塑料成型工艺及设计文档格式.docx

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与塑件有关的原因

①不同种类塑料收缩率的变化

②不同批次塑料的成型收缩率、流动性、结晶化程度的差别

③再生塑料的混合、着色剂等附加物的影响

④塑料中水分以及会发和分解气体的影响

与成型工艺有关的原因

①由于成型条件的变化造成成型收缩率的变化

②成型造作变化的影响

③脱模顶出时的塑料变形、弹性恢复

与成型后时效有关的原因

①周围温度、湿度不同造成的尺寸变化

②塑料的塑性变形以及因为外力作用产生的蠕变、弹性恢复

③残余应力、残余变形引起的变化

三、壁厚

塑件的壁厚过小难以满足使用强度和刚度要求，对于大型复杂件难以充满型腔；

壁厚过大，不但浪费材料，而且在塑件内部容易产生气泡，外部易产生凹陷等缺陷，同时还会增加冷却时间。

另外，同一塑件的壁厚应尽可能均匀一致，以避免造成收缩不一致而导致变形或开裂。

壁厚不均匀改善实例

改善壁厚的实例

四、脱模斜度

由于塑件冷却后产生收缩时会紧紧包在凸模上，或由于粘附作用而紧贴在型腔内。

为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时出现顶白、顶伤、划伤等，在塑件设计时应考虑其表面具有合理的脱模斜度。

（1）凡塑件精度要求高时，应采用较小的脱模斜度；

（2）凡较高、较大的尺寸，应选用较小的脱模斜度；

（3）塑件形状复杂的、不易脱模的应选用较大的脱模斜度；

（4）塑件的收缩率大的应选用较大的斜度值；

（5）塑件壁较厚时，会使成型收缩增大，脱模斜度应采用较大的数值；

（6）如果要求脱模后塑件保持在型芯的一边，那么塑件的内表面的脱模斜度可选的比外表面小；

（7）增强塑件宜取大值，含自润滑剂等易脱模塑料可取小值；

（8）取斜度的方向，一般内孔以小端为准，符合图样，斜度由扩大方向取得。

外形以大端为准，符合图样，斜度由缩小方向取得，一般情况下，脱模斜度α不包括在塑件公差范围内。

五、加强肋的主要作用

加强肋的主要作用是在不增加壁厚的情况下加强塑件的强度和刚度。

六、孔的碰穿和插穿

碰穿:

凸、凹模镶件有些部分没有拔模斜度的相互碰在一起。

插穿:

凸、凹模镶件有些部分有拔模斜度的相互碰在一起。

第三章

一、注射机的分类、工作原理、注射过程

柱塞式注射机先将粉状或粒状塑料从注射机的料斗中送进配备加热装置的料筒中，塑化成熔融状态；

然后，在柱塞的推动下，塑料熔体被压缩，并以极快的速度经喷嘴注入到模具型腔中；

最后，充满型腔的熔体经过保压、冷却而固化成塑件开模取出，如此就完成一个成型周期

螺杆式注射机其闭模、充型、保压、冷却及脱模过程与柱塞式注射机相同。

不同的是：

螺杆推动其头部聚积的熔体充型时本身只作平移而不转动，当塑件冷却的同时和保压结束以后，螺杆开始转动，由料斗加入的塑料在螺杆带动下，沿螺旋糟向前输送。

由于外加热圈得加热和螺杆剪切摩擦生热的作用，塑料逐渐升温至粘流态，并建立起一定的压力。

当螺杆头部积存的熔体压力达到一定值时，螺杆在转动的同时后退，料筒前端的熔体逐渐增多。

当螺杆头部积存的熔体压力达到一定值和当达到规定注射量时，螺杆接触行程开关而停止转动和后退，准备下一阶段的注射。

注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模等几个步骤

第四章

一、书P69图4-1，必考

二、简述模具中各零件所起的作用

①成型零件是构成模具的型腔、直接与塑料熔体相接触并成型制品的模具零件和部件。

通常有凹模、凸模、型芯、成型杆、镶件等零件或部件。

在模具的动、定模部分合模后成型零部件构成了模具的型腔，从而决定了塑料的内、外轮廓尺寸。

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，通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。

