模具设计-热固性塑料注射成型及模具
塑料成型工艺及模具设计PPT课件
9.2.2 压注模专用零件结构设计
式中 A—加料腔断面积，cm3 N —专用压机辅助缸的额定压力，Ｔ； q — 成型塑料所需的挤压力,按表9-1选用。
9.2.2 压注模专用零件结构设计
当压机确定后，还应计算校核加料 腔内产生的单位挤压力是否足够。 计算校核式为：
1000Ｎ/A=P′≥ｑ 式中 Ｎ－压机额定压力，Ｔ；
P′－实际单位挤压力，Ｋｇ／ cm3
ｑ—不同塑料所需单位挤压力， 参见表9-1
9.2.2 压注模专用零件结构设计
2)加料腔的高度 H=V/A+(0.8 ～ 1.5cm)
(9-5) 式中 H－加料腔高度
V－塑件及浇注系统，以及残余 废料为松散原料时的总体积；
A－加料腔的端面积
9.2.2 压注模专用零件结构设计
2.柱塞
普通压机用压注模柱塞的结构形式如图9－12所示， 图c的柱塞用于移动式模具，外形为头部倒角的简单圆 柱形，图a、b、d的柱塞带有底板，以便固定在压机 上。柱塞与底板之间可做成组合式或整体式。图d的柱 塞上开设有环形槽，塑料溢入充满并固化在槽里，起 到了活塞环的作用，它将阻止塑料从间隙中较多地溢 出。图a、d柱塞端面开设有些楔形沟槽，图9－13清
9.2 压注模
9.2.1 压注模的类型 9.2.2 压注模专用零件结构设计
9.2.1 压注模的类型
（一）普通压机用压注模
1.移动式压铸模(见图9-4)
热固性塑料的注塑成型加工知识
为改进制品的质量和重现性采用了许多不 同的和专门的技术。鉴于有一些热固性聚合物在 加热时产生气体，在模具被部分充满后往往有一 个放气操作。在这一步骤中，模具微微开启，以 便让气体逸出，然后迅即关闭，把余下物料再注 人。
注压模塑提供了较高的强度、较好的尺寸控 制，并改进了表面状态（外观），这是因为采用 了带有伸缩式膜腔与膜芯的模具而得到的，注射 过程中模具可以开启 1／8—l／2in，并随后迅速 压紧，似模具关闭那样。
注射模塑工艺过程利用一螺杆使物料流经 加热过的机筒，机筒则以水或油循环于机筒四周 的夹套中。螺杆可按每种材料的不同类型加以设 计，稍加压缩以脱除空气并加热物料获得低粘 度。大多数热固性物料在此处的流动都是相当好 的。
使物料进入模具的操作是中止螺杆转动和 用液压把螺杆高速推向前，使被塑化的低粘度物 料压入模具中。这种快速流动要求在 0．5 秒的 时间里填满模腔，压力需达到 193MPa。一旦填满 膜腔时物料的高速流动产生更大的摩察热以加
热固性塑料注塑利用一螺杆或一柱塞把聚 合物经一加热过的机筒（120～260F）以降低粘 度，随后注入一加热过的模具中（300—450F）。 一旦物料充满模具，即对其保压。此时产生化学 交联，使聚合物变硬。硬的（即固化的）制品趁 热即可自模具中顶出，它不能再成型或再熔融。
注塑成型设备有带一用以闭合模具的液压 驱动合模装置和一能输送物料的注射装置。多数 热固性塑料都是在颗粒态或片状下使用的，可由 重力料斗送入螺杆注射装置。当加工聚酯整体模 塑料（BMC）时，它有如“面包团”，采用一供料
为加工设备所克服。
菜呢！他满口答应着。结果程
热塑性塑料和热固性塑料在加热时都将降 低粘度。然而，热固性塑料的粘度却随时间和温 度而增加，这是因为发生了化学交联反应。这些 作用的综合结果是粘度随时间和温度而呈 U 型曲 线。在最低粘度区域完成充填模具的操作这是热 固性注射模塑的目的，因为此时物料成型为模具 形状所需压力是最低的。这也有助于对聚合物中 的纤维损害最低。
