《塑料模具设计》-陈志刚-主编第2.3PPT课件.ppt

2 3压注成型原理与工艺2 3 1压注成型原理和特点压注成型 又称压铸成型 传递成型 是将塑料加入到独立于型腔之外的加料室内 经初步受热后在液压机压力作用下 通过压料柱塞将塑料熔体经由浇注系统压入已经封闭的型腔 在型腔内迅速固化成为塑件的成型方法 压注成型是在改进压缩成型的基础上发展起来的一种成型方法 其主要用于热固性塑料的成型加工 1 其成型原理如图2 4所示 1 柱塞2 加料腔3 上模板4 凹模5 型芯6 型芯固定板7 下模座8 浇注系统9 塑件 2 3 与压缩成型相比 其具有如下特点 1 具有独立于型腔之外的单独加料室 而不是型腔的自然延伸 并经由浇注系统与型腔相连 塑料在进入型腔之前型腔已经闭合 故而塑件的飞边少而薄 塑件尺寸精度高 2 塑料在进入型腔前已在加料室得到初步受热塑化 当其在柱塞压力作用下快速流经浇注系统时会因摩擦生热使塑化得到进一步加强 并迅速填充型腔和固化 因此 成型周期短 生产效率高 产品质量好 并利于壁厚变化较大和形状复杂塑件的成型 4 3 由于柱塞的压力不象压缩成型一样是直接加在型腔中的塑料上的 因而对带有细小嵌件 多嵌件 或含有细长小孔的塑件成型有利 而对于含有纤维状填料的塑料 由于在经过浇注系统时纤维状填料会受到较强的摩擦剪切作用而发生断裂 故有损于该类塑料塑件的力学性能 特别是冲击强度 4 塑件的收缩率大于压缩成型 各向异性明显 适于粉状 粒状 碎屑状 纤维状 团块状 但不适于片状塑料的成型 5 5 塑料的流动性要好 所需成型压力较高 塑料的耗量比压缩成型大 6 模具磨损也较小 但压注所用模具结构较复杂 模具制造成本高 成型塑料浪费较大 塑料因有浇口痕迹 使整修工作量大 成型工艺条件较压缩成型要求严格 操作难度大 6 2 3 2压注成型的工艺过程和工艺条件压注成型的工艺过程和压缩成型基本相似 只是操作细节略有差异 压缩成型过程是先加料后合模 而压注成型则是先合模再加料 压注成型的工艺条件与压缩成型相似 主要包括成型压力 成型温度 成型时间 但也存在一定区别 7 1 压注成型压力由于塑料熔体经过浇注系统进入模具型腔有压力损耗 成型压力一般为压缩成型的2 3倍 压力随塑料种类 模具结构及塑件形状的不同而改变 2 压注成型温度压注成型中塑料经过浇注系统时能从中获取一部分摩擦热 因而模具温度一般可比压缩成型的温度低15 30 一般为130 190 8 3 压注时间及保压时间在一般情况下 压注时间控制在加压后10 30s内将塑料充满型腔 由于塑料在热和压力下高速经过浇注系统 加热迅速而均匀 塑料化学反应也较均匀 塑料进入型腔时已临近树脂固化的最后温度 故保压时间与压缩成型相比较 可以短一些 部分塑料压注成型的主要工艺参数见表2 3 9 2 4挤出成型原理与工艺2 4 1挤出成型原理塑料挤出成型原理是将颗粒状或粉状塑料从挤出机的料斗送进加热料筒中 塑料受到料筒的传热和螺杆对塑料的剪切摩擦热作用而逐渐熔融塑化 然后在挤压系统作用下 塑料熔体通过具有一定形状的挤出模具 机头及口模 以及一系列辅助装置 定型 冷却 牵引和切断 从而得到具有一定截面形状的型材 如图2 5 10 2 4 2挤出成型工艺过程1 原料的准备为使挤出过程能顺利进行 并保证塑件的质量 在成型前应进行一些必要的准备工作 包括原料外观的检验和工艺性能的测定 原料的染色及对粉料的造粒 易吸湿的塑料容易产生斑纹 气泡等缺陷 应充分进行预热和干燥 此外 在准备阶段还必须尽可能去除塑料中存在的杂质 11 2 挤出成型挤出机预热到规定温度后 启动电机 