第12章注射模新技术的应用

1、高等教育出版社高等教育出版社高等教育电子音像出版社高等教育电子音像出版社第第1212章章 注射成型新技术的应用注射成型新技术的应用塑料成型工艺与模具设计电子教案塑料成型工艺与模具设计电子教案 精密注射成型与模具设计精密注射成型与模具设计 热固性塑料注射成型热固性塑料注射成型气体辅助注射成型气体辅助注射成型12.112.212.3第第1212章章 注射成型新技术的应用注射成型新技术的应用 低发泡注射成型低发泡注射成型12.4 共注射成型共注射成型12.5 排气注射成型排气注射成型反应注射成型反应注射成型12.612.712.1.1 12.1.1 热固性塑料注射成型工艺要点热固性塑料注射成型工艺要

2、点 （1 1）注射压力和注射速度）注射压力和注射速度一般注射压力高达一般注射压力高达100170 MPa，注射速度为，注射速度为34.5 m/s； （2）保压压力和保压时间）保压压力和保压时间 保压压力低于注射压力，保压时间通常为保压压力低于注射压力，保压时间通常为520 s （3）螺杆的背压与转速）螺杆的背压与转速 背压一般取背压一般取3.45.2 MPa，转速为，转速为3070 r/min （4）成型周期）成型周期 对于国产的热固性注射物料而言，成型周期约需对于国产的热固性注射物料而言，成型周期约需45120 s （5 5）排气）排气 型腔必须要有良好的排气结构，否则会在塑件表面留下气泡和

3、留型腔必须要有良好的排气结构，否则会在塑件表面留下气泡和留痕。痕。12.1 12.1 热固性塑料注射成型热固性塑料注射成型12.1.2 12.1.2 热固性塑料注射模设计简介热固性塑料注射模设计简介 12.1 12.1 热固性塑料注射成型热固性塑料注射成型12.1.2 12.1.2 热固性塑料注射模简介热固性塑料注射模简介 （1 1）浇注系统设计）浇注系统设计 主流道锥角为主流道锥角为2 24 4； 分流道一般采用圆形或梯形截面的分流道；浇口类型及位置分流道一般采用圆形或梯形截面的分流道；浇口类型及位置选择原则和热塑性注射模基本相同，点浇口的尺寸不宜太小，选择原则和热塑性注射模基本相同，点浇口

4、的尺寸不宜太小，一般不小于一般不小于1.2 1.2 mm，侧浇口的深度在，侧浇口的深度在0.8 0.8 3 3 mm。 （2 2）推出机构）推出机构 制造时应提高模具合模精度，避免采用推件板推出机构，同制造时应提高模具合模精度，避免采用推件板推出机构，同 时尽量少用镶拼零件。时尽量少用镶拼零件。 （3 3）型腔位置排布）型腔位置排布 型腔位置排布时，在分型面上的投影面积的中心应尽量与注型腔位置排布时，在分型面上的投影面积的中心应尽量与注射机的合模力中心重合。射机的合模力中心重合。 多型腔布置时应尽量缩短上下型腔之间的距离。多型腔布置时应尽量缩短上下型腔之间的距离。 （4 4）模具材料）模具材料

5、 模具材料需采用耐磨性较好的材料制造，同时需较低的表面模具材料需采用耐磨性较好的材料制造，同时需较低的表面粗糙度，成型部分最好镀铬，以防止腐蚀。粗糙度，成型部分最好镀铬，以防止腐蚀。12.1 12.1 热固性塑料注射成型热固性塑料注射成型 气体辅助注射成型，能够较好地解决壁厚不均匀的塑件以及中空气体辅助注射成型，能够较好地解决壁厚不均匀的塑件以及中空壳体的注射成型问题。壳体的注射成型问题。12.2.1 12.2.1 气体辅助注射成型的原理气体辅助注射成型的原理 12.2 12.2 气体辅助注射成型气体辅助注射成型12.2.2 12.2.2 气体辅助注射成型的分类及工艺过程气体辅助注射成型的分类

