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谈三聚氰胺甲醛模塑料的特点及生产工艺
　　 中国论文网 http://www.xzbu.com/8/view-2011556.htm　　摘要：三聚氰胺甲醛模塑料是三聚氰胺与甲醛缩聚反应制成的高分子量的热固性树脂，属于氨基塑料的一种。模塑料具有以下特点：耐热性、耐溶剂性、耐沸水、耐燃性、耐电弧，硬度大、色彩鲜艳、无嗅无味，电气及机械性能佳，这是脲醛塑料，特别是酚醛塑料无法与之相比的。基于以上特点用途广泛，已成为当前塑料工业不可取代的材料。 　　关键词：三聚氰胺甲醛模塑料 生产工艺 特点 发展情况 　　中图分类号：U465.4+1 文献标识码：A 　　1引言 　　三聚氰胺甲醛塑料已应用于：机电仪表行业塑制各种开关、外壳、把手、异性配件；用于矿井电气零部件；代替陶瓷配件塑制交流接触器的灭弧罩及配件；用于电动工具的配件；另外还塑制航空或日用的餐具、器皿、装饰品等。 　　在我国该树脂广泛用于涂料、胶粘剂、湿强剂、阻燃材料以及纸张、皮革、织物等的处理剂。用于造纸和织物工业的水溶性树脂，甲醛与三聚氰胺比为3至4，而用于涂料树脂的比率一般为5至8[1]。为了开发蜜胺树脂作为高性能材料的新用途，近年来还发现玻璃增强的蜜胺树脂作为耐烧蚀材料用于火箭技术中[2]。 　　2三聚氰胺甲醛模塑料的特点 　　氨基模塑料按树脂类型可分为：尿素甲醛模塑料（UF），三聚氰胺甲醛模塑料（MF），三聚氰胺尿素甲醛模塑料（MUF）。 　　三聚氰胺甲醛模塑料相对于其它脲醛模塑料而言，有如下特点:吸水率低，耐饮料等水溶液污染性好；颜色范围广，耐热性较好，硬度高；在潮湿条件和高温条件下电性能较好，耐电弧和耐刻刮性也较好。 　　因此，三聚氰胺甲醛模塑料在餐具、电气机械、建筑等方面广泛应用。 　　由于三聚氰胺甲醛模塑料制品无毒，外观发亮，色泽鲜艳，不沾油污，易洗涤，不易破碎，适用于机械化洗涤，而深受消费者欢迎。因其具有耐电弧性耐漏电痕迹性，是电气综合性能好的材料，所以是制作电气机械、电子零部件最合适的材料之一。也是现用酚醛模塑料的良好替代品[5]。 　　3 三聚氰胺甲醛模塑粉的生产工艺 　　3.1三聚氰胺甲醛树脂的制备 　　3.1.1反应机理 　　在碱性介质中分阶段进行[3-5]，进行的反应如下。 　　1）产物一羟甲基三聚氰胺形成 　　1mol的三聚氰胺与2－3mol的甲醛在介质为弱碱性的（pH＝7-9）条件下，经加热甲醛与三聚氰胺氨基的活泼氢原子进行加成反应，甲醛的双键打开与三聚氰胺氨基的活泼氢原子及氮原子相连，可形成一羟甲基三聚氰胺，二羟甲基三聚氰胺和三羟甲基三聚氰胺。如下图： 　　2）三聚氰胺甲醛树脂的形成，缩聚阶段： 　　上述初期产物，羟甲基三聚氰胺衍生物在高温下继续缩聚，在完成树脂酯化过程中，由两个羟甲基相互联接，反出1分子水，形成醚键结合，如图: 　　由羟甲基与氨基结合，放出一分子水，形成次甲基键结合，如图: 　　3）形成的二聚体继续进行交联反应，可形成三维网状树脂，硬化的树脂部分结构如下图： 　　3.1.2生产工艺 　　目前氨基模塑料的生产工艺路线有2条[6]，一条是湿法路线，另一条BUSS法。这2条工艺都很成熟，但以第1条路线为主。 　　3.1.2.1湿法生产工艺 　　1）缩合反应： 　　加CH2O及水入釜内调整CH2O浓度为25%，然后加入4%的NaOH调pH到6.8-7.0，搅拌情况下，慢慢加入三聚氰胺，加热到75℃保持50min，反应温度升到80-90℃，保持20-70分钟。缩合终点用水数来控制。水数达到2-4后加碳酸钙，搅拌15min，冷却50-60℃过筛（30-40）,筛上的固体物不能超过三聚氰胺的7%。 　　2）混合：加树脂、填料正向、反向交叉捏合共计60min。 　　3）干燥：放到盘中在真空烘房干燥厚度＜20mm，真空＞500mmHg柱，时间2-6h。 　　4）滚压：工作辊90-135 辊距3-4mm 　　空辊70-100℃时间10-15min/次。 　　5）粉碎：通过直径0.5-0.75的筛磨成粉再烘干温度100℃左右，挥发物＜1.2%。 　　3.2模塑粉的研制 　　3.2.1树脂配方工艺 　　参照苏修原配方三聚氰胺/甲醛=100/35.71克分子比=1/1.5 　　具有以下几个特点： 　　1）树脂稳定，可延长贮存期 　　2）甲醛量少，树脂的含氮量增加，有益于耐电弧性。 　　3）21周期人工湿热试验的基本性能变化不大。 　　4）成型制品时不会膨胀、开裂，即普通讲吃得起热度加工条件宽泛，有利于规模生产。 　　3.3模塑料配方工艺 　　树脂与填料的比例 　　树脂/填料：树脂增加耐电弧性下降，流动性增大。树脂减少时石棉纤维会裸露于表面，一般在0.5-0.6/1较好。 　　纤维状填料（石棉）/粉状填料（高岭土）：纤维填料增加时耐电弧性降低，纤维外露影响外观即使有寿命。生产配方以1/1.5为易。粉状填料过多时机械强度会降低。 　　粉状矿物填料中：滑石粉具有耐电弧性可适当添加一部分，但不能太多否则会影响机械强度；碳酸钙强度较好，但耐弧差，以两者匹配使用较好；高岭土不耐温，测耐电弧时烧结点有明显突起现象。 　　4三聚氰胺甲醛模塑料国内外发展情况 　　早在1920年德国BASF就已经开始氨基树的研究。1922年英国BIP公司第一个有了工业品（BEETLE），氨基模塑料发展至今已有80年历史。美国、日本、西欧等先进国家已逐渐把这古老的塑料产品转移到发展中国家生产，尤其是中国。中国最早生产氨基模塑料的工厂是上海天山塑料厂，1957年从前苏联引进生产技术，然后逐渐工业化生产。经过40多年的发展，在工艺和设上都得到了改进。 　　目前，我国三聚氰胺模塑料生产能力已超过150万吨[7]，近年来国家实施天然林禁伐和禁用一次性餐具的政策，使蜜胺仿瓷餐具受到餐饮业的青睐，市场需求大增，今后三聚氰胺甲醛模塑料产业会进入一个较快发展阶段[8]。 　　参考文献 　　[1]倪玉德.涂料制造技术[M].北京：化学工业出版社，2003. 　　[2]兰承剑.耐腐蚀非金属材料在固体火箭发动机上德研究和应用[M].北京：兵器工业出版社，1988 　　[3]宫克.三聚氰胺甲醛树脂合成与性能研究[J].沈阳化工，1996（4）：25－27
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塑料模具设计与制造 电子教案
《塑料模具设计制造》电子教案绪论教学目的： 了解模具发展历史； 了解塑料模具设计与制造在国民经济中的地位和作用。 1. 2. 3. 了解常用的塑料成型方法；4. 掌握模具与塑料模具的概念。教学重点及难点：1．模具与塑料模具的概念；2．本课程的教育目标。教学方法： 讨论与总结 授课时间：2 课时 教学过程： 一、 塑料的成型原理：是指将配制好的塑料原料（粉料、粒料、溶液或分散体）在一定 的工艺装备和工艺条件下塑制成所需形状、尺寸塑料制品的过程。 二、塑料成型方法： 1、 注射成型： 注射成型又称注射模塑或注塑成型， 几乎所有的热塑性塑料 （除氟塑料外） 及部分热固性塑料皆可经注射成型而获得各种形状的塑料制品，其应用覆盖了国民经济各个 领域。 2、压缩成型：将粉状、粒状、纤维状或经预压的坯状塑料定量地加入处于成型温度下的 模具型腔中，然后闭模及加压加热，塑料在型腔内受热受压，熔融塑化并向型腔各部位充填， 待充分固化定型后，卸压启模即得模压制品 3、压注成型: 压注成型又称传递成型，它的原理是将热固性塑料置于高温的模具加料腔内，使其受热 熔融塑化成粘流态，并在活塞的压力作用下，通过模具的浇注系统注射入闭合的模腔中；熔 融塑料在此继续受热受压，经交联固化而定型；最后打开模具获得所需形状的制品。 4、挤出成型 挤出成型又称挤压成型，其成型原理是借助于转动的螺杆，将料斗中粒状或粉状的塑料 送入加热料筒中，料筒内的塑料在受到料筒外的电加热和螺杆的剪切摩擦热的作用而逐渐熔 融塑化成粘流态，与此同时，塑料还受到螺杆的搅拌而均匀分散，并不断推向前进；最后， 塑化均匀的熔体通过具有一定形状的挤出模具（机头 2 与口模 3）并在定型、冷却、牵引和 切断等一系列的辅助装置的作用下，成型为具有一定截面形状的连续型材，如管材、棒材、 板材、片材、单丝、薄膜、电线电缆的包覆层及其它的异型材等。 5、中空成型 中空成型又称中空吹塑成型。