注塑机器和模具简介说明.ppt

注塑机的五大系统1 射出系统4 控制系统2 模具系统5 锁模系统3 油压系统 注 应用于热塑性塑料的单螺杆射出成形机 二 注塑系统讲解 注 热塑性塑料的单螺杆射出成形机之塑化螺杆 料筒 电热片 固定模板及移动模板 三 注塑料筒及射出压力的产生 注 回转式螺杆之进料区 压缩区 和计量区 四 射咀与模具的结合 五 三板模的理解 1 二板模跟三板模的区别 一 2 标准三板模 注 典型的三板模之模具系统 六 产品流道及产品排模的合理性 注 射出成形系统包括熔胶输送系统及成形塑件 七 射出机之操作程序 a 关闭模具 注意冷料的处理 b 充填模穴 c 保压 d 螺杆后退 e 顶出塑件 f 开始下一个循环 八 典型的射出成形机之动作循环和各动作所占的时间比例 1 充填 射出阶段 2 保压与冷却3 开启模具4 顶出塑件5 关闭锁具 九 塑料之分类 十 塑料之加工制程 十一 不同塑料的微结构 及制程中加热或冷却对于为结构的影响 十二 常用树脂的建议熔胶温度与模具温度 十三 添加剂 填充料与补强料对于聚合物性质的影响 塑料如何流动 注 a 剪切流动 b 拉伸流动 c 模穴内的剪切流动 d 充填模穴内的拉伸流动 注 a 理想的黏性液体在应力作用下表现出连续的变形 3 以简易之剪切流动说明聚合物熔胶黏度的定义 相对流动元素间运动之典型速度分布曲线 射出成形之充填阶段的剪变率分布图 十四 不定形塑料与结晶性塑料的结构与性质之比较 十五 压力沿着熔胶输送系统和模穴而降低 十六 熔胶速度与压力梯度的关系 十七 射出压力相对于充填时间之U形曲线 十八 针对影响射出压力的设计与成形参数进行比较 十九 计算机仿真之熔胶充填模式的影像 二十 分子与纤维配向性的差异 造成收缩量差异或翘曲 熔胶波前的前进速度简称为MFV 二十一 塑件表层与中心层之纤维配向性 二十二 粗厚件会导致塑件的收缩和翘曲 应该将塑件设计为具有均匀肉厚的塑件 123 二十三 塑件之设计范例 左边为不良设计 右边是典型的塑件设计 塑件同时具有薄肉区和厚肉区时 充填熔胶倾向于往厚截面部分流动 容易产生竞流效应 race trackingeffect 导致包风 airtraps 和缝合线 weldlines 在塑件表面产生瑕疵 假如厚肉区没有充足的保压 就会造成凹痕 sinkmarks 或气孔 voids 所以应该尽可能设计薄且肉厚均匀的塑件 以缩短成形周期时间 改善塑件尺寸稳定性 塑件肉厚设计通则是 使用肋可以提高塑件的刚性和强度 并且避免厚肉区的结构 塑件尺寸的设计 应将使用塑料之材料性质和负荷类型 使用条件之间的关系列入考虑 也应考虑组件的组合需求 二十四 建议根部的最大厚度为塑件肉厚的0 8倍 通常取肉厚的0 5 0 8倍 流道设计 二 竖浇道根部的圆角可以改善熔胶的流动 三 常用的流道截面形状 四 无填充料之塑料的典型流道尺寸 a 绝热式 b 内部加热式 c 外部加热式 热流道系统之种类 五 人工平衡流道系统之成形塑件 六 使用不同射出速度之不平衡流道系统的流动模式 七 冷料井 侧边浇口 edgegate 又称为标准浇口 standardgate 如图6 13所示 通常位于模具的分模在线 而且从塑件的侧边 上方或下方充填 典型边缘浇口尺寸为塑件厚度的6 75 或是0 4 6 4mm 宽度1 6 12 7mm 浇口面长度不应超过1 0mm 最佳值为0 5mm 图6 12凸片浇口 图6 13边缘浇口 3 重迭浇口重迭浇口 overlapgate 与边缘浇口类似 如图6 14所示 但是重迭浇口与塑件侧壁或表面有重迭 重迭浇口通常用来防止喷流效应 典型重迭浇口尺寸为0 4 6 4mm厚 1 6 12 7mm宽 4 扇口浇口扇形浇口 fangate 如图6 15 是厚度逐渐改变的宽边浇口 具有大充填面积 