塑料成型加工与模具总结

塑料成型模具设计合肥工业大学·材料科学与工程学院材料成型及控制工程专业13十二月2022本课程课堂讲授内容简介第一篇塑料成型基础第一章概论第二章塑料成型理论基础第三章塑料制件的设计原则第二篇注射成型工艺及模具第四章注射成型工艺第五章注射模概述第六~十章注射模浇注系统、成形零部件、导向及脱模机构、侧向分型与抽芯机构、温度调节系统等的设计第一章概论1、什么是塑料?塑料是以高分子聚合物为主要成分，并在加工为制品的某阶段可流动成型的材料。2、塑料的组成以合成树脂为主要成分，根据不同需要添加不同添加剂所组成的混合物。合成树脂稳定剂填料增塑剂润滑剂着色剂固化剂三、塑料的分类（按塑料的制造方法、成型性能及用途）1．按制造方法分类分类：聚合树脂、缩聚树脂两类。2．按成型性能分类

分类：热塑性塑料、热固性塑料两类。3．按用途分类分类：通用塑料、工程塑料及特殊用途的塑料等。2．按成型性能分类

热塑性塑料：

受热后软化或熔融，可成型加工，冷却后固化，再加热仍可软化。

热固性塑料：开始受热时可以软化或熔融，但一旦固化成型就不会再软化。此时，即使加热到接近分解的温度也无法软化，且也不会溶解在溶剂中。第二节塑料的加工适应性塑料在不同温度下对应不同状态，不同状态对应不同加工适应性。玻璃态高弹态黏流态分解塑料受热温度低温高温

1、玻璃化温度θg以下，坚硬的固体。2、θg至θf为高弹态，橡皮状弹性体。3、θf（θm）开始黏流态（称为熔体），直至分解温度θd。

第三节塑料的主要成型方法

1．注射成型(注塑成型)注射机将粒状的塑料连续输入到注射机料筒中受热并逐渐熔融，成黏性流动状态，由料筒中的螺杆或柱塞推至料筒端部。通过料筒端部的喷嘴和模具的浇注系统将熔体注入闭合的模具中，充满后经过保压和冷却，使制件固化定型，然后开启模具取出制件。2．挤出成型(挤塑成型)将粒状塑料在挤出机的料筒中完成加热和加压过程，熔体经过装在挤出机机头上的成型口模挤出，然后冷却定型，借助牵引装置拉出，成为具有一定横截面形状的连续制件。3．中空成型（吹塑成型）先用挤出机或注射机挤出或注射出管筒形状的熔融坯料，然后将此坯料放入吹塑模具内，向坯料内吹入压缩空气，使中空的坯料均匀膨胀直至紧贴模具内壁，冷却定型后开启模具取出中空制件。

4．压缩成型(压制成型)上、下模组成的模具安装在压力机的上、下模板之间，将塑料原料直接加在敞开的模具型腔内，再将模具闭合，塑料粒料在受热和受压的作用下充满闭合的模具型腔，固化定型后得到塑料制件。5．压注成型（传递成型）工作原理：将塑料粒料或坯料装入模具的加料室，在受热、受压下熔融的塑料通过模具加料室底部的浇注系统充满闭合的模具型腔，然后固化成型。6．固相成型特点：使塑料在熔融温度以下成型，在成型过程中塑料没有明显的流动状态。应用：多用于塑料板材的二次成型加工。第二章塑料成型理论基础牛顿流体：切应力与剪切速率间呈线性关系。非牛顿流体：切应力与剪切速率间呈非线性关系。一、牛顿流动规律二、指数流动规律注射成型中，大多数聚合物熔体都是非牛顿流体，且近似服从指数流动规律，即假塑性液体的的“剪切稀化化”效应及其其原因在中等剪切速速率区域，假假塑性液体的的变形和流动动所需的切应应力随剪切速速率变化，并并呈指数规律律增大；变形和流动所所受到的黏滞滞阻力，即液液体的表观黏黏度随剪切速速率变化，并并呈指数规律律减小。