中空成型的原理是先通过挤出或注塑的成型方法生产出高 弹状态的塑料型坯，再把塑料型坯放入处于打开状态的瓣合式吹塑模具内，闭合模具，然后 向型坯内吹入压缩空气，使高弹塑料型胀开并紧贴在模腔表壁，经冷却定型后，获得与模具 型腔形状一致的中空制品。中空成型主要用于生产塑料瓶子、水壶、提桶、玩具等。 三、学习目的与要求： 1．了解模具发展历史；2．了解常用的塑料成型方法； 3．掌握模具与塑料模具的概念； 4．了解塑料成型技术的发展 四、塑料模塑成型及模具技术的发展动向第一章塑料成形基础第一节 塑料的成分与特性 教学目的：1．掌握塑料的概念和常用塑料的使用性能； 教学重点：1. 塑料的概念、分类、成分和特性； 教学难点：1. 各种概念的理解； 教学方法： 讨论与总结 授课时间：2 课时 教学过程： 塑料是以高分子聚合物为主要成分，经与不同的添加剂混炼而成的可塑成型的混合物， 在加热、加压等条件下具有可塑性，在常温下为柔韧的固体。 一、 塑料的组成 塑料以合成树脂为主要成分，它由合成树脂和根据不同的需要而增添的不同添加剂所组 成。 （1）合成树脂 合成树脂是塑料的基本成分，是人们模仿天然树脂的成分用化学方法人工制取得到的各 种树脂。 （2）填充剂（又称填料）： 添加填充剂的目的是降低塑料中树脂的使用量，从而降低制品成本；其次是改善塑料的 加工性能和使用性能，填充剂在塑料中的含量一般控制在 40% 以下。 （3）增塑剂： 增塑剂的作用是提高塑料的可塑性和柔软性。 （4）增强剂 增强剂用于改善塑料制件的机械力学性能。但增强剂的使用会带来流动性的下降，恶化 成型加工性，降低模具的寿命以及流动充型时会带来纤维状填料的定向问题。 （5）稳定剂 添加稳定剂的作用是提高塑料抵抗光、热、氧及霉菌等外界因素作用的能力，阻缓塑料 在成型或使用过程中的变质。稳定剂的用量一般为塑料的 0.3～0.5%。 （6）润滑剂 润滑剂对塑料的表面起润滑作用， （7）着色剂合成树脂的本色大都是白色半透明或无色透明的。在工业生产中常利用着色剂来增加塑 料制品的色彩。 对着色剂的要求是：耐热、耐光，性能稳定，不分解、不变色、不与其它成分发生不良 化学反应，易扩散，着色力强，与树脂有良好的相溶性，不发生析出现象。着色料添加量应 ＜2%。 （8）固化剂 在热固性塑料成型时，有时要加入一种可以使合成树脂完成交联反应而固化的物质。 9）其它辅助剂 根据塑料的成型特性与制品的使用要求，在塑料中添加的添加剂成分还有：阻燃剂、发 泡剂、静电剂、导电剂、导磁剂、相容剂等。 二、塑料的性能 优点： 1) 密度小、质量轻 2）比强度高 按单位质量计算材料的抗拉强度称为比强度。 3) 绝缘性能好、介电损耗低 4) 化学稳定性高 5) 减振消音性能好 6) 减摩、耐磨性能好 缺点：制品的尺寸稳定性差、易老化、不易自行降解等。 第二节 塑料的分类教学目的：1．掌握塑料常用的分类方法及塑料的类型。 教学重点：1. 塑料的类型及特点。 教学方法： 讨论与总结 授课时间：2 课时 教学过程： （1）按合成树脂的分子结构及其成型特性分类 1) 热塑性塑料 这类塑料的合成树脂都是线型或带有支链型结构的聚合物， 在一定的温 度下受热变软，成为可流动的熔体。在此状态下具有可塑性可塑制成型制品，冷却后保持既 得的形状；如再加热，又可变软塑制成另一形状，如此可以反复进行。 2) 热固性塑料 这类塑料的合成树脂是带有体型网状结构的聚合物，在加热之初，因分 子呈线型结构，具有可熔性和可塑性，可塑制成一定形状的制品，但当继续加热温度达到一 定程度后，分子呈现网状结构，树脂变成了不熔的体型结构，此时即使再加热到接近分解的 温度，也不再软化。 （2）按塑料的应用范围分类1) 通用塑料指产量大、成形性好、价格低、用 途广，常作为非结构材 料使用的塑料。 2) 工程塑料 指具有优良的力学性能和较宽温度范围内的尺寸稳定性，同时还具有耐 磨、耐腐蚀、自润滑等综合性能，能在一定程度上代替金属作为工程结构材料使用的塑料。 3) 特殊塑料 指具有某些特殊性能的塑料， 这类塑料通常有高的耐热性或高的电绝缘性 及耐腐蚀性。 第三节 塑料的性能教学目的：1、掌握热固性塑料和热塑性塑料的工艺性能；2．具备分析塑料产品的工艺 性，并在此基础上找出工艺难点，提出解决问题的方法的能力。 教学重点：1. 热固性塑料和热塑性塑料的工艺性能。 教学难点：1. 工艺性能中的固化特性和结晶性。 教学方法： 讨论与总结 授课时间：2 课时 教学过程： 一、 塑料的成型收缩 （1）导致塑料成型收缩的因素 1) 塑料材料的热胀冷缩； 2)制品脱模后的弹性恢复； 3) 方向性收缩 成型时由于高分子聚合物沿料流方向取向，而导致制品呈现各向异性。 沿料流方向收缩大，与料流垂直方向的收缩小。 （2）影响塑料成型收缩的因素 1) 塑料品种 2) 制品结构 3) 模具结构 4) 成型工艺 二、塑料的流动性 在塑料的模塑成型过程中，塑料熔体在一定的温度和压力下充填模具型腔的能力，称为 塑料的流动性。 影响塑料流动性的因素主要有以下几方面： （1）塑料的品种 （2）成型工艺 （3）模具结构 三、塑料的相容性 相容性是指两种或两种以上不同品种的聚合物， 在熔融状态下不产生相分离现象的能力。 塑料的相容性也称为共混性。四、塑料的热敏性 热敏性是指某些热稳定性差的塑料，在较高温下受热时间稍长或料温过高时发生变色、 降解、分解的倾向。具有这种倾向的塑料称为热敏性塑料，如硬聚氯乙烯、聚甲醛、聚三氟 氯乙烯、尼龙等。 五、塑料的吸水性 吸水性是指塑料对水分的亲疏程度。 六、结晶性 聚合物的结晶是指某些线型聚合物熔体在冷凝过程中，树脂分子的排列由非晶态转变为 晶态的过程。 结晶型塑料在模塑成型时应注意以下几点： （1）塑化时需要更多的热量，应选择塑化能力强的设备。 （2）冷凝结晶时放出的热量多，模具应加强冷却。 （3）成型收缩大，易发生缩孔和气泡。 （4）制品各向异性显著，内应力大，易产生翘曲与变形，成型后应进行适当的热处理。 七、聚合物的取向 聚合物的取向是指塑料成型时大分子链在外力(如剪应力或拉应力)的作用下,沿着受力 方向作平行排列的现象。聚合物的取向分流动取向和拉伸取向。 八、聚合物的交联 聚合物的交联是指热固性塑料在成型过程中，其聚合物分子由线型结构转变为体形结构 的化学反应过程，通常也称为“硬化”。 九、聚合物的降解 聚合物在热、力、辐射及水、氧、酸、碱等因素的作用下所发生的相对分子质量降低、 分子结构发生变化的现象，称为降解。 第四节 常用塑料 教学目的：1．熟悉各种常用塑料的性能及用途。 教学重点：1. 各种常用塑料的性能及用途。 教学方法： 讨论与总结 授课时间：2 课时 教学过程： 一、 聚乙烯（PE） （1）基本特性 聚乙烯塑料由乙烯单体经聚合而成, 是塑料工业中产量最大的品种。按 聚合时采用的生产压力的高低可分为高压、中压和低压聚乙烯三种。 高密度聚乙烯（HDPE）又称低压聚乙烯，具有较高的刚性、强度和硬度。但柔韧性、透 明性较差。低密度聚乙烯（LDPE）又称高压聚乙烯具有较好的柔软性、耐寒性、耐冲击性，但耐热、 耐光、耐氧化能力差、易老化。 聚乙烯无毒、无味、呈乳白色的蜡状半透明状，柔而韧，比水轻，有一定的机械强度， 但与其他塑料相比机械强度偏低、表面硬度差。聚乙烯的绝缘性能优异，介电性能稳定；化 学稳定性好，能耐稀硫酸、稀硝酸及其他任何浓度的酸、碱、盐的侵蚀；除苯及汽油外，一 般不溶于有机溶剂；其透水气性能较差，而透氧气、二氧化碳及许多有机物质蒸气的性能好； 聚乙烯的耐低温性能较好， 在-60℃下仍具有较好的力学性能， 但其使用温度不高， 一般 LDPE 的使用温度在 80℃左右，HDPE 的使用温度在 100℃左右。 （2）主要用途 高密度聚乙烯可用于制造塑料管、塑料板以及承载不高的零件，如齿轮、 轴承等；低密度聚乙烯常用于制作塑料薄膜、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和包覆 电缆等。 （3）成型特点 聚乙烯成型时，收缩率大，在流动方向与垂直方向上的收缩差异大，且 注射方向的收缩率大于垂直方向的收缩率，易产生变形和产生缩孔；冷却速度慢，必须充分 冷却；聚乙烯质软易脱模，制品有浅的侧凹时可强行脱模。 