《塑料成型工艺与模具设计》第三章塑料成型工艺及制品结构工艺性(简).ppt

塑料成型工艺,及模具设计,主讲：陈璞,第三章塑料成型工艺及制品结构工艺性,第一节注射成型原理及工艺第四节塑料成型制品结构工艺性,一、注射成型原理及分类,注射成型原理,3.1注射成型原理及工艺,注射成型特点,注射成型分为,（1）普通注射成型,（2）精密注射成型,（3）特种注射成型,二、注射成型设备,(一)注射机的分类、应用,用于注射成型的设备有：通用注射机；热固性塑料注射机；特种注射成型工艺用注射机等。,1按照注射和开合模方向,(1)卧式注射机,(2)立式注射机,(3)角式注射机,2按注射装置分类,(1)螺杆式注射机,(2)柱塞式注射机,(3)螺杆预塑化型注射机,3按照锁模装置分类,(1)直压式注射机,(2)肘拐式注射机,柱塞式：,往复螺杆式：,由于这种注射装置在加料塑化时，螺杆边旋转边后退，在注射时又前移，所以称之为往复螺杆式注射装置。,与柱塞式相比，有下列优点：,塑化均匀性好，塑化能力较高；压力损失小，可采用较低的注射压力；可采用较低的料筒温度，缩短冷却时间，提高生产率；结构紧凑，料筒清理方便。,但结构比柱塞式复杂得多。小型机柱塞式大型机螺杆式,螺杆预塑式：,它在注射前先将已塑化的一定量的熔料存放到料筒前端，然后再由柱塞或螺杆将储存的熔料注入模腔。,对塑料的塑化和熔料的注射分开进行的注射装置统称为预塑式注射装置。,预塑式注射装置,螺杆柱塞式,双阶柱塞式,往复螺杆式,(二)注射机的组成,注射机,注射机构,锁模机构,液压传动和电器控制系统,注射装置,塑化部件,料斗,计量装置,传动装置,1.注射机构,作用：塑化、注射,注射和移动油缸,螺杆,料筒,喷嘴,合模装置,固定模板,移动模板,拉杆,合模机构,2.锁模机构,作用：启闭、锁紧、脱模,制品顶出装置,合模油缸,移模油缸,连杆机构,安全门,调模装置,液压系统,液压元件,液压回路,附属设备,电器控制系统,3.液压传动和电器控制系统,作用：保证按工艺要求和动作程序准确有效地工作,电器元件,仪表,线路,计算机系统,S塑料,Z注射,X成型,Y往复螺杆式,XSZY500表示机器对空注射时的最大注射量不低于500cm3的往复螺杆式（Y）塑料（S）注射（Z）成型（X）机。,注射机的规格表示,用来表示注射机规格的主参数有：注射量表示法，合模力表示法，注射量与合模力表示法，我国的注射机规格是用机器的注射容量来表示的。,(三)注射机基本参数及与注射模的关系,1最大注射量的校核2注射压力的校核3锁模力的校核4安装部分的尺寸校核（1）喷嘴尺寸（2）定位圈尺寸（3）模具厚度（4）螺孔尺寸5开模行程和顶出机构的校核,三、热塑性塑料注射成型工艺,(一)注射成型工艺过程,1成型前的准备,(1)分析检验成型物料质量,(2)物料预热和干燥,(3)嵌件的预热,(4)料筒的清洗,(5)选择脱模剂,原料的预处理,硅油,硬酯酸锌,液体石蜡,(1)加料,(2)塑化,2注射工艺过程,加料,预塑,注射充模,合模,保压补缩,冷却定型,开模,塑件脱模,清模,(3)注射,注射过程可分为以下几个阶段,1)充模（0t1）,2)保压（t1t2）,3)倒流：t2t3）,4)浇口冻结后的冷却（t3t4）,5)脱模（t4）,制品的后处理,(1)退火处理,(2)调湿处理,3制品的后处理,（二）注射成型工艺参数,1温度,（1）料筒温度,非结晶：料筒末端最高温度应高于流动温度Tf结晶：高于熔点，低于分解温度TmTd,（2）喷嘴温度,略低于料筒最高温度,（3）模具温度,决定于塑料特性、塑件尺寸与结构、性能要求及其它工艺条件。,2压力,（1）塑化压力（背压）,在保证塑件质量的前提下，以低些为好。,（2）注射压力,粘度高、壁薄、面积大、形状复杂、流程长、柱塞式，注射压力高。,（3）保压压力,保压压力可等于注射压力，也可适当降低。,3时间（成型周期）,是决定,生产率,塑件质量,的重要因素,在保证质量的前提下，尽量缩短时间。,3.1思考题,1了解注射成型原理及工艺过程。,3注射成型过程中，型腔中塑料的温度和压力是如何变化的？,2设计注射模时，为什么要对注射机有关的性能参数进行校核？具体要校核哪些参数？,4为什么要进行塑件的后处理？哪些塑件需要后处理?,5注射成型过程的温度对成型过程和塑件质量有何影响?,6注射成型过程的压力取决于哪些因素?它与成型温度是否有关系？,3.4塑料成型制品结构工艺性,设计塑件结构工艺性必须遵循以下原则：,1）应考虑原料的成型工艺性；,2）力求结构简单，壁厚均匀，使用方便；,3）应考虑模具的总体结构；,4）外观要求较高时，先造型再绘制图样。,1.选用价格低廉和成型性能较好的塑料。,一、塑料制品的尺寸精度和表面质量,2.力求模具结构简单、易于制造，有利于模具分型、排气、补缩、冷却、顶出和抽芯。,3.尽量避免塑件出现各向异性。,4.塑件成型前后的辅助工作应尽量少。