原因：这源于于聚合物的大大分子结构和和它的变形能能力。熔体进进行假塑性流流动时，增大大剪切速率，，就增大了熔熔体内的切应应力，于是大大分子链从其其聚合网络结结构中解缠、、伸长和滑移移的运动加剧剧，链段的位位移(高弹变形)相对减小，分分子间的静电电引力也将逐逐渐减弱，熔熔体内自由空空间增加，黏黏稠性减小，，整个体系趋趋于稀化，从从而在宏观上上呈现出表观观黏度减小的的力学性质。。四、影响聚合合物流变学性性质的因素1.聚合合物物结结构构和和其其他他组组分分对对黏黏度度的的影影响响(1)分子子结结构构(2)相对对分分子子质质量量(3)相对对分分子子质质量量分分布布(4)助剂剂2、温温度度对对黏黏度度的的影影响响聚合合物物温温度度升升高高后后，，体体积积膨膨胀胀，，大大分分子子之之间间的的自自由由空空间间随随之之增增大大，，彼彼此此间间的的静静电电引引力力减减小小，，有有利利于于大大分分子子变变形形和和流流动动，，即即黏黏度度下下降降。。3．压压力力对对黏黏度度的的影影响响在静静水水压压力力作作用用下下，，聚聚合合物物大大分分子子间间的的自自由由空空间间被被压压缩缩减减小小，，宏宏观观上上将将表表现现出出体体积积收收缩缩，，流流动动阻阻力力随随之之增增大大。。因此此，，聚聚合合物物成成型型过过程程中中，，成成型型压压力力增增大大，，其其熔熔体体所所受受的的静静水水压压力力也也会会随随之之提提高高，，伴伴随随着着熔熔体体体体积积收收缩缩，，其其黏黏度度数数值值也也将将会会增增大大。。端末末效效应应定义义：：注注射射成成型型时时，，当当聚聚合合物物熔熔体体经经过过流流道道截截面面变变化化的的部部位位时时，，将将会会因因界界面面的的影影响响发发生生弹弹性性收收敛敛或或膨膨胀胀运运动动。。害处处：：导导致致制制件件变变形形扭扭曲曲、、尺尺寸寸不不稳稳定定、、内内应应力力过过大大、、力力学学性性能能降降低低等等。。分类类：：入入口口效效应应、、离离模模膨膨胀胀效效应应入口口效效应应定义义：聚聚合合物物熔熔体体在在管管道道入入口口端端因因出出现现收收敛敛运运动动，，使使压压力力降降突突然然增增大大的的现现象象。。入口口效效应应区区长长度度Le：熔熔体体从从大大直直径径管管道道进进入入小小直直径径管管道道，，需需经经一一定定距距离离Le后稳稳态态流流动动方方能能形形成成。。常用用入入口口效效应应区区长长度度Le与管管道道直直径径D的比比值值(Le／D)来表表征征产产生生入入口口效效应应范范围围的的大大小小。。离模模膨膨胀胀效效应应定义义：当当聚聚合合物物熔熔体体流流出出流流道道或或浇浇口口时时，，熔熔体体发发生生体体积积膨膨胀胀的的现现象象。。离模模膨膨胀胀比比B：膨胀胀后后熔熔体体的的最最大大直直径径Df和流流道道直直径径D的比比值值。。B=Df/D失稳稳流流动动和和熔熔体体破破裂裂假塑塑性性聚聚合合物物熔熔体体具具有有三三个个流流变变性性能能区区域域：：在剪剪切切速速率率很很低低的的Ⅰ区，，被被剪剪切切作作用用破破坏坏的的大大分分子子蜷蜷曲曲和和缠缠结结结结构构有有较较长长时时间间恢恢复复，，熔熔体体呈呈牛牛顿顿性性质质，，零零切切黏黏度度η0很高高且且保保持持不不变变，，很很难难注注射射成成型型。。