塑料成型简介及成型缺陷分析（客户版）最新版（ppt）课件

1 塑料成型简介及成型缺陷分析 客户版 动画演示的内容需要全屏才能观看 金发科技股份有限公司技术部王大中2007 02 28首次完稿2007 12 04四版增补 2 金发科技发展历程 1993年 广州金发科技成立 广州天河2001年 上海金发科技成立 上海青浦1999年 被认定为国家重点高新技术企业 2003年 成立国内行业第一个博士后工作站2003年 成立国内行业第一个国家级技术中心2003年 绵阳长鑫成立 四川绵阳 2006年 行业内第一个国家实验室认证通过 获得TS16949认证 2004年 成为国内行业第一个上市公司股票代码 600143 3 内容提要 塑料的成型加工方法注塑机及成型参数简介制品设计模具结构及其设计注塑成型及其缺陷原因分析Moldflow简介及分析流程技术支持与客户服务 4 成型 注射 机械加工 修饰 装配 涂饰 印刷 电镀 其他 焊接 粘接 机械连接 其他 塑料的成型加工方法 挤出 压延 吹塑 吸塑 模压 发泡 缠绕 层压 涂层 浇铸 其它 锉削 磨削 抛光 钻削 锯割 冲切 其它 车削 铣削 5 注射成型 注塑 注射成型 注塑 是使热塑性或热固性模塑料先在加热料筒中均匀塑化 而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具的模腔中经冷却固化成型的一种方法 注射成型几乎适用于所有的热塑性塑料 近年来 注射成型也成功地用于成型某些热固性塑料 注射成型的成型周期短 几秒到几分钟 成型制品质量可由几克到几十千克 能一次成型外形复杂 尺寸精确 带有金属或非金属嵌件的模塑品 因此 该方法适应性强 生产效率高 6 挤出成型 挤塑 挤出成型也称挤压模塑或挤塑 它是在挤出机中通过加热 加压而使物料以流动状态连续通过特定形状的口模成型产品的方法 挤出法主要用于热塑性塑料的成型 也可用于某些热固性塑料 挤出制品都是连续的型材 如管 棒 丝 板 薄膜 电线电缆包覆层等 还用于塑料的混合 塑化造粒 着色 掺合等 我公司用于挤出成型的产品有加工透气膜的填充PP 制作隔热条的增强PA66 用于石油管道防腐的HDPE 我公司改性塑料的生产也是挤出成型 7 微发泡 Mucell 成型 MuCell成型 利用N2或CO2具有低超临界压力与温度的本质 以超临界状态注入料管中 藉由扩散性佳的超临界流体扩散效应及螺杆混炼 超临界流体与熔融塑料混合成均匀单相体 混体在射出过程中因瞬间高压降导致超临界流体在模内成核而长成均匀微细气泡 塑料经模具冷却固化将气泡包于塑料内 达到微发泡的效果 包括四个过程 气泡溶解Gasdissolution 成核Nucleation 气泡成长Cellgrowth 成型Shaping优点 1 降低锁模压力 40 2 降低射出压力 30 3 降低熔胶温度 4 可以减少保压的过程及时间 5 降低冷却时间 20 6 可以缩短成型周期 20 50 7 可以减少产品重量 5 50 8 避免收缩翘曲 9 可以大幅降低成品的重量 而且不用配合困难的发泡技术方法 10 不需要再添加化学的发泡剂 均是使用气体 不会对环境造成污染 11 具有实体的表层 且内部包含微细的孔洞 缺点 需要特殊的设备 价格昂贵 8 IMD InMoldDecoration 成型 IMD就是将已印刷成型好的装饰片材放入注塑模内 然后将树胶注射在成型片材的背面 使树脂与片材接合成一体固化成型的技术 IMD是在注射成型的同时进行镶件加饰的技术 产品是和装饰承印材覆合成为一体 对立体状的成形品全体可进行加饰印刷 使产品达到装饰性与功能性于一身的效果 9 缠绕成型 在控制张力和预定线型的条件下 以浸有树脂胶液的连续丝缠绕到芯模或模具上来成型增强塑料制品 这种方法只适于制造圆柱形和球形等回转体 常用的树脂有酚醛树脂 环氧树脂 不饱和聚酯树脂等 玻璃纤维是缠绕成型常用的增强材料 它有两种 有捻纤维和无捻纤维 特塑公司的HDPE石油管道防腐专用料EP 也是一种缠绕成型 是挤出和缠绕并存的成型方式 在缠绕成型前 石油管道还进行了涂覆成型 将环氧粉末喷涂在经高频加热的钢管上 钢管在整个生产过程中一直是周向旋转 纵向移动 涂覆成型 为了防腐 绝缘 装饰等目的 以液体或粉末形式在织物 纸张 金属箔或板等物体表面上涂盖塑料薄层 例如 0 3毫米以下 的方法 10 塑料制件的攻丝 加工小直径内螺纹时 一般用手工进行 直径大于6mm的螺纹用车床加工 为保证螺纹的强度 在车削螺纹时要有一定的进刀量和退刀量 攻丝时 应在制件上预成型或钻一个底孔 底孔的直径d和丝锥外径D的关系为d D 2nh 其中h为螺牙深度 n为螺牙深度的百分比 通常取50 75 D较小时 n偏大 反之 偏小 由于热塑性塑料具有较大的回弹性能 所用丝锥的直径应比要求的直径大约0 05mm 攻聚酰胺时要大0 12mm 在攻丝操作中 要经常将丝锥倒回 以清除切屑 避免损坏螺纹 攻丝时最好不用冷却液 如果要求螺牙表面光滑 可根据塑料品种 选择松节油 轻质油或用水作冷却液 无论内外螺纹 都必须选择粗牙螺纹 螺纹的尖锐面加工后也必须磨钝 螺纹的进口处应该有半个牙的无螺纹 以防止第一扣螺纹碰伤或脱扣 攻丝的孔应避免熔接痕的存在 或者提高熔接痕的强度 否则会出现攻丝时开裂的现象 11 塑料的冲切 或剪切 剪切是借助于相应的机械压力用铡刀将塑料片进行剪切的方法 