《模具设计基础》教案本.docx
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《模具设计基础》教案本
GUANGDONGINNOVATIVETECHNOLOGYCOLLEGE
教案
课程名称:
塑料成型工艺与模具设计
教师姓名:
曾向彬
系别:
机电工程系
二○一三年至二○一四年第二学期
课程概况
课程名称:
塑料成型与模具设计
总学时:
64
周学时:
4
教学起始周:
1周——14周、16周——18周
授课班级及时间:
13计辅2班周三7、8节周四3、4节
教材概况(主编、出版社、版次等):
《塑料成型工艺与模具设计》
编著:
陈艳辉、陈婵娟
天津大学出版社
2011年7月第1版
教辅概况:
1、《塑料成型工艺与模具设计》刘彦国主编
2、《模具设计基础》陈剑鹤吴云飞主编
3、《塑料成型工艺与模具设计》屈华昌主编
课时授课计划
一、授课具体时间:
二、授课课题:
第一单元绪论
三、教学目的要求:
能力目标:
了解本课程的学习目的及学习方法
知识目标:
1、模具基本概念2、模具分类3、模具设计与制造相关知识
四、教学重点难点:
重点:
1、模具基本概念2、模具类3、模具设计与制造相关知识
难点:
1、模具分类方法2、模具设计与制造相关知识
解决方案:
以案例讲解为主,结合实物以及理论的分析,并通过课堂互动
的形式来讲解模具的相关知识
五、教学方法、用具:
教学方法:
1、前言:
10分钟;2、教师讲解:
60分钟;
3、思考讨论:
15分钟;4、布置下次课预习内容:
5分钟;
(可根据实际方法增减)通过例题讲授,作品观察,操作练习等解决难点。
教学条件用具:
多媒体教室、设计相关软件、电子课件、模具零件
六、教学过程(包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时
间分配、课外作业等):
一、模具基本概念
模具是用来生产有一定形状和尺寸要求的产品的重要基础工艺装备。
模具工业是整个制造业的基础,在经济发展的过程中,扮演着一个举足轻重的角色。
如汽车、家电、音响、摄影照相器材、塑胶、光学镜片、玩具及日常用品等,乃至新兴产业如资讯产品、通讯器材、航太工业及国防工业等均与模具息息相关,可以说模具是“一切制造之母”。
二、按照成形件材料的不同分类
1、金属模具
1)冲压模具
2)压铸模具3)锻压模具4)铸造用金属模具5)粉末冶金模具
2、非金尾模具
1)塑料模具
2)橡胶模具3)玻璃模具4)陶瓷模具
三、模具设计与制造的相关知识(CAD/CAM技术)
1、数控加工
2、电火花、线切割加工
四、广东制造业的特点及人才需求
家电工业的主要生产基地(TCL、科龙、康佳、格力、美的、创维等);
日本三大汽车巨头相继落户广州(本田、丰田、日产);
电子信息产业排名全国第一,是主要的出口地(华为、中兴);
外资企业全国最多,企业的规模较大;
模具企业大小6000余家;
毗邻港澳,经济活跃,国外高新技术的转移、推广应用走在全国最前列;
五、课程整体设计的思路
《模具设计基础》作为专业的核心课程,课程的设计充分体现以项目为载体的原则,以真实的工作任务或产品为载体设计教学内容与教学过程,了解模具的常见机构及其加工工艺。
六课程的任务与学习目标:
1、能应用流变基础理论,分析塑料成型工艺条件,达到能编制出合理、可行的塑料成型工艺规程的能力
2、能应用尝过的设计知识通过查阅和使用有关设计手册和参考资料,设计中等复杂程度的模具,为设计、制造复杂塑料模打下基础
3、熟悉注射成型模具常见机构的原理及作用,了解其设计及计算方法,并能根据模具的结构特点编写其加工工艺
4、具备跟踪专业技术发展方向,探求和更新知识的自学能力
教学后记:
本节课主要是介绍了模具在生活、生产中实际应用的实例,让学生理解模
具基本概念和分类,初步掌握模具设计与制造相关知识;并对模具应用有一定
的感性认识。
课时授课计划
一、授课具体时间:
二、授课课题:
第二单元塑料成型工艺
三、教学目的要求:
能力目标:
1、塑料件的工艺结构;2、常见的塑料产品的缺陷及改良方法;
知识目标:
1.熟悉塑料产品的工艺结构;
