塑料成型工艺与模具设计习题集与答案

塑料成型工艺与模具设计习题集与答案
常用塑料原材料的选择和使用
一、填空题
1. 高聚物中大分子链的空间结构有线型、直链状线型及体型三种形式。
2. 塑料一般是由树脂和添加剂组成。
3. 塑料的主要成份有树脂、填充剂、增塑剂、着色剂、润滑剂、稳定剂。
4. 塑料按性能及用途可分为通用塑料、工程塑料、增强塑料。
5. 塑料的使用性能包括：物理性能、化学性能、力学性能、热性能、电性能等。
6. 热固性塑料的工艺性能有：收缩性、流动性、压缩率、水分与挥化物含量、固化特性。
7. 塑料在变化的过程中出现三种但却不同的物理状态：玻璃态、高弹态、粘流态。
8. 注射模塑工艺包括成型前的准备、注射、后处理等工作。
9. 注射模塑成型完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模。
10. 注射成型是熔体充型与冷却过程可分为充模、压实、倒流和冻结冷却四个阶段。
11. 塑料在一定温度与压力下充满型腔的能力称为流动性。
12．注射成型工艺过程包括成形前准备、注射成形过程、和塑件后处理三个阶段。
二、问答题
1. 什么是塑料？
答：塑料是以合成高聚物为主要成分。它在一定的温度和压力下具有可塑性，能够流动变形，其被塑造成制品之后，在一定的使用环境条件之下，能保持形状、尺寸不变，并满足一定的使用性能要求。
2. 塑料的主要成分是什么？
答：塑料的主要成分是合成树脂，一般它都加有其它添加剂，为多组成分组成。
3. 填充剂的作用有哪些？
答：起降低产品成本、改善塑料性能和增强的作用。
答：易于成型流动与脱模。
4. 试述稳定剂的作用与种类？
答：能抑制和防止塑料在加工成型或使用过程中，因受热、光、氧等作用而产生降解、养花断链、交链等现象而致使塑料性能遭到破坏，使塑料的性能稳定。 稳定剂有：光稳定剂、热稳定剂和抗氧剂等。
5. 塑料有哪几种物理力学状态？
答：玻璃态、高弹态、粘流态
6. 收缩率的影响因素有哪些？
答：压力、温度、时间
7. 塑料的成型特性有哪些？
答：流动性、收缩性和收缩率、比容和压缩率、结晶性、挥发物含量、相容性、热敏性、固化、熔体破裂、熔结痕、内应力、制品的后处理。
习题二
塑料制品的设计和结构工艺性分析
一、填空题
1. 塑料制品的总体尺寸主要受到塑料流动性的限制。
2. 塑件的形状应利于其脱出模具，塑件测向应尽量避免设置凹凸结构或侧孔。
3. 设计底部的加强筋的高度应至少低于支撑面0.5mm。
二、判断题
1.同一塑件的壁厚应尽

量一致。 （√）


2.塑件内表面的脱模斜度小于外表面的脱模斜度。 （×）
3. 塑料收缩率大、塑件壁厚大则脱模斜度大。 （√）
4.加强筋的筋与筋之间的间隔距离应小于塑件壁厚。 （×）
5.加强筋的侧壁必须有足够的斜度，筋的根部应呈圆弧过渡 （√）
三、问答题
1. 影响塑件尺寸精度的原则？
答：a. 模具制造的精度，约为1/3
b. 成型时工艺条件的变化，约为1/3
c. 模具磨损及收缩率的波动。约为1/3
具体来说：对于小尺寸制品，模具制造误差对尺寸精度影响最大，而大尺寸制品则收缩率波动为主要因素。
2. 塑件设计的原则?
答：a. 满足使用要求和外观要求；
b. 针对不同物理性能扬长避短；
c. 便于成型加工；
d. 尽量简化模具结构。
3. 脱模斜度的设计规则？