料筒中的塑料在外加热和螺杆旋转产生剪切摩擦力作用下熔融塑化 由于螺杆旋转时对塑料不断推压 使塑料经过过滤板和过滤网 使物料由螺旋运动变成直线运动 由机头成型为一定截面形状的连续型材 12 3 塑料的定型与冷却热塑性塑件在离开机头口模后 首先应通过定型装置和冷却装置 以使它因冷却变硬而获得定型 为了获得具有表面光洁 尺寸精确和几何形状正确的型材 进行有效冷却至为重要 挤出管材定型 方法一般有外径定型和内径定型 13 4 塑件的牵引 卷取和切割塑件从口模挤出后 一般会因压力解除而发生膨胀现象 而冷却后又会产生收缩现象 从而使塑件的尺寸和形状发生改变 如果不加以引导会造成塑件停滞 使塑件停止挤出 因此 在冷却的同时 要连续均匀地将塑件引出 这就是牵引 通过牵引的塑件可根据使用要求在切割装置上裁剪 如棒 管 板 片等 或在卷取装置上绕制成卷 如薄膜 单丝 电线电缆等 14 2 4 3挤出成型工艺参数挤出成型工艺参数包括温度 压力 挤出速度 牵引速度等 1 温度温度是挤出成型中的重要参数之一 塑料从加入料斗到最后成为塑件 经历了一个较复杂的温度变化 料筒中塑料熔体温度在较大程度中取决于料筒和螺杆的温度 这是由于塑料熔体的热量除一部分来源于料筒中混合时产生的摩擦热以外 大部分是料筒外部加热器所提供的 因此 实际生产中经常用料筒温度近似表示成型温度 15 2 压力在挤出过程中 由于物料流动阻力 螺杆槽深度变化 过滤网和口模产生阻碍等原因 塑料内部形成一定压力 该压力是使塑件达到均匀而密实的重要条件 和温度相似 压力随时间的变化而产生周期性波动 为减小压力波动 应合理控制螺杆转速 保证加热和冷却装置的温控精度 16 3 挤出速度挤出速度是指单位时间内 从挤出机头的口模中挤出塑化好的物料量或塑件长度 它表征着挤出生产能力的高低 在挤出机结构和塑料品种及塑件类型确定情况下 挤出速度与螺杆转速有关 因此 调整螺杆转速是控制挤出速度的主要措施 为保证挤出速度均匀 应设计与生产的塑件相适应的螺杆结构和尺寸 严格控制螺杆转速等 17 4 牵引速度挤出成型塑件从机头和口模中挤出 在牵引力作用下将会发生拉伸取向 拉伸取向程度越高 塑件沿取向方位上的位伸强度也越大 冷却后长度收缩也大 一般来说 牵引速度略大于挤出速度 18 2 5塑料成型工艺的制定为保证成型合格产品 满足产品的使用要求 保证塑料成型工艺的顺利完成 必须按塑料的工艺性能 塑件的要求 正确选择成型方法 确定成型工艺过程和成型工艺条件 合理设计塑料模 塑料成型工艺规程是塑料成型生产中一种具有指导性的工艺文件 工艺规程是组织生产的重要依据 因此要求有关生产人员必须严格执行 其规程编制大致步骤可分为 19 1 塑件的分析2 成型方法的确定3 塑料模类型和模具结构形式的确定4 成型设备和工具 量具的选择5 成型工艺条件选择6 塑件检测方法的选择7 安全技术措施的规定8 工艺文件的制定 20 2 5 1塑件的分析 1 塑料的分析首先 对塑料产品所用塑料的品种 型号 生产厂家等因素进行明确要求 随后 仔细分析塑料的使用性能和工艺性能 通过对塑料使用性能的分析可以了解到此种塑料是否满足塑件的实际工作要求 分析塑料工艺性能为成型工艺及工艺条件提供资料 同是也可以明确所用塑料对模具设计的限制条件 从而提出对模具设计的要求 21 2 塑件结构 尺寸及公差 技术标准的分析通过塑件的结构 尺寸和公差 技术标准等的分析 可以明确塑件成型加工的难易程度 找到成型工艺及模具设计的难点 同时 对于塑件不合理的结构及要求可以在满足使用要求的前提下 提出修改意见 22 2 5 2塑料成型方法及工艺过程的确定在塑件分析的基础上 