2.了解塑料制品的工艺性与模具的关系。
四、教学重点难点:
重点:
难点:
解决方案:
以案例讲解为主,结合实物以及理论的分析,并通过课堂互动
的形式来讲解模具的相关知识
五、教学方法、用具:
教学方法:
1、前言:
10分钟;2、教师讲解:
60分钟;
3、思考讨论:
15分钟;4、布置下次课预习内容:
5分钟;
(可根据实际方法增减)通过例题讲授,作品观察,操作练习等解决难点。
教学条件用具:
多媒体教室、设计相关软件、电子课件、模具零件
六、教学过程(包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时
间分配、课外作业等):
项目导入
某企业要生产大批量的天线支座,要求支座具有足够的强度,外表面美观、性能可靠,要求设计一套成型该塑件的模具,可用那种塑胶材料?
项目相关知识点
一塑料及塑料制品
1、塑料及其分类
(1)塑料的概念
塑料是指以高分子合成树脂为主要成分,在一定的温度、压力等条件下具有可塑性和流动性,可利用模具成型的一类有机合成材料。
2、塑料的分类
(1)按组成成分分
简单组分塑料:
仅加入少量着色剂、润滑剂等,如聚苯乙烯(PS)、有机玻璃(PMMA)。
复杂组分塑料:
为改变塑料的性能,加入若干添加剂,如填料、增塑剂、稳定剂、固化剂等。
(2)按受热特性分
热塑性塑料:
在特定的温度范围内能反复加热软化熔融、冷却硬化定型的塑料。
如聚乙烯(PE)、如聚氯乙烯(PVC)。
热固性塑料:
初次受热到一定温度时能软化熔融、可塑制成型,但不能反复加热成型的塑料。
如酚醛树脂(PF)、脲醛(PF)。
(3)按塑料的分子结构分
线型或支链型结构:
热塑性塑料
网型结构:
热固性塑料
3、常见热塑性塑料
是指在特定的温度范围内能反复加热熔融、冷却硬化定型的塑料,主要有以下几大类:
1)、聚乙烯(PE)
2)、聚丙烯(PP)
3)、聚苯乙烯(PVC)
4)、有机玻璃(PMMA)
5)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)
6)、尼龙(PA)
7)、聚甲醛(POM)
8)、聚碳酸酯(PC)
4、常见热固性塑料
是指在初次受热到一定温度时能软化熔融,可塑制成型,继续加热或加入固化剂后即硬化定型的塑料,这类塑料主要可以分为以下四类:
1、酚醛塑料(PF)
2、环氧树脂(EP)
3、氨基塑料
4、有机硅塑料
二、塑料的成型工艺性能
(1)收缩性
(2)流动性
(3)结晶性
(4)吸湿性
(5)热敏性
项目实施
此天线支座,要求支座具有足够的强度,外表美观、性能可靠,应用在弱电环境下,其他要求不高,在批量生产情况下,选择低成本的、性能满足要求的ABS材料,用注塑成型方式
注塑模工艺条件 :
干燥处理:
ABS材料具有吸湿性,要求在加工之前进行干燥处理。
建议干燥条件 为80~90C下最少干燥2小时。
材料温度应保证小于0.1%。
熔化温度:
210~280C;建议温度:
245C。
模具温度:
25…70C。
(模具温度将影响塑件光洁度,温度较低则导致光洁度较低)。
注射压力:
500~1000bar。
注射速度:
中高速度
课外小常识
教学后记:
本节课主要是学习塑料的有关知识,为注射工艺的分析及材料选择做基础,
课时授课计划
一、授课具体时间:
二、授课课题:
第三单元塑件的工艺性
三、教学目的要求:
能力目标:
知识目标:
四、教学重点难点:
重点:
难点:
解决方案:
以案例讲解为主,结合实物以及理论的分析,并通过课堂互动
的形式来讲解模具的相关知识
五、教学方法、用具:
教学方法:
1、前言:
10分钟;2、教师讲解:
60分钟;
3、思考讨论:
15分钟;4、布置下次课预习内容:
5分钟;
(可根据实际方法增减)通过例题讲授,作品观察,操作练习等解决难点。
教学条件用具:
多媒体教室、设计相关软件、电子课件、模具零件
六、教学过程(包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时
间分配、课外作业等):
项目导入
某企业招聘设计员,在面试题中有这样一道题目,要求指出这样设计会出现怎么样的不良状况,如何改良?