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
第三章 塑料注射模具设计-1
3、具有侧向抽芯时的最大开模行程校核
Hc
H1
H2
第四节
浇注系统设计
1)将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而
平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气 体能及时顺利排出。输送流体
作用
2)在塑料熔体填充及疑固的过程中，将 注射压力有效地传递到型腔的各个部位， 以获得形状完整、内外在质量优良的塑 料制件。传递压力
分类
普通流道浇注系统
无流道浇注系统
主流道 组成 分流道 浇口 冷料穴
浇注系统的 设计原则
布局
尽可能采用平衡式布置 型腔布置和浇口开设部位尽 可能对称，防偏产生溢料 尽可能紧凑，减小模具尺寸
热量及压力损失要小：浇注系统的流程尽可能短，尺寸尽可能大。减少折弯、提 高光洁度; 浇注系统应按型腔布局设计，尽量与模具中心线对齐; 制品投影面较大时，应避免在模具单面开设浇口，否则会造成注射时受力不均;
(3)塑化能力
注塑机的塑化能力是影响模腔数目的另一个重要因素。将射出机 的塑化能力（P）除以每分钟估计的射出次数 (X)和塑件重量 (W)， 即可计算出模腔数目。 模腔数目 = P / ( X × W) 模腔数目 = (K*M*T/3600- m浇)/ mi
M是注塑机的公称塑化量(g/h);T是注射成型周期(s)
课本中的模具
（5）组合活动镶块 & & &
四、其他模具 （1）定模设有推出机构的模具；
（2）弹簧分型拉杆定距式双分 型面模具；￥ （3）带自动脱螺纹机构的模具； 螺纹脱模机构动画.swf
定模设有推出机构
（4）带双向推出机构的模具；
（5）其它
带自动卸螺纹机构
马达固定板 感应开关 水路接头 垃圾钉 滑块镶针 滑块镶针 波 滑 珠 块 未 未 未
塑料成型工艺与注射模具设计 (4)
2
相关知识点
（2）嵌件 的预热
为了满足装配和使用强度的要求，塑件内经常要嵌入金属嵌 件。由于金属和塑料收缩率相差较大，因而在塑件冷却时，嵌 件周围产生较大的内应力，导致嵌件周围塑料层强度下降和出 现裂纹。因此，成型前应对金属嵌件进行预热，以降低它与塑 料熔体的温差，减小内应力。
2
相关知识点
（3）料筒 的清洗
2
相关知识点
螺杆式注射机注射成型工作循环，如图4-3所示。
图4-3
2
相关知识点
与柱塞式注射机注射成型相比 较，螺杆式注射机注射成型由于 螺杆的剪切作用，塑料混合均匀， 塑化效果好，改善了成型工艺， 提高了塑件质量。同时扩大了注 射成型塑料品种的范围和最大注 射量。因此，对于热敏性和流动 性差的塑料和大、中型塑件，一 般可用移动螺杆式注射机成型。
2
相关知识点
当残余压力为正值时，脱模比较困 难，塑件容易被刮伤甚至破裂；当残 余压力为负值时，塑件表面易出现凹 陷或内部有真空泡。因此，只有残余 庄力接近为零时．脱模较顺利，而且 可获得较满意的塑件。 ◆塑件的冷却速率应适中，冷却速率 过快或模温不均匀，都会导致冷却不 均和收缩的不一致，使塑件内部产生 内应力，出现翘曲变形。
2
相关知识点
完整的注射过程包括加料、塑化、 注射、保压、冷却和脱模等几个阶段。 （1）加料 将粉状或粒状的塑料加入注射机料 斗，由柱塞或螺杆带入料筒内加热。 （2）塑化 成型塑料在注射机料筒内经加热、 压实以及混料等作用，由松散的粉状 颗粒或粒状的固态转变为连续的均匀 塑化熔体的过程。对塑化的要求是： 在规定的时间内塑化出足够数量的熔 融塑料；塑料熔体进入模具型腔内之 前应达到规定的成型温度，而且熔体 各点温度应均匀一致，避免局部温度 过低或温度过高。
