成型制造技术概括与应用

康準成型部陳佰友 2004 09 03 成型制造技術概論與應用 目錄 1 成型方式2 注塑成型3 康準成型部簡介4 新技術5 展望 成型方法有 1 1 擠出成型 1 2 吹塑成型 1 3 模塑成型 1 4注塑成型 1 成型制造方式 1 1擠出成型 1 成型制造的方法 1 成型制造的方法 1 2吹塑成型 1 成型制造的方法 1 3模塑成型 注塑成型是一種注射兼模塑的成型方法 利用人力或傳送裝置將物料輸送到注射機的料筒內 物料受熱呈熔融狀態 然后在螺杆或活塞的推動下經噴嘴和模具的進料系統進入型腔 經充分冷卻后 物料於型腔內硬化定型 1 成型制造的方法 1 4注塑成型 2 注塑成型簡概 2 1注塑成型定義 注塑成型是利用塑膠原料受熱后成為熔融狀態流體利用注射成型機的壓力 速度 將熔融塑膠注射入預先設計好的緊閉模腔內 經過冷卻后而得到所需的制品之過程 成型動畫 計量段混鍊 壓縮 供給段 供給段 進料供給作用 混鍊 壓縮段 利用牙深產生剪熱壓縮混鍊材料 計量段 最後塑化材料 螺杆结构 2 2發展歷程 工業革命未期塑料 橡膠開始面世 1862年英國亞歷山大 柏大 Alexanderparkes 用注塑成型方法制成世界上第一件塑件工藝品 梳子 開始之后 注塑成型技術逐漸穩步發展 隨之而來的 塑料設備也得到人們的重視 並不斷進行技術改進 2 注塑成型簡概 1920年 注塑已發展成為工業化的加工方法 可以使用熱塑性聚合物生產出復雜的制品 第二次世界大戰后 工程用的聚合物品種增加並相紀投入工業化生產 注塑成型得到迅速發展 20世紀70年代世界能源危機和金屬材料價格的上漲 遑使人們大力發展工程塑件 實現 以塑代鋼 以塑代本 願望 它是注塑成型的一個重要時期 注塑成型發展至今已有140多年歷史 目前 成型制品普遍應用于各個領域 成為人們生活中不可缺少的必須品 特別是近年來 科學家們利用高科技制成的復合材料制品用于航空 航天領域 顯示塑料工藝的輝煌前程 但人們 以塑代鋼 以塑代本 的願望 還需我們一代繼一代的努力 發展 創新 原料幹燥 加熱 儲料 塑化 注射入模 保壓 冷卻 脫模 頂出 制品 注射成型流程 成型品 成型條件 成型機 模具 原料 注射成型要素 人 射出成型機 鎖模機構 液壓機構 料斗 螺桿 料管 加熱器 模具冷卻系統 膠口與料管 依其作動動力分有液壓和電動機兩類 原料 塑料 按樹脂的受熱特性分類按塑料加熱冷卻時樹脂呈現的特性 分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩類 熱塑性塑料的特征是塑料受熱時軟化 溫度升高至一定數值時可呈現粘流態 當溫度降低時 一般指室溫 塑料變得堅硬 再次加熱能再變軟 冷卻後又變硬 可以如此多次反復 常見的熱塑性塑料有 ABS塑料 聚碳酸酯 PC 聚甲醛 POM 聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA 有機玻璃 聚乙烯 PE 聚苯乙烯 PS 聚氯乙烯 PVC 聚丙烯 PP 和聚四氟乙烯 PTFE 等 射出成型模具 利用人力或傳送裝置將物料輸送到注射機的料筒內 物料受熱呈熔融狀態 然后在螺杆或活塞的推動下經噴嘴和模具的進料系統進入型腔 經充分冷卻后 物料於型腔內硬化定型 這個成型過程所需的成型工具 注射模概念 成型條件 a 溫度 TEMPRATURE b 速度 SPEED c 壓力 PRESSURE e 位置 POSITION f 時間 TIME 成型技術就是通過各種工藝條件來達成理想制品的一種特殊技術 干燥溫度 為保證成型品質而事先對聚合物進行干燥所需要的溫度 保證聚合物的含濕量盡量低而不致于起過允許的限度 定義 作用 保證聚合物塑化 熔膠 良好 順利充模 成型 料溫 為保證成型順利進行而設加在料管上之溫度 定義 模溫 制品所接触的模腔表面溫度 控制影響產品在模腔中的冷卻速度 以及制品的表觀質量 作用 定義 作用 a 溫度 TEMPRATURE 注射速度 定義 作用 在一定壓力作用下 熔膠從噴嘴注射到模具中的速度 1 注射速度提高將使充模壓力提高 