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制品与模具设计课程总结
第二章 塑料制件设计
一、热塑性塑料的工艺性能(重点前两个性质) 1.收缩性
塑件从塑模中取出冷却到室温后，塑件的各部分尺寸都比原来在塑模中的尺寸有所缩小，这种性能称为收缩性。
影响收缩的基本因素： 成型收缩的形式： (1)塑料品种 (1)塑件的线尺寸收缩 (2)塑件特性 (2)收缩方向性 (3)进料口的形式、尺寸、分布 (3)后收缩 (4)成型条件 (4)后处理收缩 2.流动性
塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性。 熔体流动速率 (MFR)，也指熔融指数（MI，melt index），是在标准化熔融指数仪中于一定的温度和压力下，树脂熔料通过标准毛细管在一定时间内（一般10min）内流出的熔料克数，单位为g/10min。
分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高、螺流动长度长、表现粘度小，流动比大的塑料流动性就好。
影响流动性的主要因素： 温度——料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异。 压力——注塑压力增大则熔融料受剪切作用大，流动性也增大。 模具结构——凡促使熔融料降低温度，增加流动性阻力的则流动性就降低。 3.结晶性
一般结晶性塑料为不透明或半透明，无定形料为透明（如有机玻璃等）。
例外：聚(4)甲基戊烯为结晶型塑料却有高透明性，ABS为无定形塑料但却并不透明。 4.热敏性及水敏性
热敏性：对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易出现变色、降解、分解的倾向。这种性能称为热敏性。
水敏性：有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为水敏性。 5.吸湿性
吸湿性：塑料对水分的亲疏程度 塑料大致可分为以下两种： 吸湿、粘附水分，如，聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚砜 不吸水也不易粘附水分，如，聚乙烯、聚丙烯 6.应力开裂及熔体破裂
应力开裂：是指有些塑料对应力比较敏感，成型时容易产生内应力，质脆易裂，当塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂的现象，被称为应力开裂。
熔体破裂：是指当一定熔融指数的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时当流速超过某一数值时，熔体表面即发生横向裂纹，这种现象被称为熔体破裂。 7.相容性(共混性) 8.塑料状态与加工性
二、热固性塑料的工艺性能 1.收缩性 同上 2.流动性
以拉西格流动性（以毫米计）来表示，数值大则流动性好。 影响流动性的因素： (1)塑料品种，一般树脂分子量小,填料颗粒细且呈球状, 水、增塑剂、润滑剂含量高的，流动性大。 (2)模具结构，模具成型表面光滑、型腔形状简单，有利于改善流动性。 (3)成型工艺，采用预压锭及先预热，提高成型压力，提高成型温度（在低于塑料硬化温度的条件下） 等都能提高塑料的流动性。 流动性对成型的影响： 流动性过大，溢料过多，填充不密实，塑件组织疏松，树脂与填料混合不均，易粘模，脱模和清理困 难及早硬化等缺陷； 流动性过小，则填充不足，不易成型，成型压力增大。 3.比容和压缩率
比容：每一克塑料所占有的体积（以cm3/g计）
压缩率：塑粉与塑件两者体积或比容之比值（其值恒大于1） 4.固化特性
在热固性塑料的成型过程中，树脂发生交联反应，分子结构由线型变为体型，塑料由既可熔又可溶变为既不熔又不溶的状态，在成型工艺中把这一过程称为固化（熟化）。 5.水分及挥发物含量
来源：(1)塑料生产过程中遗留下来及成型之前在运输、保管期间吸收。(2)是成型过程中化学反应的副产物。 产生的影响： 流动、收缩、气泡、腐蚀、气味等 处理方法：预热干燥，开排气槽，加排气工步 6.热固性塑料受热时的物理状态
加热时很快由固态变成粘流态，这种状态存在的时间很短；
化学作用使分子结构由线性变为网状，分子停止运动，塑料硬化成坚硬的固体。
三、塑件工艺性设计
塑件的工艺性：是塑件对成型加工的适应性。
塑件工艺性设计包括：塑料材料选择、尺寸精度和表面粗糙度、塑件结构。 塑件工艺性设计的特点：应当满足使用性能和成形工艺的要求，力求做到结构合理、造型美观、便于制造。 1.塑件的尺寸影响因素
