塑料成型工艺与模具试题

塑料成型工艺与模具试题内容摘要：

应对注射机的有关技术参数有全面的了解．才能生产出合格的塑料制件。 对注射机的了解包括： 1〉注射量的校合：一般情况下，仅对最大注射量进行校核即可，似有的还应注意注射机能处理的最小注射量。 因为当每次注射量过小时，塑料在料筒内停留的时间将过长．这样会使塑料高温分解，影响制件的质量和性能。 2〉注射压力的校核：注射压 力的校核是校验注射价的最大注肘压力能行满足制品成型的需要。 只有在注射机额定的注射风力内才能调整出来制件所需要的注射压力。 3〉锁模力的校核：减轻飞遍的产生，提高制件质量。 4〉安装部分的尺寸校核：为了使注射模顺利地安装在注时机上并牛产出合格的制件，在设计模具时必须校核注射机 12 亡与模具安装有关的尺寸，因为不同型号和规格的注射机，其安装模具部位的形状和尺寸各不相同。 5〉开模行程校核：模具开模后为了便于取出塑件，要求有足够的开模距离，而注射机的开模行程是有限的，因此模具设计时必须进行注射机开模行程的校核。 6〉顶出装置的 校核：保证塑件从模具中脱出。 4 如图 520 所示塑料制件，请初选适合的注射机型号 (根据注射量、注射压力和锁模力，并设定采用单型腔 )。 解：计算注射量：单个塑件的容量：    332 6 0 2 5 01 1 2 5 3 2 2 5 0 6 3 2 3 5 0 1 3 5 2 2 5 0 2 5 322 4 4 1 2 5 6 3 8 7 3 5 5 8 8 7 3 .5 5 8Vm m c m                     5 图 520 所示塑件，其模具结构如图 52l 所不，试问经过模具与注射机上安装模具的相关尺寸相开模行程的校核后，应该选用多大型号的注塑机： 13 6 通过 4 题、 5 题的计算．试归纳出深腔迎件 S 肘棋旦与选择汗射机型号时的特点 7 注射模的定位环起什么作用。 保证模具主流道的中心线 与注射机喷嘴的中心线重合，保证塑料准确注射到模具中。 8 注射机锁模力的作用是什么。 型腔压力怎样确定 ? 保证模具启闭灵活、形确、迅速而安全。 工艺上要求，启闭模具时要有缓冲作用，模板的运行速度应在闭模时先快后慢，而在开模时应先慢后快再慢，以防止损坏模外地制件，避免机器受到强烈振动，适应平稳顶出制件．达到安全运行，延长机器和模具的使用寿命。 有锁模力可以保证塑料制件的质量。 成型中、小型塑料制品时型腔压力 P 可取 20~40 MPa。 对于流动性差、形状复杂、精度要求高的制品，成型时需要较高的型腔压力。 常 用塑料和因制件形状和精度不同时的型腔压力可查表取得。 9 采用标准模架具有哪些优点和局限性。 选用标准模架有如下优点： 1简单方便、买来即用、不必库存。 2能使模具成本下降。 3简化了模具的设计和制造。 4缩短 f 模具生产周期，促进了塑件的更新换代。 5模具的精度和动作可靠性得到保证。 采用标准模架时，也会带来某些不便，列举如下： 1模板尺寸的局限件，在标准模架中模板的长、宽、高都只是在一定的范围内，对于一些特殊的塑件，可能无标准模架可选。 2出于在标准模架中导柱、紧闭螺钉 及复位杆的位置已确定，有时可能会妨碍冷 14 却水管道的开设。 3由于动模两垫块之间的跨距无法调整，在模具设计中往往需要增加支撑柱来减小模板的变形。 第五章 注射模概述 1．典型的注射模由哪几部分组成。 各部分的作用何在。 答：典型的注射模主要有以下几个部分： （ 1）成型零部件，成形零部件主要是成型制件的内外表面。 （ 2）浇注系统，它是将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的一组进料通道，通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。 （ 3）导向机构，确保动定模合模时能够准确对中。 （ 4）推出机构，将塑件及尺在流道内的 凝料推出或拉出。 （ 5）调温机构，为了满足注射工艺对温度的要求。 （ 6）排气槽，用以将成型过程中的气体充分的排除。 （ 7）侧抽芯机构，成型侧凹或侧孔。 （ 8）标准模架，可以通过直接采用标准模架结构，从而减少繁重的模具设计与制造工作量 2．注射模按总体结构特征可分为哪几大类。 试比较其优缺点。 答：注射模按总体结构特征可分一下几类： （ 1）单分型面注射模具 单分型面注射模具又称为两板式模具，它是注射模具中最简单而又最常用的一类。 