项目相关知识点
一、塑件的形状
1)改变塑件形状以利塑件成型的典型实例
2)可强制脱模的侧向凹、凸
3)球面或拱形曲面
二、塑件的壁厚
塑料制品壁厚大小对塑件质量有很大的影响
壁厚过小:
强度和刚度不足,塑料流动困难
壁厚过大:
原料浪费,冷却时间长,易产生气泡、缩孔等缺陷
热固性塑料的小型塑件,壁厚取0.6~2.5mm,大型塑件取3.2~8mm,布基酚醛塑料等流动性差者取较大值,但一般不要大于10mm。
脆性塑料如矿物填充的酚醛塑料件壁厚应不小于3.2mm。
热塑性塑料易于成型钵壁塑件,最小壁厚能达到0.25mm,但一般不宜小于0.6~0.9mm,常取2~4mm。
三、塑件的脱模斜度
脱模斜度:
为了便于塑件脱模,防止脱模时擦伤塑件,必须在塑件内外表面脱模方向上留有足够的斜度,在模具上称为脱模斜度,如图所示.
脱模斜度的取法:
外形以大端为基准,斜度由缩小方向取得;
内形以小端为基准,斜度由扩大方向取得.
四、塑件的加强肋
在不增加壁厚的情况下,增加塑件的强度和刚度,避免塑件变形翘曲,或者由于收缩不均匀产生的缩孔、气泡、凹陷等现象,有的加强筋还能改善成型时熔体的流动状况。
加强肋的尺寸如图所示(T为塑件的壁厚)。
五、塑件的支承面及凸台
通常塑件一般不以整个平面作为支承面,而是以底脚或边框为支承面。
凸台-----是用来增强孔或装配附件、或为塑件提供支撑的截锥台或支撑块。
设计凸台时,除应考虑前面所述的一般问题外,在可能情况下,凸台应当位于边角部位,其几何尺寸应小,高度不应超过其直径的两倍,并具有足够的脱模斜度。
六、塑件的圆角
塑件除了使用上要求采用尖角之外,其余所有转角处尽可能采用圆角过渡.
因为带有尖角的塑件,往往会在尖角处产生应力集中,在受力或受冲击振动时发生破裂,甚至在脱模过程中由于成型内应力而开裂,特别是塑件的内角处,理想的内圆角半径应为壁厚的1/3以上.
