成形工艺与模具设计
塑料成型工艺与模具设计课程介绍
塑料成型工艺与模具设计课程介绍塑料成型工艺与模具设计是当今制造工业中的重要课程之一。
它涉及到了制造工艺、机械设计、材料科学等多个领域，非常具有实用性。
本文就塑料成型工艺与模具设计这门课程进行介绍。
一、课程概述塑料成型工艺与模具设计课程是介绍塑料成型工艺技术和模具设计原理的一门专业选修课。
课程内容主要包括塑料成型工艺基本知识、模具设计流程、常用塑料材料、模具制造、模具CAD/CAM基础等。
二、课程内容1. 塑料成型工艺基本知识介绍塑料成型工艺的基本知识，如注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型、吸塑成型等，学生将通过理论学习和实际操作，了解塑料成型工艺的工作原理、过程和设备；2. 模具设计流程介绍模具设计的基本流程，如从构思到成品，经过CAD绘制、CAM编程、数控加工、装配等环节。
3. 常用塑料材料学习常用塑料材料的特性和用途，如ABS、PC、PMMA、PP等，以及不同种类塑料与成型工艺的关系，可以帮助学生设计出更加适合的模具。
4. 模具制造本章节主要介绍模具制造的相关技术和要点，包括切削与成型、模具金属材料的选择、精度与表面质量的控制等，并结合示例进行讲解。
5. 模具CAD/CAM基础介绍模具CAD设计与CAM编程基础知识，以及UG、Solidworks等软件的使用方法。
三、实践教学本课程强调实践教学，通过仿真模拟和实物操作等多种方式，帮助学生深入了解和掌握塑料成型工艺与模具设计的相关知识。
1. 设计实践引导学生进行模具设计实践，通过实际操作，让学生更加深入地了解模具设计过程中的相关问题和注意事项，并提高学生的实际操作技能；2. 生产工艺实践引导学生进行生产工艺实践，通过生产过程中的实际操作，让学生对塑料成型工艺的过程、设备和处理技术有更加深刻的认识。
四、应用前景塑料成型工艺与模具设计是当今制造工业中非常重要的技术之一，相关应用领域广泛，例如家电、汽车、医疗器械等。
通过学习塑料成型工艺与模具设计课程，能够帮助学生更加深入地了解行业的现状与未来发展趋势，有利于提升其就业竞争力。
塑料成型工艺与模具设计
采用新型螺杆设计、优化口模结构等 方法，提高制品尺寸精度和表面质量。
05
模具设计的创新与实践
智能化模具设计
1
智能化模具设计是指利用先进的信息技术、人工 智能和大数据分析，实现模具设计的自动化、智 能化和精细化。
2
通过智能化设计，可以大大提高模具设计的效率 和精度，减少人工干预和误差，降低生产成本， 提高产品质量。
案例概述
本案例介绍了智能化技术在塑料成型工 艺与模具设计中的应用，以提高模具设
计的效率和精度。
快速原型制造
采用3D打印技术制作模具原型，缩短 了模具制作周期，降低了试模成本。
智能化技术应用
采用计算机辅助设计（CAD）软件进 行模具设计，利用仿真技术预测制品 成型过程和优化模具结构。
数据分析与优化
通过收集生产数据，分析制品缺陷和 模具问题，进一步优化模具设计和工 艺参数。
工艺特性要求
塑料成型工艺的特性决定了模具 设计的结构和尺寸，例如模具的 型腔、浇注系统、冷却系统等。
材料选择
塑料成型工艺对材料的要求也影 响了模具设计的选择，例如模具 材料的耐热性、耐磨性、耐腐蚀 性等。
模具设计对塑料成型工艺的制约
模具容量
模具的容量决定了能够成型的塑料制 品的大小和复杂程度。
模具温度控制
新材料选择
选用聚碳酸酯（PC）作为替代传统 聚乙烯（PE）的材料，具有更好的 强度、耐热性和透明性。
模具设计调整
针对新材料的特点，优化了模具结构 设计，如增加热流道、改进冷却系统 等。
工艺参数优化
