几种项目成型技术

1、河南机电高等专科学校先进制造技术课程论文论文题目：几种注塑成型技术、技术特点、应用情况分析研究系 部：机械工程系专 业： 机械制造与自动化班 级：机制 113学生姓名 学 号：指导教师：2013 年 10 月 10 日绪论随着塑料工业的迅速发展，塑料成型设备也得以相应的发展，塑料成型加工的方法很多，其中注射成型是最重要的成型方法之一，注塑成型占塑料制品占总量的30鸠上。注射成型是使热塑性或热固性模塑料先在加热机筒中均匀塑化。而后由柱塞或移动螺杆 推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。注塑成型具有一次能成型形状复杂，尺寸精 度高和带有金属嵌件等特点。第一章注塑成型技术介绍1.1引言注塑成型即成注

2、射成型或者注射模塑，使热塑性塑料的一种重要 成型方法。迄今为止除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以采 用此成型方法；它的特点是生产周期快、适应性强、生产效率高自 动化高，因此可以广泛的应用与塑料制品的生产中。从塑料产品的 形状来看。除了管、棒、板等型材不能采用此方法生产外、其他都可以用此方法成型；它所生产的产品占目前塑料制品生产的 20%30%。近年来无论在注塑理论和实践方面，还 是在注塑工艺和成型设备方 面都有较深的研究和进展。注塑时，首先遇到的是注塑的可成型性，这 是衡量塑料能否快速和 容易地成型出合乎质量要求的品。并希望能在满足质量要求的前提下， 以最短注塑周期进行高效率生产。不同的高

3、分子材料对其加工的工艺条件及设备的感性别 很大 ，材料 性 和 工 艺 条 件 将 最 终 影 响 塑 料 制 品 的 理 机 械 性 能 ，因 此 全 面 了 解 注 塑 周 期 内 的 工 作 程 序 ，搞 清 可 成 型 性 和 成 型 工 艺 条 件 及 各 种 因 素 的 相 互 作 用 和影响，对注塑加工有重要意义。在对充模压力的影响实验表明：高聚物的非牛顿特性越强，则需要 的 压 越 低 ；结 晶 型 比 非 结 晶 型 高 聚 物 制 品 有 更 大 的 收 收 缩 ，在 相 变 中 比 容变化较大。在对注塑过程中大分子取向的机理研究证明聚合物熔体受剪切变 形 时 ，大 分 子

4、 由 无 规 卷 曲 状 态 解 开 ，并 向 流 动 方 向 延 伸 和 有 规 则 的 排 列 ， 如 果 熔 体 很 快 冷 却 到 相 变 温 度 以 下 ，则 大 分 子 没 有 足 够 的 时 间 松 和 恢 复 到 它 原 来 的 无 规 则 卷 曲 的 构 象 程 度 ，这 时 的 聚 合 物 就 要 处 于 冻 结 取 向 状 态 ，这 种 冻 结 取 向 使 注 塑 制 品 在 双 折 射 热 传 导 以 及 力 学 性 质 方 面 显 示 出 各 向 导 性 。由 于 流 变 学 和 聚 合 物 凝 固 过 程 的 形 变 原 因 ，制 品 取 向 可 能 在 一 个 方

5、 向 占 优 势 形 成 单 轴 取 向 ，也 可 能 在 两 个 方 向 上 占 优 势 ，形 成 双 轴 取 向 。双 轴 取 向 会 使 制 品 得 到 综 合 的 机 械 特 性 ，所 以 在 注 塑 制 品 中 总 希 望得到双轴取向制品。而在纡维抽丝过程中却希望得到单轴取向。对于取向分布的试验表明：取向最大是发生在距离制件 表面 20%的 厚 度 处 ，发 现 取 向 程 度 随 熔 体 温 度 与 模 温 减 小 而 增 加 ，而 提 高 注 射 压 力 或延长注射时间会增加制品的取向程度。对聚苯乙烯试样表明：拉 伸强度在平行取向方向上随取向度增加而 提高，在垂直方向上则下降。对