根据塑料的性能和塑件的要求 可以提出塑料的一般成型方法 并根据塑件的结构 尺寸 生产批量 使用条件 成型设备等因素 提出切实可行的成型方案 通过综合分析比较 分析利弊 从中找出一种最佳成型方法 塑料的成型方法确定后 应确定其工艺过程 保证必要的成型工序 安排好各道工序间的联系 以取得最满意的技术经济效果 塑料的工艺过程不仅包括塑料的成型过程 而且要包括成型前的准备和成型后处理及二次加工 如塑件的机械加工 修饰和装配等 23 2 5 3成型设备和工具的选择根据塑件的特性因素确定成型方法后 必须进行成型设备的选择与校核 对于注射成型 应根据塑件成型所需塑料总体积来选择相应注射机及其类型 并进行其它参数的校核 对于压缩成型 则应根据压缩及成型压力和型腔布置等计算总压力来选择压机类型 并进行其它参数校核 对于挤出成型 则根据塑料成型产量来选择挤出螺杆尺寸 并进行其它参数的校核 除塑料成型工序用的成型设备需要选用外 其它工序用设备也要选择 然后按工序注明设备的型号和规格 24 2 5 4成型工艺条件的选择塑料的各种成型方法都应在恰当的工艺条件下才能成型出合格的塑件 影响成型工艺条件的因素很多 且各工艺条件之间的关系又很密切 因此在选择工艺条件时必须根据塑料的性能和实际情况进行全面分析 并根据塑件检验的结果及时修正预定工艺条件 在多种工艺条件中 温度 压力 时间是三项主要因素 因此 一般成型方法中温度 压力 时间必须有明确的规定 25 2 5 5工艺文件的制定工艺文件制定的任务是将上述工艺规程编制的内容和参数加以综合 以适当的文件形式确定下来 作为生产准备和生产过程的依据 工艺文件一般包括工艺说明书 工艺卡片等 其格式可参考有关标准 26 47 注射模塑工艺包括 后处理等工作 答案 成型前的准备 注射48注塑机在注射成型前 当注塑机料筒中残存塑料与将要使用的塑料不同或颜色不同时 要进行清洗料筒 清洗的方法有和 答案 换料清洗 清洗剂清洗49注射模塑成型完整的注射过程包括 注射 保压 冷却和脱模 答案 加料 塑化50 注射成型是熔体充型与冷却过程可分为 倒流和冻结冷却四个阶段 答案 充模 压实 27 51 注射模塑工艺的条件是 和时间 答案 压力 温度52 在注射成型中应控制合理的温度 即控制 和模具温度 答案 料筒 喷嘴53 注射模塑过程需要需要控制的压力有压力和压力 答案 塑化 注射54 注射时 模具型腔充满之后 需要一定的时间 答案 保压55 内应力易导致制品 弯曲 扭曲等变形 使不能获得合格制品 答案 开裂 翘曲56 塑料的注射成型 主要包括阶段 阶段 倒流阶段和冷却阶段 答案 注射 压实 28 57 柱塞式注射机结构简单 但注射成型中存在 注射量的提高受到限制等问题答案 塑化不均匀 注射压力损失大 58 塑件的形状应利于其 塑件测向应尽量避免设置凹凸结构或侧孔 答案 脱出模具59多数塑料的弹性模量和强度较低 受力时容易和 答案 变形破坏60 的成型方法是先将粉状 粒状 碎屑状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具加料腔中 然后合模加压 使其成型并固化 从而获得所需要的塑料制品答案 压缩模塑61塑料制品的总体尺寸主要受到塑料的限制 答案 流动性 29 62 根据塑料的特性和使用要求 塑件需进行后处理 常进行和处理 答案 退火 调湿63在表面质量要求中 除了表面粗糙度的要求外 对于表面光泽性 色彩均匀性 云纹 冷疤 等缺陷均应提出明确的要求 答案 熔结痕64 设计底部的加强筋的高度应至少低于支撑面 答案 0 