二、 聚氯乙烯（PVC） （1）基本特性 聚氯乙烯是世界上产量最大的塑料品种之一：硬聚氯乙烯不含或少含增 塑剂，有较好的抗拉、抗弯、抗压和抗冲击性能；软聚氯乙烯含有较多的增塑剂，柔软性、 断裂伸长率较好，但硬度、抗拉强度较低。聚氯乙烯有较好的电气绝缘性能，可以用作低频 绝缘材料。其化学稳定性也较好，但聚氯乙烯的热稳定性较差。 （2）主要用途 由于聚氯乙烯的化学稳定性高，所以可用于防腐管道等；由于电气绝缘 性能优良而在电气、电子工业中用于制造插座、插头、开关、电缆；在日常生活中用于制造 凉鞋、雨衣、玩具、人造革等。 （3）成型特点 聚氯乙烯在成型温度下容易分解，所以必须加入产稳定剂和润滑剂，并 严格控制温度及熔料的滞留时间。 三、 聚丙烯（PP） （1）基本特性 聚丙烯是由丙烯单体经聚合而成。无味、无毒，外观似聚乙烯，呈白色 的蜡状半透明状，是通用塑料中最轻的聚合物，聚丙烯具有优良的耐热性、耐化学腐蚀性、 电性能和力学性能。强度比聚乙烯好，特别是经定向后的聚丙烯具有极高的抗弯曲疲劳强度， 可制作铰链。聚丙烯可在 107℃～121℃下长期使用，在无外力作用下，使用温度可达 150℃。 聚丙烯是通用塑料中唯一能在水中煮沸且在 135℃蒸汽中消毒而不被破坏的塑料。 的低温特性不如聚乙烯， （2）主要用途 聚丙烯可用作各种机械零件以及自带铰链的盖体合一的箱壳类制件。 （3）成型特点注意成型温度 四、 聚苯乙烯（PS） 聚丙烯（1）基本特性 聚苯乙烯是由苯乙烯聚合而成。为无色、无味、无毒的透明塑料，易燃 烧，燃烧时带有很浓的黑烟，并有特殊气味。聚苯乙烯具有优良的光学性能，易于着色，聚 苯乙烯具有良好的电学性能，尤其是高频绝缘性。质地硬而脆，并具有较高的热膨胀系数。 （2）主要用途 聚苯乙烯在工业上可制造仪器仪表零件、灯罩、透明模型、绝缘材料、 接线盒、电池盒等。在日用品方面可用于制造包装材料、装饰材料、各种容器、玩具等。 （3）成型特点 流动性和成型性优良，成品率高，但易出现裂纹，成型制品的脱模斜度 不宜过小，顶出要均匀；由于热膨胀系数高，制品中不宜有嵌件，否则会因两者的热膨胀系 数相差太大而导致开裂。宜用高料温、低注射压力成型并延长注射时间，以防止缩孔及变形， 但料温过高，容易出现银丝。因流动性好，模具设计中大多采用点浇口形式。 五、 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） （1）基本特性 ABS 是由丙烯腈（A）、丁二烯（B）、苯乙烯（S）共聚生成的三元共聚物，具有良好的综合力学性能。丙烯腈使 ABS 有较高的耐热性、耐化学腐蚀性及表面硬度； 丁二烯使 ABS 具有良好的弹韧性、冲击强度、耐寒性以及较高的抗拉强度；苯乙烯使 ABS 具 有良好的成型加工性、着色性和介电特性，使 ABS 制品的表面光洁。 ABS 无毒、无味、不透明，色泽微黄，可燃烧，有良好的机械强度和极好的抗冲击强 度，有一定的耐油性和稳定的化学性和电气性能。 （2）主要用途 ABS 广泛应用于家用电子电器、工业设备及日常生活用品等领域。 （3） 成型特点 ABS 在升温时粘度增高， 所以成型压力较高， 塑料上的脱模斜度宜稍大； 易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕。 六、聚酰胺（PA） （1）基本特性 聚酰胺又称尼龙（Nylon）， 尼龙树脂为无毒、无味，呈白色或淡黄色的结晶颗粒。尼龙具有优良的力学性能，抗拉、 抗压、耐磨。其抗冲击强度比一般塑料有显著提高，其中以尼龙 6 更优。作为机械零件材料， 具有良好的消音效果和自润滑性能。尼龙还具有良好的耐化学性、气体透过性、耐油性和电 性能。但吸水性强、收缩率大，常常因吸水而引起尺寸的变化。 （2）主要用途 尼龙由于具有较好的力学性能，在工业上广泛地用来制作轴承、齿轮、等机械零件和降落伞、刷子、梳子、拉链、球拍等。 （3）成型特点 熔融粘度低、流动性好，容易产生飞边。成型加工前必须进行干燥处理； 易吸潮，制品尺寸变化大；成型时排除的热量多，模具上应设计冷却均匀的冷却回路；熔融 状态的尼龙热稳定性较差，易发生降解使制品性能下降，因此不允许尼龙在高温料筒内停留 时间过长。 七、酚醛塑料（PF） （1）基本特性 酚醛脂本身很脆，呈琥珀玻璃态，刚性好，变形小，而热耐磨，能在150℃～200℃的温度范围内长期使用，在水润滑条件下，有极低的摩擦系数。其电绝缘性能 优良。缺点是质脆，冲击强度差。（2）主要用途用于制造齿轮、轴瓦、导向轮、轴承及电工结构材料和电气绝缘材料。石 棉布层压塑料主要用于高温下工作的零件。木质层压塑料适用于作水润滑冷却下的轴承及齿 轮等。 （3）成型特点 成型性能好，特别适用于压缩成型；模温对流动性影响较大，一般当温 度超过 160℃时流动性迅速下降；硬化时放出大量热，厚壁大型制品易发生硬化不匀及过热 现象。 八、环氧树脂，环氧树脂具有很强的粘结能力，是人们熟悉的（万能胶）的主要成分。 此外还耐化学药品、耐热，电气绝缘性能良好，收缩率小。比酚醛树脂有较好的力学性能。 其缺点是耐气候性差、耐冲击性低，质地脆。 （2）主要用途 环氧树脂可用作金属和非金属材料的粘合剂，用于封闭各种电子元件。 用环氧树脂配以石英粉等来浇铸各种模具。还可以作为各种产品的防腐涂料。 （3）成型特点 流动性好，硬化速度快；用于浇注时，浇注前应加脱模剂，因环氧树脂 热刚性差，硬化收缩小，难于脱模；硬化时不析出任何副产物，成型时不需排气。 九、 氨基塑料 氨基塑料也是热固性塑料，由氨基化合物与醛类（主要是甲醛）经缩聚反应而得到，主 要包括脲－甲醛（UF）、三聚氰胺－甲醛等（MF）。 （1）基本特性及主要用途 脲－甲醛塑料经染色后具有各种鲜艳的色彩，外观光亮，部分透明，表面硬度较高，耐 电弧性能好，而矿物油，但耐水性较差，在水中长期浸泡后电气绝缘性能下降。脲－甲醛大 量用于压制日用品及电气照明用设备的零件、电话机、收音机、钟表外壳、开关插座及电气 绝缘零件。 三聚氰胺－甲醛可制成各种色彩，耐光、耐电弧、无毒，在-20℃～100℃的温度范围内 性能变化小，重量轻不易碎，能耐茶、咖啡等污染性强的物质。三聚氰胺－甲醛主要用作餐 具、航空茶杯及电器开关、灭弧罩及防爆电器的配件。 （2）成型特点 压注成型收缩率大；含水分及挥发物多，使用前需预热干燥，且成型时 有弱酸性分解及水分析出；流动性好，硬化速度快。因此，预热及成型温度要适当，装料、 合模及加工速度要快；带嵌件的塑料易产生应力集中，尺寸稳定性差。第二章塑料成形工艺与制件的结构工艺性第 一节 注射成型工艺教学目的：1．了解塑料注射模塑的工艺过程； 3．掌握塑料注射模塑工艺条件的选择和 工艺条件对塑件质量的影响；4．具备编制模塑工艺规程的能力。 教学重点：1. 塑料注射模塑工艺条件：时间、温度和压力；3. 分析编制模塑工艺规程 的步骤及填写工艺卡。教学难点：1.塑料注射模塑工艺条件和工艺条件与各种影响因素的关系；2. 对模塑工 艺规程编制的内涵的理解和工艺条件的选择。教学方法： 讨论与总结 授课时间：2 课时 教学过程： 一、注射工艺过程 1、注射机的基本组成 根据注射成型过程，一般可将注射机分为以下几个部分。 （1）注射装置 （2）锁模装置 （3）液压传动和电器控制 2、注射机的分类 注射机按外型特征可划分为如下三类：立式、卧式、直角式三种。 注射机也可以按塑料在料筒中的塑化方式分类，常用的有如下： （1） 柱塞式注射机 （2）螺秆式注射机 二、注射模塑工艺过程 1、注射前的准备 （1）原材料的检验与预处理 （2）料筒的清洗 （3）加料 （4）嵌件的预热与安放。 2、注射过程 1）充模 将塑化好的塑料熔体在柱塞或螺杆的推挤下，经注射机喷嘴及模具浇注系统而 注入模具型腔并充满型腔，这一阶段称为充模。 2）保压 保压是自熔体充满模具型腔起到柱塞或螺杆开始回退止的这一阶段的施压过程。其目的除了防止模内熔体倒流外，更重要的是确保模内熔体冷却收缩时继续保持施压状 态以得到有效的熔料补充，确保所得制品形状完整而致密。 3）倒流 4）浇口冻结后的冷却 5）脱模 3、制品的后处理：退火和调湿处理。 三、 注射成型的工艺参数 1、 温度在注射成型过程中，需要控制的温度主要有料筒温度、喷嘴温度和模具温度。 （1）料筒温度 Tt （2）喷嘴温度 TZ 喷嘴温度一般应略低于料筒前端的温度。 （3）模具温度 Tm 模具温度通常由冷却介质（常用水）的温度与流量来控制，也有靠熔体注入模具自然升 温与自然散热达到平衡而保持一定的模温。 2、压力 注射成型工艺过程中的压力，包括塑化压力和注射压力。 （1）塑化压力 塑化压力又称背压，是指螺杆式注射机在预塑物料时，螺杆前端塑化室内的熔体对螺杆 所产生的反压力。该压力的大小可通过注射机液压系统中的溢流阀来调整。 （2）注射压力 3、 时间（成型周期） 完成一次注射成型过程所需的时间称为成型周期。 第二节 压缩模塑工艺教学目的：1．了解压缩模塑的工艺过程； 2．掌握塑料压缩模塑工艺条件的选择和工艺 条件对塑件质量的影响；3．具备编制模塑工艺规程的能力。 教学重点：1. 塑料压缩模塑的工艺条件：时间、温度和压力；2. 分析编制模塑工艺规 程的步骤及填写工艺卡。 教学难点：1. 塑料压缩模塑工艺条件和工艺条件与各种影响因素的关系；2. 对模塑工 艺规程编制的内涵的理解和工艺条件的选择。 教学方法： 讨论与总结 授课时间：2 课时 教学过程： 1、压缩原理：将粉状、粒状、纤维状或经预压的坯状塑料定量地加入处于成型温度下的模具 型腔中，然后闭模及加压加热，塑料在型腔内受热受压，熔融塑化并向型腔各部位充填，待 充分固化定型后，卸压启模即得模压制品。 2、工艺过程：加料－闭模－排气－固化－脱模－模具的清理 3、工艺参数：压力、温度、时间 第三节 挤出工艺 教学目的：1．了解挤出模塑的工艺过程； 2．掌握挤出模塑工艺条件的选择和工艺条件 对塑件质量的影响；3．具备编制模塑工艺规程的能力。教学重点：1.塑料挤出模塑的工艺条件：时间、温度和压力；2. 分析编制模塑工艺规 程的步骤及填写工艺卡。教学难点：1. 塑料挤出模塑工艺条件和工艺条件与各种影响因素的关系；2. 对模塑工艺 规程编制的内涵的理解和工艺条件的选择。 教学方法： 讨论与总结 授课时间：2 课时 教学过程： 1、原理：是借助于转动的螺杆，将料斗中粒状或粉状的塑料送入加热料筒中，料筒内的塑料 在受到料筒外的电加热和螺杆的剪切摩擦热的作用而逐渐熔融塑化成粘流态，与此同时，塑 料还受到螺杆的搅拌而均匀分散，并不断推向前进；最后，塑化均匀的熔体通过具有一定形 状的挤出模具并在定型、冷却、牵引和切断等一系列的辅助装置的作用下，成型为具有一定 截面形状的连续型材，如管材 2、挤出参数：温度、压力、挤出速率 第四节 塑料制品的结构工艺性 教学目的：1．具备分析塑料产品的工艺性，并在此基础上找出工艺难点，提出解决问题 的方法的能力。 教学重点：1. 塑件的工艺性分析。 教学难点：1. 综合运用所学知识进行塑件的工艺性分析。 教学方法： 讨论与总结 授课时间：2 课时 教学过程： 一、脱模斜度 脱模斜度一般依靠经验数据选取， 通常情况下脱模斜度取 30′～1°30′， 最小为 15′～ 20′。 二、 壁厚 1、壁厚过小成型时流动阻力大，难以充满型腔。壁厚过大，增加了冷却时间，产生气 泡、缩孔、凹陷等缺陷。 2、同一制品零件的壁厚应尽可能一致。三、 加强肋 加强肋的形状和尺寸如图所示。其高度 h≤3t，脱模斜度 ?＝2°～3°，肋的顶部应为 圆角，肋的底部也必须用圆角 R 向周围壁部过渡。R 不应小于 0.25t，肋的宽度 b 不应大于制品壁厚 t，否则制品的壁面将会产生凹陷，如图（b）所示，通常 b 可取制品壁厚的 0.5 mm 左右。?bRthb凹陷加强肋的形状和尺寸 a）正确设计 四、 圆角 为了避免应力集中，均应采用过渡圆弧，一般外圆弧半径 R1 应取壁厚 t 的 1.5 倍，内圆 角半径 R 取壁厚 t 的 0.5 倍。 b）不正确设计五、 孔 六、 支承面及凸台 通常采用的是底脚（三点或四点）支承或边框支承， 凸台是用来增强孔或装配附件的凸出部分的。 七、标志及符号 采用 “凹坑突字”。 八、塑料制品的尺寸精度及表面质量 1、制品的尺寸精度 制品的尺寸精度是指所获得的制品尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获制品尺 寸的准确度。 在 GB/T 中，将不同塑料的公差等级要求分为高精度、一般精度、未标注公差 的尺寸精度三种，根据工程实际的需要，选用不同的精度等级。 2、塑料制品的表面质量 塑料制品的表面质量主要指制品表面缺陷和表面粗糙度。第三注射模与注射机的基本结构及特征第一节 注射模的基本结构组成教学目的：1．熟悉塑料模基本结构组成。 教学重点：1. 塑料模基本结构组成。 教学难点：1. 塑料模基本结构组成。。t教学方法： 讨论与总结 授课时间：6 课时 教学过程：(1) 成型零部件 (2) 浇注系统 (3) 合模导向机构 (4) 侧向分型与侧向抽芯机构 (5) 顶出机构 (6) 温度调节系统 (7) 排气系统 (8) 支撑零件 第二节 注射模的典型结构教学目的：1．熟悉塑料模分类及基本结构；2. 掌握常用注射模的结构组成及工作原理； 3.具有读懂不同类型注射模具结构图的能力 教学重点：1. 塑料模分类及基本结构；2. 常用注射模的结构组成及工作原理。 教学难点：1. 分型面选择的原则；2. 常用注射模的结构组成及工作原理。 教学方法： 讨论与总结 授课时间：6 课时 教学过程： 一、注射模具的分类 1、 单分型面注射模 整个模具中只在动模与定模之间具有一个分型面的注射模叫单分型面注射模或双板式 注射模（动模板和定模板）。 2、双分型面注射模双分型面注射模具有两个分型面，如图所示。A－A 为第一分型面，分型后浇注系统凝料 由此脱出；B－B 为第二分型面，分型后制品由此脱出。卧式双分型面注射模 1D动模座 2D垫板 3D凸模 4D推件板 5D导柱 7D弹簧 6D限位钉8D定距拉板 9D主流道衬套 10D定模底板 11D中间板 14D推杆 15D推杆固定板 16D推板12D导柱 13D凸模固定板分析可知，因为双分型面注射模增设了一个中间板，整体结构比单分型面复杂，模具制 造成本较高，且需要较大的开模行程，因此，双分型面注射模多用于采用点浇口的单模腔或 多模腔注射成型生产中，而对大型制品或流动性差的塑料成型则比较少用。 3、斜导柱侧向分型与抽芯注射模 当制品上有侧孔或侧凹时， 模具中成型侧孔或侧凹的零部件必须制成可移动的， 开模时， 必须使这一零部件先行移开才能使制品顺利脱模。 4、斜滑块侧向分型与抽芯注射模 斜滑块侧向分型与抽芯注射模和斜导柱侧向分型与抽芯注射模一样，也是用来成型带有 侧向凹凸制品的一类模具，所不同的是，其侧向分型与抽芯动作是由可沿斜面向外移动的斜 滑块来完成的，常常用于侧向分型与抽芯距离较短的场合。 5、 带有活动镶件的注射模 由于某些塑料制品的特殊结构（如制件局部或内、外侧表面带有凸台、凹槽） ，无法通 过简单的分型从模具内取出制品， 需要在注射模中设置可以活动的成型零部件， 如活动凸模、 活动凹模、活动成型杆、活动成型镶块等，以便能在开模时方便地脱取制品。 6、定模带有推出装置的注射模 7、无流道凝料注射模无流道凝料注射模具常被简称为无流道注射模具。这类模具包括热流道和绝热流道模 具，它们通过采用对流道加热或绝热的办法，使从注射机喷嘴到浇口处之间的塑料保持熔融 状态，使开模取出制品时无浇注系统凝料。前者称热流道注射模，后者称绝热流道注射模。。第三节注射模与注射机的关系教学目的：1．掌握注射机的规格及主要技术参数的校核。 教学重点：1. 注射机主要技术参数。 教学难点：1. 注射机主要技术参数。 教学方法： 讨论与总结 授课时间：6 课时 教学过程： 一、 注射机的规格及主要技术参数 我国制定的注射机国家标准草案规定可以采用锁模力表示法和锁模力/注射容量表示法 来表示注射机的型号。 注射机应具有较完整的技术参数， 供用户选择和使用。 注射机的主要技术参数包括注射、 合模、综合性能等三个方面，如公称注射量、螺杆直径及有效长度、注射行程、注射压力、 注射速度、塑化能力、合模力、开模力、开模合模速度、开模行程、模板尺寸、推出行程、 推出力、空循环周期、机器的功率、体积和重量等。 二、 注射机有关工艺参数的校核 （1） 注射量的校核 注射机标称注射量有两种表示方法，一是用容量(cm )表示，一是用质量(g)表示。国产 的标准注射机的注射量均以容量(cm )表示。 模具设计时，必须使制品所需注射的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的 80% 以内。 