6、聚甲醛的观察表明：注射时间的加长会使过渡晶区的厚度增加， 注射压力的提高会使制品断裂伸长加大。测试表明：注塑的残余应力与应变对制品质量有着重要影响，一 般注塑制品有三种残余应变形式；A伴随热应力而产生的应变，B与分 子冻结取向相关的残余应变，C形体应变，对一般塑料而言注射压力的 增加会增加制品中的残余应力，而对ABS不十分明显。对 于制 件拉伸特 点的 分布研究表明：一 般聚合物的密度增 加会提 高 拉伸强度， 断 裂伸 长率和硬 度， 使冲 击强度降 低。综上所述， 如何 能把 这些理论应用到生产实践中 去， 改善工艺过 程中 的 控制 以减少材料， 劳动量， 达到缩短周期和减少废品 的 目

7、的 。 1. 2 注 塑 成 型 工 艺 流 程注 塑 成 型过程 一般 包括 加 料、塑化 、注 射、冷 却 和 脱模 几个 步骤 。 由于 注 射成型 是一 种间 歇过程，因 此保 持定 量加 料 ，以保 证 操作 稳 定 、塑 料均匀 最终 获得 良好制 品。 加 料 过多 、受 热时间过 长 等容 易 引 起物 料的 热降解 ，同 时 注 塑 机的 功 率 损耗 增 加 ；加 料 过 少时 ，料 桶 内 缺少 传 递 介质 ， 模腔 内塑 料 熔 体 压 力 降 低 ， 难 于 补 塑 ， 容 易 引 起 制品 出 现收缩、凹 陷 、空 洞 等 缺陷 。加 入 的 塑 料在 料 筒中

8、加 热 ，由 固 体粒子 转变为熔 体， 经 过 混合 和 塑 化后 ， 塑 化 好 的 熔 体 被 柱 塞或 螺 杆推到 塑料桶前 端；经 过 喷 嘴 、模 具浇 注 系 统 进入 并 填满 型 腔 ，这 一 阶段称 为“充模 ”。在模 具 中 熔体 冷 却 收缩 时 ，继续 保 持 施 压状 态 的柱塞 或螺杆，迫 使浇口 和喷嘴 附 近 的 熔体 不 断补充入 模中 。使 模 腔中 的 塑料能形成 完整而 致密的 的 制 品 ，这 一 阶段称为 “保压 ”。 当 浇 注 系 统 中 的 塑 料 硬 化 后 ， 继 续 保 压 以 不 再 需 要 ， 因 此 可 退 回 柱塞和 螺杆， 并

9、加 入新料 ；卸 除 料 桶内 塑料 中 的 压 力， 同 时 并通 入 冷水、油或空 气等 冷却介质， 对 模 具进 行进 一 步 冷 却；这 一 阶段 称 为 “冷 却 ”。 实 际 上 冷却 过 程 从塑 料 从 注 射 入 模 腔就 开 始 了， 它 包 括 从充 模 完 成， 保压 到 脱 模前 这 一 段时 间 。 制 品 冷 却 到 所 需 的 温 度 后 ， 就 可 以 人工 或 机械 方 式 脱模 。 所 以注 塑 过 程通常 由 塑化 、 冲模、保压、冷却和脱模等五个工序组成。1. 3 注 塑 成 型 设 备注 塑 成 型 机是 注 塑 成型 的 主 要设 备 ； 注 塑

10、机 的 类 型 和 规 格 很 多 ，目 前其 规格 已 经 统一，以 用 注 塑 机 一 次 所 能 注 射 的 聚苯 乙 烯 。克 '为标准。 但 对 于 其 分类还 没有 统 一 的 意 见。 有按 外形特征 分 类的 ， 分 为立式 、卧 式 、旋转式 ；也 有 按塑 料 在料 筒中 的 塑化 方 式 分类 的 ；也有按 结 构 分 类 的，分 为主 赛 事 和螺 杆式 。目 前多采用 按 结 构特征来区分，并适当考虑 外形。所以可分为柱塞式和螺杆式两类。 最大注射量在 60 克以下的注塑机通常为柱塞式，60可以上的多数 为移动螺杆式。 注塑机主要有注射系统、锁模系统、模具三部