6、及工艺过程12.2 12.2 气体辅助注射成型气体辅助注射成型 气体辅助注射成型可分为气体辅助注射成型可分为标准成型法、熔体回流法和活动型芯法标准成型法、熔体回流法和活动型芯法三种。三种。 1. 1. 标准成型法标准成型法 （1 1）气体从注射机喷嘴注入的标准成型法）气体从注射机喷嘴注入的标准成型法12.2.2 12.2.2 气体辅助注射成型的分类及工艺过程气体辅助注射成型的分类及工艺过程 1. 1. 标准成型法标准成型法 （2 2）气体从模具型腔内注入的标准成型法）气体从模具型腔内注入的标准成型法12.2 12.2 气体辅助注射成型气体辅助注射成型 12.2.2 12.2.2 气体辅助注射成

7、型的分类及工艺过程气体辅助注射成型的分类及工艺过程 2. 2. 熔体回流成型法熔体回流成型法 12.2 12.2 气体辅助注射成型气体辅助注射成型 12.2.2 12.2.2 气体辅助注射成型的分类及工艺过程气体辅助注射成型的分类及工艺过程 3. 3. 活动型芯退出法活动型芯退出法 12.2 12.2 气体辅助注射成型气体辅助注射成型 12.2.3 12.2.3 气体辅助注射成型的特点气体辅助注射成型的特点 （1 1）能够成型壁厚不均匀的塑料制件及复杂的三维中空塑件。）能够成型壁厚不均匀的塑料制件及复杂的三维中空塑件。 （2 2）气体从浇口至流动末端形成连续的气流通道，无压力损失，）气体从浇口

8、至流动末端形成连续的气流通道，无压力损失，能够实现低压注射成型，由此能获得低残余应力的塑件，塑件能够实现低压注射成型，由此能获得低残余应力的塑件，塑件翘曲变形小，尺寸稳定。翘曲变形小，尺寸稳定。 （3 3）采用气体辅助注射成型有助于成型薄壁塑件，减轻了塑件的）采用气体辅助注射成型有助于成型薄壁塑件，减轻了塑件的重量。重量。 （4 4）提高模具的工作寿命；由于注射成型压力较低，可在锁模力）提高模具的工作寿命；由于注射成型压力较低，可在锁模力较小的注射机上成型尺寸较大的塑件。较小的注射机上成型尺寸较大的塑件。 （5 5）缩短塑料制件的生产周期，节约生产时间。）缩短塑料制件的生产周期，节约生产时间。

9、 缺点：缺点： （1 1）需要增设供气装置和充气喷嘴，提高了设备的成本。）需要增设供气装置和充气喷嘴，提高了设备的成本。 （2 2）采用气体辅助注射成型技术时对注射机的精度和控制系统有）采用气体辅助注射成型技术时对注射机的精度和控制系统有一定的要求。一定的要求。 （3 3）在塑件注入气体与未注气体的表面会产生不同的光泽。）在塑件注入气体与未注气体的表面会产生不同的光泽。 12.2 12.2 气体辅助注射成型气体辅助注射成型 12.2.4 12.2.4 气体辅助注射的周期气体辅助注射的周期 气体辅助注射的周期可以分为塑料注射期、充气期、气体保压期气体辅助注射的周期可以分为塑料注射期、充气期、气体

10、保压期和脱模期四个阶段。和脱模期四个阶段。（1 1）塑料注射期：注射机以一定量塑化好的塑料熔体注射入模具的）塑料注射期：注射机以一定量塑化好的塑料熔体注射入模具的型腔。型腔。（2 2）充气期：可以在注射中期或者后期的不同时间注入气体，气体）充气期：可以在注射中期或者后期的不同时间注入气体，气体注射的压力必须大于注射压力，以达到产品成中空状态。注射的压力必须大于注射压力，以达到产品成中空状态。（3 3）气体保压期：当成品内部被气体充填后，气体作用于成品中空）气体保压期：当成品内部被气体充填后，气体作用于成品中空部分的压力就是保压压力，保压压力可以大大减少成品的收缩部分的压力就是保压压力，保压压力

11、可以大大减少成品的收缩率和变形率。率和变形率。（4 4）脱模期：随着冷却周期的完成，模具内气体的压力降低至大气）脱模期：随着冷却周期的完成，模具内气体的压力降低至大气压力，塑料成品就可以从模具型腔内推出。压力，塑料成品就可以从模具型腔内推出。12.2 12.2 气体辅助注射成型气体辅助注射成型 12.2.5 12.2.5 气体辅助注射系统气体辅助注射系统12.2 12.2 气体辅助注射成型气体辅助注射成型 12.2.6 12.2.6 气体辅助注射成型应用实例气体辅助注射成型应用实例12.2 12.2 气体辅助注射成型气体辅助注射成型 精密注射成型是成型尺寸和形状精度很高、表面粗糙度很低的塑精密