或3 3V ? nVz ? V j m ? nmz ? m j3式中 V―一个成型周期内所需注射的塑料容积（cm ）； n －型腔数目； Vz－单个制品的容量（cm ）； Vj―浇注系统凝料和飞边所需的塑料容量（cm ）；3 3m―一个成型周期内所需注射的塑料质量（g）；mz―单个制品的质量（g）； mj―浇注系统凝料和飞边所需的塑料质量（g）；故应使nVz ? V j ? Vg或nmz ? m j ? mg式中 Vg－注射机额定注射量（cm ）； mg－注射机额定注射量（g）。3（2） 锁模力的校核F ? pn (nA ? Aj ) zF－锁模力（N）式中AZ －制品在分型面上的投影面积（mm ）； Aj p m －浇注系统在分型面上的投影面积（mm ）； －塑料熔体在型腔内的平均压力（MPa）。 注射机注入的塑料熔体流经喷嘴、流道、浇口和型腔，将产生压力损耗，一般型腔内平 均压力仅为注射压力p022的 1/4～1/2，即pm =（0.25～0.5）p0（3） 最大注射压力的校核 （4）安装部分的尺寸校核 每种规格的注射机可安装的模具最大与最小厚度，动、定模固定板上安装螺孔的尺寸与 拉杆间距、喷嘴的孔径与球头半径等各不相同（见表 4.1 和表 4.2），模具设计时应就有关 尺寸进行校核，以使模具能顺利地安装在注射机上并生产出合格的制品。 ① 模具厚度H min ? H ? H max式中 H―模具厚度（mm）； Hmin－注射机允许的最小模厚，即动、定模之间的最小开距（mm）； Hmax―注射机允许的最大模厚（mm）。 如果模厚太大，则无法安装在注射机上；反之如果模厚太小，需要增加垫板。 ② 模具的长度与宽度 模具的长度与宽度要与注射机拉杆间距相适应，使模具安装时可以穿过拉杆空间在动、 定模固定板上固定。 ③ 螺孔尺寸 ④ 定位环尺寸 模具安装在注射机上必须使主流道中心线与注射机喷嘴中心线重合，为此在注射机定模 固定板上设定位孔，模具则相应设计有定位圈，定位圈与定位孔之间呈间隙配合。定位圈的 高度一般小型模具为 8～10mm，大型模具为 10～15mm。同时主流道衬套的球半径 R 应与注射机喷嘴球头半径 R1 相吻合， 以免高压塑料熔体从缝 隙处溢出。一般 R 应比 R1 大 1～2mm，否则主流道内的塑料凝料将无法脱出。 （5）开模行程的校核第四章注射模设计第一节 浇 注 系 统 的 设 计教学目的：1．掌握浇注系统的设计原则，并会选择浇口在工件上的位置，会设计浇注系统； 2.了解绝热流道、加热流道的基本结构特点和上述流道适用的塑料材料。 教学重点：1．浇注系统的设计原则，浇注系统中每一部分的设计及制造； 教学难点：1．浇口位置的选择、浇口和分流道类型的选择和设计；2．点浇口的模具结 构设计。 教学方法： 讨论与总结 授课时间：6 课时 教学过程： 一、普通浇注系统的组成 浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道。普通流 道浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。二、浇注系统的设计 （1）主流道的设计 1）、主流道垂直于模具分型面。 2）、主流道设计成 ? 具有 2°～6°锥角的圆锥形。 3）、内壁表面的粗糙度为 Ra0.8μ m。 4）、设计主流道衬套（2）分流道设计 分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体流动的通道。 1）分流道的截面形状及尺寸实际生产中常采用梯形截面的分流道。梯形截面分流道容易加工，且塑料熔体的热量散 失及流动阻力均不大。 2）分流道的长度 分流道要尽可能短，且少弯折。 3）分流道的表面粗糙度 分流道的表面粗糙度一般取 1.6μ m 左右。 4）一模多腔流道的平衡：平衡式浇注系统和非平衡式浇注系统 平衡式的浇注系统的特点是，从分流道到浇口及型腔，其形状、长度尺寸、圆角、模壁 的冷却条件等都相同，因此熔体能以相同的成型压力和温度同时充满所有的型腔，从而可以 获得尺寸相同、物理性能良好的制品。非平衡式浇注系统：各个型腔的尺寸和形状相同，只是诸型腔距主流道的距离不同而使 得浇注系统不平衡（3）浇口的设计直线型H型浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，它是浇注系统的关键部分。 1）浇口的作用 ① 熔体充模后，浇口处首先凝固，可防止注射机螺杆（或柱塞）抽回时熔体向分流道 回流。 ② 熔体在流经狭窄的浇口时产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模。 ③ 易于切除浇口尾料，二次加工方便。 ④ 对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料，对于多浇口单型腔模具，浇口不仅可以用 来平衡进料，还可以用来控制熔合纹在制品中的位置。 2）浇口的类型 ① 直接浇口 熔体的压力损失小，成型容易，因此常用于成型大而深的塑料制品。直接浇口的缺点是，由于浇口处固化慢，故注射成型周期长，容易产生残余应力，浇口处易出 现裂纹或翘曲变形，浇口凝料切除后有明显疤痕。 ② 侧浇口 侧浇口一般开设在分型面上，截面形状简单，加工容易，主要用于中小型制品的多型腔模具，对各种塑料的成型适应性较强，但缺点是有浇口痕迹存在，注射压力损 失大，对深型腔制品排气不便。 ③ 扇形浇口 扇形浇口是矩形侧浇口的一种变异形式。在成型大平面板状及薄壁制品时，宜采用扇形浇口。 ④膜状浇口 用于成型管状制品及平板状制品， ⑤点浇口 点浇口的优点是浇口残留痕迹小，易取得浇注系统的平衡，也利于自动化操 作，但是由于浇口的截面积小，流动阻力大，需提高注射压力，只宜于成型流动性好的热塑 性塑料，在模具结构上需增加一个分型面，即三板式双分型面，以便浇口凝料取出。 ⑥ 潜伏浇口 这类浇口不致因浇口痕迹而影响制品的表面质量及美观效果， ⑦ 护耳浇口 3）浇口位置 ① 尽量缩短流动距离 ② 浇口应开设在制品壁最厚处 ③ 尽量减少或避免熔接纹 ④ 应有利于型腔中气体的排除 ⑤ 避免在承受弯曲或冲击载荷的部位设置。 ⑥ 浇口应开设在不影响型芯稳定性的部位 ⑦ 浇口应开设在不影响制品外观的部位。 ⑧ 浇口的设置应避免熔体断裂 （4）冷料穴的设计 将主流道或分流道延长所形成的井穴称为冷料穴。冷料穴的作用是贮存因两次注射间隔 而产生的冷料头以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔。 1）带 Z 形头拉料杆的冷料穴2）带球形头拉料杆的冷料穴（5）排气槽的设计 1）利用配合间隙排气 2）利用烧结金属块排气 3）在分型面上开设排气槽排气 第二节 成 型 零 件 的 设 计 教学目的：1．掌握分型面的选择方法；2．掌握成形零件的设计要。 教学重点：1．分型面的选择；2．凹模及型芯的结构及设计要点。 教学难点：1 分型面的选择原则；2．凹模及型芯的尺寸计算。 教学方法： 讨论与总结 授课时间：10 课时 教学过程： 一、分型面的确定 模具上用以取出制品及浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面。 （1）分型面的形式 注射模具根据制品不同有的只有一个分型面，有的有几个分型面。分型面在模具总装图上常用“ ”标示，箭头所指为移动的方向；存在多个分型面时， 标示“A”、“B ”、“C”表示其先后次序。 （2）分型面位置的选择原则 1）分型面应选在制品外形最大轮廓处 2）确定有利的留模方式，便于制品顺利脱模，应尽量选在能使制品留在动模内的地方。 3）保证制品的精度要求 4）满足制品的外观质量要求 5）便于模具加工制造 6）考虑成型面积和锁模力，避免涨模溢料现象的发生，应尽量减少制品在合模分型面 上的投影面积。 7）对侧向抽芯的影响 8）便于排气二、成型零件的结构设计 （1）成型零件的结构设计 1）凹模 凹模是成型塑料制品外表面的主要零件，按其结构不同，可分为整体式和组合式两类。 ① 整体式凹模 整体式凹模由整块材料加工而成，特点是牢固，使用中不易发生变形， 不 会 使 制 品 产 生 拼 接 线 痕 迹 。 