P642、6、11

参考书目：

黄虹主编，《塑料成型加工与模具》，化学工业出版社

《塑料模设计手册》编写组编，《模具设计手册之二》，机械工业出版社出版

李钟锰主编，《型腔模设计》，西安电子科技大学出版社

徐佩弦编著，《塑料制品与模具设计》，中国轻工业出版社

成都科技大学北京化工学院天津轻工学院合编，《塑料成型模具》，中国轻工业出版社出版

编号：

课时安排：

4学时

教学课型：

理论课√实验课□习题课□实践课□其它□

题目（教学章、节或主题）：

第三章注射成型工艺

教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握：

热塑性塑料的工艺性

了解：

三种注射机的工作原理及特点

教学内容（注明：

*重点#难点？

疑点）：

第三章注射成型工艺

3.1热塑性塑料的工艺性能

3.1.1塑料的成型收缩*

3.1.2塑料的流动性

3.2注射机的基本结构及规格

1．注射装置

2．锁模装置

3．液压传动和电器控制

3.2.1注射机分类*

3.2.2注射机规格及主要技术参数

3.3注射成型原理及其工艺过程

3.3.1生产前的准备工作

1.原料预处理

11.分析检验成型物料的质量（如有问题应及时解决）及工艺性能测定（流动性、收缩率等）

12.着色

13.预热干燥

2.清洗料筒

3.预热嵌件

3.3.2注射成型原理及其工艺过程*

1.塑化

2.注射充模

3.冷却定型

3.3.3制件的后处理

3.4注射成型工艺条件的选择与控制

3.4.1温度

1.料温

2.模具温度

3.4.2压力

1.注射压力

2.保压力

3.背压力

3.4.3成型周期

教学方式、手段、媒介：

讲授、教科书、多媒体等

板书设计：

第三章注射成型工艺

3.1热塑性塑料的工艺性能

3.1.1塑料的成型收缩

式中a--成型温度时制件尺寸；

b--常温时制件的尺寸。

式中c--常温时型腔尺寸；

S计--塑料制件的计算收缩率。

即

选择原则：

1．平均收缩率。

2．对于壁厚者取上限，对于壁薄者取下限。

3．根据实际情况加以选择。

4．对于收缩量很大的塑料，可根据提供的计算收缩率的图表来确定收缩率。

3.1.2塑料的流动性

3.1.3塑料的结晶性

3.2注射机的基本结构及规格

1．注射装置

2．锁模装置

3．液压传动和电器控制

3.2.1注射机分类

外形特征可划分：

1．立式注射机一般注射量为10～60g。

2．卧式注射机

3．直角式注射机注射量一般为20～45g。

按塑料在料筒中的塑化方式分：

1．柱塞式注射机一般为30～60g

2．螺杆式注射机

3.2.2注射机规格及主要技术参数

3.3注射成型原理及其工艺过程

3.3.1生产前的准备工作

1.原料预处理

11.分析检验成型物料的质量及工艺性能测定

12.着色

13.预热干燥

2.清洗料筒

3.预热嵌件

3.3.2注射成型原理及其工艺过程

1.塑化

2.注射充模又分为流动充模、保压补缩和倒流三阶段。

3.冷却定型

3.3.3制件的后处理

其主要方法是退火和调湿处理。

3.4注射成型工艺条件的选择与控制

3.4.1温度

1.料温

2.模具温度

3.4.2压力

1.注射压力

2.保压力

保压时间一般约取20~120s。

3.背压力

3.4.3成型周期

讨论、思考题、作业：

P1072、5、14

参考书目：

黄虹主编，《塑料成型加工与模具》，化学工业出版社

《塑料模设计手册》编写组编，《模具设计手册之二》，机械工业出版社出版

李钟锰主编，《型腔模设计》，西安电子科技大学出版社

徐佩弦编著，《塑料制品与模具设计》，中国轻工业出版社