为此此，，注注射射成成型型常常常常使使用用Ⅱ区内内的的中中等等剪剪切切速速率率，，在在这这个个区区域域的的非非牛牛顿顿性性作作用用下下，，熔熔体体的的表表观观黏黏度度ηa可比比零零切切黏黏度度下下降降多多个个数数量量级级，，故故能能呈呈现现较较好好的的流流动动性性。。失稳稳流流动动和和熔熔体体破破裂裂将剪剪切切速速率率提提高高到到Ⅲ区附附近近或或Ⅲ区以以上上，，熔熔体体黏黏度度虽虽然然可可以以降降到到最最小小值值，，但但大大分分子子链链会会在在极极高高的的剪剪切切速速率率作作用用下下完完全全被被拉拉直直，，继继续续变变形形就就会会呈呈现现很很大大的的弹弹性性性性质质，，导导致致流流动动无无法法保保持持为为稳稳定定的的层层流流，，熔熔体体将将陷陷入入一一种种弹弹性性紊紊乱乱状状态态，，各各点点的的流流速速将将会会相相互互干干扰扰，，此此现现象象称称为为失稳稳流流动动。失稳稳流流动动和和熔熔体体破破裂裂聚合合物物熔熔体体在在失失稳稳状状态态下下通通过过模模内内的的流流道道后后将将会会变变得得粗粗细细不不均均，，没没有有光光泽泽，，表表面面出出现现粗粗糙糙的的鲨鲨鱼鱼皮皮状状。。如果果继继续续增增大大切切应应力力或或剪剪切切速速率率，，熔熔体体将将呈呈现现波波浪浪、、竹竹节节形形或或周周期期螺螺旋旋形形，，更更严严重重时时将将相相互互断断裂裂成成不不规规则则的的碎碎片片或或小小圆圆柱柱块块，，此此现现象象称称为为熔体体破破裂裂。熔接接痕痕熔接接痕痕又又称称熔熔合合缝缝，，是是塑塑料料制制品品中中的的一一个个区区域域，，由由彼彼此此分分离离的的塑塑料料熔熔体体相相遇遇后后熔熔合合固固化化而而形形成成的的。。熔合合缝缝形形成成的的常常见见原原因因：：①模模腔腔内内型型芯芯或或安安放放的的嵌嵌件件使使熔熔体体分分流流。。②同同一一型型腔腔有有几几个个浇浇口口。。③塑塑件件的的壁壁厚厚有有变变化化。。④熔熔体体喷喷射射和和蛇蛇形形流流会会引引起起波波状状折折叠叠的的熔熔合合缝缝。。因塑料料冷却却后收收缩，，紧包包在凸凸模或或成型型型芯芯上，，或由由于粘粘附作作用，，塑件件紧贴贴在凹凹模型型腔内内。为为了防防止塑塑件表表面在在脱模模时划划伤、、擦毛毛等，，设计计时塑塑件表表面沿沿脱模模方向向应具具有合合理的的脱模模斜度度，如如图3—l所示。。四、塑塑料制制件的的结构构设计计1．脱脱模斜斜度3．加加强筋筋加强筋筋的作作用：：在不增增加壁壁厚的的情况况下，，加强强塑件件的强强度和和刚度度，避避免塑塑件变变形翘翘曲。。合理布布置加加强筋筋还可可以改改善充充模流流动性性，减减少内内应力力，避避免气气孔、、缩孔孔和凹凹陷等等缺陷陷。③加强强筋端端部不不应与与塑件件支承承面平平齐，，而应应缩进进0.5mm以上，，图3-3。④若若一一个制制件上上需设设置许许多加加强筋筋，加加强筋筋之间间的中中心距距必须须大于于制件件壁厚厚的两两倍以以上，，各条条加强强筋的的排列列互相相错开开，以以防收收缩不不均匀匀引起起制品品破裂裂。⑤各条条加强筋的的厚度应尽尽量相同或或相近，可可防止因熔熔体流动局局部集中而而引起缩孔孔和气泡。。图a，加强筋因因排列不合合理，在加加厚集中的的地方容易易出现缩孔孔和气泡4．支承面应充分保证证稳定性。。不宜以塑件件的整个底底面作支承承面，因塑塑件稍有翘翘曲或变形形就会使底底面不平。。通常采用凸凸缘或凸台台作为支承承面，图3—6。5．圆角塑件除使用用要求需要要采用尖角角之外，其其余所有内内外表面转转弯处应尽尽可能用圆圆角过渡，，以减少应应力集中。。