但 由 于 加 工 困 难 ， 热 处 理 不 方 便 。② 组合式凹模 A、整体嵌入式凹模B、局部镶嵌式凹模 C、底部镶拼式凹模 D、侧壁镶拼式凹模 E、多件镶拼式凹模 F、四壁拼合式凹模2）型芯型芯是成型制品内表面的零件。 ② 型芯的结构按结构可分为整体式和组合式两种，三、成型零件工作尺寸的计算 （1）凹模径向尺寸的计算 设制品的基本尺寸 Ls 为最大尺寸，其公差S为负偏差，凹模的基本尺寸 LM 为最小尺寸，其公 差δ z 为正偏差，LM ? ? Ls ? LsS ? 3 ? ? ? 4 ?0 ? ?（2）凹模深度尺寸的计算? ?z设制品高度的基本尺寸 Hs 为最大尺寸， 其公差S为负偏差。 凹模深度基本尺寸 HM 为最小尺寸， 其公差δ z 为正偏差，HM ? ? Hs ? HsS ? 2 ? ? ? 3 ?0 ? ?（3）型芯径向尺寸的计算? ?Z设制品孔的基本尺寸 ls 为最小尺寸，其公差S为正偏差，可得到型芯的径向基本尺寸 lM， 即：lM ? ?ls ? lsS ? 3 ? ? ? 4 ? ??z ? ?（4）型芯高度尺寸的计算 设制品孔深的基本尺寸 hs 为最小尺寸，其公差S为正偏差。型芯高度基本尺寸 hM 为最 大尺寸，其公差δ z 为负偏差0hM ? ?hs ? hsS ? 2 ? ? ? 3 ? ??z ? ?（5）型芯之间或成型孔之间中心距尺寸的计算 塑料制品和模具上中心距尺寸的公差标注均采用双向等值公差±S/2 和±δ z/2 表示。 模具磨损的结果不会使中心距尺寸发生变化，在计算中心距尺寸时不必考虑磨损裕量。由于 是双向等值公差，制品的基本尺寸 Cs 和模具的基本尺寸 CM 均为平均尺寸，故有：0CM ? ?Cs ? CsS ? ? 1 ?z 2例 如图所示的制品，用最大收缩率为 1%、最小收缩率为 0.6%的塑料成型，试确定模 具凹模的内径和深度、型芯的直径和高度以及两小孔的中心距。解 平均收缩率 S ? ? 1 ? 0.6 ?% ? 0.8% 。 ? ?? 2 ?设凹模制造精度取制品公差的 1/4，型芯制造精度取制品公差的 1/5，则有：1）模具凹模直径为：LM ? ?50 ? 50 ? 0.8 ? 3 ? 0.6? ? ?0 100 4 ? ?2）模具凹模深度为：? 0.6? 1 4? m m ? 49.950 0.15 m mHM ? ?22 ? 22 ? 0.8 ? 2 ? 0.22? ? ?0 100 3 ? ?3）模具型芯直径为：0? 0.22? 1 4? mm ? 22.030 0.055 mmlM ? ?45 ? 45? 0.8 ? 3 ? 0.5? mm ? 45.740 0.1 mm ? ? ? ?0.5?1 100 4 ? ?54）模具型芯高度为：hM ? ?18 ? 18? 0.8 ? 2 ? 0.2? mm ? 45.740 0.04 mm ? ? ? ?0.2?1 100 3 ? ?0 55）两型芯之间中心距的制造精度取制品公差的 1/5，则有： CM ? ? 30 ? 30 ? 0.8 ? ? 1 ? 0.15 ? 1 ? 30.24 ? 0.015 mm ? ? 100 ? 2 5 ?四、塑料模型腔侧壁和底板厚度的计算 理论分析和生产实践表明，大尺寸的模具型腔，刚度不足是主要矛盾，型腔壁厚应以满 足刚度条件为准；而对于小尺寸的模具型腔，在发生弹性变形前，其内应力往往已超过了模 具材料的许用应力，因此强度不够是主要矛盾，设计型腔壁厚应以强度条件为准。 查表法 第三节 结 构 零 件 的 设 计 教学目的：1．掌握结构零件的结构及设计要点。 教学重点：1．导向机构的设计要点。 教学难点：1．导向机构的设计。 教学方法： 讨论与总结 授课时间：4 课时 教学过程：一、导向机构的设计 1、作用：定位、导向、承受一定侧压力。 2、导柱导向机构的设计：（标准件） （1）布置方式 （2）长度 导柱的长度应比型芯端面的高度高出 8 mm～12mm （3） 材料及硬度 20 钢经渗碳淬火处理或 T8、 钢经淬火处理， T10 硬度为 50 HRC～55HRC。 导柱和导套配合部分的表面粗糙度为 Ra0.8μ m～Ra0.4μ m，固定部分表面粗糙度为 Ra0.8μ m。 （4）形状 导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应倒角或做成圆弧。 （5）配合精度 一般导柱、导套与模板之间的固定部分采用 H7/m6 或 H7/k6 的过渡配 合，导柱与导套间滑动部分采用 H7/f7 或 H8/f7 的间隙配合。 3、锥面定位机构第四节推出机构的设计教学目的：1．了解推出机构的各种类型，能看懂各种推出机构结构图、动作原理和模具结 构图；2．具有设计推出结构、设计或选择推出结构中的零件、推出结构中 零件的制造和推出结构装配的能力。 教学重点：1．各种推出机构的类型及动作原理，推出机构和模具整体结构的关系；2．推 出结构的设计原则，推出结构中零件的设计或选择、推出结构中零件的 制造和推出结构装配。 教学难点：1．推出结构中零件的设计、制造和推出结构装配。 教学方法： 讨论与总结 授课时间：8 课时 教学过程： 一、推出机构的结构组成及基本要求 1、推出机构主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出机构的导向与复位部件等 组成。2、基本要求： （1）制品在推出过程中不允许变形损坏。 （2）制品应尽可能滞留在动模一侧。 （3）脱模后制品应有良好的外观。 （4）推出动作可靠、更换推出零件容易。 二、推出机构的类型 一）、一次推出机构：一次推出机构是只需一次动作就能使塑料制品脱模的机构。 （1）推杆的设计 1）推杆的形状 2）推杆位置的设置 ① 推杆应设在脱模阻力大的地方。 ② 推杆应设在制品强度刚度较大处。 ③保证制品被推出时受力均匀，推出平稳。 ④ 在推压制品的边缘时，为了增加推杆与制品的接触面积，应尽可能采用直径较大的 推杆，推杆的边缘应与型芯侧壁相隔 0.1 mm～0.15 mm。 ⑤ 在装配推杆时， 应使推杆端面和凸模平面齐平或者比凸模平面高出 0.05 mm～0.1 mm。 ⑥ 在空气难以排出的部位，应尽可能设置推杆，以用它代替排气槽排气。 ⑦ 推杆与动模板推杆孔的配合一般为 H8/f7，配合长度约为推杆直径的 1.5～2 倍，一 般不应小于 15 mm。 ⑧ 推杆固定端与推杆固定板径向应留有 0.5 mm 的间隙。 2）推杆的材料 常用材料有 45 钢、T8 或 T10 碳素工具钢，推杆头部需淬火处理，硬度 在 50HRC 以上，表面粗糙度在 Ra1.6μ m 以上。 （2）推管的设计 1、推管用于推出圆筒形制品或圆形凸台制品。 2、推管的内径与型芯配合，外径与模板配合，其配合一般均取间隙配合，对于小直径 推管，取 H8/f8，对于大直径推管，取 H8/f7。推管与型芯的配合长度比推出行程大 3 mm～ 5mm，推管与模板的配合长度为推管外径的 1.5～2 倍。推管的材料、热处理要求、表面粗糙 度要求均与推杆相同。 （3）推件板的设计 1、推件板推出用于薄壁深腔且制品上要求无推出痕迹的场合，具有推出力大而均匀， 运动平稳的特点。 2、推件板与型芯间留 0.20mm～0.25 mm 的间隙，并用锥面配合，以防止推件板因偏心 而溢料。 （4）复位机构设计 1）复位杆复位 2）推杆兼复位杆3）弹簧复位 （5）导向机构的设计 导向机构通常由推板导柱与推板导套所组成，简单的小模具也可以不设置推板导套。 二）二次推出机构：由两次推出动作来完成一个制品脱模的机构。 1）依靠弹簧二次推出 2）依靠拉钩二次推出 3）依靠斜楔滑块二次推出 三）动定模双向推出机构 四）带螺纹制品的脱模机构 1）强制脱模 2）手动脱模 手动脱螺纹制品分模外和模内脱模两类。 3）机动脱模 第五节 侧向分型与抽芯机构的设计教学目的：1．能读懂各种抽芯机构结构图、动作原理和模具结构图；2．掌握斜销分型抽芯 机构的设计、计算。 教学重点：1．各种抽芯机构结构图和动作原理，抽芯机构和模具整体结构的关系；7．斜 销分型抽芯机构的设计、计算。 教学难点：1．抽芯机构结构图和动作原理，抽芯机构的设计。 