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1、2010-2011 学年第1 学期 学习情境2-2 两板式注射模设计与制造 单元 1 注射成型工艺规程编制教案 课 题：注射成型工艺规程编制 课号：14498 教学目标（以能力描述的目标）：通过本单元的学习，使学生具备编制注射成型工艺规程的能力。重点与难点 注射成型设备的选择 注射成型工艺参数的确定 教学设计：讲授法、引导文法、案例教学法等 教学媒介：多媒体、课件、投影仪、黑板、案例 学习任务与学习成果：卡盒注射成型工艺规程编制 课时分配：课堂教学环节 课堂组织 课前复习 讲解新课 巩固新课 布置作业 时间分配（分）授课班次：课程执行情况：知识传授从知识体系到工作过程导向转换，学生需要一定的适
2、应过程，相比来说比较好的是学生能对两板式注射模设计制造过程有一个清楚的了解。对学生的整体评价、考核，对设计的图纸、工艺规程编制的标准化还有待完善。学习情境 2-2 单元 1 教学设计表 课程名称 塑料模具设计与制造 学习情境/学时 塑料模具设计与制造概论/8H 工作任务（学习型工作任务）电器盖板注射模塑成型设计（学中做）适用年级 三年级 单元学习主题 引言 教学时间/学时 第 5 学期 2+2（学生咨询后、进入决策计划中研讨）单元教学目标 具备编制注射模塑工艺规程的能力 单元重点难点 塑件工艺性分析 单元教学方法 讲授法、网络查询法、小组工作法 教学设计 教学目标 内容 教学组织方式 期 望
3、媒介 教学方法 时间（分钟）明 确 本 学 习 情 境的 学 习 目 标 和 学习型工作任务 1 本学习情境的学习型工作任务 2 注射模具设计与制造工作流程与教学过程 全班集中 学生：解决是什么？多媒体 讲授法 30 教师：达到教学目标 具 备 编 制 电 器 盖板 模 塑 工 艺 规 程的能力 1电器盖板模塑工艺性分析，确定模具类型；2选择注射机；3 注射模塑工艺参数的选择 4 编制电器盖板注射成型工艺规程 小组作业 学生：解决干什么？产品图 设备手册 模 具 设 计 手册 项目教学法 15 教师：塑料模塑工艺规程的编制 社会能力、方法能力、专业能力 分组任务 学 生 收 集 整 理 资料、
4、课程评价 学生：展示自己、团队的能力 任务单 工作单 头脑风暴、研讨、论证 90（课外）教师：能力进步从此开始 多元性的评价方式 自我评价、小组评价、教师评价 参考资料学习资源 参考书、专业杂志、专业网站 第 3 页，共10 页 学习情境2 注射模设计与制造 学习情境2-2 两板式注射模设计与制造 学习单元1 注射成型工艺规程编制 项目任务：卡盒注射成型工艺规程编制 任务要求：大批量生产，材料：聚丙烯（PP），一模两件 要求编制卡盒注射成型工艺规程 注射成型工艺规程编制工作过程：一、塑件工艺性分析 塑件原材料分析塑件尺寸精度及表面粗糙度分析塑件结构分析确定塑件成型工艺方案找出塑件成型及模具结构
5、的难点 二、注射成型工艺规程编制 计算塑件重量初选合适的注射机确定成型工艺参数填写注射成型工艺规程卡 教学过程：第 4 页，共10 页 项目 学习与工作的内容 教学组织 资讯 接受工作任务，明确任务要求，查询相关资料，学习相关知识。讲述工作任务，学生分组进行调查与资讯，形成调查报告，教师评价。决策 计划 确定工作过程与方法，制定工作计划，分组并安排工作任务。帮助学生制定工作计划，审查工作计划，并提出修改意见。实施 认真分析塑件图纸要求，熟悉所需知识，分析塑件工艺性，确定塑件生产的工艺流程，确定个工序的检验标准及检验工具，确定模具结构方案，计算塑件重量，选择合适的注射机，确定成型工艺参数，填写注