答：设计脱模斜度应不影响塑件的精度要求，一般热塑性塑料件脱模斜度取0.5°～3.0°，热固性酚醛压塑件取0.5°～1.0°，塑料收缩率大、塑件壁厚大则脱模斜度取得大些，塑件内表面的脱模斜度可大于外表面的脱模斜度，对塑件高度或深度较大的尺寸，应取较小脱模斜度，否则，上下端尺寸差异过大，而非重要部位应取较大脱模斜度。
4. 壁厚对塑件的影响？
答：壁厚取得过小，造成塑件充模流动阻力很大，使形状复杂或大型塑件成型困难。壁厚过大，不但浪费塑料原料，而且同样会给成型带来一定困难。
5. 加强筋的选择？
答：布置加强筋时，应避免或减少塑料局部集中，否则会产生凹陷和气泡；加强筋不应设计得过厚，否则在其对面的壁上会产生凹陷，加强筋的侧壁必须有足够的斜度，筋的根部应呈圆弧过渡，加强筋以设计矮一些多一些为好，筋与筋的间隔距离应大于塑件壁厚。
6. 模塑螺纹的性能特点？


答：a. 模塑螺纹强度较差，一般宜设计为粗牙螺纹。直径较小螺纹更不宜用细牙螺纹和多头螺纹特别是用纤维增强塑料成型时，螺牙尖端狭小区域常常只被纯树脂所填充而真正获得增强，而不能达到应有的强度。
b. 模型螺纹的精度不高，一般低于GB3级。由于塑料的收缩性较大，当模具螺纹零件未加放收缩量或加放收缩量不当时，成型出的塑料螺纹的牙距误差较大，致使螺纹旋合长度较短。

习题三
塑料模基本结及零部件的设计
一．填空题
1．为了便于排气，一般选择分型面与熔体流动的末端相重合。
2．对于小型的塑件常采用嵌入式多型腔组合凹模，各单个凹模常采用机械加工、研磨、抛光或热处理等方法制成，

然后整体嵌入模板中。
3．影响塑件尺寸公差的因素有成型零件的制造误差、成型零件的磨损、成型收缩率的
偏差和波动、模具的安装配合误差、水平飞边厚度的波动。
4．塑料模的型腔刚度计算从以下三方面考虑：
（1）成型过程不发生飞边
（2）保证塑件精度
（3）保证塑件顺利脱模
5．塑料模按模塑方法分类，可分为压缩模、压注模、注射模、挤出机头；按模具在成型设备上的安装方式为移动式模具、固定式模具、半固定式模具；按型腔数目分为单型腔模具、多型腔模具。
6．分型面的形状有平面、斜面、阶梯面、曲面。
7．为了便于塑件的脱模，在一般情况下，使塑件在开模时留在动模或下模上。
8．分型面选择时为便于侧分型和抽芯，若塑件有侧孔或侧凹时，宜将侧型芯设置在垂直开模方向上，除液压抽芯机构外，一般应将抽芯或分型距较大的放在开模方向上。
9. 成型零件是指直接与塑料接触或部分接触并决定塑件形状、尺寸 、表面质量的零件，它是模具的核心零件。
10. 成型零件包括凹模、凸模、型腔、型芯、螺纹型芯、螺纹型环、镶件等。


11.结构零件是指除了成型零件以外的模具的其他零件，它包括固定板、支承板、导向零件、浇注系统零件、分型与抽芯机构、推出机构、加热或冷却装置、标准件等。
12.合模机构应起到以下三个方面的作用导向、定位、承受一定侧压力。
13.塑料模的合模导向装置主要有导柱导向和锥面定位，通常用导柱导向。
14．当模塑大型、精度要求高。深型腔、薄壁及非对称塑件时，会产生大的侧压力，不仅用导柱导向机构，还需增设锥面导向和定位。
15. 导向孔有两种结构形式，一种是直接在模板上加工出来，另一种是加工导套，再将导套镶嵌入模板中。
16. 导柱结构长度按照功能不同分为三段固定段、导向段、引导段。
17. 如果侧向力完全由导柱来承受，则会发生导柱卡死、损坏或开模时增加磨损。
18. 推出元件设置位置应避免损伤制品外观，或影响制品的使用性能。
19. 当推杆较细和推杆数量较多时，为了防止在推出过程中推板和推杆固定板歪斜

