第3章 注塑成型工艺及模具与设备

.,本章导读,第三章注射成型工艺与模具及设备,塑料的品种很多，工艺性能互有差异，而塑料制品又有各式各样的形式结构，因此必须采用相应的成型工艺、成型模具、成型设备来成型塑料制品。很多塑料制品的获得取决于注射设备，注射模具及注射工艺。本章主要讲述塑料注射成型工艺、塑料成型模具、塑料注射机、塑料模与注射机的关系。,.,基本内容,重点难点：,1.了解注塑工艺过程及工艺条件的选择；,.了解塑料模具的分类方法。,.掌握单分型面注射模的结构特点和动作过程。,.掌握注射模的组成结构。,2.掌握工艺条件对塑件质量的影响。,难点：、工艺条件与各个因素之间的关系、塑料模具的基本结构及各零部件在模具中的功能；重点：、成型时间、成型温度、成型压力、塑料模具结构的组成,第三章注射成型工艺与模具及设备,.,基本资源,第一节注塑成型工艺,第二节注塑成型模具,第三节注塑模具与注塑机的关系,第三章注射成型工艺与模具及设备,.,第一节注射成型工艺,一、注射成型工艺过程,注射过程,成型后处理,成型前准备,原料的检验、染色和干燥,模具清理,嵌件预热,料筒清理,退火,调湿,第三章注射成型工艺与模具及设备,.,1.成型前准备,原料检验,原料染色,原料干燥,质量体积,流动性,水分及挥发物含量,收缩率,烘箱干燥,红外线干燥,热板干燥,高频干燥,第一节注射成型工艺,一、注射成型工艺过程,第三章注射成型工艺与模具及设备,.,2.注射过程,原料检验预处理,合模,注射,装入料斗,保压,脱模,装入嵌件,清理料筒清理模具涂脱模剂,嵌件清理、预热,预塑化,塑件后处理,冷却,第一节注射成型工艺,一、注射成型工艺过程,第三章注射成型工艺与模具及设备,图3-1注射成型工艺过程,.,3.注射成型后处理,放在一定温度的红外线或循环热风烘箱、液体介质中（矿物油，石蜡）一段时间，再缓慢冷却。,将刚从模具中脱出的塑件放在热水中(100120)，隔绝空气，进行防氧化处理，达到吸湿平衡。调湿后缓冷至室温。,退火：,调湿：,退火的温度：高于使用温度1020，低于相变温度1020。,第一节注射成型工艺,一、注射成型工艺过程,第三章注射成型工艺与模具及设备,.,温度,压力,时间（成型周期）,第一节注射成型工艺,二、注射成型工艺参数,第三章注射成型工艺与模具及设备,.,1.温度,料筒温度：,喷嘴温度：,模具温度：,成型周期长，脱模后翘曲变形，影响尺寸精度；,产生较大内应力，开裂，表面质量下降。,温度过高,温度太低,略低于料筒最高温度：防止熔料在喷嘴处产生“流涎”现象；但温度也不能太低，否则易堵塞喷嘴。,当Tf(Tm)Td范围窄时，料筒温度取偏低值。,料筒后端温度最低，喷嘴前端最高；,在Tf(Tm)Td之间，保证塑料熔体正常流动，不发生变质分解；,第一节注射成型工艺,二、注射成型工艺参数,第三章注射成型工艺与模具及设备,.,2.压力,塑化压力：,又称背压（螺杆头部熔体在螺杆转动后退时所受到的压力），由液压系统溢流阀调整大小。,注射压力：,柱塞或螺杆头部对塑料熔体施加的压力。注射压力的大小一般为40130MPa，它的作用是克服熔体的流动阻力，保证一定的充模速率。,注射压力与塑料品种、注射机类型、模具浇注系统结构尺寸、塑件壁厚流程大小等因素有关。,第一节注射成型工艺,二、注射成型工艺参数,第三章注射成型工艺与模具及设备,.,完成一次注射模塑过程所需的时间。,3.成型时间,成型周期或总周期,成型周期,充模时间,注射时间,闭模冷却时间,其它时间,保压时间,第一节注射成型工艺,二、注射成型工艺参数,第三章注射成型工艺与模具及设备,图3-2成型周期,.,热固性塑料模,按成型材料分,按成型工艺分,按模具装卸方式分,一、塑料模具的分类,热塑性塑料模,压缩模,压注模,注射模,移动式模具,移动式模具,第二节注射成型模具,第三章注射成型工艺与模具及设备,.,一、塑料模具的分类,按型腔数目分,单型腔模具,多型腔模具,按分型面特征分,水平分型面模具,垂直分型面模具,水平、垂直分型面模具,第二节注射成型模具,第三章注射成型工艺与模具及设备,.,注射模：料筒内塑料螺杆或柱塞作用浇注系统型腔（如图3-5所示）,压缩模：直接在型腔内加料加压加热（如图3-3所示）,压注模：加料腔浇注系统（如图3-4所示）,一、塑料模具的分类,按成型工艺分：,第二节注射成型模具,第三章注射成型工艺与模具及设备,图3-3压缩模,图3-4压注模,图3-5注射模,.,固定式模具：适用于成型各种批量的大中小型塑件，不便成型嵌件太多的塑件。（如图3-7所示）,移动式模具：适用于成型小批量的中小型件；形状复杂、嵌件多、加料困难的情况。（如图3-6所示）,一、塑料模具的分类,按模具固定方式分：,第二节注射成型模具,第三章注射成型工艺与模具及设备,图3-6移动式模具,图3-7固定式模具,.,一、塑料模具的分类,多型腔模具：成型较小、批量较大的塑件（如图3-9所示）。,单型腔模具：成型大型、嵌件较多、批量不大或试制品塑件（如图3-8所示）。