采用一定形状且带有韧口的冲模进行剪切则称为冲切 剪切或冲切的质量取决于被加工塑料的温度和压紧力 当被加工的塑料性能较脆时 会沿着切口发生缺口或破裂 塑料的脆性又随着温度的提高而减小 因此应选择适量的温度范围 当准确度要求较高的剪切或冲切时 对加工后的收缩应有充分估计 在冷态下冲孔时 由于塑料的弹性恢复 冲成的孔眼直径总是比规定的孔眼尺寸大些 对被冲切材料必须夹紧 防止冲头退回时损坏孔边 例证 剪切或冲切乙酸纤维素 聚乙烯和硬质PVC片材时 如果厚度不大于1 5mm 在等于和高于20 的条件下均可进行 当厚度大于1 5mm时 在剪切和冲切之前必须加热 剪切或冲切厚度为1 5 3mm的乙酸纤维素和硬质PVC片材料时 温度范围为38 左右 厚度在20mm时为80 105 一般丙烯酸酯类片材的剪切和冲切温度分别为160 和170 左右 12 塑料制件的喷涂 涂饰 喷涂特点 空气喷涂是目前油漆涂装施工中采用得比较广泛的一种涂饰工艺 空气喷涂是利用压缩空气的气流 流过喷枪喷嘴孔形成负压 负压使漆料从吸管吸入 经喷嘴喷出 形成 漆雾 漆雾喷身到被涂饰零部件表面上形成均匀的漆膜 空气喷涂可以产生均匀的漆 涂层细腻光滑 对于零部件的较隐蔽部件 如缝隙 凹凸 也可均匀地喷涂 此种 方法的涂料利用率较低大约在50 60 左右 塑料制件喷涂后 可获得如下效果 1 可遮盖成型后制件的表面缺陷 2 因塑料本身着色比较困难 可利用喷涂获得多种色彩 3 使塑料的静电性能得到改善 减少灰尘吸附 4 增强了塑料的硬度和耐擦伤性 5 提高了塑料的耐候性 6 使塑件表面的光泽任意调整 7 砂纹漆 绒毛漆等一些特殊漆 可获得较好的外观及手感 喷涂对塑料制件的要求 塑料成型后表面状态对外观质量有很大的影响 要求成型后的表面平整光滑 均匀一致 不应有划伤 飞边 毛刺 凹坑 斑点 气泡和明显的熔接线 塑料喷涂工艺流程 退火 除油 消除静电及除尘 喷涂 烘干1 退火 塑料成型时易形成内应力 涂装后应力集中处易开裂 可采用退火处理或整面处理 消除应力 退火处理是把ABS塑料成型件加热到热变形温度以下 即60 保温2h 由于采用此种工艺需要大量的设备投资 因此 可采用整面处理的技术 即配置能够消除塑件内应力的溶液在室温下对塑件表面进行15 20min的处理即 可 2 除油 塑料件表面常沾有油污 手汗和脱模剂 它会使涂料附着力变差 涂层产生龟裂 起泡和脱落 涂装前应进行除油处理 对塑料件通常用汽油或酒精清洗 然后进行 化学除油化学除油后应彻底清洗工件表面残留碱液 并用纯水最后清洗干净 晾干或烘干 3 除电及除尘 塑料制品是绝缘体 表面电阻一般在1013 左右 易产生静电 带电后容易吸附空气中的细小灰尘而附着于表面 因静电吸附的灰尘用一般吹气法除去十 分困难 采用高压离子化空气流同时除电除尘的效果较好 4 喷涂 塑料涂层厚度为15 20 m 通常要喷涂2 3道才能完成 一道喷涂后晾干15min 再进行第二次喷涂 需要光亮的表面还必须喷涂透明涂料 涂后的制 件对于阻燃性能基本没有影响 5 烘干 涂完后可在室温下自干 也可在60 条件下烘烤30min 13 塑料制件的电镀 塑料电镀是在塑料制件上电沉积金属镀层的过程 金发公司ABS料用于电镀的产品非常多 塑料制品电镀时一定要注意制品热降解的问题 避免塑料制件的表面污染和应力问题 成型时少用脱模剂 通过提高模温和料温来降低注塑压力 从而减小制件的内应力 防止电镀过程中发生开裂和翘曲 用于电镀的制件材质 应该尽量少用低分子的添加剂 并防止助剂的析出 常见的是阻燃剂析出物会严重影响电镀效果 14 塑料制件的焊接 根据向焊缝导入热的方法的不同可以将塑料焊接技术分为三种不同的类别 1 通过机械运动 2 通过外加的热源 3 通过电磁性 通过机械运动产生热的焊接技术有直线性振动焊接 旋转焊接 超声波焊接 通过外加热源的焊接 包括 电热板焊接就是将待连接的两部分的端部紧贴在电热台面上加热 直到端面塑料充分地熔化 然后移出电热板 将待连接的两部分压在一起 焊后需保持足够的冷却时间以增强焊缝的强度 热棒和脉冲焊接 用于薄膜和封口焊接最常见 此外还包括热气焊 挤压焊等焊接方法 通过电磁性的焊接技术包括电阻性插销 感应 高频 红外线 激光等焊接技术 影响焊接质量的几个要素 焊接的压力 时间 吸热量 熔融量 此外 材质的差异 材料的吸湿性 材料的填充物 焊接面的清洁以及材料的热分解对焊接质量影响很大 对于电热板焊接 由于加热温度一般都是在材料加工温度的上限 残留在热板上的焊渣时间长容易碳化 会严重影响焊接强度和焊接密封性 热熔焊接机 超声波焊接机 15 塑料制件的粘接 使用粘接剂将塑料与塑料 塑料与金属等粘接在一起 常用的粘接剂 环氧树脂系粘接剂 硅胶系粘接剂 尿烷系粘接剂 氰基丙烯酸酯粘合剂 接枝树脂类的粘接剂 塑料制件粘接的影响因素 材料的物理性能与粘接剂固化后的性能差异 比如软硬度 受力时弹性变形的差异等 粘接面的结构与面积 材料的表面析出和表面洁净度 成型后制件的后收缩 粘接剂固化后的硬度 粘接的温度 固化时间 粘接剂的涂覆均匀性 粘接剂的热膨胀系数 材料的分层 材料粘接部位的表面光洁度 应用案例 我公司的石油管道防腐料EP 与环氧粉末防腐处理后的石油天然气管道之间的粘接使用的是马来酸酐接枝PE胶粘剂 该胶粘剂通过挤出机塑化 缠绕在喷涂了环氧粉末的高温钢管 180 左右 上 