成都科技大学北京化工学院天津轻工学院合编，《塑料成型模具》，中国轻工业出版社出版

编号：

课时安排：

2学时

教学课型：

理论课√实验课□习题课□实践课□其它□

题目（教学章、节或主题）：

第四章注射模概述

教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握：

注射模具的分类及组成；

掌握：

选用注射机时应校核注射机的哪些工艺参数热塑性塑料的工艺性

教学内容（注明：

*重点#难点？

疑点）：

第四章注射模概述

4.1注射模的基本结构组成

4.1.1注射模的结构组成

1．成型部件

2．浇注系统

3．导向部件

4．推出机构

5．调温系统

6．排气槽

7．侧抽芯机构

8．标准模架

4.1.2注射模具按结构特征分类*

1．单分型面注射模具

2．双分型面注射模具

3．带有活动镶件的注射模具

4．带侧向分型抽芯的注射模具

5．自动卸螺纹的注射模具

6．推出机构在定模的注射模具

7．无流道凝料注射模具

4.2注射模具与注射机的关系*

4.2.1注射量的校核

注射量的表示

。

4.2.2注射压力的校核

4.2.3锁模力的校核

4.2.4安装部分的尺寸校核

1．模具厚度

2．模具的长度与宽度

3．定位环尺寸

4．喷嘴尺寸

4.2.5开模行程的校核

1．注射机最大开模行程与模具厚度无关时的校核

2．注射机最大开模行程与模具厚度有关时的校核

或

模具所需开模距离S：

1．单分型面注射模

模具所需开模距离为

S=H1+H2+（5～10）mm

2．双分型面注射模

模具所需开模距离为

S=H1+H2+a+（5～10）mm

3．利用开模动作完成侧向分型抽芯

当

时，取

当

时，取

4.2.6顶出装置的校核

4.3标准模架的选用

教学方式、手段、媒介：

讲授、教科书、多媒体等

板书设计：

第四章注射模概述

4.1注射模的基本结构组成

4.1.1注射模的结构组成

1．成型部件

2．浇注系统

3．导向部件

4．推出机构

5．调温系统

6．排气槽

7．侧抽芯机构

8．标准模架

4.1.2注射模具按结构特征分类

1．单分型面注射模具

2．双分型面注射模具

3．带有活动镶件的注射模具

4．带侧向分型抽芯的注射模具

5．自动卸螺纹的注射模具

6．推出机构在定模的注射模具

7．无流道凝料注射模具

4.2注射模具与注射机的关系

4.2.1注射量的校核

注射量的表示

。

式中V（m）——一个成型周期内所需注射的塑料容积或质量；

n——型腔数目；

Vn（mn）——单个塑件的容量或质量；

Vj（mj）——浇注系统拟稿凝料的容量或质量。

故应使

式中Vg（mg）——注射机额定注射量。

4.2.2注射压力的校核

4.2.3锁模力的校核

4.2.4安装部分的尺寸校核

1．模具厚度

2．模具的长度与宽度

3．定位环尺寸

4．喷嘴尺寸

4.2.5开模行程的校核

1．最大开模行程与模具厚度无关时

式中

——注射机最大开模行程；

S——模具所需开模距离。

2．最大开模行程与模具厚度有关时

或

式中Sk——注射机移动模板与固定模板之间的最大距离

Hm——模具闭合厚度。

问题的关键在于求出模具所需开模距离S：

1．单分型面注射模

模具所需开模距离为

S=H1+H2+（5～10）mm

式中H1——塑料脱模需要的顶出距离，

H2——塑件厚度。

则

2．双分型面注射模

模具所需开模距离为

S=H1+H2+a+（5～10）mm

式中a——取出浇注系统凝料所需浇口板与固定模板之间的距离。

则

3．利用开模动作完成侧向分型抽芯

当

时，取

当

时，取

4.2.6顶出装置的校核

4.3标准模架的选用

讨论、思考题、作业：