图a不合理，图图b合理不但使塑件件强度高，，塑件在型型腔中流动动性好，而而且美观，，模具型腔腔不易产生生内应力和和变形。注射成型生生产中，运运用一定的的技术方法法，将塑料料原料、注注射设备和和注射所用用的模具联联系起来形形成生产能能力，这种种方法就叫叫做注射成成型工艺。。什么是注射射成型工艺艺？第四章注注射成型型工艺第一节热热塑性塑塑料的工艺艺性能一、塑料的的成型收缩缩塑料的收缩缩性：指指塑料制制件从模具具中取出发发生尺寸收收缩的特性性。二、塑料的的流动性衡量塑料流流动性的指指标：①聚合物的的相对分子子质量，②②熔融指数数，③阿阿基米德螺螺旋线长度度，④表表观黏度，，⑤流动比比(流程长度/制品壁厚)。相对分子质质量小、熔熔融指数高高、螺旋线线长度长、、表观黏度度小、流动动比大则流流动性好。。1．注射装置置主要作用：：使固态的的塑料颗粒粒均匀地塑塑化呈熔融融状态，并并以足够的的压力和速速度将塑料料熔体注入入到闭合的的型腔中。。2．锁模装置置作用：①实实现模具的的开闭动作作，②在成成型时提供供足够的夹夹紧力使模模具锁紧，，③开模时时推出模内内制件。3．液压传动动和电器控控制作用：保证证注射成型型按照预定定的工艺要求求(压力、速度度、时间、温度)和动作程序序准确进行行。注射机的基基本结构一、注射机机分类立式注射机机按外形分类类卧式注射机机直角式注射射机按塑料在料料筒中的塑塑化方式分分为两类。。1.柱塞式注射射机2．螺杆式注注射机第三节注注射成型型原理及其其工艺过程程基本原理：：利用塑料的的可挤压性性和可模塑塑性，将松松散的粒料料或粉状成成型物料从从注射机的的料斗送入入高温的机机筒内加热热熔融塑化化，使之成成为黏流态态熔体，在在柱塞或螺螺杆的高压压推动下，，以很大的的流速通过过机筒前端端的喷嘴注注射进入温温度较低的的闭合模具具中，经过过一段保压压冷却定型型时间后，，开启模具具便可从模模腔中脱出出具有一定定形状和尺尺寸的塑料料制件。一、生产前前的准备工工作1.原料预处理(1)分析检验成型型物料的质量量(2)着色(3)预热干燥2.清洗料筒3．预热嵌件4．选择脱模剂剂有嵌件的塑料料制件，由于于金属与塑料料两者的收缩缩率不同，嵌嵌件周围的塑塑料容易出现现收缩应力和和裂纹。若成成型前对嵌件件预热，可减减小它在成型型时与塑料熔熔体的温差，，避免或抑制制嵌件周围的的塑料发生收收缩应力和裂裂纹。为什么要预热热金属嵌件？？二、注射成型型原理及其工工艺过程工艺过程分为为：塑化计量量、注射充模模和冷却定型型三个阶段。。l.塑化计量(1)塑化成型物料在注注射成型机料料筒内经过加加热、压实以以及混合等作作用以后，由由松散的粉状状或粒状固体体转变成连续续的均化熔体的过程称称为塑化。(2)计量指能够保证注注射机通过柱柱塞或螺杆，，将塑化好的的熔体定温、、定压、定量量地输出(即注射出)机筒所进行的的准备动作，，这些动作均均需注射机控控制柱塞或螺螺杆在塑化过过程中完成。。(3)塑化效果和塑塑化能力塑化效果：指指物料转变成成熔体之后的的均化程度。。塑化能力：指指注射机在单单位时间内能能够塑化的物物料质量或体体积。2．注射充模柱塞或螺杆从从机筒内的计计量位置开始始，通过注射射油缸和活塞塞施加高压，，将塑化好的的塑料熔体经经过机筒前端端的喷嘴和模模具中的浇注注系统快速进进入封闭模腔腔的过程称为为注射充模。。