其结构简单、操作方便，但是除采用直接浇口外，型腔的浇口位置只能选择在制品的侧面。 （ 2）双分型面注射模具 双分型面注射模具能在制件的中心部位设置点浇口，但制造成本较高、结构复杂，需要较大的开模行程。 （ 3）带有活动镶件的注射模具 带有活动镶件的注射模具可以成型复杂的塑件外形结构，但是这类模具的生产效率不高，常用于小批量或试生产。 （ 4）带侧向分型抽芯的注射模具 这类模具广泛地应用在有侧孔或侧凹的塑料制件的大批量生产中。 （ 5）自动卸螺纹的注射模具 自动卸螺纹的注射模具利用机构的旋转运动或往复运动，将螺纹制品脱出。 或者用专门的驱动和传动机构，带动螺纹型芯或型环转动、将螺纹制件脱出。 15 （ 6）推 出机构设在定模的注射模具 有时出于制品的特殊要求或形状的限制，制件必须要沼在定模内，这时就应在定模一侧设置推出机构，以便将制品从定模内脱出。 3．设计注射棋时，为什么要对注射模与注射机的相互关系进行校核。 答：对注射模与注射机的相互关系进行校核的原因主要有以下几个方面： （ 1）要对注射量进行校核，必须使得在一个注射成型周期内所需注射的塑料熔体的容量或或质量在注射机额定注射量的 85％以内。 （ 2）注射压力的校核，注射机的最大注射压力要大于该制件所要求的注射压力。 （ 3）锁模力的校核，注射机的额定锁模力应大于塑 料熔体在模具轴向所产生的推力。 （ 4）安装部分的尺寸校核，设汁棋具时应校核的部分包括模具最大和最小厚度、模具的长度和宽度、喷嘴尺寸、定位圈尺寸等。 （ 5）开模行程的校核，模具开模后为丁便于取出塑件，要求有足够的升模距离。 （ 6）项出装置的校核，在设计模具推出机构时，需校核注射机顶出的顶出形式，弄清所使用的注射机是中心顶出还是两侧顶出，最大的顶出距离、顶杆直径、双顶秆中心距等，并要注意在两侧顶出时模具推板的面积应能覆盖注射机的双顶杆，注射机的最大顶出距离要保证能将塑件从模具中脱出等。 4．如图所示塑料制件，请 初选适合的注射机型号 (根据注射量、注射压力和锁模力，选用国产注射机，并设定采用单型腔，材料 ABS。 ) 解： （ 1）注射量的计算 塑 件 的 体 积 53( 2 5 0 1 2 5 2 4 4 1 1 9 ) 3 4 0 ( 2 6 0 1 3 5 2 4 4 1 1 9 ) 1 0 8 .1 3 1 0V m m            16 注射机的注射量应为 5 2 3/ 0 .8 8 .1 3 1 0 / 0 .8 5 9 .5 6 1 0oV V c m     （其中塑件的底部边沿的高度设为 10mm，塑件内腔的宽度设为 119mm） （ 2）注射压力的计算 一般制件的注射成型压力为 70～ 150MPa （ 3）锁模力的计算 由于采用单型腔方式，所以制品与浇注系统在分型面上的投影面积： S＝ 260 135＝ 104 mm2 塑料熔体在模具轴向所产生的推力： 1 10 30 5 10F A p KN      ，其中p 为型腔内熔体的压力，参考《塑料成型加工与模具》取 p＝ 30MPa。 那么，根据以上三个方面，可选择注射机 XSZY1000，其注射容量 1000 3cm ，注射压力 121MPa，锁模力 4500KN。 5．上题图所示塑件，其模具结构如下图所示，试 问经过模具与注射机上安装模具的相关尺寸和开模行程的校核后，应该选用多大型号的注塑机。 解： 注塑机模板间的最大开模行程 12 5 ~ 1 0 3 5 0 5 5 0 5 ~ 1 0 9 0 5 ~ 9 1 0 ( )S H H m m       根据模具的厚度以及开模行程选择注射机 XSZY4000，其模具的最大厚度为1000mm，开模行程为 1100mm。 （以上两题的注射机选择参考《模具设计指导》表 624） 6．通过 4 题、 5 题的计算，试归纳出深腔塑件注射模具与选择注射机型号时的特点。 答：深腔塑件其模具厚度，以及开模行程一般较大，所以选择注塑机时一般以之为标准。 7． 注射模的定位环起什么作用。 答：注射模的定位环的设置主要是为了使模具主流道的中心线和注射机喷嘴的中心线重合。 17 8．注射机锁模力的作用是什么。 型腔压力怎样确定。 答：注射机锁模力的作用是锁紧模具防止溢边跑料的现象。 型腔压力的计算公式为F A p ，其中 A 为制品与浇注系统在分型面上的投影面积， p 为型腔内熔体的压力。 