11、分组成。1. 4 注 塑 成 型 工 艺 的 主 要 影 响 因 素塑料的温度是由料筒控制的，多 以料筒温度关系到塑料的塑化 质量。选定 料筒的 温度是，主 要着眼于 保证塑 料塑化良 好，能顺利 实现注射而又不一起塑料局部降解等。塑料充模后在模腔中冷却僵化而得到所需的形状。模 具的温度 影响物料熔体充满时的流动行为，并影响塑料制品的性能。模 具的 温度实 际上决定 了塑料 熔体体的 冷却速 度，模具温 度是有 冷却介质 控制的！注射压力推动塑料熔体向料筒前端流动，塑料充满模腔而成 形，所以它是 塑料充满和成型的重要因素。它主要有三个方面的作 用 ：（ 1 ） 推 动 料 筒 中 塑 料 箱

12、前 端 移 动 ， 同 时 使 塑 料 混 合 和 塑 化 ， 柱 塞必须提供克服固体塑料粒子和熔体在料筒和喷嘴中流动是所引 起的阻 力；（ 2）充 模阶段 注射压力 应克服 浇注系统 和型腔对塑料的 流动阻力，并 使塑料获得足够的充模速度及流动长度，使塑料在冷 却前能充满型腔；（3）保 压阶段注射压力能压实模腔中的塑料，并 对塑料 因冷却而 产生的 收缩进行 补料，时 从不同方 向先后 进入模腔 中的塑 料融为一 体，从 而使制品保持形 状精确，获得所需 要的性能 。完成一次注射成型所需的时间称注射周期。它由注射、保压时 间、冷却和加料时间以及开模、辅助作业和闭模时间组成。注射速度常用单位时

13、间内柱塞移动的距离表示，有时也用重量 或容积流率表示；注射速度主要影响塑料熔体在模腔内流 动的行 为，并影响模腔内压力、温度以及制品的性能。第二章注塑成形的特点与研究概况2. 1 气 体 辅 助 注 射气体辅助注射成型是从注射成型发展而来的。这一工艺克服了 注射成型的一个重要的缺限：缩痕。由于塑料固有的绝缘性，部件腔 壁的冷却速度不均匀，导致了缩痕的产生。?气体辅助射出成型的工作原理是通过“欠料注射法”将树脂注 入模腔中，接着将气体注入熔化的树脂。由于低压高温度，气体能 够沿阻力最小的路径进入铸件的各个部分。当气体穿过成型件时， 它会将壁厚部分的树脂熔液均匀地推向铸件的其他部分。？气辅设备包括

14、气辅控制单元和氮气发生装置。它是独立于注塑 机外的另一套系统，其与注塑机的唯一接口是注射信号连接线。注塑机将一个注射信号注射开始 或螺杆位置传递给气辅控制单元之后，便开始一个注气过程，等下 一个注射过程开始时给出另一个注射信号，开始另一个循环，如此 反复进行。？气辅注塑所使用的气体必须是隋性气体（通常为氮气），气体最 高压力为35MPa,特殊者可达70MPa,氮气纯度98 %。?气辅控制单元是控制注气时间和注气压力的装置，它具有多组 气路设计，可同时控制多台注塑机的气辅生产，气辅控制单元设有 气体回收功能，尽可能降低气体耗用量。今后气辅设备的发展趋势 是将气辅控制单元内置于注塑机内，作为注塑机

15、的一项新功能。气 辅注塑是采用所谓的“短射”方法，即先在模腔内注入一定量的料 （通常为满射时的70 - 95 % ），然后再注入气体，实现全充满过程。 熔胶注射量与模具气道大小及模腔结构关系最大。气道截面越大， 气体越易穿透，掏空率越高，适宜于采用较大的“短射率”。这时 如果使用过多料量，则很容易发生熔料堆积，料多的地方会出现缩 痕。如果料太少，则会导致吹穿如果气道与流料方向完全一致，那么最有利于气体的穿透，气 道的掏空率最大。因此在模具设计时尽可能将气道与流料方向保持 一致2. 2粉末冶金粉末冶金是最早用来制造金属基复合材料的方法，早在1961 年Kopenaal等人就利用粉末冶金制造纤维体