《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。
塑料成型工艺及模具设计叶久新王群版
塑料成型⼯艺及模具设计叶久新王群版塑料成型⼯艺及模具设计叶久新王群版第⼀ - - 三章1、塑料成型⽅法：注射成型有浇注系统成型热塑性塑料压缩成型⽆浇注系统成型热固性塑料压注成型有浇注系统挤出成型有浇注系统2、塑料模具分为：注射模具、压缩模具、传递模具、挤出模具、中空吹塑模具、热成型模具3、不同温度时聚合物呈现的三种状态：低温态温度较低时呈玻璃态（固体态），在外⼒的作⽤下，有⼀定的变形，但变形可逆，即外⼒消失后，其变形也随之消失。
⾼弹态是橡胶态的弹性体。
其变形能⼒显著增加，但变形仍可逆。
黏流态是粘性流体，常称为熔体。
加⼯不可逆，⼀经成型冷却，形状保留。
4、聚合物单体经过聚合反应⽣成的⾼分⼦聚合物5、塑料是以合成树脂为主要成分，加⼊适量的添加剂⽽组成的混合物。
优点：密度⼩、质量轻；⽐强度、⽐刚度⾼；电⽓性能好；光学性能好；化学稳定性⾼；减摩、耐磨及减振、隔⾳性能好；多种防护性能合成树脂的分⼦及结构分类：热固性塑料热塑性塑料6、添加剂包括填充剂（增量作⽤⼜有改性效果）、稳定剂、润滑剂、着⾊剂和固化剂等。
7、交联------聚合物由线型结构转变为体型结构的反应.8、降解——聚合物分⼦可能由于受到热和应⼒的作⽤或微量⽔分、酸、碱等杂质及空⽓中氧的作⽤⽽导致其相对分⼦质量降低的现象.9、塑化-------加⼊的塑料在料筒中进⾏加热由固体颗粒转化成粘流态并且具有良好的可塑性过程.10、流动性塑料熔体在⼀定的温度、压⼒作⽤下填充模具型腔的能⼒热塑性塑料检测：熔融流动指数测定法、螺旋线长度试验法影响塑料流动性的因素有以下三个：温度料温⾼，则流动性⼤。
压⼒注射压⼒增⼤，则熔体收剪切作⽤越⼤，流动性也越⼤。
模具结构浇注系统的形式，尺⼨，布置，冷却系统的设计，溶料的流动阻⼒等因素流动性较好的塑料有：聚⼄烯、聚丙烯、聚苯⼄烯、醋酸纤维等流动性⼀般的塑料有：ABS（不透明）、AS、有机玻璃、聚甲醛等截⾯形状分流道较⼩流动性较差的塑料有：聚碳酸酯、硬聚氯⼄烯等截⾯形状分流道较⼤ 11、热塑性塑料的种类有：通⽤塑料聚⼄烯（PE）线型结晶，是塑料⼯业中产量最⼤的品种，⽆毒、⽆味、呈乳⽩⾊。
塑料模具设计 重点总结(高分子材料专业)2
塑料模具设计重点总结(高分子材料专业)2无流道浇注系统是指在注塑成形的过程中不产生流道凝料的浇注系统。
其原理是采用加热的办法或者绝热的办法，是整个生产周期中从主流道入口起到型腔浇口止的流道中的塑料一直保持熔融状态，因而在开模时，只需取出产品而不必取出浇注系统凝料。
采用绝热的办法的称为绝热流道模具，采用加热的办法的称为热流道模具，目前在应用上以后者为主。
绝热流道注塑模具绝热流道系统是将流道设计得相当粗大，以致流道中心部位的塑料在连续注塑时来不及凝固而始终保持熔融状态，从而让塑料熔体能通过它顺利地进入型腔。
分类：1．单型腔的井坑式喷嘴：又名井式喷嘴，绝热主流道，是最简单的绝热式流道，适用于单型腔。
2．多型腔的绝热流道模具：又称为绝热分流道模具，浇口常见有主流道型浇口，针点浇口等热流道注塑模具热流道模具的优点：1．节省了普通浇注系统流道凝料的回收加工的费用。
2．缩短成形周期，省去脱浇注系统的时间，和有时为了冷却粗大的浇注系统所多耗费的时间。