和扭曲而折断推杆或发生运动卡滞现象，应当在推出机构中设置导向装置。
20. 带螺纹塑件的脱落方式可分为强制脱出、移出模外脱出、模内手动脱螺纹和模内机构动脱螺纹四种。
21. 将侧型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模的位置，侧型芯在抽拔方向所移动的距离称为抽芯距。
22. 斜销分型与抽芯机构具有结构简单、制造方便、安全可靠等特点。
23. 合模机构是塑料模具必不可少的组成部分，因为闭合

模具时要求做到方向准确、位置精确。
24. 定位是指保证动、定模按正确的位置闭合，以形成所要求的型腔。
25. 一副模具一般要设2~4导柱。小型或移动式模具设2导柱就足够了；大中型模具设3~4导柱，4导柱为常用形式。
26. 推杆断面形状最多的是圆形，其原因是便于加工和装配。
27推动推件板的推杆叫连接推杆，要求它比较粗壮，分布点之间的连线应有较大的面积，要求各推杆长度一致性良好


28.根据模具总体结构特征，塑料注射模可分为：单分型面注射模、双分型面注射模、斜销侧向分型抽芯机构、带有活动镶件的注射模、自动卸螺纹的注射模、定模设置推出机构的注射模、哈夫模等类型。
29.注射成型机合模部分的基本参数有锁模力、模具最大尺寸、顶出行程和顶出力。
30.通常注射机的实际注射量最好在注射机的最大注射量的80％以内。
31.注射机的锁模力必须大于型腔内熔体压力与塑浇注系统在上分型面上的投影面积之和的乘积。
32.设计的注射模闭合厚度应满足下列关系：H(min)≤H(m) ≤ H(max),若模具厚度小于注射机允许的模具最小厚度时，则可采用增加垫块高度或别外加垫板的方法调整，使模具闭合。
33.注射机顶出装置大致有中心顶杆机械顶出、两侧双顶杆机械顶出、中心顶杆液压顶出与两侧双顶杆机械顶出联合作用、中心顶杆液压顶出与其他开模辅助油缸联合作用等类型。
34.注射模的浇注系统有浇口、主流道、分流道、冷料穴等组成。
35.主流道一般位于模具中心位置，它与注射机的喷嘴轴心线重合。
36.注射模分流道设计时，从传热面积考虑，热固性塑料宜用梯形截面和半圆形截面分流道;热塑性塑料宜用圆形分流道。从压力损失考虑，圆形截面分流道最好：从加工方便考虑用梯形、U形或矩形分流道。
37.在多型腔模具中，型腔和分流道的排列有平衡式和非平衡式两种。
38.当型腔数较多，爱模具尺寸限制时，通常采用非平衡布置。由于各分流道长度不同，可采用将浇口设计成不同的截面尺寸来实现均衡进料，这种方法需经多次试模和整修才能实现。
39.浇口的类型可分点浇口、侧浇口、直接浇口、中心浇口、潜伏式浇口、护耳浇口六类。
40.浇口截面形状常见的有矩形和圆形。一般浇口截面积与分流道截面之比为3%~9%，浇口表面粗糙度值不低于为0.4um。设计时浇口可先选取偏小尺寸，通过试模逐步增大。
41.注射模的排气方式有开设排气槽排气和利用模具分型面可模具零件的配合间隙自然气。排气槽通常开设在型腔最后被填充的部位。最好开在分型面上，并在凹模一侧，这样即使在排气槽内产生飞边