12、注射成型是成型尺寸和形状精度很高、表面粗糙度很低的塑件时采用的注射成型工艺方法。件时采用的注射成型工艺方法。 在精密注射成型中，究竟如何规定塑件的精度，是一个非常重要在精密注射成型中，究竟如何规定塑件的精度，是一个非常重要而且也是一个比较复杂的问题。而且也是一个比较复杂的问题。 1. 1. 从模具加工精度方面考虑从模具加工精度方面考虑 确定精密注射塑件的精度时，一般不要使模具的公差等级因塑件确定精密注射塑件的精度时，一般不要使模具的公差等级因塑件精度过高而超过精度过高而超过IT5IT6 6级。级。 2. 2. 从模具结构和品种两方面考虑从模具结构和品种两方面考虑 如果综合考虑模具结构和塑料品种

13、两方面的因素确定精密注射塑如果综合考虑模具结构和塑料品种两方面的因素确定精密注射塑件的公差，可以参考德国标准件的公差，可以参考德国标准DIN7710 Biatt2（1966）或表或表11.211.2 3. 3. 从塑件的工艺特性方面考虑从塑件的工艺特性方面考虑 适合精密注射的塑料品种主要有聚碳酸酯、聚酰胺及其增强型、适合精密注射的塑料品种主要有聚碳酸酯、聚酰胺及其增强型、聚甲醛（包括碳纤维或玻璃纤维增强型）以及聚甲醛（包括碳纤维或玻璃纤维增强型）以及ABS和和PBT。 12.3 12.3 精密注射成型与模具设计精密注射成型与模具设计 12.3.1 12.3.1 精密注射成型的工艺特点精密注射成

14、型的工艺特点 1. 注射压力高注射压力高 普通注射所用的注射压力一般为普通注射所用的注射压力一般为40200 MPa，而对于精密注射则，而对于精密注射则要提高到要提高到180250 MPa。其原因为：。其原因为： （1）提高注射压力可以增大塑料熔体的体积压缩量，使其密度）提高注射压力可以增大塑料熔体的体积压缩量，使其密度增大，线膨胀系数小，降低塑件的收缩率以及收缩率的波动数值。增大，线膨胀系数小，降低塑件的收缩率以及收缩率的波动数值。 （2）提高注射压力可以成行允许使用的流动距离比增大，因此）提高注射压力可以成行允许使用的流动距离比增大，因此有助于改善塑件的成型性能并能成型超薄壁厚塑件。有助于

15、改善塑件的成型性能并能成型超薄壁厚塑件。 （3）提高注射压力有助于充分发挥注射速度的功效。）提高注射压力有助于充分发挥注射速度的功效。 2. 注射速度快注射速度快 3. 温度控制必须精确温度控制必须精确 12.3 12.3 精密注射成型精密注射成型 12.3.2 12.3.2 精密注射成型工艺对注射机的要求精密注射成型工艺对注射机的要求 1. 1. 注射功率大注射功率大 2. 2. 控制精度高控制精度高 （1 1）注射机控制系统必须保证各种注射工艺参数具有良好的重）注射机控制系统必须保证各种注射工艺参数具有良好的重复精度。复精度。 （2 2）注射机对其合模系统的合模力大小必须能够精确控制。）注

16、射机对其合模系统的合模力大小必须能够精确控制。 （3 3）精密注射机必须具有很强的塑化能力。）精密注射机必须具有很强的塑化能力。 （4 4）精密注射机控制系统还必须对液压回路中的工作油温进行）精密注射机控制系统还必须对液压回路中的工作油温进行精确控制。精确控制。 3. 3. 液压系统的反应速度要快液压系统的反应速度要快 4. 4. 合模系统要有足够的刚性合模系统要有足够的刚性 12.3 12.3 精密注射成型精密注射成型 12.3.3 12.3.3 精密注射成型对注射模的设计要求精密注射成型对注射模的设计要求 1. 1. 模具应有较高的设计精度模具应有较高的设计精度注意：注意： （1 1）零部