钢管表面有一定的粗糙度 然后再将熔融态的HDPE防腐料经挤出后缠绕在胶粘剂上进行粘接 粘接后 喷洒冷却水固化 粘接强度 剥离强度 要求达到200N以上 我公司可达450N以上 在钢管上取样条10mm宽 16 其他加工方法简介 一 吹塑成型 借气体压力使闭合在模具中的热型坯吹胀成为中空制品 或管型坯无模吹胀成管膜的一种方法 该方法主要用于各种包装容器和管式膜的制造 凡是熔体指数为0 04 1 12的都是比较优良的中空吹塑材料 吸塑成型 利用吸塑机 通电于吸塑模上的发热片将塑料膜及吸塑机上的吸塑油加热 在短时间内达到溶化 同时经高压压 保压 冷却而完成吸塑工序 在这工作过程 加热与加压是同步进行 常用材料PVC 多用于包装 压缩模塑又称模压 是模塑料在闭合模腔内借助加压 一般尚须加热 的成型方法 通常 压缩模塑适用于热固性塑料 如酚醛塑料 氨基塑料 不饱和聚酯塑料等 压缩模塑由预压 预热和模压三个过程组成 压延成型 将热塑性塑料通过一系列加热的压辊 而使其在挤压和展延作用下连结成为薄膜或片材的一种成型方法 压廷产品有薄膜 片材 人造革和其它涂层制品等 压延成型所采用的原材料主要是聚氯乙烯 纤维素 改性聚苯乙烯等 压延设备包括压延机和其它辅机 压延机通常以辊筒数目及其排列方式分类 根据辊筒数目不同 压延机有双辊 三辊 四辊 五辊 甚至六辊 以三辊或四辊压延机用得最多 发泡成型 发泡成型是使塑料产生微孔结构的过程 几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料 常用的树脂有聚苯乙烯 聚氨酯 聚氯乙烯 聚乙烯 脲甲醛 酚醛等 按照泡孔结构可将泡沫塑料分为两类 若绝大多数气孔是互相连通的 则称为开孔泡沫塑料 如果绝大多数气孔是互相分隔的 则称为闭孔泡沫塑料 开孔或闭孔的泡沫结构是由制造方法所决定的 发泡方法有化学发泡 物理发泡和机械发泡等 17 其他加工方法简介 二 层压成型 用或不用粘结剂 借加热 加压把相同或不相同材料的两层或多层结合为整体的方法 层压成型常用层压机操作 这种压机的动压板和定压板之间装有多层可浮动热压板 层压成型常用的增强材料有棉布 玻璃布 纸张 石棉布等 树脂有酚醛 环氧 不饱和聚酯以及某些热塑性树脂 手糊成型 手糊成型又称手工裱糊成型 接触成型 是制造增强塑料制品的方法之一 该法是在涂好脱模剂的模具上 用手工一边铺设增强材料一边涂刷树脂直到所需厚度为止 然后通过固化和脱模而取得制品 手糊成型中采用的合成树脂主要是环氧树脂和不饱和聚酯树脂 增强材料有玻璃布 无捻粗纱方格布 玻璃毡等 涂覆成型 为了防腐 绝缘 装饰等目的 以液体或粉末形式在织物 纸张 金属箔或板等物体表面上涂盖塑料薄层 例如 0 3毫米以下 的方法 涂覆法最常用的塑料一般是热塑性塑料 如聚乙烯 聚氯乙烯 聚酰胺 聚乙烯醇 聚三氟氯乙烯等 也有热固性塑料 如对金属的环氧粉末热喷涂防腐 涂覆工艺有热熔敷 流化喷涂 火焰喷涂 静电喷涂和等离子喷涂 浇铸成型 在不加压或稍加压的情况下 将液态单体 树脂或其混合物注入模内并使其成为固态制品的方法 浇铸法分为静态浇铸 嵌铸 离心浇铸 搪塑 旋转铸塑 滚塑和流延铸塑等 挤拉成型 挤拉成型是热固性纤维增强塑料的成型方法之一 用于生产断面形状固定不变 长度不受限制的型材 成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续纤维经加热模拉出 然后再通过加热室使树脂进一步固化而制备具有单向高强度连续增强塑料型材 通常用于挤拉成型的树脂有不饱和聚酯 环氧和有机硅三种 其中不饱和聚酯树脂用得最多 挤拉成型机通常由纤维排布装置 树脂槽 预成型装置 口模及加热装置 牵引装置和切割设备等组成 18 其他加工方法简介 三 传递模塑 传递模塑是热固性塑料的一种成型方式 模塑时先将模塑料在加热室加热软化 然后压入巳被加热的模腔内固化成型 传递模塑按设备不同有工种形式 活板式 罐式 柱塞式 传递模塑对塑料的要求是 在未达到固化温度前 塑料应具有较大的流动性 达到固化温度后 又须具有较快的固化速率 能符合这种要求的有酚醛 三聚氰胺甲醛和环氧树脂等 冷压模塑 冷压模塑又叫冷压烧结成型 和普通压缩模塑的不同点是在常温下使物料加压模塑 脱模后的模塑品可再行加热或借助化学作用使其固化 该法多用于聚四氟乙烯的成型 也用于某些耐高温塑料 如聚酰亚胺等 一般工艺过程为制坯 烧结 冷却三个步骤 挤拉成型 挤拉成型是热固性纤维增强塑料的成型方法之一 用于生产断面形状固定不变 长度不受限制的型材 成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续纤维经加热模拉出 然后再通过加热室使树脂进一步固化而制备具有单向高强度连续增强塑料型材 纤维缠绕成型 在控制张力和预定线型的条件下 以浸有树脂胶液的连续丝缠绕到芯模或模具上来成型增强塑料制品 这种方法只适于制造圆柱形和球形等回转体 常用的树脂有酚醛树脂 环氧树脂 不饱和聚酯树脂等 玻璃纤维是缠绕成型常用的增强材料 它有两种 有捻纤维和无捻纤维 蘸塑成型 将欲成型的产品模型蘸入塑料糊中 取出后进行固化即可得到跟模型形状一样的中空产品 与浇注成型的区别是将成型材料蘸在模具外部 而浇注则是模具内部 蘸塑通常用于糊塑料加工制造中空形装的成品 如一次性手套 罩盖 涂布基材 耐割手套 装饰套 