③导向与定位机构为确保动模和定模闭合时能准确导向和定位对中，需要分别在动模和定模上设置导柱和导套。

深腔注射模还应在主分型面上设有锥面定位装置。

此外，为了保证脱模机构的运动与定位，通常在推板与动模之间也设置导向机构。

④脱模机构脱模机构指开模过程的后期，将制品从模具中脱出的机构。

脱模机构由推杆、拉料杆、推杆固定板、推板以及动模垫板组成。

推杆一般由推板和推杆固定板固定，同时被固定的有时还有用来使推动机构复位的复位杆，这些零件一起构成了脱模机构。

⑤侧向分型抽芯机构带有侧凹或侧孔的制品，在被脱出模具之前，必须先进行侧向分型将型芯侧向抽出。

侧向抽芯机构包括斜导柱、滑块、楔紧块、滑块定位装置、侧型芯和抽芯液压缸等。

⑥温度调节系统为了满足注射成型工艺对模具温度的要求，模具应该设有冷却或加热的温度调节系统。

模具的冷却主要采用循环水冷却方式，模具的加热方式有通入热水、蒸汽、热油和置入加热元件等，有的注射模还须配备模具自动调节装置。

⑦排气系统为了在注射成型过程中将型腔内原有空气和塑料熔体中逸出的气体排出，在模具分型面上常开有排气槽。

当型腔内的排气量不大时，可直接利用分型面之间的间隙自然排气，也可以利用模具的推杆与配合孔之间的活动间隙排气。

对于大型注射模，则应预先设置排气槽。

三、注射模的分类

通常被分为七类，即单分型面注射模、双分型面注射模、带活动镶件的注射模、带有侧向抽芯的注射模、自动脱螺纹的注射模、推出机构在定模一侧的注射模、热流道注射模

四、公称注射量

公称注射容量是指注射机对空注射时，螺杆一次最大行程所注射的塑料体积，以cm3表示。

公称注射质量注射机对空注射时螺杆一次最大注射行程所能注射的聚苯乙烯塑料质量，以g表示。

nV塑+V浇≤0.8V公

nm塑+m浇≤0.8m公

V公是注射机公称注射量；

m公是以聚苯乙烯为标准的注射机的公称注射量；

V塑是单个塑件的容积；

V浇是浇注系统的容积；

n是型腔数目。

五、锁模力的校核

锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。

F锁＞F胀=p腔A分

F锁是注射机的额定锁模力；

F胀是型腔的胀型力；

p腔是模具型腔内塑料熔体平均压力；

A分是塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和。

六、分型面的选择

分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。

分型面的选择原则

（1）符合塑件脱模的基本要求，分型面位置应设在塑件脱模方向最大的投影边缘部位；

（2）分型线不影响塑件外观；

（3）确保塑件留在动模一侧；

（4）确保塑件质量；

（5）分型面选择应尽量避免形成侧孔、侧凹；

（6）满足模具的锁紧要求；

（7）合理安排浇注系统，特别是浇口位置；

（8）有利于模具加工。

书P80图4-3

七、型腔数目

为了使模具与注射机的生产力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。

确定型腔数目根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度降低4%。

模具中的型腔数目为n，制品的基本尺寸为L，塑件的尺寸公差为±

δ，单型腔模具注射生产时可能产生的尺寸误差±

△s尺寸，精度表达式为

简化为

八、多型腔排列一般原则

从注射工艺角度需考虑以下几点：

①流动长度

②流道废料

③浇口位置

④进料平衡

⑤型腔压力平衡

从模具结构角度需考虑以下几点

①满足封胶要求排位应保证流道、浇口套距定模型腔边缘有一定的距离，以满足封胶要求。

②满足模具结构空间要求排位时应满足模具结构件，如楔紧块、滑块、斜推杆等的空间要求。

同时应保证以下几点：

模具结构件有足够强度；

与其它模架零件无干涉；

有运动件时，行程须满足脱模要求，有多个运动件时，要注意相互之间不能产生干涉；

③充分考虑螺钉、冷却水及推出装置为了使模具能达到较好的冷却效果。

④模具长宽比例是否协调

九、注射模的浇注系统设计

注射模的浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。

普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。

书P87图4-33

十、冷料井的设计

冷料穴也称冷料井，冷料井一般设在主流道和分流道的末端，其作用就是存放两次注射间隔而产生的冷料和料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成各种缺陷。

十一、分流道设计

分流道的设计原则

（1）塑料流经分流道时的压力损失及温度损失要小。

（2）分流道的固化时间应稍后于制品的固化时间，以利于压力的传递及保压。

（3）保证塑料迅速而均匀地进入各个型腔。

（4）分流道的长度应尽可能短，其容积要小。

（5）要便于加工及刀具选择。

分流道横截面形状的选择

其中U形的横截面的流动效率低于圆形与正方形横截面，但加工容易，又比圆形和正方形横截面流道容易脱模，所以，U形横截面分流道使用也较广泛。

十二、浇口的设计

浇口的作用：

浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，浇口的作用是使从流道流过来的塑料熔体以较快的速度进入并充满型腔，型腔充满后，浇口部分的熔体能迅速的凝固而封闭浇口，防止型腔内的熔体倒流。