，也容易随塑件脱出。
42.排气是塑件成型的需要，引气是塑件脱模的需要。
43.常见的引气方式有镶拼式侧隙引气和气阀式引气两种。
44.注射模侧向分型与抽芯时，抽芯距一般应大于侧孔的深度或凸台高度的2～3mm。
45.塑件在冷凝收缩时对型芯产生包紧力，抽芯机构所需的抽拔力，必须克服因包紧力所产生的抽芯阻力及机械传动的摩擦力，才能把活动型芯抽拔出来。计算抽芯力应以初始脱模力为准。
46.在实际生产中斜导柱斜角a一般取15°～20°，最大不超过25°。
47.为了保证斜导柱伸出端准确可靠地进入滑块斜孔，则滑块在完成抽芯后必须停留在
一定位置上，为此滑块需有定位装置。
48.在塑件注射成型过程中，侧型芯在抽芯方向受到型腔内塑料熔体较大的推力作用，为了保护斜导柱和保证塑件精度而使用楔紧块，楔紧块的斜角a′一般为a+(2～3)°。
49.在斜导柱分型及抽芯机构中，可能会产
生干涉现象，为了避免这一现象发生，应尽
量避免推杆的位置与侧型芯在闭模状态下
在水平方向上的投影重合或推杆或推管推
出距离大于侧型芯底面。
50.斜导柱分型及抽芯机构按斜导柱大型芯设置在动、定模的位置不同有(1)斜导柱在定模，滑块在动模(2)斜导柱在动模，滑块在定模(3)斜导柱、滑块在定模(4)斜导柱、滑块在动模四种结构形式。
51.斜导柱在定模，滑块在动模，设计这种结构时，必须避免干涉现象。
52.斜导柱与滑块都设置在定模上，为完成抽芯和脱模工作，需采用定距分型拉紧机构。
53.斜导柱与滑块都设置在动模上，这种结构可通过推出机构或 定距分型机构来实现斜导柱与滑块的相对运动，由于滑块可以不脱离斜导柱，所以可以不设置滑块定位装置。
54.设计注射模的推出机构时，推杆要尽量短，一般应将塑件推至高于型芯10ms左右。注射成型时，推杆端端面一般高出所在 型芯或型腔表面0.05～0.1mm.


55.对于局部是圆筒形或中心带孔的圆筒形的塑件，可用推管推出机构进行脱模。
56.对薄壁容器、壳体零件、罩子以及不允许有推杆痕迹的塑件，可采用推出机构、这种机构不另设复位机构。
57.推杆、推管推出机构有时和侧型芯发生干涉，当加大斜导柱斜角还不能避免干涉时，就要增设机构，它有楔形—三角滑块先行复位机构、连杆先行复位机构、弹簧先行复位机构等几种形式。
58.设计注射模时，要求塑件留在动模上，但由于塑件结构形状的关系，塑件留在定模或动、定模上均有可能时，就须设双推出机构。
59.注射过程中热固性塑料的流动性很好，所以分型面时可采用减少分型面的接触面积，改善型腔周围