七、塑件上的孔的设计
塑件上的孔有通孔、盲孔、形状复杂的孔、螺纹孔,对这些孔的设计有以下要求:
(1)孔的形状宜简单,复杂形状的孔,模具制造较困难。
(2)孔与孔之间,孔与壁之间均应有足够的距离(见表
八、塑件上的花纹、文字及符号
塑件上的花纹(如凸、凹纹、皮革纹等)有的是使用上的需要,有的则是为了装饰,设计的花纹应该易于成型和脱模,便于模具制造,为此纹向应与脱模方向一致。
九、嵌件和螺纹的设计
十、螺纹的设计
十一、塑件上的齿轮及螺纹
项目实施过程
教学后记:
课时授课计划
一、授课具体时间:
二、授课课题:
第四单元塑件注塑工艺及设备
三、教学目的要求:
能力目标:
1.具有合理选择成形设备的能力;
2.会初步判定所选成形设备与模具的适应性。
知识目标:
1、了解注射机的分类,工作原理及技术参数;
2、掌握注射模具与成型设备的关系;
四、教学重点难点:
重点:
难点:
解决方案:
以案例讲解为主,结合实物以及理论的分析,并通过课堂互动
的形式来讲解模具的相关知识
五、教学方法、用具:
教学方法:
1、前言:
10分钟;2、教师讲解:
60分钟;
3、思考讨论:
15分钟;4、布置下次课预习内容:
5分钟;
(可根据实际方法增减)通过例题讲授,作品观察,操作练习等解决难点。
教学条件用具:
多媒体教室、设计相关软件、电子课件、模具零件
六、教学过程(包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时
间分配、课外作业等):
项目导入
采用ABS注塑的上铰盖的最大外形尺寸为165mm*59mm,水口的大概面积为70mm*5mm,模具设计时采用一模两腔,请初步选择合适的注射成型设备
项目相关知识点
一、塑料注射机
每副模具都只能安装在与其相适应的注塑机上进行生产,因此设计模具时,应详细地了解注塑机的技术规范,以及注射模与设备相关部分。
二、塑料注射机的类型
1、按用途分
1)热塑性塑料通用注射机
2)专用注射机
2、按外形分
1)卧式注射机
2)立式注射机
3)直角式注射机
三.塑料注射机的结构组成
1.塑料注射机的喷嘴
2.塑料注射机的定模固定板
2.塑料注射机的定模固定板
3.塑料注射机的动模固定板
4.塑料注射机的顶出杆
四.塑料注射机的注塑过程
加料-塑化-注射-保压-冷却-脱模
五、塑料注射机的规格及其与模具的关系
1.最大注射量
注射机最大注射量是指注射机螺杆或柱塞以最大注射行程注射时,一次所能达到的塑料注射量规定用加工聚苯乙烯(密度1.04~1.06g/cm3)时,注射机一次所能注出的公称容积(cm3)表示。
XS-ZY-500:
表示最大注射量为500cm3的注射机
XS:
塑料成型机Z:
注射机Y:
螺杆式
2、注射压力
选取时可参考部分塑料的注射压力见表
P注受浇注系统、型腔内阻力、模具温度等因素影响
P注太大:
毛边大、脱模困难、塑件表面质量差、内应力大
P注太小:
不能顺利充满型腔、无法成型
3.锁模力
所谓最大注射面积即模具分型面上允许的制件最大投影面积,作用在该面积上的型腔总压力应小于注射机所允许的锁模力,不然会因锁模不等而溢料。
4、注射机的规格型号
(1)最大注塑量表示:
XS-ZY-500:
表示最大注射量为500cm3的注射机
(2)锁模力表示(吨位)
(3)用理论注射量/合模力表示注射机的规格:
卧式注射机:
SZ-300/1400
立式注射机:
SZL-15/30
热固性塑料注射机:
SZG-500/1500
5.定位环尺寸
6.模板尺寸和拉杆间距
7.最大和最小模具厚度(容模厚度)
8.开模行程(S)
必须保证模具开启后能顺利取出塑件。
两板模:
S≥H1+H2+(5~10)mm
三板模:
S≥H1+H2+H3+(5~10)mm
项目实施过程
教学后记:
课时授课计划
一、授课具体时间:
二、授课课题:
第五单元其他塑料成型工艺认识
三、教学目的要求:
能力目标:
1.熟悉注射模具设计的内容及步骤;
2.了解塑料制品的工艺性与模具的关系。
知识目标:
1、塑料件的工艺结构;2、塑料注射成型工艺;
四、教学重点难点:
重点:
难点:
解决方案:
以案例讲解为主,结合实物以及理论的分析,并通过课堂互动