6、射成型工艺规程卡。1讲授引导行动导向的知识 2以案例的方式，学中做的方法，教授解释行动导向的知识，指导学生的工作过程，帮助学生分析塑件成型工艺流程及模具结构方案是否合理，确定正确的工艺流程及模具结构方案。3在项目教学中，教师指导，学生自主，在做中学中反思行动的知识。检查 评价 对所编制的成型工艺规程进行检查，由老师和其他小组的成员进行评估，经最终试模不断调整后确定成型工艺参数。检查学生的工作成果，组织学生进行相互评价，并给出最终评价结果。教学资源：知识点 资源名称 资源形态 格式 注射成型工艺规程编制 1.学习情境标准简表 文档 Word 2.教学课件 文档 PPT 3.教学设计（教案）文档
7、Word 4.任务单、工作单 文档 Word 5.考核评价单 文档 Word 知识点 教育属性 技术属性 媒体属性 注射成型工艺规程编制 注射成型工艺编制案例 塑料材料 注射成型工艺 注 射 成 型工 艺 过 程动画、视频 板书设计：第 5 页，共10 页 教学内容 教学组织与教学方法 以案例为载体介绍注射成型工艺规程编制过程。零件名称：电器盖板 设计要求 生产批量：小批量 未注公差取MT3 级精度 单分型面、侧浇口、一模一腔、材料用聚丙烯PP 相关知识：工艺规程是指导生产全过程的纲领性文件，生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。模塑工艺规程是塑件生产的纲领性文件、它指导着塑件的生产准备及生
8、产全过程。在进行模具设计之前，首先要根据塑件的使用要求和塑料原料的工艺性能（流动性、收缩性等等），合理地设计出产品的结构，根据塑料的种类和成型性能选择一种正确的成型方法，确定成型工艺过程的各个参数（压力、温度、时间），再合理地设计模具结构和合适的成型设备，这一系列的工作就是制定塑件的工艺规程。一、塑件工艺性分析 塑件的工艺性指塑件对成型加工的适应性，包括塑料材料选择、尺寸精度和表面粗糙度、塑件结构分析。塑件工艺性设计的特点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.塑料材料分析 塑料品种 结构特点 使用温度 化学特性 使用特性 成型特性 应用 第 6 页，共10 页
9、 聚丙烯 线性结构结晶型，密度小 耐热性好，使 用 温 度10 120 有 较 好 的化 学 稳 定性，除对浓硫酸、浓硝酸外，几乎都很稳定。力学性能优于低压聚乙烯，有很突出的刚性，基本上不吸水，高频电性能优良，且不 受 温 度 影响。但是耐磨性不够高，低温呈脆性，热变形温度亦较低。流动性好，成形容易，成形收缩率较大，易发生翘曲、变形。可 做 各 种 机械零件，如法兰、齿轮、接头、泵叶轮、汽车零件、化工 管 道 及 容器设备。并可用作衬里、表面涂层、录音带、医疗仪器及 手 术 仪 器等。结论 1.结晶型塑料，结晶程度主要由模具温度决定。2.如果储存适当则不需要干燥处理。3.成型收缩率大，尺寸不稳
10、定，塑件易变形缩水，采用提高注射压力及注射速度，减少层间剪切力使成型收缩率降低。4.要调整好成型工艺参数，以有利于补缩。5.低温下表现脆性，对缺口敏感，产品设计时避免尖角。相关知识：塑料的选材包括：选定塑料基体聚合物（树脂）种类、塑料具体牌号、添加剂种类与用量等 塑料原料选择方法：使用环境(不同的温度、湿度及介质条件、不同的受力类型选择不同的塑料)使用对象（根据国别、地区、民族和使用者的不同选材）按用途进行分类（按应用领域、功能）塑料材料的分析先根据塑件的使用环境和要求分析塑料的使用性能是否能满足要求，然后在分析塑料的成型性能能否满足成型的需求，找出成型的难点及解决方案。2.塑件尺寸精度及表面