计生用品和家庭用品 医疗用的PVC手套也是用蘸塑法生产的 粘度是这种加工方法的关键 需要控制以得到稳定的产品质量 19 小结 由于我们公司的产品大部分以注塑为主 注射成型是一个循环的过程 每一周期主要包括 定量加料 熔融塑化 施压注射 充模冷却 启模取件 取出塑件后又再闭模 进行下一个循环 注塑产品的缺陷涉及的因素十分复杂 需要从注塑机 材料 产品设计 模具设计等各个方面查找原因 对于一些非常复杂的制件 甚至需要借助CAE技术进行分行 因此 有必要对这些方面作详细的阐述 20 内容提要 塑料的成型加工方法注塑机以及成型参数简介制品设计模具结构及其设计注塑成型及其缺陷原因分析Moldflow简介及分析流程技术支持与客户服务 21 注塑机的结构和动作 注塑机可区分为合模装置与注射装置 此外 还包括安全系统 液压传动系统和电器系统 按总体特征分为立式 卧式和角式注塑机 其作用是将加入的塑料通过加热和剪切 使之塑化均匀 经过计量后 经螺杆施加给熔融的塑料一定的压力和速度 使之流入模具浇注系统 病充满型腔 22 注塑机的参数 一 锁模力 注塑机的合模装置对模具所能施加的最大夹紧力 很多注塑机都是以锁模力标注的 注塑机的额定锁模力必须大于型腔内的塑料熔体压力与塑件及浇注系统在分型面上的投影面积 即注射面积 之和的乘积 F锁 qA分其中F锁是注塑机的额定锁模力 N q是模具型腔内塑料熔体的平均压力 MPa A分是塑件及浇注系统在分型面上的总投影面积 mm 2 锁模力不足易造成制件飞边甚至胀模最大注射量 注塑机的柱塞或螺杆在作一次最大注射行程时 注射装置所能达到的最大注出量 我国规定注塑机的型号按照加工PS的最大注出的公称容积来表示 注塑机允许的最大注射量应该大于塑件及流道系统的重量或容积 根据生产经验 注塑机成型产品的实际注塑量最好在注塑机最大注射量的80 以内 注射量不足容易造成欠注 无法打满制件 注射压力 注塑机注射时料筒内的柱塞或螺杆施加于塑料熔体单位面积上的压力 塑件成型时所需要的压力需要考虑到注塑机类型 塑料流动性 喷嘴 浇注系统和型腔的流道阻力等因素的影响 压力不足将导致制件欠注或缩痕 注射压力是保证注射速度形成的关键因素 压力不足 无法形成足够的注射速度 23 注塑机的参数 二 装模部分的相关尺寸 喷嘴的孔径应小于模具主流道小段直径 否则模具主流道凝料无法顺利脱出 主流道始端的球面半径应稍大于喷嘴前端的球面半径 否则也会造成熔体形成死角 积存塑料 造成主流道凝料脱模困难 此外 定位孔尺寸 模板规格与拉杆间距 模具厚度与注塑机模板闭合厚度 安装螺孔的尺寸 开模行程 顶出装置的行程等尺寸也要进行必要的校核 螺杆尺寸 它的作用是对塑料进行输送 压实 熔化 搅拌和施压 所有这些都是通过螺杆在机筒内的旋转来完成的 在螺杆旋转时 塑料对于机筒内壁 螺杆螺槽底面 螺棱推进面以及塑料与塑料之间在都会产生摩擦及相互运动 塑料的向前推进就是这种运动组合的结果 而摩擦产生的热量也被吸收用来提高塑料温度及熔化塑料 螺杆的结构将直接影响到这些作用的程度 对于某些对温度敏感的材料 比如PVC POM等应该考虑螺杆的剪切不宜太强 射嘴结构 射嘴有直通式射嘴 自锁式射嘴 杠杆针阀式射嘴 射嘴的选择需要考虑材料的特性 对于粘度较高的PVC PP R PMMA PC 高抗冲击ABS等 过小的射嘴孔直径会造成塑料的高温分解 而对于充模困难的薄壁精密制品 则宜用射程较远的射嘴 对于厚壁制品则需要补塑作用好的射嘴 另外 对于某些熔体粘度很低的塑料 如PA等 需要使用具有防流涎功能的自锁射嘴 此外 还有PVC射嘴 PMMA射嘴等特殊射嘴可供选用 如果需要 也可以选择射程较远的针对薄壁制品的专用射嘴 24 成型工艺参数 一 材料的干燥 成型加工前 塑胶必须被充分的干燥 含有水分的材料进入模腔后 会使制件的表面出现银绦状的瑕斑 甚至会在高温时发生加水分解的现象 致使材质劣化 因此在成型加工前一定要对材料进行预处理 使得材料能保持合适的水分 干燥推荐工艺如下表 25 成型工艺参数 二 模温 指成型时的模具型腔表面的温度 在模具设计及成型工艺的条件设定上 重要的是不仅维持适当的温度 还要能让其均匀的分布 不均匀的模温分布 会导致不均匀的收缩 从而引起变形和翘曲 并产生内应力 模温影响成型周期及产品品质 导致熔接痕明显 甚至产生银丝 云纹 提高模温的影响 增加成型品结晶度及取得较均匀的结构 使成型收缩较充分 后收缩减小 提高成型品的强度和耐热性 减少内应力残留 分子配向及变形 减少充填时的流动阴抗 降低压力损失 使成形品外观较具光泽及良好 对于纤维增强材料的产品 可以减少浮纤 增加成型品发生毛边的机会 增加近浇口部位和减少远浇口部位凹陷的机会 减少结合线明显的程度 增加冷却时间 降低模温的影响 与上述条件相反的变化 降低模温有利于减小制件变形 熔胶温度 熔胶温度是成型条件重要的参数 熔胶温度太低 使塑料无法完全熔化 或太黏而无法流动 造成充填困难或欠注 或充填压力太大 造成制件内应力过高 并引起变形或翘曲 熔胶温度太高 可致塑料裂解 特别是POM或PVC树脂 或导致成型周期增长 或充填过快致产品烧焦 树脂的熔融主要是因螺杆在料筒内旋转产生摩擦热而熔化 料筒上通常会3 5组加热区域或加热片 主要功用是维持树脂在适当的温度 设定加热片温度的规则为 应该让温度从喷嘴到料斗附近逐渐降低 最接近料斗的加热片设定温度应该比计算之熔胶温度低40 