的形式来讲解模具的相关知识
五、教学方法、用具:
教学方法:
1、前言:
10分钟;2、教师讲解:
60分钟;
3、思考讨论:
15分钟;4、布置下次课预习内容:
5分钟;
(可根据实际方法增减)通过例题讲授,作品观察,操作练习等解决难点。
教学条件用具:
多媒体教室、设计相关软件、电子课件、模具零件
六、教学过程(包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时
间分配、课外作业等):
项目相关知识点
其他塑料成型工艺与设备
一.压缩成型工艺与设备
二.压注成型工艺与设备
三.挤出成型工艺与设备
1.型材挤出成型
2.薄膜挤出吹塑成型
四.吹塑成型工艺与设备
五.发泡成型工艺与设备
六.压延成型工艺与设备
七.真空及压缩空气成型工艺与设备
1、吸塑
2,压缩空气成型
教学后记:
课时授课计划
一、授课具体时间:
二、授课课题:
第六单元塑料注射模具的分类和典型结构
三、教学目的要求:
能力目标:
能够读懂典型注塑模具
知识目标:
1、掌握典型的注塑成型模具的基本结构、组成和特点
2、熟悉模具零部件的功能3、掌握典型注塑成型模具的工作原理
四、教学重点难点:
重点:
难点:
解决方案:
以案例讲解为主,结合实物以及理论的分析,并通过课堂互动
的形式来讲解模具的相关知识
五、教学方法、用具:
教学方法:
1、前言:
10分钟;2、教师讲解:
60分钟;
3、思考讨论:
15分钟;4、布置下次课预习内容:
5分钟;
(可根据实际方法增减)通过例题讲授,作品观察,操作练习等解决难点。
教学条件用具:
多媒体教室、设计相关软件、电子课件、模具零件
六、教学过程(包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时
间分配、课外作业等):
项目导入
指出模具的基本结构、组成及特点?
项目相关知识点
一、注射模具的分类及组成
1)按其所用注射机的类型分
2)按注射注射模的总体结构特征
3)按浇注系统结构形式分
4)按塑料件质分
5)按成型技术分
2、注射模具的组成
1)成型零件
决定塑件内外表面几何形状和尺寸的零件。
型腔(凹模):
成型塑件外表面的零件
型芯(凹模):
成型塑件内表面的零件
2)浇注系统
定义:
指将塑料熔体由注塑机喷嘴引向模具型腔的通道。
组成:
主流道、分流道、浇口及冷料穴。
3)导向机构
作用:
保证动、定模合模或模具中其它零部件之间的移动的准确导向。
主要零件:
导柱与导套。
4)侧向分型与抽芯机构
5)推出机构
定义:
指在开模过程中,将塑件及浇注系统推出的装置。
组成:
推杆、推杆固定板、推杆垫板等。
6)温度调节系统
冷却系统:
一般通入冷却水对模具进行冷却。
加热系统:
1)介质有热水、热油、蒸汽2)采用其他加热元件
7)排气系统
8)支承部件
二、典型注射模具结构
1、单分型面注射模
2、双分型面注射模
教学后记:
本节课主要是介绍了模具在生活、生产中实际应用的实例,让学生理解模
具基本概念和分类,初步掌握模具设计与制造相关知识;并对模具应用有一定
的感性认识。
课时授课计划
一、授课具体时间:
二、授课课题:
第七单元模具的知识与选用
三、教学目的要求:
能力目标:
1、能够读懂典型注塑成型模具2、具有合理选择模架的能力
知识目标:
1、掌握模架的结构组成及名称2、掌握模架的分类,各类标准模架
的运用范围3、模架的规格表示方法及选用
四、教学重点难点:
重点:
难点:
解决方案:
以案例讲解为主,结合实物以及理论的分析,并通过课堂互动
的形式来讲解模具的相关知识
五、教学方法、用具:
教学方法:
1、前言:
10分钟;2、教师讲解:
60分钟;
3、思考讨论:
15分钟;4、布置下次课预习内容:
5分钟;
(可根据实际方法增减)通过例题讲授,作品观察,操作练习等解决难点。
教学条件用具:
多媒体教室、设计相关软件、电子课件、模具零件
六、教学过程(包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时
间分配、课外作业等):
项目导入
如图所示一套生产用模具,那他是什么类型的模具?