,塑件主要是根据使用要求进行设计。塑件设计的基本原则：,按使用要求确定，尽量紧凑、小巧。,（一）塑件尺寸的大小,（二）影响尺寸精度的因素,在满足使用要求的前提下，应尽量把塑件尺寸精度设计得低一些。,1）模具成型部件的制造误差z2）模具成型零件的表面磨损c3）收缩率波动引起的尺寸误差s4）活动部件配合间隙引起的误差j5）模具成型部件的安装误差a,因模具原因使塑件产生的累积误差为：,塑件规定的误差值应大于或等于累积误差：,（三）尺寸精度和公差的确定,塑件的尺寸精度一般是根据使用要求确定的。,主要与模具型腔表面的粗糙度有关。一般模具的成型表面粗糙度比塑件的表面粗糙度低一级。型芯表面粗糙度的级别可比型腔的表面粗糙度值高12级。,（四）表面粗糙度的确定,表观质量是指塑件成型后的表观缺陷状态。它是由成型工艺条件、塑料原材料选择和模具总体设计等多种因素造成的。,（一）塑件的选材,设计原则：在满足使用性能的情况下，应尽可能有利于成型和简化模具结构。,二、注射、压缩、传递成型塑料制品的几何形状,1）塑料的力学性能；2）塑料的物理性能；3）塑料的化学性能；4）必要的精度；5）成型工艺性。,塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型。,（二）成型工艺对制品几何形状的要求,1.塑件的内外形状,塑件设计时应尽量避免侧向凹凸，在保证塑件使用要求的前提下适当改变塑件的结构，以简化模具的结构。,在设计时塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度，常取0.51.5。,2.脱模斜度,1）在满足公差的前提下，脱模斜度可取大些。2）塑料收缩率大，应选用较大的脱模斜度。3）制品壁厚较大，应选用较大的脱模斜度。4）较高、较大的制品，应选用较小的脱模斜度。5）高精度的制品，应选用较小的脱模斜度。6）只有制品高度很小时才不设脱模斜度。,7）要求脱模后制品留在型芯一边，可将制品内表面的脱模斜度设计得比外表面的小。8）内孔以小端为基准，斜度由扩大的方向取得。外形以大端为基准，斜度由缩小的方向取得。,塑件应有一定的厚度才能满足使用时的强度和刚度要求，承受脱模力。,3.制品壁厚,热固性塑料：小型1.62.5，大型3.28。热塑性塑料：24，一般不宜小于0.60.9。,塑件的壁厚一般为14mm，应使壁厚尽量均匀一致。,作用：加强塑件的强度和刚度，避免塑件变形翘曲，改善充模流动性，减少内应力，避免气孔、缩孔和凹陷等缺陷。,4.加强肋及其他防变形结构,加强肋的厚度应小于塑件厚度，并与壁用圆弧过渡。,不宜以塑件的整个底面作支承面，通常采用凸缘或凸台作为支承面。,5.支承面及凸台,内外表面转弯处都应尽可能采用圆角过渡，以减少应力集中。采用圆角过渡有利于流动，使制品美观，减少模具的内应力和变形。圆角半径的大小取决于塑件的壁厚。,6.圆角,孔均用一定的型芯成型，孔间距、孔边距应有足够的距离。,7.孔的设计,孔的类型,通孔,盲孔,异形孔,1)通孔：,三种成型方法,一端固定：较浅的孔,对接型芯：较深的孔,一端固定一端导向支撑,2)盲孔：一端固定,3)异形孔：拼合型芯,侧孔或侧凹：瓣合型芯,螺纹的三种成型方法,模具直接成型,成型后机械加工,金属螺纹嵌件,注意：,直径不小于2mm，精度不超过IT7级，不采用细牙螺纹。始、末端不应突然开始和结束，应有一过渡段。塑料螺纹与金属螺纹的配合长度应1.5d。同一型芯上两段螺纹，应旋向相同、螺距相等。,（三）螺纹与齿轮设计,塑料齿轮设计,齿轮的边缘、辐板和轮毂应有一定的厚度；应尽量避免截面突然变化；各表面相接或转折处应尽可能采用大的圆角过渡，以减少应力集中；轴与孔应尽可能采用过渡配合而不宜采用过盈配合。,用作齿轮的塑料有聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯和聚砜等，一般只宜用收缩率相同的塑料齿轮相互啮合工作。,常见形式,圆筒形,带台阶圆柱形,片状,（四）嵌件、饰纹、文字、符合及标记设计,镶入嵌件的目的：增强制品局部的强度、硬度、耐磨性、导电性、导磁性等，或者是为增加制品尺寸及形状的稳定性，或者是为降低塑料的消耗。,细杆状,1.嵌件,常用的固定形式,菱形滚花,直纹滚花,六角形嵌件,为了使嵌件牢固地固定在塑料制品中，防止嵌件受力时在制品内转动或脱出，嵌件表面必须设计有适当的凸状或凹状部分。,孔眼、切口或局部折弯,边缘折弯法,砸扁其中一段,金属嵌件设计的基本原则：,1）嵌件应尽可能采用圆形或对称形状；2）嵌件周围的壁厚应足够大；3）嵌入部分的周边应有倒角；4）嵌件在模具内应可靠定位；5）嵌件伸出长度不宜超过定位直径的两倍；6）尽可能避免使用嵌件。,三种形式,凸字凹模：易加工，但也易磨损,2.饰纹、文字、符号及标记,包括：文字、图案、标记等符号。应放在分型面