,按型腔数目分：,第二节注射成型模具,第三章注射成型工艺与模具及设备,图3-8单型腔模具,图3-9多型腔模具,.,一、塑料模具的分类,分型面：分开模具取出塑件或浇注系统凝料的面。,按分型面特征分：,水平分型面模具：分型面与压机工作台面平行，与合模方向垂直。,垂直分型面模具：分型面与压机工作台面垂直，与合模方向平行。,水平、垂直分型面模具：（多分型面模具）,第二节注射成型模具,第三章注射成型工艺与模具及设备,图3-10,.,二、塑料模具的基本结构,1.模具基本组成,注射模,压缩模,动模,安装在注射机移动工作台面上的那一半模具可随注射机做开合运动。,定模,安装在注射机固定工作台面上的那一半模具。,上模,安装压机上工作台面上的那一半模具。,下模,安装压机下工作台面上的那一半模具。,第二节注射成型模具,第三章注射成型工艺与模具及设备,图3-11,图3-12,.,二、塑料模具的基本结构,2.模具基本结构,结构零件：在模具中起安装、定位、导向、装配等作用的零件。,成型零件：直接与塑料接触的决定塑件形状和尺寸精度的零件。,第二节注射成型模具,第三章注射成型工艺与模具及设备,图3-13注射模结构,.,3.注射模结构及动作原理,单分型面注射模（图3-14）,二、塑料模具的基本结构,第二节注射成型模具,第三章注射成型工艺与模具及设备,.,固定式压缩模（图3-15）,4.压缩模结构及动作原理,二、塑料模具的基本结构,第二节注射成型模具,第三章注射成型工艺与模具及设备,.,2.压注模结构及动作原理,二、塑料模具的基本结构,第二节注射成型模具,第三章注射成型工艺与模具及设备,图3-16固定式压注模,.,三、塑料模与冷冲模不同点,4.模具所受的外力是非冲击力。,1.成型制件是立体形状，型腔是封闭的。,2.材料处于熔融状态充模，定型后取件。,3.模具一般处于热状态。,第二节注射成型模具,第三章注射成型工艺与模具及设备,.,又称注射成型(InjectionMolding)，主要用于热塑性塑料的成型，也可用于热固性塑料的成型。,一、注射模塑原理,注射模塑,颗粒、粉状塑料,注射机料筒,加热熔融,充模,冷却固化,塑件,第三节注射模具与注射机的关系,第三章注射成型工艺与模具及设备,.,合模单元,注射单元,二、注射成型设备,1.注射机的主要作用,顶件,开模与合模动作,注射结束，进行保压与补缩,在一定压力和速度下将塑料注入型腔,加热熔融塑料，达粘流态,第三节注射模具与注射机的关系,第三章注射成型工艺与模具及设备,图3-17卧式注射机,.,2.注射机的分类,二、注射成型设备,指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良好的可塑性的过程。,按外形可分为：卧式、立式和角式注射机。,塑化,注射机按塑化方式分为：柱塞式注射机和螺杆式注射机。,第三节注射模具与注射机的关系,第三章注射成型工艺与模具及设备,图3-18注射机分类,.,二、注射成型设备,3.柱塞式注射机,第三节注射模具与注射机的关系,第三章注射成型工艺与模具及设备,图3-19,.,很大一部分压力用在压实固体塑料和克服塑料与料筒摩擦。,最大注射量取决于料筒的塑化能力（与塑料受热面积有关）与柱塞直径与行程。,塑料靠料筒壁和分流梭传热，柱塞推动塑料无混合作用，易产生塑化不均的现象。,二、注射成型设备,3.柱塞式注射机,塑化不均：,最大注射量受限：,注射压力损失大：,柱塞式注射机存在的缺点：,第三节注射模具与注射机的关系,第三章注射成型工艺与模具及设备,.,从柱塞开始接触塑料到压实塑料，注射速度逐渐增加。,易产生层流现象且料筒难于清洗,二、注射成型设备,3.柱塞式注射机,注射速度不均：,4.螺杆式注射机,柱塞式注射机存在的缺点：,第三节注射模具与注射机的关系,第三章注射成型工艺与模具及设备,图3-20螺杆式注射机,.,二、注射成型设备,4.螺杆式注射机,螺杆式注射机模塑工作循环,螺杆式注射机的优点：,借助螺杆的旋转运动，材料內部也发热，均勻塑化，塑化能力大。,第三节注射模具与注射机的关系,第三章注射成型工艺与模具及设备,.,二、注射成型设备,4.螺杆式注射机,螺杆式注射机的优点：,加热缸內的材料滞留处少，热稳定性差的材料也很少因滞留而分解。,由于加热缸的压力损失小，用较低的射出压力也能成型。,成型周期短、效率高，生产过程可实现自动化,可成型形状复杂、尺寸精度要求高及带各种嵌件的塑件。,第三节注射模具与注射机的关系,第三章注射成型工艺与模具及设备,.,螺杆式较柱塞式多一旋转动作，产生分力(Ft)，可使材料在螺旋槽间产生混炼作用，增加了塑化能力。,二、注射成型设备,5.螺杆式注射机与柱塞式注射机的比较,第三节注射模具与注射机的关系,第三章注射成型工艺与模具及设备,图3-21,.,思考与练习,31简述注射工艺的特点，画出流程图。32注射成型有几个阶段？如何确定注射温度、压力与周期。33查出PE、ABS、PA6、PC塑料的料温、模具温度、注射压力