塑料成型工藝與模具設計（簡體書）

楊占堯，三級教授、第五屆高等學校國家級教學名師、河南省第八批優秀專家、2010年度國家級精品課程《家電產品模具工藝與制造》主持人、河南省省級教學團隊和特色專業建設主持人、河南省模具工業協會副理事長、中國模具工業協會教育與培訓委員會委員、中國機械工程學會高級會員。楊教授長期從事模具科研和教學工作。主持研究的《高職高專模具專業教材建設的研究與實踐》項目獲得2009年度河南省教學成果特等獎、《基于工作過程系統化的高職機械類課程開發的理論與實踐》項目獲得2011年度河南省高等教育教學成果特等獎；出版著作和教材22部，其中《沖壓模具圖冊》被評為2008年度國家級精品教材， 《塑料注射模結構與設計》、《Pro/E 3.0產品造型與模具設計案例精選》等3部教材入選普通高等教育“十一五”國家級規劃教材；發表學術論文60多篇；主持省部級以上教科研項目20余項，獲得省部級以上教科研獎勵10多項，獲得國家專利4項。楊教授堅持“傳道授業解疑惑，亦師亦友真性情”的教學理念，是國內模具行業和職業教育領域知名專家。

《高職高專"十二五"規劃教材:塑料成型工藝與模具設計》可作為高等職業院校、高等專科學校、五年制高職、成人高校、民辦高校及本科院校舉辦的二級職業技術學院模具專業的教學用書，也可作為數控技術、機械設計與制造等專業拓寬知識面、增設塑料模具選修課的教學用書，同時還可作為模具領域工程技術人員的參考資料。

項目一塑料原材料的選擇與分析
一、項目引入
二、相關知識
（一）塑料的特點
（二）塑料的組成
（三）塑料的分類
（四）熱塑性塑料成型工藝特性
（五）熱固性塑料成型工藝特性
（六）常用塑料簡介
三、項目實施
四、項目拓展
（一）聚合物大分子的鏈狀結構
（二）塑料的火焰鑒別法
（三）塑料制品材料選用基本原則
實訓與練習
項目二塑料成型方法的確定
一、項目引入
二、相關知識
（一）塑料制品生產系統組成
（二）塑料成型方法簡介
（三）注射成型
（四）壓縮成型
（五）壓注成型
（六）擠出成型
（七）氣動成型
（八）塑料模具分類
三、項目實施
（一）塑料殼體成型方法選擇
（二）成型工藝參數選擇
實訓與練習
項目三塑料制件的結構工藝性分析
一、項目引入
二、相關知識
（一）塑料制件設計基本原則
（二）塑件尺寸與尺寸精度
（三）塑件表面粗糙度
（四）塑件形狀和結構
（五）螺紋塑件設計
（六）齒輪塑件設計
（七）鉸鏈的設計
三、項目實施
實訓與練習
項目四 單分型面注射模設計
一、項目引入
二、相關知識
（一）單分型面注射模典型結構
（二）注射機與注射模匹配
（三）型腔數目的確定與布排
（四）分型面的選擇
（五）普通澆注系統設計
（六）流動比校核
（七）澆注系統流動平衡
（八）模具排氣
（九）成型零部件結構設計
（十）成型零部件工作尺寸計算
（十一）成型零部件壁厚計算
（十二）推出機構設計概述
（十三）一次推出機構設計
（十四）定模脫模機構
（十五）帶螺紋塑件的脫模機構
（十六）溫度調節系統
（十七）模具冷卻系統計算
（十八）冷卻系統設計
（十九）加熱系統設計
（二十）合模導向機構設計
（二十一）結構零部件設計
（二十二）標準模架
（二十三）標準模架選用要點
三、項目實施
（一）確定模具結構形式
（二）確定型腔數量和排列方式
（三）分型面位置的確定
（四）注射機選擇
（五）澆注系統設計
（六）排氣系統設計
（七）成型零件結構設計
（八）成型零件尺寸計算
（九）成型零件鋼材選用