根据新材料的特性，调整了注射温度、 注射压力、模具温度等工艺参数，提 高了成型效率和制品性能。
智能化模具设计实践案例
塑料成型工艺及模具设计
塑料成型工艺及模具设计
其中，注射成型是最常用的一种塑料成型工艺。
其基本步骤是将塑料颗粒加热熔化后，通过射杆注入到模具腔中，经过一定的冷却时间后，打开模具腔，取出成品。
注射成型具有成型速度快、产品质量高等优点，广泛应用于塑料制品的生产中。
在进行塑料成型之前，需要设计和制造适合的模具。
模具设计的主要目标是确保产品的形状、尺寸和质量的精度，同时提高生产效率和降低成本。
模具设计要考虑以下几个方面：
1.塑料成型工艺：不同的塑料成型工艺对模具的要求不同，需要根据具体的工艺选择合适的模具结构和材料。
2.产品设计：模具设计要基于产品的设计要求进行，确保产品能够被顺利地填充到模具中，并保证成型后的产品质量。
3.模具结构：模具的结构要简单、易于制造和维修，并能够适应长时间的生产运行。
4.流道设计：模具的流道是将熔融的塑料引导到模具腔中的通道，流道设计的合理与否将直接影响成型产品的质量和成型周期。
5.冷却系统：冷却系统的设计要确保塑料在充满整个模具腔的过程中能够快速冷却，以便更快地脱模。
6.凸凹模的设计：凸模和凹模是塑料成型中最基本的组成部分，需要根据产品的形状设计合适的凸凹模。
7.模具材料：模具材料的选择要基于塑料的性质和生产要求，常用的模具材料有金属、塑料和复合材料等。
总之，塑料成型工艺及模具设计是塑料制品生产中不可或缺的环节。
科学合理地选择塑料成型工艺和设计模具，能够提高产品的质量和生产效率，推动塑料制品工业的发展。
《塑料成型工艺及模具设计》课程标准
《塑料成型工艺及模具设计》课程标准一、课程定位本课程是模具设计与制造专业的主要专业课之一，也是模具设计与制造专业的核心课程之一。
本课程是在前序机械类课程：机械制图、公差配合与技术测量、机械基础学习基础上，以塑料模具为典型对象，为完成在实际岗位中对塑料模具设计的真实应用为目的的综合性、应用性的复合型课程。
为学生后续职业生存合发展奠定职业基础，是养成良好职业素养合严谨工作作风的整体能力的必须环节。
二、培养目标通过本课程的学习，使学生能运用课程的基本原理和方法，具备设计中等复杂程度的注塑模具的能力。
1.能力目标（1）模具工艺编制人员，具备分析塑料产品的工艺性，并能找出工艺难点，提出解决方法的能力；能编制常用的注塑成型工艺条件。
（2）模具设备维修人员，能选择合适的成型设备。
（3）模具设计人员，掌握塑料模具常用的几种分类和典型塑料模具结构，具备读图能力；能根据产品确定塑料模具的结构方案；能独立设计中等程度的注塑模具。
（4）模具钳工，能独立拆装简单的注射模具2.知识目标（1）了解塑料的物理性能、流动特性，成型过程中的物理、化学变化情况。
（2）掌握塑料的组成、分类以及常用塑料的特性。
（3）了解塑料成型的基本原理和工艺特点，正确分析成型工艺对模具的要求。
（4）掌握注塑成型设备对注射模具的要求（4）掌握常用注射模具的结构特点及相关零件的设计计算方法。
（6）掌握注射模具拆装的基本常识。
掌握注射模具基本零件的英文专业词汇。
3.其他目标（1）自我学习和信息获取能力——利用书籍或网络获得相关信息。
（2）使用工具能力。
（3）与人协作能力——互相帮助、共同学习、共同达到目标。
三、课程设计1.设计思想（1）坚持以高职教育培养目标为依据，基于本课程在模具制造类专业知识、能力构筑中的位置及这门技术的特点，突出应用能力和综合素质培养，充分注意“教、学、做”三结合。
（2）符合学生的认识过程和接受能力，遵循由浅入深、由易到难、循序渐进的原则。
塑料成型工艺与模具设计
塑料成型工艺与模具设计塑料是一种广泛应用于各种工业领域的材料，如塑料制品、汽车零部件、家用电器等。