50 72 80 F 使塑胶颗粒於塑化过程仍可以顺利地输送 在喷嘴区的加热片应设定为需要取得的熔胶温度 并保持均匀 加热片温度设定不当会导致喷嘴处垂涎 塑料分解或变色 特别是PA PVC材料 因为旋转螺杆的摩擦热及背压对於熔胶的影响 真实的熔胶温度 或空射温度 通常比加热片的设定温度高 顶出温度 制件顶出时的温度 顶出温度不宜过高 否则会导致顶凸 采用机械手吸盘取件时 还容易造成吸凸 顶出温度低有利于制件定型 减小变形和翘曲 但会延长成型周期 顶出温度取决于模温和冷却时间长短 冷却介质温度 通常用水冷却 其他有油和空气等介质来调节模温 冷却要均横 不均横的冷却会造成翘曲和变形 26 成型工艺参数 三 27 成型工艺参数 四 背压 backpressure 螺杆往后推以准备下一次射出塑料过程中作用于螺杆前端之塑料的压力值 可以由调整射出油压缸的退油压力 背压阀 来调节 背压的高低影响塑料熔化是否充分 色粉和填充物分散是否均匀 充填计量是否准确 高背压有利于物料颗粒间夹杂的气体从加料口排出 螺杆转速 螺杆旋转产生的剪切热是塑料熔融最主要的热量来源 只要在下一次注射前塑料能够熔融充分 应尽量降低螺杆转速 螺杆转速过高会导致 物料分解 增强纤维被剪短 大大降低增强效果 加速注塑机磨损 螺杆松退 注射结束后 螺杆适当抽退 使螺杆前端熔胶压力降低 即为松退 可防止喷嘴滴料 松退过大会导致吸入空气 造成制件产生气痕 缓冲量 是螺杆的最大允许前进位置与实际最末端的前进位置之间的差值 假如允许螺杆行程设为最大值 缓冲量为零 螺杆将前进至碰到喷嘴后才停止 通常 缓冲量设定为3 6mm 一定的缓冲量有助于形成足够保压压力 并对制件冷却时产生的收缩进行补料 如下图 28 成型工艺参数 五 注射速度 熔体射出时 螺杆的前进速度 对于大部份的工程塑料 尽量使注射速度加快 然而 在射出的起始阶段 仍应采用较低的射速以避免喷射流或扰流 射出后段 也应该降低射速以避免造成塑件溢料 形成均质的缝合线 避免因排气烧焦 高射速会有利于提高表面质量 29 成型工艺参数 六 注射压力和保压压力 射出压力的设定主要是控制油压使之足以推动螺杆达到所设定的射出速度要求 由于每种塑料的流动特性不同 产品不同 模具设计 模温不同均会影响材料流动阻力 要在种种不同状况下维持同一射出速度 就得改变射出压力 使克服熔胶流动所造成之阻力 射出压力与保持压力不同 射出压力主要影响的是充填阶段 而保持压力影响的却是冷却阶段 射出压力设定原则 为不会造成短射的最低压力 保压压力的设定原则 不会造成缩痕 并保证需要的尺寸精度 射出压力和保压压力应该足够高 维持足够久 以便熔体充填顺利 并补充塑件冷却时的收缩 将收缩量最小化 高注射和保压压力通常会造成产品不均匀收缩 而导致产品的翘曲变形 对薄壳产品而言 由于压力降更明显 上述之情况更加严重 高保压压力能够降低产品收缩的机会 补充入模穴的塑料越多 越可避免产品的收缩 30 成型工艺参数 七 过保压Overpacking1 保压压力高 浇口附近体积收缩量少2 远离浇口处保压压力低且体积收缩量较大3 导致产品翘曲变形 产品中央向四周推挤4 形成半球形 DomeShape 保压不足Underpacking1 浇口附近压力低2 远离浇口处压力更低3 导致产品翘曲变形 产品中央向四周拉扯4 形成馬鞍形Twistedshape 31 成型工艺参数 八 螺杆位置 注射与熔胶的过程中 螺杆的压力和速度是分段的 每段的位置决定了制件在充填过程各个阶段的速度和压力 合理设定每段的位置以及每段对于的注射压力和速度有利于避免喷射流 滞流以及排气末端烧焦 取得较好的产品外观和尺寸精度 除了熔胶温度外 通常注射与保压过程的工艺设定最大的三个因素是速度 压力与螺杆位置 其中最关键的是速度 压力是用来保证速度的 螺杆位置是用来控制注塑过程的节奏 注射的过程中 注塑机首先要达到设定的注射速度 如果速度达不到设定值 则增加注射压力 即油缸压力来保证需要的注射压力 但是压力的提高是以不超过设定的压力值为限 如果压力已经达到设定值 即使速度依然没达到设定值 压力也不会继续增加 如果速度已经达到设定值 即使压力很小 远低于设定值 压力也不会增加 一般情况下 在注射的初期和中期 注塑工艺应该达到速度的设定值 以便迅速充填 取得较好的成型效率 在注射的末期和保压阶段 注塑工艺很难达到速度的设定值 而是达到压力的设定值 以便使制件充填密实 避免变形和收缩 这几个阶段的具体工艺则是取决于螺杆的位置 螺杆的位置设置不当会造成欠注或充填不稳定 32 成型工艺参数 九 储料工艺 注射和保压结束后 螺杆需要后退来继续熔融塑料 以备下次注射动作 这一过程即为储料 或熔胶 储料过程的最关键的是储料速度 压力以及储料的螺杆位置 背压的影响也非常重要 储料工艺决定了塑料的熔融是否充分 熔胶量是否合适 脱模过程 制件冷却后的脱模过程需要控制合适的速度和压力 速度过快会导致顶白 应该是先慢后快 使制品和模具有一定的分开间隙后再提高顶出速度 过慢会影响成型周期 对于多型腔小制件模具 顶出通常为2 3次快速顶出 顶出设置要考虑制件的大小和强度 顶针设置要均匀 而且要尽量利用顶针间隙来排气 后处理工艺 制件脱模后 有些制件为了保持其尺寸精度 降低内应力 避免应力开裂 以及消除材料后结晶的影响等 需要进行一些必要的后处理 后处理一般有通过夹具强制定型 