可以让熔胶迅速地充填大型塑件 大型塑件非常在乎翘曲问题和尺寸的稳定性 使用扇形浇口可以让大型塑件的熔胶波前均匀地充填模穴 扇形浇口的宽度和厚度具有锥度 并且要维持固定的熔胶波前面积 以确保固定的熔胶速度 让熔胶在整个浇口的宽边以相同压力进行充填 如同其它的人工去除式浇口 扇形浇口的最大厚度不超过塑件的肉厚的75 典型的扇形浇口厚度为0 25 1 6mm 宽度从6 4mm到模穴侧边长度的25 八 重迭浇口 扇口浇口 图6 15扇口浇口 图6 14重迭浇口 5 盘状浇口盘状浇口 diskgate 又称为薄膜浇口 diaphragmgate 如图6 16所示 常用在内侧有开口的圆柱体或圆形 并且需要高度同轴性的塑件 或是不容许有缝合线的塑件 基本上 盘状浇口是在塑件的内缘使用毛边状的浇口 熔胶从同轴的竖浇道充填进入模穴 很容易获得熔胶均匀流动的塑件 盘状浇口厚度通常是0 25 1 27mm 6 环状浇口环状浇口 ringgate 如图6 17 也应用于圆柱体或圆形塑件 塑料先沿着模心环绕 然后再沿着圆管向下充填 环状浇口并不适用在所有的塑件 环状浇口的厚度通常为0 25 1 6mm 图6 16盘状浇口图6 17环状浇口 7 针状浇口针状浇口 pingate 如图6 20 通常应用于三板模 其流道系统位于模板的一组分模在线 塑件模穴接在主要分模在线 具有倒锥角的浇口在平行于模板运动方向穿透中间模板 当打开模穴主分模线时 针状浇口的小直径端从塑件撕离 再打开流道分模线即可顶出流道废料 此系统也可以先打开流道分模线 再使用辅具撕下流道废料 针状浇口最常使用在单一塑件多点进浇 以确保对称的充填 或是缩短流道长度以确保整个塑件的保压操作 典型的针状浇口的直径0 25 1 6mm 8 潜式浇口潜式浇口 submarinegate 或称为隧道浇口 tunnelgate 凿子浇口 chiselgate 使用于两板模 在分模线以下 流道末端与模穴之间加工一倾斜之锥状隧道 于顶出塑件和流道时 浇口会与塑件分离 典型的潜式浇口直径为0 25 2 0mm 浇口由粗变细 直到成为球状端点 假如塑件的非功能区具有大直径的针状特征 可以将它与潜式浇口连接 以减低加工成本 假如针状特征发生在隐藏面 亦可以不将他去除 将多重潜式浇口设计在圆柱体的内面 可以取代盘状浇口 并且具备自动去除浇口的功能 其获得塑件的外围真圆度虽然比盘状浇口塑件的真圆度差 但通常也还可以接受 图6 20针状浇口图6 21潜式浇口 模具冷却系统 模具冷却占整个射出成形周期的2 3以上 适当有效的冷却可以改善塑件的品质和生产率 射出成形机的典型冷却系统 与模板连接之冷却孔道 并联孔道串联孔道 冷却孔道的配置 障板管喷流管热管 障板管实际上 障板管是垂直钻过主要冷却孔道的冷却管路 并且在冷却孔道加入一隔板将其分隔成两个半圆形流路 冷却剂从主要冷却孔道流进隔板一侧 进到末端再回流到隔板的另一侧 最后回流到主要孔道 障板管提供冷媒最大接触面积 但是其隔板却很难保持在中央位置 公模心的两侧的冷却效果及温度分布可能不同 将金属隔板改成螺线隔板 可以改善此缺点 也符合制造上的经济效益 图6 49的螺线隔板让冷媒螺旋式地流到末端 再螺旋式地回流 另一种设计采用单螺旋或者双螺旋隔板 如图6 49所示 其管径大约在12 50mm 可以获得均匀的温度分布 螺线隔板障板管 helixbaffle 螺旋式隔板障板管 spiralbaffle 锁进公模心之喷流管 喷流管末端斜面造就较大的流动 假如公模心的直径或宽度小于3mm 就只能以空气冷却而无法准确地保持固定模温 空气是在打开模具后从外部吹入公模心 或经由内部的中心孔吹入公模心 如图6 52所示 尺寸小于5mm细长公模心的冷却以采用高热传导性材料作为镶埋件较佳 例如铜或是铍铜 将之压进公模心深处作为冷却管线 如图6 