2 提高注射速度可使流動長度增加 制品質量均勻 3 高速射出時粘度高 冷速快 適合長流程制品 4 低速時流動平穩 制品尺寸穩定 熔膠速度 塑化過程中螺杆熔膠時的轉速 影響塑化能力 塑化質量的重要參數 速度越高 熔體溫度越高 塑化能力越強 定義 作用 b 速度 SPEED 鬆退速度 定義 作用 螺杆 計量 到位后以一定的速度倒退一段距離 后退速度即為松退速度 減少熔體比容 使熔腔內壓下降 防止其外流 定義 作用 開合模具速度 模具打開及閉合時的速度 合理的開鎖模速度是保證機台及生產正常運行的必要條件 定義 作用 頂針前進后退速度 開模后頂針頂出及后退之速度 保證產品順利脫模而又不致于使產品變形 撓曲或被頂裂 射壓 定義 作用 螺杆先端射出口部位發生之最大壓力 其大小與射出油缸內所產生油壓緊密關連 用以克服熔體從噴嘴 流道 澆口 型腔的壓力損失 以確寶型腔被充滿 獲得所需的制品 定義 作用 保壓 從模腔填滿塑膠 繼續施加於模腔塑膠上的注射壓力 直至澆口完全冷卻封閉的一段時間 要靠一個相當高的壓力支技 這個壓力叫保壓 1 補充靠近澆口位置的料量 並在澆口冷卻封閉以前制止模腔中尚未硬化的塑膠在殘餘壓力作用倒流 防止制件收縮 避免縮水 減少真空泡 2 減少制件因受過大的注射壓力而易產生粘模爆裂或彎曲 c 壓力 PRESSURE 定義 作用 背壓 塑膠在塑化過程建立在熔腔中的壓力 1 提高熔體的比重 2 使熔體塑化均勻 3 使熔體中含氣量降低 提高塑化質量 定義 作用 鎖模壓力 合模系統為克服在注射和保壓階段使模具分開的脹模力而施加在模具上的閉緊力 1 保證注射和保壓過程中模具不致于被脹開 2 保證產品的表觀質量 3 保證產品的尺寸精度 定義 作用 模具保護壓力 成型生產中為防止模具內有異物而導致模具被壓壞 通常在高壓鎖模前需有一個高速高壓向低速低壓切換過程 高壓鎖模前之低壓即為模具保護壓力 避免在高速高壓狀態下模具中有異物而導致模具被壓壞 定義 作用 頂出壓力 為使制品從模具上落下而所需要克服制品和模具的附著力 使制品脫離模面 開模位置 定義 作用 公母模分開后公模所處的位置 保證脫模取件時各動作能順利地執行 定義 作用 頂出后退行程 頂針頂出 退回的极限位置 1 用以限制頂針前進 后退的距離 確保制品順利脫模以及頂針準確复位 2 對部分彈簧复位之模具 頂出行程兼有頂出限位保護之作用 d 位置 POSITION 定義 作用 計量行程 塑化開始后 螺杆在旋轉過程中 由注射終止位置開始在塑膠熔體的作用力下後退 直至後退限位開關為止 這個過程稱為計量行程 保證有足夠的塑膠充填模腔 以獲得所需外觀和呎寸的製品 定義 作用 松退量 螺杆預塑 計量 到位后又直線地倒退一段距離 這個后退的動作稱為后鬆退 鬆退的距離稱為鬆退量或防延量 后鬆退的作用是使計量室中的熔體比容增加 內壓下降 防止熔體從計量室向外流出 定義 作用 射出行程 注射過程中螺杆所處的位置變化 結合速度 壓力控制塑膠流動狀態 定義 作用 緩沖量 螺杆注塑完拮 並不希望把螺杆中頭部的熔料全部射出 還希望留一些 形成一個祭料量 此料量即為緩衝量 1 防止螺杆頭部與噴嘴接觸發生機械破壞事故 2 控制注射量的重復精度 定義 作用 周期 從開模終了開始到下一次注射冷卻完畢后的開模終了所用的時間 保證制品成型並完全冷卻定型 定義 作用 射出時間 熔體在充滿整個型腔所用的時間 射出時間由射出壓力 射出速度以及制品的大小等因素來決定 定義 作用 保壓時間 為防止注射后塑膠倒流以及冷卻補縮作用 在注塑完后繼續施加的壓力 1 防止注塑完后熔體倒流 2 冷卻收縮的補縮作用 e 時間 TIME 定義 作用 冷卻時間 產品冷卻固化而脫模后又不致於發生變形所需的時間 1 讓制品固化 2 防止制品變形 定義 作用 熔膠時間 注射終止后 螺杆到達計量終止位置所需要的時間 保證熔膠充分 定義 作用 干燥時間 利用干燥設備事先對原料進行干燥所需要的時間 1 增進表面光澤 提高抗彎曲及拉伸強度 避免內部裂紋和氣泡 2 提高塑化能力 縮短成型周期 3 降低原料中水份及濕气 成型产品 