11、粗糙度分析 塑件表面质量分析 该塑件除尺寸15 0.18 为 MT2 级精度外，其余尺寸均取MT3 级精度。其尺寸及公差如下：外形（型腔尺寸）:70-0.46、2.5-0.32、1-0.12、R15-0.2、2-18-0.2、2-0.32、3.5-0.14、R10-0.16、60-0.4、100-0.52、R3.5-0.14 内形（型芯）尺寸:15+0.18、20+0.24、R2+0.12 中心距尺寸:15 0.1、10 0.08、60 0.2、19 0.12 塑件表面质量分析 该塑件要求外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4 m。3.塑件结构分析 该塑件为板类塑件，壁厚均匀，且符合最小
12、壁厚要求，容易用注射成型方法成型。相关知识：塑件尺寸精度及表面质量要求、塑件结构设计内容见学习情境1 塑料及塑件工艺性 第 7 页，共10 页 教案。4.结论 该塑件结构简单，可采用注射成型，不需后续加工，模具结构为简单的两板式模具。相关知识：模塑工艺规程的内容包括技术管理和经济管理两方面的内容。技术管理方面包括:塑件的分析（材料、表面粗糙度和尺寸精度、塑件结构）塑件的成型方法及工艺流程的确定 根据塑料的性能，塑件的结构特点和要求等等确定采用注射、压注还是压缩成型，以及其它成型方法。以及塑件取出来以后，有没有满足使用要求的后续加工。塑料模具类型和结构形式的确定 成型方法确定以后，就确定了模具的
13、类型是注射模、压注模还是压缩模；接着还要确定模具具体的结构形式，比如型腔的布局、分型面的选择、浇注系统、脱模方式、主要零件的结构尺寸等等。成型工艺条件的确定 在成型之前还要根据相应的表确定成型工艺条件（一般包括有压力、温度、时间等等），但具体选择多大的参数值，要经过实际的试模过程才能够确定。设备和工具的选择 成型前要计算出塑件的质量，根据它的值初选一台注射机；并且在以后模具设计的时候，要对注射机和模具的参数进行校核。工序质量标准和检验项目及方法的确定 每一步工序都要有一个检验的标准，一个工序做完以后可以和这个标准进行比较，看这次加工达到标准的要求没有；并且还要规定出具体的检验方法。技术安全措施
14、的制定（确保生产能够安全地进行）工艺文件的制定 最后要把整个过程记录下来形成工艺文件，指导生产过程的进行。经济管理方面包括:生产规模的确定生产方式的确定工艺路线的确定成本的核算 编制模塑工艺规程的综合考虑的因素 在编制模塑工艺规程的时候要综合考虑各种因素，最大限度的提高生产效率和材料的利用率，以降低成本。在整个模塑的过程中，每一步对质量的控制非常重要，主要有以下几个方面：（一）产品设计时的质量控制 1.产品的结构、尺寸及公差和技术标准必须符合模塑工艺性要求，正确的塑件结构、合理的公差和技术标准能使塑件成型容易、质量高、成本低。2.在满足塑件使用要求的前提下尽量不要对塑件的尺寸精度和表面质量提出
15、过高要求（增加加工难度）。3.产品设计要考虑尽量简化模具结构，降低模具制造难度。（二）材料选定时的质量控制 在选材时要根据制品的用途、使用环境，同时还要考虑经济成本和安全卫生等等因素。1.材料的使用性能要达到制品性能的要求（用于化学设备的塑件，要求有很好 第 8 页，共10 页 的耐化学腐蚀能力；用于机械方面的塑件要求有很好的机械性能；用于承受冲击载荷的制品，应该选择冲击强度高的材料等等）2.材料的工艺性能要满足成型工艺的要求（比如用于注射成型的塑料要求很好的流动性等等，使材料的工艺性能能够满足成型工艺的要求，否则就得不到高质量的塑件，甚至是不能够成型）3.原材料纯度要高 原材料纯度高才能够得
16、到质量好的塑件，否则极有可能得到废品。4.原材料的物料形态要满足成型需要保证产品质（粉状、粒状还是纤维状的料，对产品的重量有一定的影响）（三）成型工艺编制时的质量控制 1.生产工序顺序的确定(预处理、成型、制品后处理、加工、机加、修饰和装配 )一个塑件由几道工序才能够成型，这时就要确定一定的生产顺序，以确保得到合格的塑件。2.工艺条件的选定及控制对产品质量的影响 例如:工艺参数三要素对产品质量的影响 拿注射成型来说，可获得的成形品外观、尺寸、机械性能等等与成形条件三要素有很大的关系，因此在正式生产之前要通过测试找出最佳的成形条件。温度：料筒温度 喷嘴温度 模具温度 料筒温度保持在Tf(Tm)T