要生产高质量的塑料制品需要掌握塑料成型工艺与模具设计。
1. 塑料成型工艺塑料成型工艺是将熔化的塑料通过模具加工成制品的过程。
常用的塑料成型工艺有注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压缩成型等。
1.1 注塑成型注塑成型是指将熔化的塑料加入注塑机的料斗，并经过高压注入到模具中形成成品。
注塑机主要由三个部分组成：进料口、注射器和模具。
注塑成型工艺适用于制造大批量，外形复杂的制品，例如手机外壳、键盘等。
1.2 挤出成型挤出成型是将熔化的塑料通过特殊的挤出机械，经过模头挤出，形成长条状塑料制品。
该成型工艺适用于制造管道、线缆、塑料块等制品。
1.3 吹塑成型吹塑成型是指将熔化的塑料通过吹塑机械，吹入气压模具中进行成型。
该成型工艺适用于制造各种形状的塑料瓶、塑料桶等中空制品。
1.4 压缩成型压缩成型是将熔化的塑料放入模具中，然后加热模具，使塑料成型。
该成型工艺适用于制造薄壁制品、电缆附件、电器配件等制品。
2. 模具设计模具设计是指根据塑料制品的形状、尺寸和用途，设计适合的模具。
模具由注塑模具、挤出模具、吹塑模具、压缩模具等不同类型组成。
2.1 注塑模具设计注塑模具是一种用于注塑成型的专用模具。
注塑模具设计时需要根据制品的尺寸、形状、壁厚和材质选择合适的模具材料和型号。
设计时需要考虑到模具的结构合理性、模具的冷却方式以及模具动力系统和操作系统的设计等方面。
2.2 挤出模具设计挤出模具是挤出成型必须的一种模具。
挤出模具设计时需要考虑到制品的形状、尺寸和挤出机的性能等因素。
挤出模具还需要考虑到挤出头和模头的结构以及设计选材等。
2.3 吹塑模具设计吹塑模具是吹塑成型必须的一种模具。
吹塑模具设计时需要考虑到制品的形状、尺寸、厚度、重量等因素。
同时还需要考虑到吹出模具的形状、结构和材质等。
2.4 压缩模具设计压缩模具是压缩成型必须的一种模具。
塑料成型工艺与模具设计名词解释
1名词解释1.注射成型：将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送入高温的料筒内加热熔融塑化，使其成为粘流态熔体，然后在注射机柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过喷嘴，注入模具型腔，经一定时间的保压冷却定型后，开启模具便可从型腔中脱出具有一定形状和尺寸塑料制件的成型方法，主要用于成型热塑性塑料件2.压缩成型：将粉状、粒状等的热固性塑料原料直接加入敞开的模具加料室内，然后在加热和加压的作用下，使塑料熔融充满型腔，并发生交联固化反应，硬化定型形成塑件，主要用于成型热固性塑料件3.压注成型：压注成型又称传递成型，其成型原理如图所示，先将固态成型物料加入加料腔内，使其受热软化转变为粘流态，并在压力机柱塞压力作用下，经过浇注系统充满型腔，塑料在型腔内继续受热受压，产生交联反应而固化定型4.挤出成型：挤出成型是将颗粒状塑料加入挤出机料筒内，经外部加热和料筒内螺杆机械作用而熔融成粘流态，并借助螺杆的旋转推进力使熔料通过机头里具有一定形状的孔道(口模)，成为截面与口模形状相仿的连续体，经冷却凝固则得连续的塑料型材制品。
5.中空吹塑成型：将挤出或注射出来的熔融状态的管状坯料置于模具型腔内，借助压缩空气使管坯膨胀贴紧于模具型腔壁上，冷硬后获得中空塑件，这种成型方法称中空吹塑成型。
6.塑料：以高分子合成树脂为主要成份、在一定温度和压力下具有塑性和流动性，可被塑制成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。
7.热塑性塑料：具有线型分子链成支架型结构加热变软，冷却固化可逆的塑料。