①塑料的流动性（大而薄的塑件充模困难）
②设备的工作能力（注射量、锁模力、工作台面） 2.塑件的精度影响因素
①模具的制造精度、磨损程度和安装误差
②塑料收缩率的波动以及成型时工艺条件的变化 ③塑件成型后的时效变化
四、塑件的形状与结构设计 1.表面形状
①塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型 ②应易于模塑，避免侧向分型抽芯
③塑件的形状设计还应有利于提高强度和刚度。如薄壳制件可设计成球面和拱形曲面。
2.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α，在模具上称为脱模斜度。
脱模斜度取决于塑件的形状、壁厚及塑料的收缩率，一般取30′～1°30′。 脱模斜度方向：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。
脱模斜度设计要点：
①塑件精度高，采用较小脱模斜度
②尺寸高的塑件，采用较小脱模斜度
③塑件形状复杂不易脱模，选用较大斜度
④增强塑料采用较大的脱模斜度
⑤收缩率大，斜度加大
⑥含润滑剂的塑料采用较小脱模斜度
⑦从留模方位考虑：留在型芯，内表面脱模斜度﹤外表面；留在型腔，外表面脱模斜度﹤内表面
3.塑件的壁厚
壁厚过小——强度及刚度不足，塑料流动困难 壁厚过大——原料浪费，冷却时间长，易产生缺陷 塑件壁厚设计原则： ①满足塑件结构和使用性能要求下取小壁厚 ②能承受推出机构等的冲击和振动 厚薄适中 均匀壁厚 ③制品连接紧固处、嵌件埋入处等具有足够的厚度 ④保证贮存、搬运过程中强度所需的壁厚 ⑤满足成型时熔体充模所需的壁厚 4.塑件的加强筋
作用：它能提高制件的强度、防止和避免塑料的变形和翘曲。 5.圆角
在满足使用要求的前提下,制件的所有的转角尽可能设计成圆角，或者用圆弧过渡。 圆角的作用：
①圆角可避免应力集中，提高制件强度 ②圆角可有利于充模和脱模
③圆角有利于模具制造，提高模具强度 6.塑件的支承面 7.塑件的凸台与角撑 8.塑件上的孔(槽) 9.塑件上的螺纹
10.塑件上的花纹、文字及符号 11.嵌件
第三章 注射模具设计
一、注射模具典型结构组成
型腔、浇注系统、导向机构、推出机构、冷却与加热装置、排气系统、支承与紧固零件、分型与抽芯机构
二、总体特征分类 (1)单分型面注射模具 (2)双分型面注射模具
(3)带有活动镶件的注射模具 (4)横向分型抽芯注射模具 (5)自动卸螺纹注射模具
(6)定模设顶出装置的注射模具 (7)多层注射模具 (8)无流道注射模具
三、浇注系统设计 浇注系统设计原则：
1.要能保证塑件的质量(避免常见的充填问题) ①尽量减少停滞现象 ②尽量避免出现熔接痕
③尽量避免过度保压和保压不足 ④尽量减少流向杂乱
2.尽量减小及缩短浇注系统的断面及长度 3.尽可能做到同步填充
浇注系统组成：主流道、分流道、浇口、冷料井 浇注系统作用：使塑料熔体平稳有序地填充型腔，并在填充和凝固过程中把注射压力充分传递到各个部分，
以获得组织紧密的塑件。
主流道
主流道的作用：是连接注射机喷嘴和模具的桥梁，是熔料进入型腔最先经过的部位。
设计要点：截面形状、锥度、孔径、长度、球面R、圆角r；主流道的截面尺寸直接影响塑料的流动速度
和填充时间；主浇道穿过两块模板时应呈阶梯状，或采用浇口套。
分流道
分流道的作用：使塑料熔体的流向得到平稳的转换并尽快地充满型腔。 类型：圆形截面、矩形截面、梯形截面、U形截面、六角形截面 设计要点：
①制品的体积和壁厚，分流道的截面厚度要大于制品的壁厚。
②成型树脂的流动性，对于含有玻璃纤维等流动性较差的树脂, 流道截面要大一些。 ③流道方向改变的拐角处, 应适当设置冷料穴。
④使塑件和浇道在分型面上的投影面积的几何中心与锁模力的中心重合。 ⑤保证熔体迅速而均匀地充满型腔
⑥分流道的尺寸尽可能短，容积尽可能小 ⑦要便于加工及刀具的选择
⑧每一节流道要比下一节流道大10～20％（D＝d×10～20％） 浇口
浇口：连接分流道和型腔的桥梁,是浇注系统中最薄弱最关键的环节。 浇口的作用：
①熔料经狭小的浇口增速、增温，利于填充型腔。
②注射保压补缩后浇口处首先凝固封闭型腔，减小塑件的变形和破裂。 ③狭小浇口便于浇道凝料与塑件分离，修整方便。 类型：
非限制浇口（又称直接浇口） 按特征分
限制浇口（是指在型腔与分流道之间设置长度为0.5-2mm截面突然缩小的阻尼孔形式的浇口） 按形状分：点浇口、扇形浇口、环形浇口、盘形浇口、轮辐式浇口、薄片式浇口 按特殊性分：潜伏式浇口、护耳式浇口