P1191、2

1典型的注射模由哪几部分组成？

各部分的作用何在？

2注射模按总体结构特征可分为哪几大类？

试比较其有缺点

参考书目：

黄虹主编，《塑料成型加工与模具》，化学工业出版社

《塑料模设计手册》编写组编，《模具设计手册之二》，机械工业出版社出版

李钟锰主编，《型腔模设计》，西安电子科技大学出版社

徐佩弦编著，《塑料制品与模具设计》，中国轻工业出版社

成都科技大学北京化工学院天津轻工学院合编，《塑料成型模具》，中国轻工业出版社出版

编号：

课时安排：

4学时

教学课型：

理论课√实验课□习题课□实践课□其它□

题目（教学章、节或主题）：

第五章注射模浇注系统

教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握：

普通浇注系统的组成、设计时应遵守的基本原则；型腔布局与分型面选择原则

熟悉：

常见的浇口形式、特点和应用，浇口位置选择原则

了解：

主流道衬套的形式及固定、主流道各部分尺寸的确定

教学内容（注明：

*重点#难点？

疑点）：

第五章注射模浇注系统

5.1基本术语

1．浇口断面尺寸

2．浇口长度

3．剪切速率的选择

4．表观黏度的控制

5.2普通流道浇注系统*

5.2.1主流道的设计

5.2.2冷料穴设计

5.2.3分流道设计

1.分流道的截面形状

2.分流道的截面尺寸

3.分流道的表面粗糙度

4.分流道与浇口连接形式

5.2.4浇口设计原则

5.2.5浇口的类型

1.直接浇口

2.矩形侧浇口

3.扇形浇口

4.膜状浇口

5.轮辐式与爪形浇口

6.点浇口

7.潜伏浇口

8.护耳浇口

5.3浇注系统的平衡进料

1.平衡式浇注系统

2.非平衡式浇注系统

教学方式、手段、媒介：

讲授、教科书、多媒体等

板书设计：

第五章注射模浇注系统

5.1基本术语

1．浇口断面尺寸

2．浇口长度

3．剪切速率的选择

4．表观黏度的控制

5.2普通流道浇注系统

5.2.1主流道的设计

1．设计成圆锥形，其锥角

2．R2=R1+（1~2）mm，d1=d2+（0.5~1）。

凹坑深取h=3~5mm。

3．圆角半径r=1~3mm。

4．一般取L≤60mm。

5．其类型有A型和B型，

5.2.2冷料穴设计

1.带Z形头拉料杆的冷料穴

2.带球形头的冷料穴

3.带锥头拉料杆及无拉料杆的冷料穴

4.无拉料杆的冷料穴

5.2.3分流道设计

1.分流道的截面形状

2.分流道的截面尺寸

3.分流道的表面粗糙度

4.分流道与浇口连接形式

5.2.4浇口设计原则

作用：

（1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；

（2）易于切除浇口凝料；

（3）对于多型腔模，用于平衡进料；对于多浇口单型腔模具，用以控制熔接痕的位置。

设计需遵循下述原则。

1.浇口尺寸及位置选择应避免熔体破裂而产生喷射和蠕动

2.浇口位置应有利于流动、排气和补料。

3.浇口位置应使流程最短，料流变向最少，并防止型芯变形

4.浇口位置及数量应有利于减少熔接痕和增加熔接强度

5.浇口位置应考虑定位作用对塑件性能的影响

6.浇口位置应尽量开设在不影响塑件外观的部位，如边缘、底部和内侧。

5.2.5浇口的类型

1.直接浇口

2.矩形侧浇口

确定厚度h和宽度b的经验公式如下

h=nt

b=nA/30

式中t---塑件壁厚

n---系数与苏联；塑料品种有关

A---为塑件外表面面积

3.扇形浇口

浇口的入口厚度h2按下式计算

h2=bh1/D

式中h1---浇口出口厚度

D----分流道直径。

应注意bh1〈πD2/4

4.膜状浇口

5.轮辐式与爪形浇口