17、件的设计精度和技术要求应与精密注射成型精度相适）零部件的设计精度和技术要求应与精密注射成型精度相适应；应； （2 2）确保动、定模的对合精度）确保动、定模的对合精度 （3 3）模具结构应有足够的结构刚度）模具结构应有足够的结构刚度 （4 4）模具中活动零部件的运动应当准确）模具中活动零部件的运动应当准确 2. 2. 浇注系统与控温系统的设计要求浇注系统与控温系统的设计要求 （1 1）浇注系统应尽量使料流保持平衡）浇注系统应尽量使料流保持平衡 （2 2）控温系统最好能对各个模腔的温度进行单独调节）控温系统最好能对各个模腔的温度进行单独调节 3. 3. 脱模推出机构的设计要求脱模推出机构的设计要求

18、 （1 1）精密注射塑件最好采用推件板脱模，这样做有利于防止塑）精密注射塑件最好采用推件板脱模，这样做有利于防止塑件发生脱模变形。件发生脱模变形。 （2 2）适当降低塑件包络部分的成型零件的粗糙度，对模具零件）适当降低塑件包络部分的成型零件的粗糙度，对模具零件进行镜面抛光，并且抛光方向要与脱模方向一致。进行镜面抛光，并且抛光方向要与脱模方向一致。 12.3 12.3 精密注射成型精密注射成型 低发泡塑料是指发泡率在低发泡塑料是指发泡率在5倍以下、密度为倍以下、密度为0.21.0 g/cm3的塑料，有的塑料，有时也称为合成木材。时也称为合成木材。12.4.1 12.4.1 低发泡注射成型方法低发

19、泡注射成型方法 低发泡注射成型方法主要有两种，即所谓低压法和高压法。低发泡注射成型方法主要有两种，即所谓低压法和高压法。 1. 1. 低压法低压法 低压法又称为不完全注入法，其模具型腔压力很低，常为低压法又称为不完全注入法，其模具型腔压力很低，常为2 7 MPa。 低压法的特点是将体积小于模腔容积的塑料熔体注射入模腔后，在低压法的特点是将体积小于模腔容积的塑料熔体注射入模腔后，在发泡剂的作用下使熔体膨胀后充满型腔成型为塑件。发泡剂的作用下使熔体膨胀后充满型腔成型为塑件。 12.4 12.4 低发泡注射成型低发泡注射成型 12.4.1 12.4.1 低发泡注射成型方法低发泡注射成型方法 低发泡注

20、射成型方法主要有两种，即所谓低压法和高压法。低发泡注射成型方法主要有两种，即所谓低压法和高压法。 2. 高压法高压法 高压法又称为完全注入法，其模具压力比低压法要高，通常为高压法又称为完全注入法，其模具压力比低压法要高，通常为715 MPa。 高压法的特点是用较高的注射压力将含有发泡剂的熔料注满容积高压法的特点是用较高的注射压力将含有发泡剂的熔料注满容积小于塑件体积的闭合模腔，通过辅助开模动作，使模腔容积扩小于塑件体积的闭合模腔，通过辅助开模动作，使模腔容积扩大到塑件所要求的形状和尺寸。大到塑件所要求的形状和尺寸。 12.4 12.4 低发泡注射成型低发泡注射成型 12.4.2 12.4.2

21、低发泡注射成型的工艺参数低发泡注射成型的工艺参数 1. 1. 温度温度 温度包括料温和模具温度。温度包括料温和模具温度。 一般情况下，聚烯烃低发泡注射成型模温可在一般情况下，聚烯烃低发泡注射成型模温可在3040C内选择，内选择，聚苯乙烯和聚苯乙烯和ABS低发泡注射成型模温可在低发泡注射成型模温可在3065C内选择内选择。 12.4 12.4 低发泡注射成型低发泡注射成型 2. 压力压力 注射压力对气泡的形成、大小、分布等注射压力对气泡的形成、大小、分布等均有影响。一般要求使用较大的注射速度以均有影响。一般要求使用较大的注射速度以防止塑料熔体在浇注系统中提前发泡。防止塑料熔体在浇注系统中提前发泡