的贴合状况。
60．在热固性塑料系统中，主流道设计得较小，分流道布置形式一般选择平衡式，分流道开设在动模分型面上，排气槽位置开设在浇口 对面的分型面上。
61. 热固性塑料的模压成型温度是指压制时所规定的模具温度。
62. 在注射成型中应控制合理的温度，即控制料筒、喷嘴和模具温度。
63. 在设计冷却系统之前，必须首先了解注入模具内的物料温度，对模具内多余热量的分布状况进行分析，为合理地设计冷却系统打下基础。
64. 水的传热系数由层流下的最低值，随着水流速度的提高而变大，湍流态水的传热系数最高。
65. 水孔直径既定下，要获得湍流，最方便的是调节水流速度。
66. 模具带有冷却系统时热传递的三种基本方式：热传导、热辐射和对流传热。
67. 冷却水孔的直径通常根据模具的大小或注射机的锁模力来确定。
68. 加热方式通常采用的有两种：一种是电加热式；另一种是在模具内部通入热介质。
69. 模具中可以使用的电加热装置有两种类型：一种是电阻加热，另一种是感应加热。
三．问答题
1. 塑料模的凹模结构形式有哪些？
答：凹模的结构形式有：
a. 整体式凹模
b. 整体嵌入式凹模
c. 局部镶嵌入式凹模
d. 拼块式组合凹模
2. 影响塑件收缩的因素有哪几方面？
答案：影响塑料件收缩的因素可归纳为四个方面：
a.塑料的品种
b.塑件的特点
c.模具结构
d.成型方法及工艺条件
3. 分型面选择的一般原则有哪些？
答：首先，必须选择塑件断面轮廓最大的地方作为分型面，这是确保塑件能够脱出模具而必须遵循的基本原则。此外还应遵循以下几个基本原则：
a. 便于塑件的脱模
b. 考虑塑件的外观
c. 保证塑件尺寸精度的要求
d. 有利于防止溢料和考虑飞边在塑件上的部位
e. 有利于排气
f. 考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响
g. 尽量使成型零件便于加工
4. 塑料模常用的材料有哪些类型？举出2～3个钢的牌号。
答案：
导柱导套：45、T8A、T10A 成型零部件：球墨铸铁、铝合金、10、15、20、38CrMoALA
主流道衬套：45、50、55
推杆、拉料杆等：T8、T8A、T10、T10A、45、50、55
各种模板、推板、固定板、模座等：45、HT200、40Cr、40MnB、45MnZ
5.什么是模具零件的工艺性？零件的工艺性对其加工有什么影响？
答：模具零件的工艺性是指所设计的零件对加工工艺的适应性亦即所设计的模具零件，
应根据操作工人的技能和现有的设备条件，在满足零件尺寸精度的前提下，能通过各种方法加工出来。 零件的工艺性对生产影响很大，因为模具零件工艺

性的好坏将直接影响到该零件加工的难易程度。一般说来，工艺型良好的模具零件，产品品质稳定，出现的废品少，不但能使操作简单，还能使技术准备工作及生产管理做到经济合理；反之模具的工艺性较差时，则生产材料及工时较大，有时还会生产出不合格的零件来。因此，模具零件的设计一定要满足工艺性的要求。
6.模具零件孔系主要加工方法有哪些？
答：1）精密划线加工2）找正加工 3）坐标镗床加工
7．合模导向装置的作用是什么？
答案：合模导向装置的作用是：
a．导向 当动模和定模或上模和下模合模时，首先是导向零件导入，引导动、定模或上下模准确合模，避免型芯先进入凹模可能造成型芯或凹模的损坏。在推出机构中，导向零件保证推杆定向运动（尤其是细长杆），避免推杆在推出过程中折断、变形或磨损擦伤。
b.定位 保证动定模或上下模合模位置的正确性，保证模具型腔的形状和尺寸的精确性，从而保证塑件的精度。
c.承受一定的侧向压力 保证模具正常工作。
8. 导向装置选用和设计的原则有哪些？
答案：导向零件的设计原则有：
a.导向机构类型的选用 通常采用导柱导向机构，当模塑大型、精度要求高、深腔塑件时，应增设锥面定位机构。
b.导柱数量、大小及其布置 一般需要2～4根导柱，大型模具一般采用4根导柱，小型模具一般采用2根导柱。导柱的直径应根据模具尺寸选取，必须保证有足够的强度和刚度。导柱在模具中的安装位置，根据需要具体而定，一般情况下若不妨碍脱模，导柱通常安装在主型芯周围。
c.导向零件的设置必须注意模具的强度 导柱和导向孔应避开型腔底板在工作时应力最大的部位，并且离模板边缘有足够的距离。
d.导向零件必须考虑加工的工艺性 导柱固定端的直径与导套固定端的外径应相等，便于孔的加工，有利于保证同轴度和尺寸精度。
e.导向零件的结构应便于导向 导柱的先导部分应做成球状或锥度;导套的前端应有倒角，以便导柱顺利进入导套。
f.导向零件应有足够耐磨性 导柱表面应耐磨，芯部有一定韧性。
9. 导柱的结构形式有哪几种？其结构特点是什么？各自用在什么场合？
答案：a. 带头导柱 带头导柱一般用于简单模具的小批量生产
b. 带肩导柱 带肩导柱一般用于大型或精度要求高、生产批量大的模具
c. 推板导柱与推板导套配合，用于推出机构导向的零件推板导柱有时可作为支承柱和导柱兼用
10.模具设计时，对所设计模具与所选用的注射机必须进行哪些方面的校核（从工艺参数、合模部分参数方面来考虑）？
答 应对注射机