8.热固性塑料：具有网状分子链结构加热软化，固化后不可逆。
9.塑化压力(背压)指螺杆式注射成型时，螺杆头部熔体在螺杆转动后退时所受到的阻力。
(背压一般不大于2MPa )10.注射压力：注射压力是指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。
11.保压压力型腔充满后，注射压力的作用在于对模内熔体的压实，此时的注射压力也可称为保压压力。
12.型腔压力型腔压力是注射压力在经过注射机喷嘴、模具的流道、浇口等的压力损失后，作用在型腔单位面积上的压力。
《塑料成型工艺与模具设计》课程教学大纲
《塑料成型工艺与模具设计》课程教学大纲课程代号：ABJD0708课程中文名称：塑料成型工艺与模具设计课程英文名称：Thep1astictechno1ogyofmou1danddesignofmou1d课程类型：选修课程学分数：3学分课程学时数：48学时授课对象：材料成型与控制工程专业本课程的前导课程：画法几何及工程制图、材料力学、金属学及热处理、机械制造技术基础等课程。
一、课程简介《塑料成型工艺与模具设计》课程是材料成型与控制专业的一门专业必修课，是主干课之一。
主要研究塑料的成型工艺及其模具设计的一般理性知识，重点掌握注射成型的设计计算方法，达到能独立设计中等复杂程度塑料模具的能力，对气辅注射成型、精密注射模具设计、热流道模具设计等基本知识有所了解。
通过对本课程的学习，使学生掌握塑料的组成及特性，塑料成型工艺的特点，塑料制品结构设计，各种塑料模具的结构、设计原理和设计方法，了解模具制造技术的现状及发展趋势，为学生以后从事有关模具设计打下必要的基础。
二、教学基本内容和要求绪论课程教学内容：塑料及塑料工业的发展、塑料成型在在工业生产中的重要性、塑料模具的分类；塑料成型技术的现状与发展趋势；本课程的任务和学习方法。
课程的重点、难点：本章重点是塑料成型在在工业生产中的重要性、模具与塑料模具的概念；本章难点是模具CAD/CAE/CAM及塑料模标准化的理解。
课程教学要求：了解国内外塑料工业的发展概况；了解塑料成型在在工业生产中的重要性；理解本课程的性质和任务。
第1章高分子聚合物结构特点与性能课程教学内容：树脂与高聚物、聚合物的分子结构特点、高聚物的热力学性能及成型过程中的变化、塑料流变学、塑料粘度的调节、分子定向与定向作用。
课程的重点、难点：本章重点是高聚物的热力学性能及成型过程中的变化、高聚物的结晶、取向、降解的影响；本章难点是结晶、取向、降解的概念的理解。
课程教学要求：掌握树脂与塑料的概念；了解高分子与低分子的区别；掌握高聚物的分子结构与特性；理解结晶与非结晶的区别；掌握高聚物的热力学性能；了解高聚物的加工工艺性能；理解高聚物的结晶、取向、降解的概念。
模具成型工艺及模具设计
模具成型工艺及模具设计一、简介模具成型工艺及模具设计是制造业中的重要环节。
模具成型工艺是指将模具材料经过加工和组装制成模具的过程，而模具设计则是指在成型工艺的基础上进行模具结构和尺寸的设计。
本文将详细探讨模具成型工艺及模具设计的相关内容。
二、模具成型工艺2.1 模具材料的选择模具材料的选择直接影响到模具的质量和寿命。
常见的模具材料有钢材、铝材和铜材等，其中钢材应用最广泛。
选择模具材料时需要考虑工件的材料、尺寸和形状等因素，同时还要考虑生产批量和经济性。
2.2 模具零件的加工模具零件的加工包括铣削、钻孔、磨削、电火花等工艺。
不同的模具零件需要采用不同的加工方法和设备，以保证模具零件的精度和质量。
2.3 模具的组装模具的组装是指将各个零部件按照设计要求进行装配。
模具的组装需要注意零部件之间的配合间隙和精度要求，同时还需要进行调试和试模等工序，以确保模具的正常运行。