浇口的类型及特点

①直接浇口优点：

浇口横截面积较大，流动阻力小，常用于成型深腔塑件、壁厚塑件，或高

粘度、流动性差的壳类塑件；

有利于排气及消除熔接痕；

保压补缩作用

强，易于完整成型；

模具结构简单紧凑，流动通道短，便于加工。

缺点：

只适用于单腔模具，去除浇口凝料比较困难，塑件上有明显的浇注痕迹；

容易产生内应力，引起塑件变形，或产生气泡、开裂、缩孔等缺陷；

在浇

口附近熔体冷却较慢，延长注射成型周期，影响成型效率。

②中心浇口优点：

进料点对称，充型均匀，能消除拼缝线且模具排气顺利，浇口的余料去除

方便。

③点浇口优点：

当熔体通过点浇口时，有很高的剪切速率和摩擦，产生热量，提高熔体的

温度和降低熔体粘度，有利于熔体流动，从而能获得外形清晰、表面光泽

的塑料制品。

塑料制品的浇口在开模的同时被拉断，浇口痕迹呈圆点状，

不明显，所以点浇口可开在塑件表面及任何位置，并不影响制品的外观。

点浇口一般开在塑件顶部，因其注射流程短，拐角小，排气条件好，因此

很容易成型。

注射压力损失较大，多数情况下必须采用三板模结构，其模具结构相对比

较复杂，成型周期较长，流道与制品的比例较大。

④侧浇口优点：

Ⅰ.侧浇口多为扁平状，可大大缩短浇口的冷却时间，从而缩短成型周

期。

Ⅱ.易于去除浇注系统的凝料而不影响塑件的外观。

Ⅲ.可根据塑件的

形状特点灵活多样地选择浇口位置。

Ⅳ.侧浇口横截面积通常较小，熔体

注入型腔前受到挤压和剪切而再次加热，改善流动状况，便于成型，降低

制品的表面粗糙度，减少浇口附近的残余应力，避免变形、开裂及流动纹

的出现。

Ⅴ.浇口设在分型面上，而且浇口横截面形状简单，容易加工，

并能随时调整浇口尺寸，较为方便地达到各型腔的浇口平衡，改善注射条

件。

Ⅵ.适用于一摸多腔的模具，提高注射效率。

⑤潜伏式浇口特点：

（1）潜伏式浇口的位置选择范围更广，它既可选在塑件的外表面、侧

表面，又可选在端面、背面。

由于浇口横截面积较小，所以不会损伤塑

件的外表面。

（2）开模时即可实现自动切断浇口凝料，并提高注射

率。

（3）只用二板式一次开模即可，因而模具结构简单，降低模具造

价。

（4）有专用的铣切工具，给加工带来方便。

⑥护耳形浇口

浇口的设计原则

①避免引起熔体破裂现象

②有利于塑料熔体补缩

③有利于熔体流动

④有利于型腔内气体的排出

⑤减少塑件熔接痕增加熔接强度

⑥防止料流将型芯或嵌件挤压变形

⑦注意高分子取向对塑件性能的影响

⑧保证流动比在允许范围内

13、计算题书P109例题4.1

14、排气和引气系统设计

为什么要有排气和引气系统？

答：

在注射成型过程中，模具内除了型腔和浇注系统中原有的空气外，还有塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体和塑料中的水分子在注射温度下汽化形成的水蒸气。

这些气体若不能顺利排出，则可能因充填时气体被压缩而产生高温，引起塑件局部碳化烧焦，同时，这些高温高压的气体也可能挤入塑料熔体内而使塑件产生气泡、空洞或填充不足等缺陷。