9．采用标准模架具有哪些优点和局限性。 答： （ 1）标准模架具的优点有：  简单方便、买来即用、不必库存。  能使模具成本下降。  简化了模具的设计和制造。  缩短 了模具生产周期，促进了塑件的更新换代  模具的精度和动作可靠性得到保证。  提高了模具中易损零件的互换性，便于模具的维修。 （ 2）标准模架具的缺点有：  模板尺寸的局限件，在标准模架中模板的长、宽、高都只是在一定的范围内，对于一些特殊的塑件，可能无标模架可选。  出于在标准模架中导柱、紧闭螺钉及复位杆的位置已确定，有时可能会妨碍冷却水管道的开设。  由于动模两垫块之间的跨距无法调整，在模具设计中往往需要增加支撑柱来减小模板的变形。 第六章 注射模浇注系统 1．为什么说“浇口尺寸越大越容易充模”和“浇口尺寸越小越好 ”部是错误的。 答：随着浇口断面积的增大，熔体在口处的流速减慢，其表观黏度 a 相应提高，反使流量 vq 下降。 因此，浇口断面尺寸的增大有个极限值，这就是大浇口尺寸的上限，所以“浇口尺寸越大越容易充模”；但这并不意味着“浇口越小越好”，当剪切速率 达到极限值 (一般为  ＝ 6110s )时，表观黏度不再随剪切速率的增高而下降，此时浇口的断面尺寸，就是小浇口的下限。 2．为什么注射成型时常在较大的剪切速率范围内进行。 答：表观黏度 a 与剪切速率  是指数函数关系，而不是线性关系，观察热塑性塑料熔体的 a —  曲线可知。 在较低的剪切速率范围内，  的微小波动会引起 a 的很大变化，这将使注 18 射过程难于控制。 制品性能的稳定性得不到保证。 一般而言，剪切速率的数值越大，对黏度的影响越小，故注射过程的剪切速率通常较大，在 3 5 110 10s 的范围内，也是基于这种观点，采用小浇口要比采用大浇口有利。 3．为什么点浇口能获得非常广泛的应用，何种情况不宜采用点浇口。 答：小浇口 (通常只指点浇门 )之所以成功，是因为绝大多数塑料熔体的表观黏度是剪切速率的函数，即 a ＝ K 1n (n＜ 1)，熔体的流速越快，表观黏度 a 越低，越有利于充模，流量 vq 也越大。 而且，由于熔体高速流过小浇口，部分动能因高速摩擦而转变为热能，浇口处的局部温度升高，使熔体的表观黏度进一步下降，流量 vq 再次得到增加。 不宜采用点浇口的情况有： （ 1）热敏性塑料， 因为小浇口会引起温度急剧上升，可能会造成塑料分解。 （ 2）对于接近牛顿型的高黏度的塑料溶体，采用小浇口虽然提高了剪切速率，但表观粘度变化却不大，因而浇口尺寸缩小会迅速地降低体积流率。 （ 3）对于壁厚和特厚的制品，为了延长补料时间而必须采用相当大的浇口。 （ 4）成型大型塑件（多浇口除外），为避免在充模阶段产生过大的流动阻力，必须采用大浇口。 4．普通浇注系统由哪几部分组成 ? 各部分的作用和设计要求是什么。 答：普通浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井四部分组成。 1）主流道的作用。 主流道的设计要求： （ 1）主流道通常设计成圆锥形，其锥角  ＝ 24ooCC ，对流动性较差的塑料可取 ＝ 36ooCC ，以便于凝料从主流道中拔出。 内壁表面租糙度一般为 。 （ 2）为防止主流道与喷嘴处溢料，主流道对接处紧密对接，主流道对接处应制成半球形凹坑，其半径及 21 (1 ~ 2)R R mm ，其小端直径 21 ( ~ 1)d d mm。 凹坑深取 h＝ 3～ 5mm。 （ 3）为减小料流转向过渡时的阻力，主流道大端呈圆角过渡，其圆角半径 r＝ I～3mm。 （ 4）在保证塑料良好成型的前提下，主流道 L 应尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。 通常主流道长度由模板厚度确定，一般取 L 60 mm。 （ 5）由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道制成可拆卸的主流道衬套 (浇口套 )，便于用优质钢材加工和热处理。 2）分流道是主流 道与浇口之间的通道，分流道设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免溶体温度降低，同时还要考虑减小流道的容积。 3）浇口是连接流道与型腔。