2.4 模具的表面处理模具的表面处理是为了提高模具的耐磨性和使用寿命。
常见的表面处理方法有电镀、热处理和涂层等，不同的表面处理方法适用于不同的模具材料和工件要求。
三、模具设计3.1 模具结构设计模具结构设计是指按照工件的形状和工艺要求确定模具的结构。
模具结构设计需要考虑模具的分型、脱模、冷却和通气等要求，同时还要考虑模具的强度和刚度等因素。
3.2 模具尺寸设计模具尺寸设计是指确定模具的尺寸和公差要求。
模具尺寸设计需要根据工件的尺寸和公差要求确定模具的尺寸，并考虑模具的加工精度和装配要求。
3.3 模具零件的选择模具零件的选择需要根据模具的结构和功能要求进行选型。
常见的模具零件有导柱、导套、滑块和弹簧等，选择合适的模具零件可以提高模具的精度和稳定性。
3.4 模具的可维护性设计模具的可维护性设计是指在模具设计中考虑维修和保养的方便性。
合理的模具结构和零件选型可以降低模具的维护成本和停机时间，提高生产效率。
四、总结模具成型工艺及模具设计是制造业中的关键环节。
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5.2 翻边成形工艺与模具设计 翻边是指利用模具将工件上的孔边缘或外缘边缘
翻成竖立的直边的冲压工序。
a）
b）
翻边形式
a）内孔翻边 b）外缘翻边
5.2.1 翻边成形典型案例 1.固定套 生产批量：中批量 材 料：08钢 料 厚：1mm
固定套零件图
3.基座片 生产批量：大批量 材 料：1Cr18Ni9 料 厚：0.3mm
基座片工件简图
总成形力：F= F起+F胀=11039+54078=65.117（kN）
7.模具结构设计
13
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3
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罩盖胀形模装配图
1—下模座 2、11—螺栓 3—压包凸模 4—压包凹模 5—胀形下模 6—胀形上模 7—聚胺脂橡胶 8—打杆 9—弹簧 10—上固定板 12—上模座 13—卸料螺钉
若在曲柄压力机上用薄料（t＜1.5mm）对小制件（面 积小于200mm2）压肋或压肋间校正工序时，变形力计算
P=KFt2
式中 K——系数，钢件取200～300，铜件和铝件取150～200。 F——起伏成形的面积。
2.凸包 压凸包时，毛坯直径与凸模直径的比值应大于4，属
于胀形性质的起伏成形。
平板毛坯局部压凸包时的许用成形高度和尺寸
b
两端固定，毛坯不能收缩时
p
2
b
t
d
m
a
x
t
2R
6.罩盖侧壁胀形计算 胀形系数的计算： K dmax 46.8 1.2
d0 39
由表5-3查得极限胀形系数为1.24。因此该工件可一
次胀形成形。
计算胀形前工件的原始长度L0： 其中L为R60一段圆弧的长。则L＝40.8mm；
Δh取3mm，则得：
能够一次成形加强肋的条件为
l l0 (0.7 ~ 0.75)
式中
l0
ε——许用断面变形程度；
l0——变形区横断面的原始长度（mm）； l——成形后加强肋断面的曲线轮廓长度（mm）；
δ——材料伸长率；
0.7～0.75——视加强肋形状而定，半球形肋取上限值，梯形肋取下限值。
两道工序成形的加强肋
dmax d0 d0
46.8 39 39
0.2
L0＝L(1 + 0.35δθ）+ Δh ＝40.8(+0.35×0.2)+ 3＝46.66mm
L0取整为47mm，如图所示。
胀形毛坯图
侧壁胀形力计算： 由附录B可查得： δb=430（Mpa） 则 胀形力：F=Sp=π×46.8×40×9.2=54078（N）