分三个阶段：：流动充模、保压补料、倒流。3．冷却定型从浇口冻结时时间开始，到到制品脱模为为止。三、制件的后后处理为什么要进行行制件的后处处理？成型过程中塑塑料熔体在温温度和压力作作用下的变形形流动行为非非常复杂，再再加上流动前前塑化不均及充模后冷却却速度不同，，制件内经常常出现不均匀的结晶晶、取向和收收缩，导致制件内内产生相应的的结晶、取向向和收缩应力力，除引起脱脱模后时效变形外，还使制件件的力学性能能、光学性能能及表观质量量变坏，严重重时还会开裂。为了解决这这些问题，可可对制件进行行一些适当的的后处理。后处理方法：：退火将制品加热到到θg～θf(θm)间某一温度后后，进行一定定时间保温的的热处理过程程。调湿是一种调整制制件含水量的的后处理工序序，主要用于于吸湿性很强强制件，使之之在热介质中中达到吸湿平平衡，以防它它们在使用过过程中发生尺尺寸变化。第四节注注射成型工艺艺条件的选择择与控制注射成型具有有三大工艺条条件：温度(T)、压力(P)和时间(t)。一、温度料温和模温。。1．料温指塑化物料的的温度和从喷喷嘴注射出的的熔体温度，，前者称为塑塑化温度，而而后者称为注注射温度。料温主要取决决于机筒和喷喷嘴两部分的的温度。料温过高：引起热降解，，导致制件的的物理和力学学性能变差。。料温太低：不利于塑化，，物料熔融后后黏度也较大大，故成型比比较困难，成成型后的制件件容易出现熔熔接痕、表面面无光泽和缺缺料等缺陷。。2．模具温度指和制件接触触的模腔表壁壁温度。模温选择的意意义：①模温选选择得合理、、分布均匀，，可有效改善善熔体的充模流动性能能、制件的外观质量及一些主要的的物理和力学学性能；②模温波波动小，制件收缩均匀匀，防止翘曲变形。提高模温优点点：①改善流动性性，②增强制制件的密度和和结晶度，③③充模压力小小，④表面粗粗糙度小。提高模温缺点点：①冷却时间长长，②收缩率率大，③翘曲曲变形，④生生产率低。降低模温优点点：①冷却时间缩缩短，②提高高生产率降低模温缺点点：①流动性差，，②残余应力力大，③熔接接痕明显。二、压力注射压力：与注射速度相相关，对塑料料熔体的流动动和充模有决决定性作用；；保压力：和保压时间密密切相关，主主要影响模腔腔压力以及最最终的成型质质量；背压力：与螺杆转速有有关，与塑化化效果和塑化化能力相关。。1．注射射压力力与注注射速速度(1)注射压压力指螺杆杆(或柱塞塞)轴向移移动时时，其其头部部对塑塑料熔熔体施施加的的压力力。注射压压力过过低：：导致致模腔腔压力力不足足，熔熔体充充模困困难；；注射压压力过过大：：涨模模、溢溢料飞飞边、、注射射机过过载。。流动比比：指熔体体自喷喷嘴出出口处处开始始能够够在模模具中中流至至最远远的距距离与与制件件厚度度的比比值。。在注射射成型型的保保压补补缩阶阶段，，为了了对模模腔内内的塑塑料熔熔体进进行压压实以以及为为了维维持向向模腔腔内进进行补补料流流动所所需要要的注射压压力叫叫做保保压力力。保压力力：2．保压压力和和保压压时间间保压时时间：：保压力力持续续的时时间长长短。。3.背压力力(塑化压压力)指螺杆杆在预预塑成成型物物料时时，其其前端端汇集集的熔熔体对对它所所产生生的反反压力力，简简称背背压。。背压对对注射射成型型的影影响主主要体体现在在螺杆杆对物物料的的塑化化效果果及塑塑化能能力方方面。。三、成成型周周期注射成成型周周期：：指完完成一一次注注射成成型工工艺过过程所所需的的时间间。