16、积含量为20%到40% 的碳铝复合材料，但由于性能很低，也无有效措施加以提高，这种 反方法已不再用来制造长纤维增强复合财力，而主要用来制造颗粒 或晶须增强金属基复合材料。颗粒（晶须）常规的粉末冶金的工艺流程事先将混合粉末冷压成型，在经过烧结 完成复合，其特点是设备要求相对较低，便于大批生产，制品的致密程度 较低、空隙率较高，性能较低，对于力学性能要求较高的零件，通常采 用挤压、轧制、锻压等二次成型手段进行致密处理。但对于有润滑的耐 磨零件，适当的空隙存在对连续油膜的形成、减少摩擦系数有利，则无 需进行致密处理。常用机械粉碎、雾化、物理化学法制取粉末。制取的粉末经过筛分 与混合，混料均匀并加入适

17、当的增塑剂，再 进行压制成型，粉粒间的原 子通过固相扩散和机械咬合作用，使制件结合为具有一定强度的整体。 压力越大则制件密度越大，强度相应增加。有时为减小压力合增加制件 密度，也可采用热等静压成型的方法将压制成型的制件放置在采用还原性气氛的闭式炉中进行烧结，烧 结温度约为基体金属熔点的2/33/4倍。由于高温下不同种类原子的 扩散，粉末表面氧化物的被还原以及变形粉末的再结晶，使粉末颗粒相 互结合，提高了粉末冶金制品的强度，并获得与一般合金相似的组织。 经烧结后的制件中，仍然存在一些微小的孔隙，属于多孔性材料。一般情况下，烧结好的制件能够达到所需性能，可直接使用。但有 时还需进行必要的后处理。如

18、精压处理，可提高制件的密度和尺寸形状 精度；对铁基粉末冶金制件进行淬火、表面淬火等处理可改善其机械性 能；为达到润滑或耐蚀目的而进行浸油或浸渍其它液态润滑剂；将低熔 点金属渗入制件孔隙中去的熔渗处理，可提高制件的强度、硬度、可塑 性或冲击韧性等。1、在汽车行业的应用。据文献报道，2003年，北美粉末冶金机械零件 在轿车中的使用为12.3 kg ; 日本轿车平均每辆为6. 5kg;欧洲平均每辆 车为7k g ;国内上海普通桑塔纳轿车每辆为6kg ;上海通用别克轿车为12 kg左右。2 、 在 家 电 行 业 。 随 着 国 内 空 调 机 、 冰 箱 等 家 电 迅 速 发 展 ， 粉 末 冶

19、金 在 该 领域得到了发 展，其中压缩机中 活塞 、连杆 、缸 体、缸盖等重 要部 件 都采用粉末冶金。3 、 在 电 动 工 具 行 业 。 由 于 电 动 工 具 中 存 在 大 量 齿 轮 ， 而 粉 末 冶 金 齿 轮 的 制 造 成 本 低 、噪 声 低 、自 润 滑 性 能 好 等 优 点 ，不 少 电 动 具 制 造 厂 家 使 用粉末冶金替代机加工齿轮，扩大粉末冶金产品的应用范围。2.3 低 压 结 构 发 泡 注 塑 成 型 技 术随着高分子成型工艺技术的发展，结构发泡注塑与气体辅助注塑两 项 成 型 工 艺 越 加 完 善 ，应 用 领 域 不 断 扩 大 。但 是 ，随

20、着 人 们 生 活 水 平 的 日 渐 提 高 ，对 很 多 产 品 提 出 了 更 高 的 要 求 ，比 如 在 音 响 号 筒 领 域 大 家 越 来 越 关 注 音 质 效 果 以 及 产 品 的 耐 用 性 、外 观 效 果 等 等 。传 统 的 注 塑 已 经 很 难 满 足 这 些 塑 件 的 需 求 ，低 压 结 构 发 泡 注 塑 的 诞 生 填 补 了 传 统 注 塑 技 术的空白。最 早是 20 世纪 20年代初期的泡沫胶木，用 类似制造泡沫橡 胶 的 方 法 制 取 ； 30 年 代 出 现 硬 质 聚 氨 酯 泡 沫 和 聚 苯 乙 烯 泡 沫 ； 40 年 代 有 聚