排气的几种方式

①利用模具分型面或配合间隙排气

②开设排气槽排气

③镶嵌烧结的金属块排气当型腔最后充填部位不在分型面上，其附近又无可供排气的推杆或可活动的型芯时，可在型腔相应部位镶嵌经烧结的金属块以供排气。

排气结构设计原则

排气槽应开设在型腔最后充填的部位，最好开设在型腔的一侧，尽量设在便于清模的位置，防止积存冷料

几种引气方式

①镶拼式侧隙引气

②气阀式引气

15、型腔塑料在成型加工过程中，用来充填塑料熔体以成型制品的空间。

构成这个型腔的零件

叫做成型零件。

十六、凹模的结构设计

①整体式凹模优点：

牢固、不易变形、无拼合缝、塑件质量好

整体加工困难、维修困难、浪费材料、热处理不方便

②整体嵌入式凹模优点：

凹模形状、尺寸一致性好，更换方便

③组合式凹模

④镶嵌式凹模

在凹模的结构设计中，采用镶拼结构有如下好处：

（1）简化凹模加工，将复杂的凹模内形部的加工变成镶件的外形加工。

降低了凹模整体的加工难度。

（2）镶件用高碳钢或高碳合金钢淬火。

淬火后变形较小，可用专用磨床研磨复杂形状和曲面。

凹模中使用镶件的局部凹模有较高精度，经久的耐磨性并可置换。

（3）可节约优质塑料模具钢，尤其对于大型模具更是如此。

（4）有利于排气系统和冷却系统的通道的设计和加工。

十七、凸模结构设计

凸模（即型芯）是成型塑件内表面的成型零件，通常可分为整体式和组合式两种类型。

1．整体式凸模

2．组合式凸模

（1）整体装配式凸模：

它是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成

（2）圆柱形小型芯的装配

（3）异形型芯结构

（4）镶拼型芯结构

十八、为什么要设有导向机构

每套塑料模具都要设有导向机构，在模具工作时，导向机构可以维持动模与定模的正确合模，合模后保持型腔的正确形状。

同时，导向机构可以引导动模按顺序合模，防止型芯在合模过程中损坏，并能承受一定的侧向力。

十九、导柱、导套的配合精度

导柱与导套之间因为要经常相对滑动，所以一般取或的间隙配合。

导柱、导套与模板之间的定位一般选择或的过渡配合。

二十、锥面和合模销精定位装置

对于型腔较大较深的注射模具，或塑件精密度较高、壁厚较薄的模具，在模具中不仅要设计导柱导向，还要增设锥面定位机构

对于精密、大型模具，以及导向零件需要承受较大侧向力的模具，在模具上通常要设计锥面、斜面、锥形导柱或合模销定位装置

①锥面精定位

②斜面精定位

③锥形导柱

④合模销精定位

二十一、脱模机构设计

在注射成型的每一循环中，都必须使塑件从模具凹模中或型芯上脱出，模具中这种脱出塑件的机构叫做脱模机构。

脱模机构的作用包括塑件等的脱出、取出两个动作，即首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离，称为脱出，然后把其脱出物从模具内取出。

脱模机构和设计原则

①塑件滞留于动模，模具开启后应以使塑件及浇口凝料滞留于带有脱模装置的动模上。

②保证塑件不变形损坏。

③力求良好的塑件外观。

二十二、一次脱模机构

凡在动模一边施加一次推出力，就可实现塑件脱模的机构，成为一次脱模机构或简单脱模机构。

①推杆脱模机构了解其所在部位

②推管脱模机构适用于圆环形、圆筒形等中心带孔的塑件脱模

③脱模板脱模机构适用于大筒形塑件或者薄壁容器及各种透明的塑件

二十三、为什么要有侧向分型与侧向抽芯机构

答：

在注射模设计中，当塑件上具有与开模方向不一致的孔或侧壁有凹凸形状时，除极少数情况可以强制脱模外，一般都必须将成型侧孔或侧凹的零件做成可活动的结构，在塑件脱模前，一般都需要侧向分型和抽芯才能取出塑件，完成侧向活动型芯的抽芯和复位的这种机构就叫做侧向抽芯机构。