教学方法： 讨论与总结 授课时间：6 课时 教学过程： 一、概述 1、侧向分型与抽芯机构的类型 （1）手动抽芯 （2）液压或气动抽芯 （3）机动抽芯 2、抽心距：S=H+(3-5) 3、抽芯力： 将塑料制品从包紧的侧型芯上脱出时所需克服的阻力称为抽芯力。 二、斜导柱抽芯机构 （1）斜导柱抽芯机构的结构及其设计 1）斜导柱的设计 ① 斜导柱的结构设计 A、斜导柱的形状B、斜导柱的材料：45 钢、T8、T10 或者 20 钢经渗碳处理，淬火硬度在 55HRC 以上，表 面粗糙度为 Ra0.8μ m～Ra1.6μ m。 C、斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合 H7/m6。 D、 斜导柱倾斜角的确定：通常α 取 15° ～20° ，一般不大于 25° E、斜导柱的长度计算： F、 斜导柱直径的计算：查表 （2）滑块的设计 滑块设计的要点在于滑块与侧向型芯连接以及注射成型时制品尺寸的准确性和移动的 可靠性，滑块分为整体式和组合式两种。 滑块材料常用 45 钢或 T8、T10 等制造，要求硬度在 HRC40 以上。 （3）导滑槽设计 1）导滑槽与滑块导滑部分采用间隙配合，一般采用 H8/f8。 2）滑块的滑动配合长度通常要大于滑块宽度的 1.5 倍，而保留在导滑槽内的长度不 应小于导滑配合长度的 2/3， 3）导滑槽材料通常用 45 钢制造，调质至 HRC 28～HRC32， （4）滑块定位装置设计 （5）楔紧块设计 楔紧角β 应比斜导柱的倾斜角α 大 2°～3°。 （2）斜导柱抽芯机构的结构形式 斜导柱和滑块在模具上因安装位置不同，组成了抽芯机构的不同结构形式。 1）斜导柱在定模上、滑块在动模上的结构 A、设计时必须注意，滑块与推杆在合模复位过程中不能发生“干涉”现象。所谓干涉 现象是指滑块的复位先于推杆的复位致使活动侧向型芯与推杆相碰撞，造成活动侧向型芯或 推杆损坏。 B、如果发生干涉，常用的先复位附加装置有弹簧先复位、楔形滑块先复位、摆杆先复 位等多种形式。 2）斜导柱在动模上、滑块在定模上的结构 3）斜导柱和滑块同在定模上 4）斜导柱和滑块同在动模上 5.5.5 斜滑块抽芯机构 斜滑块侧向抽芯的特点是利用推出机构的推力驱动斜滑块斜向运动，在制品被推出脱模 的同时由斜滑块完成侧向抽芯动作。一般分为外侧抽芯和内侧抽芯两种。 1、斜滑块抽芯机构适用于制品具有侧孔或较浅侧凹，成型面积较大的场合。 2、特点：在制品被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向抽芯动作。 3、斜滑块的导滑形式 4、倾斜角通常不超过 30°。5、进行斜滑块抽芯机构设计时，若定模一侧有成型型芯，则需设置销钉锁紧或压紧的止动 装置，保证制品与定模型芯分离而留在动模一侧。 第六节 温度调节系统的设计教学目的：1．了解温度调节系统的组成及设计目的、方法。 教学重点：1．冷却系统的设计原则及冷却回路的形式。 教学难点：1．冷却系统的设计原则。 教学方法： 讨论与总结 授课时间：4 课时 教学过程： 一、 热和冷却装置的设计目的：通 过控制模具温度， 使注射成型具有 良好的产品质量 和较高的生产率。 二、冷却系统的设计原则 1、冷却回路数量应尽量多，冷却管道孔径要尽量大a） 冷却回路数量及温度分布b）2、冷却管道的布置应合理a） 冷却管道的布置b）3、降低进、出口水的温差4、浇口处应加强冷却 5、应避免将冷却管道设置在塑件易产生熔接痕部位 6、应注意水管的密封问题 7、冷却管道应便于加工和清理 三、冷却回路的形式 模具冷却回路的形式应根据制品的形状、 型腔内温度的分布及浇口位置等情况设计成不 同形式。通常有凹模冷却回路和型芯冷却回路两种形式。 1、凹模冷却回路形式 常采用直流式或直流循环式的单层冷却回路。 为避免在外部设置接头， 冷却管道之间可 采用内部钻孔沟通，非进、出口均用螺塞堵住。a） 单层式冷却回路b）2、型芯冷却回路形式第五章压缩模设计教学目的：1. 掌握按结构特征分类的压缩模结构特点、应用场合，了解与注射模具结构 的不同之处；2. 掌握压机有关工艺参数的校核；3. 能读懂压缩模的典型结 构图和工作原理；4. 掌握压缩模的设计要点；具有设计中等复杂程度压缩 模的能力。 教学重点：1. 压缩模的类型与结构组成；2. 压机有关的工艺参数校核；3. 压缩模的设计 要点；4. 压缩模的典型结构；5.压缩模设计与制造实例。 教学难点：1. 结构选用 ；2. 成型零件工作尺寸的确定及加料腔尺寸计算。 教学方法： 讨论与总结 授课时间：10 课时 教学过程： 压缩模具与注射模具相比， 其优点是无需设浇注系统， 模具结构简单； 但模具容易磨损， 使用寿命较短。 第一节 一、压缩模的结构组成 （1）成型零件 （2）加料腔 （3）导向机构 （4）侧向分型抽芯机构 压缩模结构及分类（5）脱模机构 （6）加热系统 二、 压缩模的分类 1、按压缩模在压机上的联接方式分类 1）移动式压缩模 2）半固定式压缩模 3） 固定式压缩模 2、按压缩模上、下模配合结构特征分类 1）溢料式压缩模（敞开式压缩模）： （1）型腔高度 h 基本就是制品高度； （2）凸、凹模没有配合部分，完全靠导柱定位。 （3）制品密度不高、强度较低 （4）制品带有水平飞边，去除较困难。 这种模具的优点是结构简单、耐用，制品容易脱出。适用于压制高度不大、外形简单、 精度低、强度没有严格要求的制品。2）不溢式压缩模（封闭式压缩模） （1）凸、凹模有较高精度的间隙配合 （2）溢料极少、飞边薄、且易去除； （3）制品致密性好，机械强度高。 （4）加料必须准确称量， （5）凸模与加料腔内壁有摩擦，使加料腔侧壁和制品表面在脱模时受到损伤。3）半溢式压缩模（半封闭式压缩模） 由于这种模具兼有不溢式压缩模和溢式压缩模各自的一些优点，所以使用较广泛。适用 于压制流动性较好的制品，以及高度尺寸精度高、形状复杂、带有小型嵌件的制品。第二节 压缩模设计 一、 制品在模具内加压方向的选择 （1）有利于压力传递 （2）便于加料 （3）便于安放和固定嵌件 （4）保证凸模强度 （5）便于塑料流动 （6）保证重要尺寸的精度 二、凸模与加料腔的配合形式 （1）溢料式压缩模的凸、凹模配合形式 溢料式压缩模的型腔就是加料腔，凸、凹模无配合部分；凸、凹模接触面既是分型面又 是承压面。 （2）不溢式压缩模的凸、凹模配合形式 1）加料腔凸模一般按 H8/f8 配合或取单边间隙 0.025mm～0.075mm。 2）配合长度常取 10mm 左右， 3）排气槽深为 0.3 mm～0.5mm，宽为 5 mm～6mm，从凸模的成型面一直开到模板， （3）半溢式压缩模的凸、凹模配合形式 1） 在加料腔中设有挤压环， 2） 上下模闭合面上设置有承压面，以承受压力机的余压避免全部由挤压面承受。 三、 加料腔尺寸计算 不同加料腔的计算公式 模 具 类 型 不溢式压缩H简图高 度 计 算 公 式HV1? V ? ?1 ~ 2?cm A模HV ―所需塑料原料容积（cm3）HA ―加料腔断面面积（cm2）有凸出型芯的HH?HV1HV ? V1 ? ?0.5 ~ 1?cm A不溢式压缩模V1 ― 下 模 凸 出 部 分 的 容 积（cm ） 薄壁深腔的不H H3V1H溢 式压缩模H ＝ h ? (1～2)cmh ―制品的高度（cm）HV3?H HV ? V0 ? ?0.5 ~ 1?cm AH3V3制品在凹模成型 的半溢式压缩模（cm ） V0 ―挤压环以下的型腔容积制品同时在凹模H HV3H和凸模的空间中 成型的半溢式压 缩模V ? V3 ? ?0.5 ~ 1?cm A V3 3 V3 ―制品在凹模内的容积（cm ） H?在未合模前， 凸模的内部空间容积V3 并不起盛料作用。H?V1 V3HV ? V1 ? V3 ? ?0.5 ~ 1?cm A2有中心导柱的半 溢式压缩模V1 ― 挤 压 环 以 上 导 柱 的 容 积（cm ） 在未合模前， 凸模的内部空间容积V3 ,并不起盛料作用。3H?V0HV ? nV0 ? ?0.5 ~ 1?cm A2多型腔半溢 式压缩模n ―型腔数V0 ―挤压环以下单个型腔的容积（cm ）3四、压缩模的脱模机构 （1）固定式压缩模的脱模机构 1）间接连接 2）直接连接（2）半固定式压缩模的脱模机构1）上模不固定的压缩模模具可将凸模或模板做成沿导滑槽抽出的形式，故又称抽屉式压缩模。