退火等 33 内容提要 塑料的成型加工方法注塑机以及成型参数简介制品设计模具结构及其设计注塑成型及其缺陷原因分析Moldflow简介及分析流程技术支持与客户服务 34 制品设计的原则 最大的设计原则 满足功能要求 尽可能降低成本 在选材方面的设计原则 1 塑料的物理机械性能 如强度 刚性 韧性 弹性 吸水性以及对应的敏感性等 2 塑料的成型工艺性 如流动性 结晶速率 对成型温度 压力的敏感性等 3 塑料的尺寸稳定性 如收缩率 收缩的各向异性等 在制品形状方面的设计原则 在满足设计要求功能的条件下 制件尽可能简单 厚度均匀 有利于充模 排气 补缩 有利于热塑性熔体的高效冷却硬化或热固性材料快速受热固化 在模具方面的考虑 合理的加工精度要求 结构利于模具的设计与制造 尽量避免侧抽芯 使脱模简单容易 降低模具的加工成本 在成本方面的考虑 有利于提高制品的产率和产量 质量小利于降本 提高模具的寿命和更换期限 35 制品设计的几个要点 1 制件的整体外形尺寸 要考虑到塑料的流动性 塑料流动性较差时 如纤维增强料 高粉体填充料 熔指较低的PVC PC HDPE等料成型制件 或者制件的厚度较薄时 制件的外形尺寸不能太大 较大的制件必须采用多浇口注射 但是流道也不宜太长 尺寸精度 影响制件的尺寸精度因素很多 有模具的制造精度 模具磨损 注塑工艺 成型后的时效变化 制件的结构对尺寸也有影响 因此对塑料制品的精度要求不能太高 表面粗糙度 制件的表面粗糙度取决于模具型腔表面的粗糙度 其他影响因素有 塑料品种 成型工艺 模具型腔的磨损和腐蚀 模具型腔的表面粗糙度要比制件表面的粗糙度低1 2级 圆角设计 塑料制品的转角处应尽量使用圆弧过渡 采用圆角可以降低制件内应力 提高制件强度 避免应力开裂 改善流动状况 避免尖角处剪切过热 致材料分解 尤其PVC和POM 采用圆角也利于制件脱模 当圆角半径小于制件壁厚30 时应力集中急剧增大 一般情况下内圆角半径为厚度的一半 外圆角半径为制件厚度的1 5倍 36 制品设计的几个要点 2 脱模斜度 由于塑件成型时冷却过程中产生收缩 使其紧箍在凸模或成型芯上 为了便于脱模 防止因脱模力过大而拉坏塑件或其表面受损 并使制件留在动模一侧 与脱模方向平行的塑件内 外表面都应具有合理的斜度 脱模斜度的大小与下列因素有关 制件精度要求越高 脱模斜度应越小 尺寸大的制件 应采用较小的脱模斜度 制件的形状复杂不易脱模的 应选用较大的斜度 制件收缩率大 斜度也应加大 增强塑料宜选大斜度 含有自润滑剂的塑料可用小斜度 制件壁厚大 斜度也应加大 斜度的开向尺寸大端 具备以下条件的型心 可采用较小的脱模斜度 推出时制件刚度足够 制件与模具钢材表面的摩擦系数较低 型心的表面粗糙度值小 抛光方向又与制件的脱模方向一致 制件收缩量小 滑动摩擦力小 不同塑料的脱模斜度参考值 37 制品设计的几个要点 3 制件壁厚设计原则 制品的壁厚均匀 满足条件 1 有足够的强度和刚度 能承受顶出时的冲击力 装配时的紧固力 2 在满足上述条件和不会欠注的情况下 壁厚尽量小 制件厚度过厚 用料多 冷却时间长 形成气泡 缩孔 凹痕等缺陷 制件厚度过薄 强度不够 流动阻力大 成型困难 粗厚件 左边 会导致塑件的收缩和翘曲 中间图示 应该将塑件设计为具有均匀肉厚的 左边 塑件 左边为不良设计 右边是典型的塑件设计 38 制品设计的几个要点 4 孔的设计原则 1 孔间距应为孔径的2倍以上 2 孔的周边应增加厚度 受力孔或装配时受紧固力的孔要增加凸台加强 3 孔与制品边缘的距离应大于孔径 4 孔的形状要简单 圆孔最好 孔深方向与开模方向一致 易于成型 5 孔位应不降低制件强度 6 与开模方向垂直的孔不宜过深 7 异形孔的设计考虑其成型性 8 孔径过小时 孔不宜过深 9 需要攻丝的孔应避免熔接痕造成攻丝开裂 可以在熔接痕位置加筋 39 制品设计的几个要点 5 加强筋与其它防止变形的结构设计加强筋的作用 增加制品的强度 改善制品的变形 加强筋设计原则 1 防止物料局部集中 以免产生缩痕和气泡 2 加强筋不宜过高过厚 两肋间距大于2 3t t为壁厚 筋厚小于0 5 0 7t 3 筋的方向尽量与成型时熔体流动方向一致 利于充填 甚至可以起到导流效果 4 筋的端面应低于制品支撑面0 6 1mm 支承面1 与制品的几何中心对称 均横 以保证稳定性 2 利于熔体流动 便于成型 3 受力点与受力中心对称 分布均横 以免破坏其稳定性 40 制品设计的几个要点 6 嵌件的设计1 目的 根据制品的需求 主要是为了增加制品的强度 紧固 硬度 结构稳定性 尺寸稳定性 耐磨性 或是为了提高导电性 或是为了绝缘 或是为了减少塑料的消耗 还有是为了提高制件精度 运动部件支撑孔等 2 嵌件的组成 一般是金属制成 也有使用木材 非金属材料等 3 金属嵌件设计注意的问题 1 增加了模具结构的复杂性 模具要增加嵌件的定位装置 2 由于金属与塑料的线膨胀系数不一样 引起收缩量的不同 易在制品内引起应力 造成制品变形或开裂 特别是比较长的制品 3 嵌件与制品的连接与定位 a 连接 为防止嵌件在使用过程中转动或拔出 嵌件表面设计有滚花或内凹以增加粘附力 b 定位 一是保证制品的形状稳定 二是为了模具的安全 41 制品设计的几个要点 7 强制脱模的结构螺纹设计1 塑件外螺纹直径应大于4mm 精度低于IT8级 2 塑料螺纹与金属螺纹的配合长度小于螺纹直径的1 