其规格如何表示?
项目相关知识点
一、定义:
模架也称为模胚,是由模板、导柱和导套等零件组成的型腔未加工的组合体。
作用:
保证了凸凹模在开合模时能正确对准,起连接、固定、导向的作用。
二、组成
1、定模部分
1)上固定板(面板、顶板)
半固定侧的母模板或模仁固定在此板上,然后将此板固定在成形机的模型固定盘上,装置方法钻孔式,或直接用螺丝锁付,该板厚度不小于20mm.
2)母模板(A板、定模板、型腔板)
也称固定侧模板,一般用来放置或固定模具的母模仁,该模板厚度及大小视模仁大小,产品大小和高度来决定,计算方法为:
母模框深度x2mm和母模框深度x2-10mm之
2、动模部分
1)、公模板(B板、动模板、型芯板)
也称动模板,模具的主体可分为可动侧和固定侧两部份,成形完毕后,开模時,成形品一般須附在可动侧以利于模具的顶出机构頂出成形品,模板厚度确定视压力和成形品的投影面积而定,其计算方法为:
公模框深度x2mm和公模框深度x2+10mm之间
2)、间隔块(C板、方铁、垫铁、凳脚)
是为确保成形的顶出距离,放在承板(公模板)与下固定板之间的垫块,高度为頂出板厚度+頂出距离+行程挡块的高度.
3)、下固定板(底板)
固定于成形机,其厚度依模具大小而定,一般大于20mm以上
3、导向部分
1)、顶针顶板(面针板、顶针板,上顶出板)
2)、顶针底板(底针板、顶针垫板、下顶出板)
3)辅助导向部分
1、导柱(GPA)
2、回位销(RPN)
3、辅助导柱(EGP)
4、连接固定部分
三、模架
四、模架的分类
(1)大水口模架(二板模)SideGateSystem
(2)细水口模架(三板模)PinPointGateSystem
(3)简易细水口模架(三板模)ThreePlateTypeSystem
项目实施过程
教学后记:
本节课主要是介绍了模具在生活、生产中实际应用的实例,让学生理解模
具基本概念和分类,初步掌握模具设计与制造相关知识;并对模具应用有一定
的感性认识。
课时授课计划
一、授课具体时间:
二、授课课题:
第八单元塑料件在模具中的成型位置
三、教学目的要求:
能力目标:
具有合理选择分型面的能力;
知识目标:
如何选择分型面
四、教学重点难点:
重点:
难点:
解决方案:
以案例讲解为主,结合实物以及理论的分析,并通过课堂互动
的形式来讲解模具的相关知识
五、教学方法、用具:
教学方法:
1、前言:
10分钟;2、教师讲解:
60分钟;
3、思考讨论:
15分钟;4、布置下次课预习内容:
5分钟;
(可根据实际方法增减)通过例题讲授,作品观察,操作练习等解决难点。
教学条件用具:
多媒体教室、设计相关软件、电子课件、模具零件
六、教学过程(包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时
间分配、课外作业等):
项目导入
为灯罩模具选择合理的分型面?
项目相关知识点
5.2塑料模分型面选择
一、分型面
为了塑件及浇注系统凝料的脱模和安放嵌件,将模具适当分成可分离的接触表面项目实施过程
⒉形状:
有平面、斜面、阶梯面、和曲面。
二、分型面选择的一般原则
分型面的选择是模具设计首先解决的一个问题,选择好坏影响质量、模具的使用和制造,决定模具结构形式。
对于某一塑件以下原则可能矛盾,不能全符合原则,应满足主要要求。
分型面选定,模具结构大致定了。
1、分型面应选择在塑
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