开模后制品滞留于上模，随上模一起抽出模外，然后在模外取出制品。 2）下模不固定的压缩模 这类模具是将上模固定在压力机滑块上，而下模可以在工 作台面上移进移出。 通常要在压力机工作台旁边设置一种通用的推出装置， 当压缩成型完后， 制品滞留在下模，然后人工将下模移到推出工作台上，依靠推出液压缸从下模推出制品。 （3）移动式压缩模脱模机构 利用卸模架装置打开模具并脱出制品。第六章压注模设计教学目的：1．掌握压注模总体结构、组成零件及动作原理；2．掌握液压机有关工艺参数的 校核；3．了解压注模常用的结构形式；4．能读懂压缩模的典型结构图和工 作原理；5．掌握压注模设计要点，具有设计中等复杂程度压注模的能力。 教学重点：1．压注模的类型及特点；2．液压机有关工艺参数的校核 3．压注模设计要点； 4．压注模的典型结构；5．压注模设计及制造实例。 教学难点：1．加料室与压柱的设计；2．浇注系统的设计（和其它模具不同的地方）。 教学方法： 讨论与总结 授课时间：8 课时 教学过程： 第一节 一、压注模的分类 1、 根据所使用的压机类型及操作方法分： （1）普通液压机用压注模：a、移动式压注模；b、固定式压注模。 （2）专用液压机用压注模：a、上加料室固定式压注模；b、下加料室固定式压注模。 2、 按加料室的特征分： （1）罐式压注模 （2）柱塞式压注模 二、压注模的结构组成 （1）成型零部件 （2）加料装置 （3）浇注系统 （4）导向机构 （5）推出机构 （6）加热系统 （7）侧向分型与抽芯机构 压注模分类及结构组成第二节 一、普通压机的选择压注模与压机的关系二、专用压机的选择第三节 一、加料室和压料柱的设计 （一）加料室的设计 1、加料室的结构压注模零部件设计（1）、普通液压机用移动式压注模的加料室 （2）、普通液压机用固定式压注模的加料室 （3）、专用液压机用压注模的加料室 2、加料室尺寸的计算 （1）加料室截面积的计算 （2）加料室容积的计算 （3）加料室高度的计算 3、加料室位置的确定 （二）压料柱的设计 1、普通液压机用压注模的压料柱 专用液压机用压注模的压料柱 2、3、压料柱的推荐尺寸第四节 压注模浇注系统与排溢系统设计 一、浇注系统的组成与设计3、主流道的设计4、分流道的设计6－16 5、浇口的设计6、反料槽的设计二、排溢系统的设计 1、溢料槽的设计2、排气槽的设计第七章挤出模设计教学目的：1.掌握挤出模（机头）的概念和总体结构。2.掌握各种组成挤出机头零件名称和 结构。3.了解各种挤出机头的各组成机构及其功能。4.交接各种挤出机头的工 作原理。专用 教学重点：1.管材挤出机头设计；2.板材与片材挤出机头设计；3.挤出机头设计及制造实例。 教学难点：1.读懂各种挤出机头的结构图。教学方法： 讨论与总结 授课时间：4 课时 教学过程： 第一节 一、挤出成型机头作用： 1、使塑料由螺旋运动变为直线运动。 2、产生必要的成型压力，使挤出的塑料熔体密实。 3、使塑料得到进一步的塑化。 4、成型塑料制品。 二、挤出成型模具的常用结构 （1）口模和芯棒 口模成型塑料制品的外表面，芯棒成型塑料制品的内表面。 （ 2） 多 孔 板 和 过 滤 网 多 孔 板 和 过 滤 网（ 支 承 在 多 孔 板 上 ）的 作 用 是 将 塑 料 熔 体 由 螺 旋 运 动 变 为 直 线运动，同时还能防止未塑化的塑料及其它杂质进入机头。 （ 3） 分 流 器 和 分 流 器 支 架 （ 4） 机 头 体 机头体相当于支架，用来组装并支承机头的各零部件。 （ 5） 温 度 调 节 系 统 （ 6） 调 节 螺 钉 （ 7） 定 径 套 三、挤出成型机头的设计原则 （ 1） 机 头 内 料 流 的 通 道 应 呈 流 线 型 （ 2） 机 头 流 道 应 具 有 一 定 的 压 缩 比 。 （ 3） 机 头 成 型 部 分 (口 模 和 芯 棒 )的 设 计 应 保 持 熔 体 挤 出 后 具 有 规 定 的 断 面 形状。 （ 4） 机 头 的 零 部 件 及 联 接 件 要 有 足 够 的 强 度 。 （ 5） 机 头 的 结 构 要 力 求 紧 凑 ， 外 形 应 规 整 、 对 称 ， 以 利 于 安 装 加 热 器 。 （ 6） 机 头 选 材 要 合 理 ， 与 熔 体 接 触 的 零 件 要 耐 磨 损 和 耐 腐 蚀 ， 必 要 时 应 镀 铬 处 理 。 口 模 和 芯 棒 等 主 要 成 型 零 件 硬 度 不 得 低 于 40HRC～ 45HRC。 挤出机头的分类和设计原则第二节 管材挤出成型机头一、常用结构 常用的机头结构有挤出薄壁管材的直通式、直角式和旁侧式。 1、 直 通 式 挤 管 机 头 结 构 简 单 ， 容 易 制 造 ， 但 熔 体 经 过 分 流 器 及 分 流 支 架 时 形 成 的 分 流 痕 迹 (熔 接 痕 )不 易 消 除 。2、 直 角 式 挤 管 机 头 的 优 点 在 于 与 其 配 用 的 冷 却 装 置 可 以 同 时 对 管 材 的 内 外 径 进 行 冷 却 定 型 ,因 此 定 径 精 度 高 ；同 时 ,熔 体 的 流 动 阻 力 较 小 ,料 流 稳 定 均 匀 ,生 产 率 高 ,成 型 质 量 也 较 高 ； 但 机 头 的 结 构 较 复 杂 ,制 造 相 对 较 困 难 。 3、 旁 侧 式 挤 管 机 头 结 构 更 为 复 杂 ,熔 体 流 动 阻 力 也 较 大 ,占 地 相 对 较 小 。二、 挤出成裂机头的工艺参数 （ 1） 口 模 的 拉 伸 比 和 定 型 长 度2 2 2 2 L ? ?R12 ? ?R22 ? R12 ? R22 ?r1 ? ?r2 r1 ? r2式中L－ 拉 伸 比 ； R 1 － 口 模 内 径 (mm)； R 2 － 芯 棒 外 径 (mm)； r 1 － 管 材 外 径 (mm)； r 2 － 管 材 内 径 ( mm)。（ 2） 芯 棒 的 有 关 参 数 （ 3） 分 流 器 的 有 关 参 数 （ 4） 分 流 器 支 架 形 状 及 数 量 （ 5） 管 材 壁 厚 的 调 节 三、定径套的设计 采用定径套和冷却水槽实现冷却定型。 一般，管材的定径有外径定径和内径定径两种方法。第八章其他塑料成型模具教学目的：1．熟悉中空成型的特点、应用以及主要类别。2. 了解泡沫塑料的成型原理。 3. 了解聚四氟乙烯塑料成型工艺与冷压成型模具的工作原理。 教学重点：1. 中空吹塑模具的分类；2. 中空吹塑模具的基本结构和设计要点。 教学难点：1. 中空吹塑模具的基本结构和设计要点。 教学方法： 讨论与总结 授课时间：10 课时 教学过程： 第一节 （1）挤出吹塑成型 中空吹塑模具的分类优点是挤出机与挤出吹塑模的结构简单，缺点是型坯的壁厚不一致，容易造成塑料制品 的壁厚不匀，成型后的制品需加工去除飞边。 （2）注射吹塑成型 优点是壁厚均匀无飞边，不需后加工。由于注射型坯有底，故制品底部没有拼合缝，强 度高，生产率高，但设备与模具的投资较大，用于小型制品的大批量生产。 （3）注射拉伸吹塑成型 拉伸吹塑的制品其透明度、抗冲击强度、表面硬度、刚度和气体阻透性能都有很大提 高。注射拉伸吹塑最典型的产品是常用的饮料瓶。 （4）多层吹塑第二节吹胀比塑料制品最大直径与型坯直径的比值称为吹胀比，吹胀比可表示为f ? D1 d1式中 D1－制品最大直径（mm）；（10.1）d1－型坯直径（mm）吹胀比要选择适当，吹胀比过大容易造成制品的壁厚不均匀，根据经验，通常取吹胀比f=2～4，f=2 最常用。第三节 中空吹塑模具的基本结构和设计要点 1）型坯尺寸 2）夹坯切口 一般夹坯刃口宽度 b 为 1～2 mm，刃口角度 ? 为 15°～30°。 3)余料槽 余料槽通常设置在夹坯切口左右两侧，或在夹坯口左右两侧贯通，其大小按型坯被夹持后的宽 度和厚度确定，并以模具能严密闭合为准。 4）排气孔 排气孔直径通常取 0.5 mm～1.0mm，并以制品不出现气孔痕迹为限。 5）冷却管道 6）收缩率 7）拔模斜度 8）型腔表面加工 9）模具材料 常用的材料有铝合金、锌合金，瓶口和瓶底嵌件一般用钢件。
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