侧向分型机构分类书P174图4-219

二十四、机动侧向分型与抽芯机构

机动侧向分型与抽芯是利用注射机的开模力，通过传动机构改变运动方向，将侧向的活动型芯抽出。

机动抽芯机构的结构比较复杂，但抽芯不需人工操作，抽拔力较大，具有灵活、方便、生产效率高、容易实现全自动操作、无需另外添置设备等优点，在生产中被广泛采用。

机动抽芯按结构形式可分为斜导柱、弯销、斜导槽、斜滑块、楔块、齿轮齿条、弹簧等多种抽芯形式。

二十五、温度调节的必要性

温度调节的几种方式

（1）设置冷却系统的模具

（2）设置加热系统的模具

温度调节对塑件质量的影响

（1）变形模具温度稳定，冷却速度均衡，可以减小塑件的变形

（2）尺寸精度模具温度温度能减少制品成型收缩率的波动，提高塑件尺寸精度的稳定性

（3）力学性能对于结晶型塑料，降低模温，有利于减小应力开裂

（4）表面质量过低的模温会使制品轮廓不清晰，产生明显的熔接痕，表面粗糙度提高

二十六、冷却系统的设计原则（熟悉）

①动、定模要分别冷却，保持冷却平衡

②孔径与位置，壁厚越厚，孔径越大

③冷却水孔的数量越多，模具内温度梯度越小，塑件冷却越均匀

④冷却通道可以穿过模板与镶件的交界面，但是不能穿过镶件与镶件的交界面，以免漏水

二十七、注射模模架

模架是注射模的骨架和基体，模具的每一部分都寄生其中，通过它将模具的各个部分有机的联系在一起。

组成

1-定模座板2-定模座板3-导柱及导套4-动模固定板5-动模垫板6-垫块7-推杆固定板8-推板9-动模座板

第五章

1、压缩成型原理及特点

原理①加料将粉状、粒状或预压成型的锭料塑料放到具有一定成型温度下的模具加料腔中

②合模加压上凸模在压力计的作用下进入凹模并压实，随温度和压力的增加，熔融塑

料开始固化成型

③脱模塑件固化定型后，采用一定的脱模方式将塑件取出，获得所需的塑料制品

特点①塑料直接加入型腔内，压力机的压力是通过凸模直接传递给塑料，加料时模具是敞开

的，只是在塑料最终成型时才完成闭合

②模具结构比较简单，没浇注系统，也不要复杂的推出装置

③耗料少，由于没有浇注系统，减少了浇注系统凝料

④使用的设备为一般的压力机，可以压制较大平面的塑件或利用多型腔模，一次压制多

个塑件

⑤压力机的压力直接通过凸模传递到型腔，其压力损失大大减少。

由于塑件在型腔内直

接受压成型，所以有利于成型流动性较差的以纤维为填料的塑料，而塑件收缩较小、

变形小，各向性能比较均匀

⑥生产周期长，效率低

⑦塑件收到的限制多，不容易压制形状复杂、壁厚相差较大的塑件；

不容易获得尺寸精

度尤其是高度尺寸精度的塑件；

而且，一般不能压制带有精细和低强度嵌件的塑件

模压成型工艺流程

2、压缩模结构组成

①成型零件

②加料室

③导向机构

④侧向分型与抽芯机构

⑤推出机构

⑥加热系统

⑦支承零部件

3、压缩模的分类

按压缩模加料室的形式分类

①溢式（敞开）压缩模特点：

（1）模具无加料室；

（2）型腔高度即为制品高度；

（3）凸、凹模之间无配合面，但有挤压面B，故压缩时过剩的塑料可以溢出；

（4）这种模具没有延伸的加料腔，装料量有限，不适合用来压缩成型有布质或纤维状填料的、体积疏松的塑料制品。

②不溢（封闭）式压缩模特点：

（1）加料室为型腔上部横截面的延续，其横截面形状和尺寸与型腔相同，所以成型时的全部压力均作用在塑料制品上，塑料的溢出量极少；

（2）凸、凹模之间有配合面而无挤压面；

（3）制品承受的压力大、密实性好、机械强度高，产生的毛边少，适用于成型形状复杂、薄壁、长流程、大比容的制品，也易于压制有布质或长纤维状填料的塑料制品。

③半溢式压缩模特点：

（1）模具型腔上方设有一个横截面尺寸大于制品尺寸的加料腔，凸模与加料腔之间的配合为大间隙配合；

（2）加料腔与型腔分界处有一环形挤压面；

（3）过剩的原材料通过间隙排出。

但由于凸凹模接触处存在挤压面，所以不适合压制有布质或纤维状填料的塑料制品。

第六章

1、压注成型原理及特点

原理①加料、加热将预压成的锭料或预热的塑料装入闭合模具加料腔内，并加热使其受热

成为粘流态。

②加压、固化在压柱压力作用下，粘流态的塑料通过加料腔底部的浇注系统，进入并

充满闭合的模具型腔，塑料在型腔内受热受压，经一定时间而固定定型

③脱模塑件完全固化后，脱模将塑件取出

特点①成型型腔已完全闭合，塑料加热熔融是在模具的加料腔内进行的，压力机在成型时只

对加料腔内的塑料加压，使塑料通过浇注系统快速进入型腔，当塑料完全充满型腔后，

型腔与加料腔中的压力趋于平衡。

②可以成型结构复杂的塑件。

③塑件质量高，飞边较小，尺寸精准，性能均匀。

④模具磨损较小。

⑤和压缩成型相比增加了浇注系统，所以模具结构较复杂，耗料增多

第七章

1、挤出成型主要用于生产管材、棒材、板材、片材、线材和薄膜等连续塑料型材，还可用于塑料的着色造粒、共混、中空塑料型坯的生产。

2、挤出成型原理及特点

特点：

连续成型、生产量大、生产率