6.点浇口

7.潜伏浇口

8.护耳浇口

5.3浇注系统的平衡进料

1.平衡式浇注系统

2.非平衡式浇注

讨论、思考题、作业：

P1404、9、11、13

1试述浇口开设位置对塑件质量的影响？

2什么是冲击型浇口？

为什么要采用冲击型浇口？

参考书目：

黄虹主编，《塑料成型加工与模具》，化学工业出版社

《塑料模设计手册》编写组编，《模具设计手册之二》，机械工业出版社出版

李钟锰主编，《型腔模设计》，西安电子科技大学出版社

徐佩弦编著，《塑料制品与模具设计》，中国轻工业出版社

成都科技大学北京化工学院天津轻工学院合编，《塑料成型模具》，中国轻工业出版社出版

编号：

课时安排：

6学时

教学课型：

理论课√实验课□习题课□实践课□其它□

题目（教学章、节或主题）：

第六章注射模成型零部件设计

教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握：

注射模工作零件的特点及其在模具上的固定方法；

排气结构设计

了解：

型腔厚度强度计算条件和刚度计算条件

教学内容（注明：

*重点#难点？

疑点）：

第六章注射模成型零部件设计

6.1型腔总体布置与分型面选择

6.1.1型腔树木的确定*

1.按注射机的最大注射量确定型腔数n

2.按注射机的额定锁模力确定型腔数

3.按制品的精度要求确定型腔数

4.按经济性确定型腔数

6.1.2多型腔的排列

6.1.3分型面的设计*

1.分型面的类型

2.分型面选择原则

6.2成型零部件的结构设计

6.2.1凹模结构设计

1.整体式

2.组合式

6.2.2凸模（型芯）和成型杆的设计

1.整体式

2.组合式

3.成型杆

6.2.3螺纹型芯与螺纹型环

1.螺纹型芯

2．螺纹型环

6.3成型零部件的工作尺寸计算*

6.3.1塑件尺寸精度的影响因素

1．成型零部件的制造误差

2．成型零部件的磨损

3．塑件的成型收缩

4．配合间隙引起的误差

6.3.2成型零部件工作尺寸计算

1．型腔与型芯径向尺寸

2．型腔深度与型芯高度尺寸

3．中心距尺寸

6.4成型型腔壁厚的计算#

成型型腔壁厚刚度计算条件有三个：

1．型腔不发生溢料

2．保证塑料精度

3．保证塑件顺利脱模

6.4.1型腔侧壁厚度计算

1．圆形型腔

2．矩形型腔

6.4.2型腔底板厚度计算

1．圆形型腔底部厚度

2．矩形型腔

6.5排气结构设计*

6.5.1排气方式

1．用分型面排气

2．用型芯与模板配合间隙排气

3．利用顶杆运动间隙排气

4．用侧型芯运动间隙排气

5．开设排气槽

6.5.2．排气槽设计要点

6.5.3．引气系统

教学方式、手段、媒介：

讲授、教科书、多媒体等

板书设计：

第六章注射模成型零部件设计

6.1型腔总体布置与分型面选择

6.1.1型腔树木的确定

1.按注射机的最大注射量确定型腔数n

n≤（0.8Vg-Vj）/Vn

n≤（0.8mg-mj）/mn

式中Vg（mg）---注射机最大注射量

Vj（mj）---浇注系统凝料量

Vn（mn）---单个塑件的容积或质量

2.按注射机的额定锁模力确定型腔数

F≥p（nAn+Aj）

则n≤（F-pAj）/pAn

式中F---注射机的额定锁模力

p---塑件熔体对型腔的平均压力

An---单个塑件的在分型面上的投影面积

Aj---浇注系统在分型面上的投影面积

3.按制品的精度要求确定型腔数

LΔs+（n-1）LΔs4%≤δ

式中L---塑件基本尺寸

±δ--塑件的尺寸公差

±Δ--单腔模注射时塑件可能产生的尺寸误差的百分比。

则n≤25δ/LΔs-24

4.按经济性确定型腔数

模具费为Xm=nC1+C2