21、 乙 烯 、 聚 氯 乙 烯 、 环 氧 树 脂 、 酚 醛 泡 沫 ； 50 年 代 则 有 可 发 性 聚 苯 乙 烯 泡 沫 和 软 质 聚 氨 酯 泡 沫 。现 在 ，基 本 上 所 有 的 塑 料 ，包 括 热 塑 性 和 热固性的都可以发泡。工业上的制备方法有：挤出发泡、注塑发泡、模 塑发泡、压延发泡、粉末发泡和喷涂发泡等等。其中，注塑发泡是最重 要的成型方法之一，也是低压结构发泡注塑的前身。1、将我们通常用的材料如：ABS、HIPS、PP等（注意必须是成型温度 与AC发泡剂发泡温度接近的塑料），与 AC进行一定比例的混合，通常 比 例 为 0. 5%-5 %。2、混合均匀的材料通

22、过注塑机螺杆共混， 此时喷嘴的 阀门关闭。3 、 气 体 辅 助 设 备 运 转 向 密 封 模 具 内 打 入 低 压 氮 气 ， 抑 制 发 泡 剂 在 瞬 间 发泡。4、当模腔压力达到0. 8-2. 0MPA时，自锁式喷嘴阀门打开开始注射，熔 融塑料通过模具内的 热流道的 加热， 让发泡剂达到发 泡温度。5、塑料 即将填满 模腔 时（ 通常在 90 %- 95%左右） ， 气体 辅助设备 开始 排气， 与此同时 塑料件内部也充分进行发泡， 最后添满整个模腔。1、注塑件缩水：由于填充过于饱和经常会造成发泡不充分，因而造成 筋位和柱位的缩水。解决方法：减少注射量、降低注气时间、降低注气 压力

23、、提高喷嘴温度。？2、注塑件欠注：由于注塑量不足经常会有欠注现象。解决方法：适当 增加注塑量。？3、?熔体破裂、气痕：由于充填不均匀或者发泡的时机不对，在注塑件 表面会有橘皮状缺陷或者有类似于熔接痕的缺陷。？解决方法：调整注塑件充填平衡，适当降低浇口位置填充速度、降低气 体压力，适当提高气体排放的斜率、降低料管温度，避免材料在料管中 提前发泡。?其他的缺陷处理办法与传统注塑比较接近，在此不再重复 说明。主要是通过气体辅助设备调整模具内部的压力，进而控制发泡剂 发泡的时机2.4热固塑料注射成型热固性树脂在受热或在固化剂的作用下，能发生交联而变成不熔不 溶状态的树脂。热固性塑料在热固性树脂中加入增

24、强材料、填料及各种助剂所制得 的制品称为热固性塑料热固性塑料具有耐热好、刚性大、价格低等优点， 随着塑料工业的发展，热固性塑料制品的应用也越来越广泛。20世纪60年代前，-压制和挤出工艺加工20世纪60年代后，-注射成型工艺。其中日本已有85 %的热固性塑料制品是用注射成型方法获得的，我国70年代开始推广应用热固性塑料注射成型工艺，目前只占所有热 固性塑料制品的3 %4 %，可见热固性塑料注射成型工艺技术在我国是大有发展空间。热固性塑料注射 模腔 1反应注射成型料筒加热冷却排气低粘度塑性固体热固性塑料受热成型过程中不仅发生物理状态的变化，而且还发生不可逆的化学变 化。这种历程的快慢取决于温度和经历的时间。为使注射过程顺利进行，应控制使物料 通过喷嘴时必须达到最好的流动性，物料进入模腔后，反应基团与加入的固化剂发生交联反应，使线性树脂逐渐变成体 型结构。反应过程中，会逐渐释放出低分子物 （如氨、水等 ） ，必须及时排出，才能保证反应 顺利进行。当交联反应进行到使模内物料的物理力学性能达到最佳值时， 即可以从模内脱出， 成为制品。1、在工艺条件方面，对于温度、压力与时间的控制均要因料筒、模具内物料的运动与反 应阶段而进行选择。2、在原料方面，不同塑料顺利变成注射制品的难易程度是不同的。例如，酚醛塑料具有 较好的成型工艺性。3、在设备方