17、d 之间，并且具有一定的梯度（从加料端到喷嘴前端温度逐渐上升）；而喷嘴的温度要略低于料筒最高温度，防止熔料在喷嘴处产生“流涎”现象，塑料成型所需热量还可以从摩擦热中得到补偿；注射成型时模具温度越低，型腔内的塑料冷却速度越快，可以大大缩短成型周期，提高生产效率。在实际生产中要根据塑料种类、塑件结构和性能要求设定最佳的成型温度。压力：注射压力 保压压力 背压 锁模力 注射成型的压力条件分为两个：注射压力和螺杆背压。注射压力数值的大小（第一次注射时）很难确定，一般在40 130Mpa 之间，在注射机上有一个表会指示压力的大小。螺杆背压可以提高材料的熔融效果和混炼效果，还可以使色料及填充物更加均匀的分
18、散。但是这个背压不能太高，太高的话会使熔料的温度升高，塑料有降解的倾向，还会使注射量的计量准确性下降，通常背压不超过20Mpa。速度或时间 闭模锁模时间 注射时间 充模速度 剪切速率 保压时间 冷却时间 螺杆转速 开模速度 顶出速度 在注射成型的整个周期中，注射时间和冷却时间最重要，对塑件的质量有着决定性的影响。注射时间一般为30 120s，壁厚的塑件可以达到5 10min；冷却时间的确定要以保证塑件脱模时不变形为原则。工艺条件的选定往往是试模工作或成型过程的关键问题，要不然即使你的模具设计和制造都正确，但是成型条件选择不当的话也会造成试模或者是成型困难。第 9 页，共10 页 二、初选注射机
19、 三维造型后可查得塑件的体积为：8219.8mm3 查教材附录C 可知聚丙烯密度为：0.9kg/dm3 塑件重量为：8219.8 0.9 10-2=74g 考虑到实验室设备的情况，选用型号为120AV 的注射机。注：这里只是根据塑件的重量、生产批量及塑件生产车间的实际情况初选一台注射机，模具设计出来以后还要进行模具和注射机关系校核，如不合适还需更换注射机。三、确定注射成型工艺参数 查附表9 得出工艺参数见下表，试模时可根据实际情况作适当调整。聚丙烯 预热和干燥 温度t/80 100 成型时间 注射时间 20 60 时间/h 1 2 保压时间 0 3 料筒温度t/后段 160 180 冷却时间
20、20 90 中段 180 200 总周期 50 160 前段 200 220 螺杆转速n/(r min-1)48 喷嘴温度t/后处理 方法 模具温度t/80 90 温度t/注射压力p/MPa 70 100 时间r/h 四、完成注射成型工艺规程卡 第 10 页，共10 页 相关知识：工艺规程编制中的几个主要技术问题 塑件的工艺性分析 塑件的成型方法及工艺流程的确定 成型工艺条件的确定 设备型号和主要参数（注射压力、螺杆转速、喷嘴直径、开模行程、最大装模高度等等）的确定 质量标准和检验项目与测试手段的确定 模塑工艺规程文件的编制 课后作业：编制卡盒塑件注射成型工艺，填写注射成型工艺规程卡 形成性内
21、容检测：检测内容：1检测学生塑件工艺性分析能力 2确定成型设备选择与模塑工艺规程编制的能力 检测的方式：1质疑方式检测学生塑件工艺性分析能力 2 批改每个学生完成的学习型工作任务（卡盒（二板式）注射模具设计与制造任务）教学反思、总结 项 目 内 容 学生 学生对知识点感兴趣的程度、理解的深难度；学生有价值的提问和易错的题目；记下学生的奇思妙想和灵感火花。教师 备课过程中所思所想和所用的资料；备课和上课中的困惑与不足之处；教师在课堂上的灵感顿悟与处理技巧。教材 教材或作业中的重难点或欠妥之处，提出修改意见 媒体 应用各种媒体（模具、图片、电脑、实物等）辅助教学的做法、技巧与效果。教学环节 导入新课的方法，记下过渡的技巧，记下时间的分配.反馈意见 同事和学生对本节课的看法、观点和评价；别人对自己教学的看法和意见；听评课中值得商榷、批驳或质疑的观点和做法