（十）冷卻系統設計
（十一）選擇模架
（十二）選用標準件
（十三）注射機有關參數校核
（十四）模具裝配圖繪制
（十五）模具零件圖繪制
四、項目拓展
（一）注射模試模前技術檢查
（二）試模前準備工作
（三）注射模試模調整要點
（四）調試過程中可能出現的問題、產生原因和調整辦法
實訓與練習
項目五 雙分型面注射模設計
一、項目引入
二、相關知識
（一）三板式注射模具
（二）雙分型面注射模工作原理與設計要點
（三）注射機與注射模匹配
（四）澆注系統設計
（五）點澆口凝料脫出和自動墜落
（六）潛伏澆口凝料脫出和自動墜落
（七）二次推出機構
（八）雙分型面注射模典型結構
三、項目實施
（一）塑件圖分析
（二）分型面位置確定
（三）確定型腔數量和排列方式
（四）確定注射機型號
（五）確定模具結構形式
（六）確定成型工藝
（七）澆注系統設計
（八）排氣系統設計
（九）成型零件設計
（十）冷卻系統設計
（十一）選擇模架
（十二）選用標準件
（十三）校驗注射機型號
（十四）繪制模具裝配圖
（十五）繪制模具零件圖
實訓與練習
項目六 側向分型與抽芯注射模設計
一、項目引入
二、相關知識
（一）側向分型或抽芯機構的類型
（二）斜導柱側抽芯注射模結構組成及工作過程
（三）抽芯距與抽拔力計算
（四）斜導柱側抽芯機構設計
（五）斜導柱側向分型與抽芯機構的結構形式
（六）彎銷抽芯機構
（七）斜導槽分型與抽芯機構
（八）斜滑塊抽芯機構
（九）頂出抽芯機構
（十）液壓或氣動抽芯機構
（十一）手動分型抽芯機構
（十二）齒輪齒條抽芯機構
三、項目實施
（一）計算抽芯距
（二）確定型腔數目及排布
（三）選擇分型面
（四）確定澆注系統
（五）確定推出方式
（六）確定抽芯方式
（七）確定模溫調節系統
（八）設計成型零件結構
（九）確定模具結構方案
（十）繪制模具總裝配圖
實訓與練習
項目七 塑料壓縮成型模設計
一、項目引入
二、相關知識
（一）壓縮模的典型結構及組成
（二）壓縮模的分類
（三）壓縮模的結構選用
（四）模具結構設計要點
（五）模具結構設計要點
（六）壓縮模與壓機的關系
三、項目實施
（一）塑件的結構、尺寸精度與表面質量分析
（二）模塑方法的選擇及工藝流程的確定
（三）模塑設備型號與主要參數的確定
（四）加壓方向與分型面的選擇
（五）凸模與凹模配合的結構形式
（六）確定成型零件的結構形式
（七）繪制模具圖
實訓與練習
項目八 塑料壓注成型模設計
一、項目引入
二、相關知識
（一）壓注模的典型結構與組成
（二）壓注模的分類
（三）壓注模結構設計要點
三、項目實施
（一）選擇塑件成型方式
（二）塑件成型工藝過程
（三）分析塑件結構工藝性
（四）選用壓注模用壓力機
（五）設計導向機構
（六）確定設計方案
（七）繪制模具圖
實訓與練習
項目九 其他塑料成型模具設計
一、熱流道注射模具設計
（一）對塑料品種的性能要求
（二）絕熱流道注射模
（三）熱流道注射模
（四）閥式澆口熱流道注射模
（五）內加熱的熱流道注射模
二、塑料擠出模具設計
（一）擠出模結構組成及分類
（二）匹配擠出模與擠出機
（三）棒材擠出成型機頭
三、熱固性塑料注射模具設計
（一）熱固性塑料注射成型工藝要點
（二）熱固性塑料注射模簡介
四、共注射成型
五、氣體輔助注射成型
（一）氣體輔助注射成型原理
（二）標準成型法
（三）氣體輔助注射成型特點
六、低發泡注射成型
（一）低壓法低發泡注射成型
（二）高壓法低發泡注射成型
實訓與練習