53 此镶埋件应尽可能采用大截面积以提高热传效果 使用空气冷却之细长公模心 使用高导热性材料之细长公模心 大型公模心使用螺旋式障板管冷却 大型公模心使用双螺线隔板障板管搭配中央喷流管进行冷却 低冷却速率区域的高度结晶使塑件产生较大的收缩量 塑件带肋一侧冷却较差 导致翘曲 1 肉厚避免不均匀的肉厚 或是将肉厚变化区的变化长度设计为薄肉厚处肉厚的三倍 肉厚变化区的设计 塑件具有明显的收缩 凹陷或气孔时 将这些区域变更设计成均匀薄肉厚和肋之组合 以提供均匀的收缩 良好的 强度 重量 比值 及良好的成本效率 对于大多数应用而言 薄肉厚和肋之设计优于粗厚件 包风包风 使塑件内部产生空洞或气泡 熔胶波前从不同方向汇流 而造成包风 黑斑 黑纹 脆化 烧痕 和掉色黑斑 blackspecks 和黑纹 blackstreaks 是在塑件表面呈现的暗色点或暗色条纹 褐斑或褐纹是指相同类型的瑕疵 只是燃烧或掉色的程度没那么严重而已 发生黑斑或黑纹的原因是塑料有杂质污染 干燥不当 或是塑料在料筒内待料太久而过热裂解 黑斑黑纹 脆化 brittleness 的原因是材料裂解 使分子链变短 分子重量变低 结果使得塑件的物理性质降低 塑件脆化可能导致断裂或破坏 如图8 3所示 塑件脆化导致断裂 烧痕 burnmarks 是塑件接近流动路径末端或包风区域的暗色或黑色小点 其形成主因是模穴内的空气无法逃逸 受压缩造成高热而烧焦 烧痕 表面剥离表面剥离 delamination 是指塑件表面的层状剥离塑料 如图8 5 其造成的原因为 混合材料之间的兼容性不佳 成形制程使用了过量的脱模剂 模穴内的熔胶温度太低 湿气太重 浇口和流道具有尖锐转角 表面剥离 尺寸变化尺寸变化 dimensionalvariation 指在相同的射出机之成形条件下 每一批成形品之间或每模射出的各模穴成形品之间 所得到的塑件尺寸都会变化 如图8 6所示 其造成的原因为 射出机控制系统不稳定 成形窗口太狭窄 成形条件不恰当 射出单元的Checkring损坏 塑件性质不稳定 流道不平衡 塑件尺寸变化 鱼眼鱼眼 fisheyes 是一种塑件表面的瑕疵 导致于未熔化的塑料被压挤到模穴内 而呈现在塑件表面的瑕疵 其形成的原因包括 料筒温度太低 添加太多的再研磨塑料 塑料受污染 螺杆转速太低和背压太低 鱼眼 毛边毛边 flash 指在模具的不连续处 通常是分模面 排气孔 排气顶针 滑动机构等 过量充填造成塑料外溢的瑕疵 如图8 8所示 造成毛边的原因包括 1 锁模力太低 射出机锁模力太低 不足以维持成形制程的模板紧闭 会发生毛边 2 模具有缝隙 假如模具结构变形 分模面不够密合 机器规格不当 成形条件不当 分模面卡料等因素都可能造成分模面接触不完全 造成毛边 3 成形条件 熔胶温度太高或射出压力太高等造成荣焦流动性过高的不当成形条件都会造成毛边 不当的排气 设计不当和不良的排气系统 或是太深的排气系统都会造成毛边 毛边 流痕流痕 flowmarks 是塑件在浇口附近之涟波状的表面瑕疵 如图8 9所示 其产生原因是塑件温度分布不均匀或塑料太快凝固 熔胶在浇口附近产生乱流 在浇口附近产生冷塑料或是保压阶段没有补偿足够的塑料 造成这些问题的因素包括 低熔胶温度 低模具温度 低射出速度 低射出压力或者流道和浇口太狭小 最近根据使用镶埋玻璃模具进行观察分析得知 流痕的缺陷也可能因为熔胶流动波前部份在模穴壁面冷却 并且与后到的熔胶持续翻滚和冷却之效应 流痕 喷射流 喷射流与正常充填的比较 使用重迭浇口或潜式浇口以避免喷射流 使用凸片或扇形浇口以避免喷射流 波纹波纹 ripples 是指接近流动长度末諯的指纹般的小涟波 波纹 1 正常充填不发生波纹 2 冷模温和低熔胶波前速度造成波纹 银线痕 银线痕银线痕 silverstreaks orsplays 是空气或湿