的最大注射量、注射压力、锁模力进行校核以及对装模部分相关尺寸、开模行程、顶出装置等进行校核。
11.浇注系统的作用是什么？注射模浇注系统由哪些部分组成？
答 浇注系统的作用是塑料熔体平稳且有顺序的填充到型腔中，并在填充和凝固过程中把注射压力充分传递到各个部位，以获得组织紧密、外形清晰的塑件。
注射模浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴。
12.分流道设计时应注意哪些问题？
答 分流道的设计应能使塑料的流向得到平稳的转换并尽快地充满型腔，流动中温度降低尽可能低，同时应能将塑料熔体均衡的分配到各个型腔。
设计时应注意a分流道的截面尺寸视塑件的大小和壁厚、塑料和品种、注射速率和分流道长度等因素而定b分流道的表面不必很光滑，其表面粗糙度为1.6um即可，这样流道内料流的外层流速较低，容易冷却而形成固定表皮层，有利于流道的保温。
13.注射模浇口的作用是什么？有哪些类型？各自用在哪些场合？
答 浇口的作用：熔料经狭小的浇口增速、增温，利于填充型腔。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，狭小浇口便于浇道凝料下塑件分离，修整方便。
浇口类型： 直接浇口 直接浇口广泛应用于单型腔模具
侧浇口 一般开设在分型面上，适合于一模多腔，浇口去除方便，但压力损失大、壳形件排气不便、易产生熔接痕。
圆盘浇口 此类型浇口适用同心。且尺寸的要求严格。及不容许有熔接痕生成的塑料制品。
轮辐式浇口 轮辐浇口双称为四点浇口或是十字浇口。此种浇口适用于管状塑料制品，且浇口容易去除和节省材料。
薄膜浇口 薄膜浇口适用于既平坦又大面积、且翘曲要保持最小的设计。
护耳浇口 通常应用于平板状且薄的成型品，以降低型腔内的剪应力
点浇口 适合于多型腔模。塑件外观要求较高时采用
环形浇口 用于型芯装在两侧的管状塑件
扇形浇口 应用于多型腔模，进料边宽度较大的薄片状塑件
针点浇口 应用于成型中小型塑件的一模多腔模具中，也可用于单型腔模
14.浇口位置选择的原则是什么？
答 浇口的位置的选择应注意：
（1）避免引起熔体破裂
（2）浇口的位置应尽可能避免熔接痕的产生。
（3）有利于熔体流动和补缩
（4）有利于型腔内气体排出


（5）防止料流将型芯或嵌件挤压变形
（6）保证流动比在允许范围内
15.为什么要设排气系统？常见的排气方式有哪些？
答 在注射成型过程中，模具内除了型腔和浇注系统中有原有的空气外，还有塑料受热或凝固产生

的低分子挥发气体，这些气体若不能被熔融塑料顺利的排除型腔，则可能因填充时气体被压缩而产生高温，引起塑件局部碳化烧焦，或是塑件产生气泡，或是塑料熔接不良而引起塑件强度的降低，甚至阻碍塑料填充等。为了使这些气体从型腔中及时排出，在设计模具时必须要考虑排气的问题。
常见的排气方式有开设排气槽排气和利用模具分型面或模具零件的配合间隙自然排气等。