3．能更有效完成地利用注塑机的注塑能力生产出较大的产品，节省了每次注塑时耗于浇注系统的料。
与三板式模相比由于无需脱浇注系统，所需的开模行程大大减小能生产高度更大的制品。
4．浇注系统粗大且保持最佳的熔融状态，因此充模流动阻力减少，有效补料的时间延长，有利于提高制品质量。
同时由于不需在新料中大量掺入回收的浇口料，也有益于提高制品质量。
热流道模具的缺点：1．开机时要较长时间才能到达稳定操作，因此开机时废品较多。
2．需要操作技能较高的专业人员。
3．模具结构复杂，成本高，需要增添外接温控仪等辅助设备。
4．易出现熔体泄露、加热元件故障等较敏感问题，需精心维护，否则产生热降解等不良现象。
具有以下性质的塑料，适宜采用热流道模具：1．加工温度的范围宽，熔体粘度随温度变化小的塑料。
2．对压力敏感，不加压力时不流延，但施以很小压力即容易流动的塑料熔体。
3．热变形温度较高。
制品在高温下而能快速固化，并能快速脱出的塑件。
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热固性塑料模具
气辅成型模具 思考与练习
第八章 塑料成型新技术
8.1 热固性塑料注射成型模具 一、热固性塑料注射模
9.热固性塑料注射模具的加热
问题
目的与要求 重点和难点
交联反应需要模具有足够的温度，模温直接 影响塑件的质量与生产效率。 模温要均匀且热量损失要小 模具加热常用电热管或电热套，一般每公斤 模具要30～40W的电功率。 模具与注射机安装板间应有隔热层
第八章 塑料成型新技术
人生最大的快乐不在于占有什么， 而在于追求什么的过程。
——本 生
问题
目的与要求 重点和难点
热固性塑料模具
气辅成型模具 思考与练习
第八章 塑料成型新技术
8.1 热固性塑料注射成型模具
目的与要求：
问题
目的与要求 重点和难点
1.了解热固性塑料与热塑性塑料模具设计的不 同点。 2.了解气辅成型模具的工艺过程及设计要点。 重点和难点： 热固性塑料注射模及气辅成型模具设计要点
1.热固性塑料注射成型过程
开模取件
第八章 塑料成型新技术
8.1 热固性塑料注射成型模具 一、热固性塑料注射模
2.热固性塑料注射模基本结构及特点
问题
目的与要求 重点和难点
与热塑性塑料注射模结构基本相同：成型部分、浇注系统、 导向机构、推出机构、侧抽机构、加热及排气系统 模具要考虑加热 塑料在成型前要有足够的烘烤
第八章 塑料成型新技术
8.1 热固性塑料注射成型模具 一、热固性塑料注射模
7.推出机构设计
问题
目的与要求 重点和难点
常用推杆推出，易于加工调整、飞边易于清 除；若用推板推出则应采用锥面配合。 型芯与型腔的配合间隙应在0.03mm，表面粗 糙度达Ra0.2μ m以下。
热固性塑料模具
气辅成型模具 思考与练习
热固性塑料模具
气辅成型模具 思考与练习
第八章 塑料成型新技术 热压成型
问题
目的与要求 重点和难点
原理 将塑料膜或塑料板加热到半融状态(>Tg)，以压 力将其成型至与模具型腔相同的形状，冷却后经后 处理(如:裁边)即得所需产品。
热固性塑料模具
气辅成型模具 思考与练习
过程
加热 加压成型 冷却 裁边
模具寿命低。
第八章 塑料成型新技术
8.1 热固性塑料注射成型模具 一、热固性塑料注射模
5.浇注系统设计
问题
目的与要求 重点和难点
高温流道成型法
流道较宽较薄，加热能迅速升温，使塑料在流道中
便能产生一定的交联反应，流动性大大降低，不易
产生溢料飞边。 热固性塑料受热会降低粘
热固性塑料模具