3.罩盖底部起伏成形计算 由表5-2查得许用成形高度如下： H＝0.15d＝2.25mm 此值大于工件底部起伏成形的实际高度，所以可一
次起伏成形。 起伏成形力的计算如下：
P KFt2 250 152 0.52 11039(N)
4
5.1.4 圆柱形件胀形 圆柱形空心毛坯胀形是将空心件或管状坯料沿径向
4—拉深肋 5—凸模
空心件胀形原理图
5.1.3 平面胀形 起伏成形主要用于增加工件的刚度和强度
C—C C
C
a）
b）
起伏成形
a）压加强肋 b）凸包
1.加强肋 常见的加强肋形式和尺寸见下表
名称 压肋
图例
R
h
D或B
r
α/（º）
（3~4）t （2~3）t （7~10）t （1~2）t —
压凸
— （1.5~2）t 3h （0.5~1.5）t 15~30
a）首次成形
b）最后成形
当加强肋与边缘距离小于（3～3.5）t时，需加大制 件外形尺寸，压形后增加切边工序。
冲压加强肋的变形力计算
F=KLtσb
式中 F——变形力（N）； K——系数，等于0.7～1（加强肋形状窄而深时取大值，宽而浅时取最小值）； L——加强肋的周长（mm）； t——料厚（mm）； σb——材料的抗拉强度（MPa）。
向外扩张，胀出所需凸起曲面的一种冲压加工方法。 1.刚性凸模胀形 2.弹性凸模胀形
刚性分瓣凸模胀形结构示意图
F
软模胀形 a)橡胶凸模胀形 b)倾注液体法胀形 c)充液橡胶囊法胀形
3.胀形的变形程度用胀形系数K表示
max
K dmax d0
式中
0
d0——毛坯原始直径； dmax——胀形后制件的最大直径。
p
材料许Biblioteka 凸包成形高度 hp/mm软钢
铝
黄铜
≤
≤
≤
（0.15~0.2）d （0.1~0.15）d （0.15~0.22）d
o
D 6.5 8.5 10.5 13 15 18 24 31 36 43 48 55
o
L 10 13 15 18 22 26 34 44 51 60 68 78
l 6 7.5 9 11 13 16 20 26 30 35 40 45
第5章成形工艺与模具设计
5.1 起伏成形工艺与模具设计 5.2 翻边成形工艺与模具设计 5.3 缩口成形工艺与模具设计 5.4 校平与整形
5.1 起伏成形工艺与模具设计
胀形是指利用摸具强迫材料厚度减薄和表面积增 大，得到所需几何形状和尺寸制件的冷冲压工艺方法。
5.1.1 胀形模设计典型案例 工件名称：罩盖 生产批量：中批量 材 料：10钢 料 厚：0.5mm
工件工艺性分析：
Ф40mm处由内孔翻边成形，Ф80mm是圆筒形拉深 件，可一次拉深成形。工序安排为落料→拉深→冲预孔 →翻边。
2.防尘盖 生产批量：大批量 材 料：10钢 料 厚：0.3mm
工艺性分析：
防尘盖工件简图
该工件需内孔翻边和浅拉深起伏
因为该工件是轴对称工件，材料厚度仅为0,3mm， 冲裁性能较好。为减少工序数，可采用复合模一次压制 成形。一次压制成形的特点是首先进行冲孔，再翻边成 形，最后落料。
4. 胀形毛坯的计算
0
胀形后制件最大直径
L0=L[1+(0.3~0.4δθ)]+Δh
式中
L——制件母线长度； δθ——制件切向最大伸长率； Δh——修边余量，约10～20mm。
5.胀形力的计算 软模胀形圆柱形空心件时，所需的单位压力p分下面
两种情况计算。 两端不固定，允许毛坯轴向自由收缩时
p
2t d max
工件的工艺性分析：
罩盖胀形工件简图
其侧壁是由空心毛坯胀形而成，底部由起伏成形。
5.1.2 胀形成形的原理及成形极限
毛坯的塑性变形区局限于变形区范围，材料不向变 形区外转移，也不从外部进入变形区内，是靠毛坯的局 部变薄来实现胀形的。
0
5
F
4
F压
3
2
1
平板毛坯胀形原理图 1—凹模 2—毛坯 3—压边圈