式中C1---每一型腔所需承担的与型腔数有关的模具费用

C2---与型腔数无关的费用

成型加工费为Xj=N（yt/60n）

式中N---制品总件数

y---每小时注射成型加工费

t---成型周期

总成型加工费为X=Xm+Xj

为使总成型加工费最小，令dx/dn=0，则得

n=Nyt/60C1

6.1.2多型腔的排列

1.尽可能采用平衡式排列确保塑件质量的均一和稳定。

2.型腔布置和浇口开设部位应力求对称

3.尽量使型腔排列得紧凑一些

4.常用直线排列和H形排列，从平衡的角度来看尽量选择H排列。

6.1.3分型面的设计

1.分型面的类型------垂直于注射机开模运动方向，平行于开模和倾斜于开模方向。

2.分型面选择原则

（1）使塑件开模时留在动模。

（2）不影响外观

（3）尽量保证塑件尺寸精度

（4）有利于排气

（5）便于模具零件的加工。

（6）应考虑注射机的技术规格

6.2成型零部件的结构设计

6.2.1凹模结构设计

1.整体式

2.组合式

6.2.2凸模（型芯）和成型杆的设计

1.整体式

2.组合式

3.成型杆

6.2.3螺纹型芯与螺纹型环

1.螺纹型芯

2．螺纹型环

6.3成型零部件的工作尺寸计算

6.3.1塑件尺寸精度的影响因素

1．成型零部件的制造误差

2．成型零部件的磨损

3．塑件的成型收缩

4．配合间隙引起的误差

6.3.2成型零部件工作尺寸计算

1．平均法

11．型腔与型芯径向尺寸

12．型腔深度与型芯高度尺寸

13．中心距尺寸

2．公差带法

21．型腔与型芯径向尺寸

22．型腔深度与型芯高度尺寸

23．中心距尺寸

6.4成型型腔壁厚的计算

成型型腔壁厚刚度计算条件有三个：

1．型腔不发生溢料

2．保证塑料精度

3．保证塑件顺利脱模

6.4.1型腔侧壁厚度计算

1．圆形型腔

11．组合式圆形型腔

12．整体式圆形型腔

2．矩形型腔

11．组合式矩形型腔

12．整体式矩形型腔

6.4.2型腔底板厚度计算

1．圆形型腔底部厚度

2．矩形型腔

6.5排气结构设计

模内气体主要四个来源

1．型腔和浇注系统中存在空气

2．塑料原料中含有水分，在注射温度下蒸发而成为水蒸气。

3．由于注射温度高，塑料分解所产生的气体

4．塑料中某些添加剂挥发或化学反应所生成的气体

6.5.1排气方式

1．用分型面排气

2．用型芯与模板配合间隙排气

3．利用顶杆运动间隙排气

4．用侧型芯运动间隙排气

5．开设排气槽

6.5.2．排气槽设计要点

6.5.3．引气系统

讨论、思考题、作业：

P1737、8、11

1确定型腔总体布置和选择分型面时应考虑哪些方面的问题？

试举例说明。

2注射成型时排气不良会产生哪些后果？

可采用的排气措施有哪些？

参考书目：

黄虹主编，《塑料成型加工与模具》，化学工业出版社

《塑料模设计手册》编写组编，《模具设计手册之二》，机械工业出版社出版

李钟锰主编，《型腔模设计》，西安电子科技大学出版社

徐佩弦编著，《塑料制品与模具设计》，中国轻工业出版社

成都科技大学北京化工学院天津轻工学院合编，《塑料成型模具》，中国轻工业出版社出版

编号：

课时安排：

2学时

教学课型：

理论课√实验课□习题课□实践课□其它□

题目（教学章、节或主题）：

第七章注射模的导向及脱模机构设计

教学目的要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

掌握：

简单推出机构中各种推出机构的应用和设计要点

教学内容（注明：

*重点#难点？

疑点）：

第七章注射模的导向及脱模机构设计

7.1导向机构设计

7.1.1导柱导向机构*

1．导柱

2．导向孔

3．导柱的数量和布置

7.1.2锥面和合模销