22、。 3. 注射时间和冷却定型时间注射时间和冷却定型时间 低发泡注射成型中的注射时间概念与普低发泡注射成型中的注射时间概念与普通注射成型中的注射时间概念相同，一般为通注射成型中的注射时间概念相同，一般为10 20 s，小的塑件最短甚至可取，小的塑件最短甚至可取3 s。12.4.3 12.4.3 低发泡注射成型模具设计简介低发泡注射成型模具设计简介 设计模具时，应注意以下几方面的问题。设计模具时，应注意以下几方面的问题。 （1 1）设计灵活可靠的辅助开模机构）设计灵活可靠的辅助开模机构 12.4 12.4 低发泡注射成型低发泡注射成型 12.4.3 12.4.3 低发泡注射成型模具设计简介低发泡注

23、射成型模具设计简介 （2 2）低发泡注射成型模一般采用单模腔结构）低发泡注射成型模一般采用单模腔结构 在低发泡注射成型中，如果采用多模腔结构，流道较长，会使在低发泡注射成型中，如果采用多模腔结构，流道较长，会使各个模腔之间的发泡率不均匀，因此，低发泡注射成型一般采用单模各个模腔之间的发泡率不均匀，因此，低发泡注射成型一般采用单模腔结构。腔结构。 （3 3）浇注系统与排气槽设计）浇注系统与排气槽设计 发泡塑料的冷却速度较慢，当主流道较长，熔体热量容易在主流发泡塑料的冷却速度较慢，当主流道较长，熔体热量容易在主流道的浇口套中积累时，在浇口套外壁可开设冷却水道。道的浇口套中积累时，在浇口套外壁可开设

24、冷却水道。 分流道的尺寸要比普通塑料注射成型时要大一些和短一些。分流道的尺寸要比普通塑料注射成型时要大一些和短一些。 12.4 12.4 低发泡注射成型低发泡注射成型 12.4.3 12.4.3 低发泡注射成型模具设计简介低发泡注射成型模具设计简介 低发泡注射成型时因发泡剂分解会产生大量气体，所以必须开设排低发泡注射成型时因发泡剂分解会产生大量气体，所以必须开设排气槽，使型腔中气体能顺利排出。分型面上料流末端及料流汇合之处气槽，使型腔中气体能顺利排出。分型面上料流末端及料流汇合之处的排气槽深度取的排气槽深度取0.10.2 mm，在型腔深处排气塞上的排气槽狭缝宽度，在型腔深处排气塞上的排气槽狭缝

25、宽度可取可取0.150.25 mm。 （4）推出机构设计）推出机构设计 由于低发泡注射成型塑件表面虽坚韧，但内部则是泡孔状的弹性由于低发泡注射成型塑件表面虽坚韧，但内部则是泡孔状的弹性体，所以推杆的推出面积过小容易把塑件损坏，因此，在设计推杆体，所以推杆的推出面积过小容易把塑件损坏，因此，在设计推杆时，其直径应比普通注射成型的推杆大时，其直径应比普通注射成型的推杆大20%30%。对于大型塑件，。对于大型塑件，也可采用压缩空气推出。也可采用压缩空气推出。 （5）模具材料）模具材料 低发泡注射成型是在注射压力不大的情况下进行的，因此模具不低发泡注射成型是在注射压力不大的情况下进行的，因此模具不需要

26、很高的力学强度，其成型零部件可以用铝合金、锌合金等材料制需要很高的力学强度，其成型零部件可以用铝合金、锌合金等材料制造。造。12.4 12.4 低发泡注射成型低发泡注射成型 使用两个或两个以上注射系统的注射机，将不同品种或者不同色使用两个或两个以上注射系统的注射机，将不同品种或者不同色泽的塑料同时或先后注射入模具型腔内的成型方法，称为泽的塑料同时或先后注射入模具型腔内的成型方法，称为共注射成型共注射成型。 使用两个品种的塑料或者一个品种两种颜色的塑料进行共注射成使用两个品种的塑料或者一个品种两种颜色的塑料进行共注射成型时，有两种典型的工艺方法，一种是型时，有两种典型的工艺方法，一种是双色注射成型双色注射成型，另一种是，另一种是双层双层注射成型注射成型。12.5.1 12.5.1 双色注射成型双色注射成型 12.5 12.5 共注射成型共注射成型 12.5.1 12.5.1 双色注射成型双色注射成型 12.5 12.5 共注射成型共注射成型 12.5.2 12.5.2 双层注射成型双层注射成型 12.5 12.5 共注射成型共注射成型 1212. .6 6. .1 1排气注射成型