項目十 塑料模具課程設計
一、項目引入
二、相關知識
（一）塑料模具設計基本要求
（二）塑料模具設計程序
（三）總結和答辯
（四）考核方式及成績評定
三、項目實施
附錄
一、塑料注射模零件技術條件（GB／T 4170—2006）
二、塑料注射模技術條件（GB／T 12554—2006）
三、塑料注射模模架技術條件（GB／T 12556—2006）
參考文獻

2.注射成型生產前的準備
為了使注射成型生產順利進行和保證制品質量，在注射成型前應做一定的準備工作，如原料預處理、清洗機筒、預熱嵌件和選擇脫模等。
（1）原料預處理
生產前對成型原料進行的預處理包括分析檢驗成型原料的質量和預熱干燥。
①分析檢驗成型原料的質量：根據注射成型對原料的工藝特性要求，檢驗原料的含水量、色澤、細度及均勻度、有無雜質并測試其熱穩定性、流動性和收縮率等指標。如果檢驗中出現問題，應及時采取措施加以解決。
②預熱干燥：對吸濕性強的塑料，如尼龍、聚碳酸酯、ABS等，成型前應根據成型工藝允許的含水性要求，進行充分的預熱干燥，除去物料中過多的水分和揮發物，以防止成型后塑件出現氣泡和銀絲等缺陷，同時也可以避免注射時發生水降解。
（2）清洗料筒
生產中如需改變塑料品種、更換物料、調換顏色，或發現成型過程中出現了熱分解或降解反應，則應對注射機料筒進行清洗。通常，柱塞式注射機料筒大，必須將料筒拆卸清洗。對于螺桿式料筒，可采用對空注射法清洗。采用對空注射法清洗螺桿式料筒時，若欲更換的塑料的成型溫度低于料筒內殘料的成型溫度時，應將料筒和噴嘴溫度升高到欲換塑料的最高成型溫度，切斷電源，加入欲換塑料的回料，并連續對空注射，直到將全部殘料排除為止；若欲更換的塑料的成型溫度高于料筒內殘料的成型溫度時，應將料筒和噴嘴溫度升高到欲換塑料的最低成型溫度，然后加入欲換塑料或其回料，并連續對空注射，直到將全部殘料排除為止。若欲更換的兩種塑料成型溫度相差不大時，不必變更溫度，先用回料，然后用欲換塑料對空注射即可。殘料屬熱敏性塑料時，應從流動性好、熱穩定性好的聚乙烯、聚苯乙烯等塑料中選擇黏度較高的品級作為過渡料對空注射。
（3）預熱嵌件
對于有嵌件的塑料制件，由于金屬與塑料的收縮率不同，嵌件周圍的塑料容易出現收縮應力和裂紋，因此，成型前對嵌件進行預熱，減小它在成型時與塑料熔體的溫差，避免或抑制嵌件周圍的塑料出現的收縮應力和裂紋。在嵌件較小時對分子鏈柔順性大的塑料也可以不預熱。
（4）選擇脫模劑
注射成型生產中，為了使塑料制件容易從模具內脫出，有的模具型腔或模具型芯還需涂上脫模劑，常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟和硅油等。對于含有橡膠的軟制品或透明制品不宜使用脫模劑，否則將影響制品的透明度。
3.注射成型過程
完整的注射成型工藝過程可以分為加料、塑化計量、注射充模和冷卻定型等三個階段，下面分階段闡述成型的工作原理。
（1）加料
將粒狀或粉狀塑料加入注射機料斗，由柱塞或螺桿帶人料筒進行加熱。
（2）塑化計量
成型物料在注射機機筒內經過加熱、壓實以及混合等作用以后，由松散的粉狀或粒狀固態轉變成連續的均化熔體的過程稱為塑化。均化包含四方面的內容，即物料經過塑化之后，其熔體內必須組分均勻、密度均勻、黏度均勻和溫度分布均勻。計量是指能夠保證注射機通過柱塞或螺桿，將塑化好的熔體定溫、定壓、定量地輸出機筒所進行的準備工作，這些工作均需注射機控制柱塞或螺桿在塑化過程中完成。