5 2倍 3 螺纹的始端 末端应留有台阶 42 制品设计的几个要点 7 制件结构设计上需要考虑的工艺性案例 合理的结构设计 可以降低模具的复杂程度 降低模具加工制造的难度 从而降低成本 提高模具寿命 合理的制件结构也能提供非常宽泛的注塑工艺设置 大大降低生产调机的难度 右图案例是很多经典设计的汇总 43 内容提要 塑料的成型加工方法注塑机以及成型参数简介制品设计注塑模具结构及其设计成型的缺陷及其原因分行Moldflow简介及分析流程技术支持与客户服务 44 注塑模具的结构 1 45 注塑模具的结构 2 二板模具的结构合模与开模图示 46 注塑模具的结构 3 三板模具的结构合模与开模图示 47 注塑模具的动作 1 48 注塑模具的动作 2 49 注塑模具设计全流程 制件功能构思 制件设计 制件的成型性检查 模具设计构思 浇注系统设计 模流分析 模具总装设计 生成模具部件图纸 模具的加工工艺性检查 模具加工制造 试模 修模 投产 试模合格 试模不合格 再试模 OK NOOK NOOK OK NOOK OK 形成创意阶段 设计阶段 制造阶段 50 浇注系统设计 浇注系统 从注塑机喷嘴开始到模具型腔截止的塑料流动通道 由主流道 分流道 冷料井和浇口等组成 主流道 从喷嘴到分流道为止的一段 主流道要流动阻力小 温降小 补料好 易脱模 回流料少 分流道 从主流道末端到浇口之间的这段 分流道要比表面积小 冷却缓慢 散热少 保证充填均横 排除冷料 分流道的比表面积取决于其结构 一般圆形 六边形 半圆形 梯形 U形 冷料井一般在分流道的支流末端 用来排出前端冷料 51 流道的充填平横设计 52 浇口设计 1 浇口 又称进料口或内流道 连接分流道和型腔的狭窄通道 其作用 1 控制充模快慢 2 对流体进行分流 3 控制补料 防止倒流 4 多腔模平横进料 5 多浇口平横进料 6 剪切发热 7 便于浇注系统与制件分离 53 浇口设计 2 54 浇口设计 3 55 分型面的设计 分型面 为了便于将塑件从密闭的模腔内取出 也为了便于安放嵌件或取出浇注系统 必须将模具分成两个或几个部分 通常将分开模具能取出塑件的面称为分型面 同时 以分型面为界 模具又可被分成两大部分 即动模与定模部分 而其他的面则被称作分离面或分模面 注射模只有一个分型面 分型面的设计要考虑 制件的脱模方式和留模方式 制件的飞边和外观 脱模斜度的要求 制件的同轴度要求 分型面的排气功能 模具制造的要求 56 排溢 排气系统设计 排溢系统 是指排出充模熔体前锋的冷料和模具内的气体 使充模过程顺利 提高制品质量 包括溢料井和排气槽 浇注系统中的冷料井也是一种排溢系统 排气槽的厚度取决于材料的黏度和温度 材料不同 其溢边值不同 排气槽尽量设在分型面上 同时充分利用模具中的镶块 顶杆 抽芯机构等进行排气 型腔的充填末端一定要有排气 对于特殊部位容易困气的地方 在受力弱点 模具材料采用疏松的烧结合金排气 能够承受力的地方 通过增加顶杆排气 冷料槽开在料流前锋推进的末端 57 顶出机构设计 顶出机构 使塑件从模具上脱出来的机构称为顶出机构或脱模机构 顶出机构的动作方向与模具开模方向是一致的 良好的顶出机构要求脱模时塑件不变形和不损坏 而且顶出机构的位置应位于制件不明显处 在设计顶出系统时应遵循以下原则 1 为使制品不致因顶出而产生变形 推力点应尽量靠近型芯或难于脱模的部位 如制品上细长的中空圆柱 多采用推管 标准件通常为司筒 顶出 推力点的布置应尽量均匀 2 推力点应作用在制品上承受力最大的部位 即刚性好的部位 如筋部 突缘和壳体形制品的壁缘等处 3 尽量避免推力点作用在制品的薄平面上 防止制品破裂和穿孔等 如壳体形制品及筒形制品多采用推板顶出 4 为避免使顶出的痕迹影响制品的外观 顶出装置应设在制品的隐蔽面或非装饰表面 对于透明制品尤其要注意顶出位置及顶出形式的选择 58 冷却系统设计 冷却系统 其作用是用来降低或维持模具温度 加快制件从熔态向固态的转变 减少成型周期 对于某些小而薄的制件 有时自然冷却即可 设计的基本原则 1 尽量保证塑件收缩均匀 维持模具热平衡 2 冷却水孔的数量越多 孔径越大 水道分部越均匀 对塑件冷却越均匀 3 水孔与型腔表面各处应有相同的距离 4 浇口处应加强冷却 5 降低入水与出水的温差 6 要结合塑料的特性和制件的结构 合理考虑冷却水道的排列形式 7 冷却水道要避免接近塑件的熔接痕部位 以免熔接不牢 影响强度 8 保证冷却通道不泄漏 9 防止冷却水道与模具其他部位发生干涉 10 冷却通道的进出口要低于模具的外表平面 11 冷却水道要利于加工和清理 12冷却效果不能太强 以致造成充模困难 59 内容提要 塑料的成型加工方法注塑机以及成型参数简介制品设计注塑模具结构及其设计注塑成型及其缺陷原因分析Moldflow简介及分析流程技术支持与客户服务 60 注塑成型的过程 注射阶段 以速度控制 保压阶段 以压力控制 冷却阶段 熔胶阶段 脱模阶段 61 成型的周期时间 62 塑料的充填 Filling 计量的充填模穴Pressurization 建立模穴压力Compensation 挤入额外的塑料以减少收缩 冷却过程中发生的收缩 CompensationPhase 63 塑料的喷泉流动 描述塑胶分子在模具中的流动形态 与塑胶的流变性能及其长分子链有关 出现的结果为 