气辅成型模具 思考与练习
度，继续受热交联反应后
流动性大降。
第八章 塑料成型新技术
8.1 热固性塑料注射成型模具 一、热固性塑料注射模
问题
目的与要求 重点和难点
5.浇注系统设计 冷流道浇注系统
流道做成单独的衬套，周围冷却T<100℃，塑 料不固化实现无流道凝料连续注射。
热固性塑料模具
气辅成型模具 思考与练习
第八章 塑料成型新技术
热固性塑料模具
气辅成型模具 思考与练习
模具设计时要考虑充分排气
尽量减少拼缝
考虑防腐性和耐蚀性
第八章 塑料成型新技术
8.1 热固性塑料注射成型模具 一、热固性塑料注射模
3.注射成型适用的材料
问题
目的与要求 重点和难点
流动性好
热固性塑料模具
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塑化温度范围宽
热稳定性好 快速固化性 其它要求
第八章 塑料成型新技术
8.1 热固性塑料注射成型模具 一、热固性塑料注射模
5.浇注系统设计
问题
目的与要求 重点和难点
主流道与冷料穴 主流道直径较小：锥度为1～2° 塑料直接进入高温模具，流动性提升 减小不可重复利用的主流道凝料和固化时间 主流道末端设置较大的冷料穴：存贮喷嘴端部已固化的 塑料。
热固性塑料模具
8.1 热固性塑料注射成型模具 一、热固性塑料注射模
6.成型零件设计
问题
目的与要求 重点和难点
尽量不采用镶拼结构 成型零件工作尺寸计算（与热塑性塑料工作尺 寸计算方法相同） 开模与抽芯（也要用到侧抽芯机构或用熔芯技
热固性塑料模具
气辅成型模具 思考与练习
术成型复杂的内侧凹塑件）
材料、热处理和表面粗糙度
气辅成型模具 思考与练习
第八章 塑料成型新技术
8.1 热固性塑料注射成型模具 一、热固性塑料注射模
5.浇注系统设计
问题
目的与要求 重点和难点
分流道
平衡式布局，使各型腔同时充满、同时固化
热固性塑料模具
气辅成型模具 思考与练习
常采用梯形截面或圆形截面
浇口
大小适中 大浇口：可延长寿命，不利于摩擦生热和浇口去除 小浇口：利于摩擦生热、塑件美观，但浇口易磨损，
为防止滑动部分被拉毛，局部淬火表面强化
处理，硬度可达HRC54～58以上。
第八章 塑料成型新技术
8.1 热固性塑料注射成型模具 一、热固性塑料注射模
8.排气槽设计
问题
目的与要求 重点和难点
型腔中的气体和塑料产生的挥发物要及时排 出，否则会出现麻点、凹陷、气泡等缺陷。 排气槽深度0.03～0.05mm，宽4～6mm。 排气槽深度也可达0.1～0.5mm，但在靠近模 腔边缘处留2mm不开穿，以防溢料。
热固性塑料模具
气辅成型模具 思考与练习
第八章 塑料成型新技术
8.1 热固性塑料注射成型模具 一、热固性塑料注射模
粉状或粒状塑料
问题
目的与要求 重点和难点
一定温度 专用热固性塑料注射机
一定压力
注射机喷嘴
热固性塑料模具
气辅成型模具 思考与练习
模具加热到预定温度 模具型腔 模具浇注系统
发生交联反应 固化成型
夹持
应用 免洗餐具、冰箱內槽等
第八章 塑料成型新技术 热压成型
问题
目的与要求 重点和难点
热压成型制品
热固性塑料模具
气辅成型模具 思考与练习
第八章 塑料成型新技术
8.1 热固性塑料注射成型模具 一、热固性塑料注射模
4.热固性塑料注射模分型面设计
问题
目的与要求 重点和难点
既要防止溢料(0.01mm)又要充分排气: 减小接触面积
热固性塑料模具
气辅成型模具 思考与练习
分型面上尽量减少孔穴与凹坑
分型面表面硬度和光洁度要高 开设专门的排气槽 分型面模板要有很好的刚性