第一节节注注射射模的的基本本结构构一、注注射模模的结结构组组成动模：：安装装在注注射机机的移移动模模板上上；定模：：安装装在注注射机机的固固定模模板上上；闭合：：注射成成型时时动模模和定定模闭闭合构构成浇浇注系系统和和型腔腔。开模：：开模时时动模模与定定模分分离取取出塑塑料制制品。。注射模模动模部部分定模部部分第五章章注注射射模概概述1．成型型部件件组成：：型芯和和凹模模。作用：：型芯形形成制制品的的内表面面形状，，凹模模形成成制品品的外表面面形状。。合模模后型型芯和和凹模模便构构成了了模具具的型腔。。2．浇注注系统统（又又称为为流道道系统统）作用：：将塑塑料熔熔体由由注射射机喷喷嘴引引向型型腔的的一组组进料料通道道。浇注系系统组组成：：主流道道、分分流道道、浇浇口、、冷料料穴3．导向向部件件①确保保动模模与定定模合合模时时能准准确对对中；；作用用：：②避避免免制制品品推推出出过过程程中中推推板板发发生生歪歪斜斜现现象象；；③支支撑撑移移动动部部件件重重量量。。4．推推出出机机构构作用用：：开模模过过程程中中，，将将塑塑件件及及其其在在流流道道内内的的凝凝料料推推出出或或拉拉出出。。5．调调温温系系统统①冷却却：：热塑塑性性塑塑料料用用注注射射模模，，主主要要是是在在模模具具内内开开设设冷却却水水通通道道，利利用用循循环环流流动动的的冷冷却却水水带带走走模模具具的的热热量量；；②加热热：：模具具的的加加热热除除可可用用冷冷却却水水通通道道通通热水水或蒸汽汽外，，还还可可在在模模具具内内部部和和周周围围安安装装电加加热热元元件件。作用用：：满满足足注注射射工工艺艺对对模模具具温温度度的的要要求求。。6．排排气气槽槽作用用：：将将成成型型过过程程中中的的气气体体充充分分排排除除。。①大大塑塑件件：：在在分分型型面面处处开开设设排气气槽槽；②小小塑塑件件：：利利用用分分型型面面微微小小间间隙隙排排气气；；③利利用用推推杆杆或或型型芯芯与与模模具具的的配配合合间间隙隙排排气气。。7．侧侧抽抽芯芯机机构构带有有侧侧凹凹或或侧侧孔孔的的塑塑件件，，被被推推出出前前须须先先进进行行侧侧向向分分型型，，抽抽出出侧侧向向型型芯芯后后方方能能顺顺利利脱脱模模，，此此时时需需要要在在模模具具中中设设置置侧侧抽抽芯芯机机构构。。常用用办办法法：：常用用办办法法：：8．标标准准模模架架第二二节节注注射射模模具具与与注注射射机机的的关关系系一、、注注射射量量的的校校核核模具具设设计计时时，，须须使使在在一一个个注注射射成成型型周周期期内内所所需需注注射射的的塑塑料料熔熔体体的的容容量量或或质质量量在在注注射射机机额额定定注注射射量量的的80％以以内内。。需注注射射入入模模具具内内的的塑塑料料熔熔体体的的容容量量或或质质量量，，应应为为制制件件和和浇浇注注系系统统两两部部分分容容量量或或质质量量之之和和，，即即式中V(m)———一个成型周周期内所需需注射的塑塑料容积或或质量，cm3(g)；n——型腔数目；；Vn(mn)——单个塑件的的容积或质质量，cm3或g；Vj(mj)——浇注系统凝凝料的容量量或质量，，cm3或g。式中Vg(mg)——注射机额定定注射量，，cm3或g。二、注射压压力的校核核校核的目的的：校验注射机机的最大注注射压力能能否满足制制品成型的的需要。