最先进入模具型腔的塑胶会因凝固而停留在浇口附近的区域会直接影响到表面的分子形态和纤维配向 64 剪切流动是熔融流体在外力下的相对滑动 1 剪切流动 ShearFlow 剪切率是熔融流体剪切流动的速率 2 剪切率 ShearRate 剪切应力是熔融流体剪切流动的抵抗力 高粘度造成高剪切应力 3 剪切应力 ShearStress 塑料的剪切流动 分子配向是由塑胶的剪切流动引起 凝固层存在最高的剪切率 故此区域的分子配向也是最高的 中心区域的剪切率较低 中间区域的分子配向也较低 流动截面 分子配向 张力 低配向 高配向 Shearrate minmax 高配向 由剪切流动产生的热输入和进入模具的热损失之间应当是平衡的 流动截面 热交换 67 欠注的原因分析 1 欠注 是指模具型腔不能被完全填充满的一种现象 是我们成型时首先要避免的问题 68 欠注的原因分析 2 69 欠注的原因分析 3 迟滞效应 也叫滞流 如果在距离浇口比较近的位置 或者在垂直于流动方向的位置有一个比较薄的结构 通常为加强筋等 那么在注塑过程中 熔体经过该位置时将会遇到比较大的前进阻力 而在其主体的流动方向上由于流动畅通 无法形成流动压力 只有当熔体在主体方向充填完成 或进入保压时才会形成足够的压力对滞流部位进行充填 而此时 由于该位置很薄 且熔体不流动没有热量补充 已经固化 因此造成欠注 我公司材料中PC ABS和ABS PVC合金非常容易出现这种现象 70 滞流现象导致的欠注 上面的制件采用PVC ABS 下面的采用了PC ABS 红色箭头为浇口位置 黄色箭头和圆圈为滞流导致欠注部位 绿色箭头为推荐的浇口位置 材料流动性越差 滞流越明显 流动性好的尼龙等材料几乎不存在滞流问题 即使加玻纤的尼龙也很少有滞流现象 解决滞流欠注问题的措施 1 增加滞流部位厚度 制件厚度差异不要太大 缺点是容易引起缩痕 2 改变浇口位置为充填的末端 使该位置形成压力 3 注塑时首先降低速度和压力 使充填初期就在料流前锋形成较厚的固化层 认为增加熔体压力 这一方法是我们常用的措施 4 采用流动性好的材料 71 应用中的欠注现象 72 溢料 飞边 的原因分析 溢料 又称飞边 溢边 披锋等 大多发生在模具的分合位置上 有时在顶杆和镶块等位置也有 73 流痕的原因分析 流痕 是指在浇口附近呈波浪状的表面缺陷 若波浪特别明显 就成了震纹 这种波浪就不仅仅是视觉所见的痕迹 而是可以触摸到的台阶状的凹槽 震纹产生原因是熔体粘度过大而以滞流形式充模时 前端的料一接触到型腔表面便很快冷凝收缩起来 而后来的熔料又胀开已收缩的冷料继续前进过程的不断交替使料流在前进中形成了表面震纹 进胶口 进胶口 震纹 流痕 跑马纹 74 跑马纹的成因图解 75 喷流纹的原因分析 喷流纹 是从浇口沿着流动方向 弯曲如蛇行一样的痕迹 故也叫蛇形流 其形成原因 是由于树脂由浇口开始的注射速度过高所导致 解决措施 用moldflow模拟的喷流纹现象 76 缩痕的原因分析 缩痕 也叫缩水 凹痕 塌坑 瘪形等 是指制件在壁厚处出现表面下凹的现象 常在加强筋 沉孔或内部格网处出现 收缩不成 则形成空洞 77 缩痕或空洞的固化过程图解及案例 78 银纹 气泡和气孔原因分析 塑料在充模过程中受到气体的干扰常常在制品表面出现银丝斑纹或微小气泡或制品厚壁内形成气泡时产生 这些气体的来源主要是原料中含有水分或易挥发物质或润滑剂过量 也可能是料温过高塑料受热时间长发生降解而产生降解气 79 重叠成型 Overmolding 粘接不劳 Overmolding的工艺过程是 首先用第一种材料成型内层零件 然后旋转动模 再用第二种材料成型外层零件 使外层零件叠加在内层零件上 如MP3 手机外壳等电子产品 对于电动工具行业的制件是分两套模具 第一套模具用来成型内层制件 第二套模具用来包胶 一般注射TPE之类的软胶 常见的缺陷是 包胶粘接不劳 外观差 以及欠注 粘接不劳常用解决措施 1 最好是注塑结束后立即进行包胶 最好采用双色注塑 2 包胶注塑时 内层材料包胶部位要干净清洁 不要人为进行清洁 无油污 无灰尘 3 包胶不好除去外层软胶后 不可再进行二次包胶 4 提高注射速度和偏高的熔体温度 有利于提高粘接劳度 5 包胶之后立即检测效果不好 不能反映真实情况 放置一段时间检测 效果会更好 6 被包胶部位的表面避免使用脱模剂 7 材料方面出现问题时要从内外层材料两个方面来考虑 不能只考虑外层软胶的材料因素 有时内层材料也很重要 撕裂时 接触面出现图示白痕表示粘接效果较好 80 熔接痕的原因分析 熔接痕 熔融塑料充填型腔时由于多浇口注射 或遇到嵌件 壁厚不均 孔洞 流速不连贯的区域 充模料流中断的区域而以多股形式汇合时以及发生浇口喷射充模时 因不能完全融合而产生线状的痕迹 81 制品发脆的原因分析 发脆 制品发脆很大一部分是由于内应力造成的 82 制品变色的原因分析 变色 制件上局部存在颜色与材料颜色不一致的现象 83 黑斑或黑液的原因分析 黑斑 存在于制件的熔接痕位置 或者在制件料流发生重叠的位置 也有夹杂在材料中的很多黑点 如图中箭头所指 黑液 存在于制件的表面 可以擦去 如图中圆圈所示 一般是设备和材料的原因 84 烧焦暗纹的原因分析 烧焦暗纹 指由于型腔内气体不能及时排走 导致在流动最末断产生烧黑现象 85 光泽不好的原因分析 光泽不好 制件的表面发雾 不够光亮 86 脱模困难的原因分析 脱模困难 指制件或水口不容易从模具上脱离 甚