5mm65 塑料制品上的内螺纹采用成型 外螺纹采用成型 答案 螺纹型芯 螺纹型环66 塑料在一定与下充满型腔的能力称为流动性 答案 温度 压力 30 31 67 注射及补料时的剪切应力是产生内应力的一个重要因素 答案 68调湿处理主要用于聚甲醛类制品 答案 69 模具温度的选定主要决定于塑料的特性 制品的结构与尺寸 制品的性能要求以及成型工艺条件 答案 70 塑化压力大小对熔体实际温度 塑化效率及成型周期等均有影响 答案 71 塑料制品的形状还要有利于提高制品的强度和刚度 为此薄壳状塑料制品可设计成球面或拱形曲面 答案 判断 32 72 冷却液温度及流动状态 对冷却时间有很大影响 答案 73 塑料的粘度低则流动性强 制品容易成型 答案 74 脱模斜度的大小主要取决于塑料的收缩率 塑料制品的形状和壁厚以及制品的部位 收缩率大的塑料取较小的脱模斜度 答案 75 对于压缩模塑 水平飞边厚度很薄 甚至没有飞边 故对制品高度尺寸影响不大 答案 76 塑料制品结构复杂 壁薄 嵌件多且均匀分布的 收缩性小 答案 33 77 无流道浇注系统就是指 没有浇注系统的塑料模具 答案 78 脱模斜度的取向原则是 内孔以小端为准 符合图样要求 斜度由扩大方向得到 外形以大端为准 符合图样要求 斜度由缩小方向得到 答案 79 加强肋的布置方向应尽量与熔体流动的方向一致 以利于熔体充满型腔 避免熔体流动受到搅乱 答案 80 塑料制品面积大 嵌件多等复杂形状的 应选流动性好的塑料 传递模塑和注射成型应答案 81 塑料制品的形状必须便于成型以简化模具结构 降低成本 提高生产率和保证制品的质量 答案 34 82 热固性塑料易于成型薄壁制品 壁厚可达0 25mm 答案 83 塑料制品的壁厚应力求均匀 否则会因为固化或冷却速度不同引起收缩不均匀 从而在制品内部产生内应力 导致制品产生翘曲 缩孔甚至开裂等缺陷 答案 84 塑料制品上所有转角应尽可能采用尖角过渡 采用尖角过渡的好处在于避免应力集中 提高强度 改善熔体在型腔中的流动状况 有利于充满型腔 便于脱模 答案 85 塑料制品上的螺纹可以在模塑时直接成型 也可以模塑后进行机械加工 对于经常拆装或受力缴大的螺纹则采用金属的螺纹嵌件 答案 35 86 无论是杆形或环形嵌件 在模具中伸出的自由长度均应超过定位部分直径的两倍 答案 87 同一塑件的壁厚应尽量一致 答案 88塑件内表面的脱模斜度小于外表面的脱模斜度 答案 89塑料收缩率大 塑件壁厚大则脱模斜度大 答案 36 90加强筋的筋与筋之间的间隔距离应小于塑件壁厚 答案 91 加强筋的侧壁必须有足够的斜度 筋的根部应呈圆弧过渡答案 37 92 塑料齿轮应尽量避免截面突然变化 转角处尽量以较大的圆角半径过渡 轴与孔的配合不采用过盈配合 而用 配合 A 间隙配合B 过盈配合C 过渡配合D 螺纹配合答案 C 93 盲孔的成型方法只能用一端固定的型芯来成型 为保证型芯具有足够的稳定性 孔不宜太深 对于压缩模塑 平行压制方向的孔应小于孔径的2 5倍 垂直于压制方向的孔深度应小于孔径的 倍 A 1B 2C 2 5D 4答案 B 94 是直接与塑料接触的决定塑料制品形状和精度的零件 A 成型零件B 结构零件C 导向零件D 固定零件答案 A 38 95 凹模结构简单 成型的制品质量好 但对于形状复杂的凹模 其机械加工工艺性较差 A 整体式凹模B 组合式凹模C 镶拼式凹模D 嵌入式凹模答案 A96 成型零件的磨损 会造成中心距 A 变小B 变大C 变大或变小D 不变答案 D97 计算成型零件的尺寸时 磨损量应根据塑料制品的产量 结合影响磨损的因素来确定 对