只只有在注射射机额定的的注射压力力内才能调调整出某一一制件所需需要的注射射压力。确定制品成成型所需的的注射压力力的方法:①类比法；；②参考各种种塑料的注注射成型工工艺数据，，一般制品品的成型注注射压力为为70～150MPa。③注射模模模拟计算机机软件(如美国的CFLOW、澳大利亚亚的MOLDFLOW、华中理工工大学的H-FLOW等)，对注射成成型过程进进行计算机机模拟，获获得注射压压力的预测测值。影响制件成成型所需注注射压力的的因素：塑料品种、、注射机类类型、喷嘴嘴形式、制制件形状的的复杂程度度以及浇注注系统等。。三、锁模力力的校核为什么要进进行锁模力力校核？因高压塑料料熔体充满满型腔时，，会产生一一个沿注射射机轴向的的很大推力力，其大小小等于制件件与浇注系系统在分型型面上的垂垂直投影之之和(图5—8)乘以型腔内内塑料熔体体的平均压压力。该推推力应小于于注射机额额定的锁模模力T合，否则在注注射成型时时会因锁模模不紧而发发生溢边跑跑料现象(图5－9)。四、安装部部分的尺寸寸校核校核的目的的：为了使使注射模具具能顺利地地安装在注注射机上并并生产出合合格的制件件。1．模具厚度度2．模具的长长度与宽度度五、开模行行程的校核核六、顶出装装置的校核核第六章注注射模浇浇注系统一、流变学学在浇注系系统设计中中的应用二、普通流流道浇注系系统三、浇注系系统的平衡衡进料重点掌握浇注系统：：指注射模中中从主流道道的始端到到型腔之间间的熔体进进料通道。。普通流道浇浇注系统无流道浇注注系统浇注系统分分类：主流道分流道内浇口冷料穴浇注系统组组成：第一节流流变学在在浇注系统统设计中的的应用1．浇口断面面尺寸错误观点：：“浇口尺寸越越大越容易易充模”错误观点：：“浇口尺尺寸越小越越好”以选取最小小值为宜。2．浇口长度度剪切速率通通常较大，，在103～105s—1的范围内。3．剪切速率率的选择降低熔体的的表观黏度度利于充模模。4.表观黏度的的控制②提高剪切速速率。①提高熔体的的成型温度度。措施：①主流道通常常设计成圆锥形，便于凝料从从主流道中中拔出。②为防止主流流道与喷嘴嘴处溢料，，主流道对接接处应制成成半球形凹凹坑。一、主流道道的设计为减小料流流转向过渡渡时的阻力力，主流道大端端呈圆角过渡。④在保证塑料料良好成型型的前提下下，主流道L应尽量短。浇注系统的的作用：使来自注射射模喷嘴的的塑料熔体体平稳顺利利的充模、、压实和保保压。普通流道浇浇注系统包包括：主流流道、分流流道、浇口口、冷料穴穴。第二节普普通流道道浇注系统统冷料穴的作作用：贮存因两次次注射间隔隔产生的冷冷料及熔体体流动的前前锋冷料，，防止熔体体冷料进入入型腔。二、冷料穴穴设计冷料穴形状状：底部常作成成曲折的钩形或下陷的凹凹槽，使冷冷料穴兼有有分模时将将主流道凝凝料从主流流道衬套中中拉出并滞滞留在动模模一侧的作作用。冷料穴的位位置：主流道的末末端，当分分流道较长长时，在分分流道的末末端有时也也设冷料穴穴。1．带Z形头拉料杆杆的冷料穴穴常见的冷料料穴有以下下几种结构构：2．带球形头头(或菌形头)的冷料穴3．带尖锥头头拉料杆及无拉料杆杆的冷料穴穴喷射和蠕动动的产生的的缺陷：若浇口截面面太小，且且正对宽度度和厚度较较大的型腔腔，则高速速熔体流经经浇口受高高切应力作作用，会产产生喷射和和蠕动，在在塑件上形成波纹状状痕迹，或喷出高度定定向的细丝丝或断裂物物，它们快速速冷却与后后来的熔体体不能很好熔熔合，造成缺陷陷或表面疵疵瘢。