充填時間充填時間是指射出機螺桿向前移動並推動塑料前進所費的時間 即在壓力維持段之前的時間 保壓時間在充填結束後到開模前的這段時間稱為 後充填時間 充填結束後以某一壓力維持住螺桿直到澆口冷卻凝固所費的時間稱為 保壓 維持時間 彌補材料本身的可壓縮性及冷卻收縮 Hopper Screwisapplyingaspecifiedpressuretothepolymermeltinordertopackmoreplasticintothecavity Alsocalled compensationstage 2 5射出成型過程 InjectionMoldingProcess 冷卻時間壓力維持結束後壓力開始釋放 一直到成品固化到足以頂出時所需的時間稱為冷卻時間也是一般所稱的固化時間 CureTime 開模時間整個行程包括公模後移 模具打開 成品頂出及移出 模具關閉等 射出成型週期 冷卻時間 開模時間 充填時間 保壓時間 成形週期充填時間保壓時間冷卻時間開模時間 22 1 9 10 2 Sec 射出成型週期 1充填不足 SHOTSHORT 2毛邊 BURR FLUSH 3收縮下陷 SINKMARKS 7變形 STRAIN 翹曲 扭曲8熔合線9流痕 FLOWMARKS 10噴流痕 JETTINGMARKS 11銀條 SLIVERSTERAKS 12燒焦 BURNMARKS 13黑條 BLACKSTREAKS 14氣泡 BUBBLES VOIDS 15破裂 CRACKING 與龜裂 CRAXING 16白化 BLUSHING 17表面光澤不良 LUSTERLESS 18表面剝離 PELLING 19成品粘模 20澆道粘模 21黑點 22塑膠自射咀滴流 23螺杆不退 成型技術則是通過各種工藝條件來達成理想制品的一種特殊技術 2 6成型制品異常處理技術 定義 充填不足 SHOTSHORT 是熔融塑料未完全流遍成型空間 模穴 的各個角落之現象 原因對策 1 成型品與射出機匹配不當 可塑化能力或射出量不足 改善對策 需更換適當機臺 射出成型品含澆道重量以不超過射出機台最大射出量之80 為限 2 噴嘴射出口徑太小 冷料阻塞 改善對策 加大噴嘴射出口尺寸 以3 50Z 80 90tons 射出噴嘴口徑應為2 0 2 2m m 3 流道設計不良時 塑料流動阻力大 改善對策 修改流道尺寸以符合實際需要 1 充填不足 SHOTSHORT 4 塑料熔化不均勻 造成射出壓力降過大所致 改善對策 適當的調整背壓與螺桿轉速 使塑料混鍊均勻 5 流道中冷料井預留不足或不當 冷料頭進入成型品而阻礙塑料之正常流動充滿模穴 改善對策 增加冷料井儲存空間或打多段射出移開冷料頭使塑料充填順暢 6 模具溫度太冷 塑料在某一特定壓力下流動困難 改善對策 斟酌生產上實際需要 提高模具溫度 7 排氯不良時 空氯無法排除 改善對策 防火級ABS成型時 揮發性氣體殘渣 易造成模垢而發生排氣口阻塞現象 應定期清除之 定義 熔融塑料流入分模面或側向蕊型的對合面間隙會發生BURR 模具鎖模力足夠 但在澆道與橫流道會合處產生薄膜狀多餘樹脂為FLUSH 原因與對策 1 模具的鎖模力不足 塑料高壓射入模具內時會在分模面發生間隙 塑料由此縫流出 改善對策 調整鎖模力 提高鎖模噸數 如已調至該機臺最大鎖模力還無法改善 可更換較大型機臺成型 2 毛邊 BURR FLUSH 2 模具導鎖摩損 分模面偏移或模具安裝板受損 導桿 大柱 強度不足發生彎曲時 改善對策 a更換模具銷 b模具安裝板整修 c模具重量超重應更換較大機臺成型 3 異物附著模面時 改善對策 清除模面異物 4 成型品投影面過大或樹脂 塑料 溫度太高 改善對策 a 更換較大機臺 b 降低塑料溫度 3 康準成型部簡介 FrontBezel TOP KeyboardBezel RearCover BaseCover 筆記本四大件及其它小件 3 1 產品 1 170余台注塑成型機 精機 儀展 三菱 名機 東芝 液壓機 電動機 住友 東洋 2 FANUC機器人 3 2 設備及技術狀況 新技術 1 IMD成型技術 2 氮氣輔助成型技術 3 雙色成型技術 4 真空成型技術 4 1 技術狀況