喷射射还易裹气，形成焦痕和空气气泡。克服喷射和和蠕动的办办法：加大浇口截面尺寸改换浇口位置采用冲击型浇口口，即浇口开开设方位正正对型腔壁壁或粗大的的型芯。这这样，当高高速料流进进入型腔时时，直接冲冲击在型腔腔壁或型芯芯上，从而而降低了流流速，改变变了流向，，可均匀地地填充型腔腔，使熔体体破裂现象象消失。浇口设计的的原则：1．浇口尺寸寸及位置选选择应避免免熔体破裂裂而产生喷射和蠕动(蛇形流)a、浇口位置置应开在塑塑件壁厚处处：当塑件壁厚厚相差较大大时，在避避免喷射的的前提下，，为减少流流动阻力，，保证压力有效地地传递到塑塑件厚壁部部位以减少少缩孔，应把浇口口开设在塑塑件截面最最厚处，利利于填充补补料。如塑件上有有加强肋，，则可利用用加强肋作作为流动通通道以改善善流动条件件。2．浇口位置置应有利于于流动、排排气和补料料浇口位置应应有利于排排气，通常常浇口位置置应远离排排气部位，，否则进入入型腔的塑塑料熔体会会过早封闭闭排气系统统，致使型型腔内气体体不能顺利利排出，影影响塑件成成型质量。。b、浇口位置置应远离排排气位置：：a、在保证良良好充填条条件的前提提下，为减减少流动能能量的损失失，应使塑塑料流程最最短，料流流变向最少少。b、对于细长长型芯的塑塑件，浇口口位置应避避免偏心进进料，防止止型芯变形形。3．浇口位置置应使流程最短，料流变向最最少，并防止型芯变变形4．浇口位置置及数量应应有利于减少熔接痕痕和增加熔接强强度d、对于熔接接痕的位置置应注意，，图6—18(a)所示为带圆圆孔的平板板塑件，其其左侧较合合理，熔接接痕(图中A处)短，且在边边上，右侧侧的熔接痕与小小孔连成一一线使塑件强度度大大削弱弱。e、图6—18(b)大型框架塑塑件，其左左侧由于流程过长，使熔接处处的料温过过低而熔接接不牢，且且形成明显显熔接痕，，而右侧增增加了过渡渡浇口，虽虽然熔接痕痕数量有所所增加，但但缩短了流流程，增加加了熔接痕痕连接强度度，且易于于充满型腔腔。√××√流程过长熔接痕与小小孔连成一一线5．浇口位置置应考虑定定位作用对对塑件性能能的影响如浇口开设设在塑件的的边缘、底底部和内侧侧。6.浇口位置应应尽量开设设在不影响塑件件外观的部位7.流动比校核核最大流动距距离比（流动比）：指熔体在型型腔内流动动的最大长长度与相应应的型腔厚厚度之比。。五、浇口的的类型特点：由主流道直直接进料。。优点：熔体的压力力损失小，，成型容易易。适用范围：：适用于任何何塑料，常常用于成型型大而深的的塑件。冷料穴：采用直接浇浇口时，为为防止前锋锋冷料流入入型腔，常常在浇口内内侧开设深深度为半个个塑件厚度度的冷料穴穴。缺点：浇口处固化化慢，易造造成成型周周期延长，，容易产生生较大的残残余应力；；超压填充充，浇口处处易产生裂裂纹，浇口口凝料切除除后塑件上上疤痕较大大。1．直接接浇口口适用范范围：：广泛应应用于于中小小型制制品的的多型型腔注注射模模。优点：：截面形形状简简单、、易于于加工工、便便于试试模后后修正正。缺点：：在制品品的外外表面面留有有浇口口痕迹迹。大小：：厚度确确定浇浇口的的固化化时间间，在在实践践中通通常是是在容容许的的范围围内先先将侧侧浇口口的厚厚度加加工得得薄一一些，，试模模时再再进行行修正正。位置：：开设在在模具具的分分型面面上，，从制品品的边边缘进进料。。2．矩形形侧浇浇口3．扇形形浇口口特点：：是矩形形侧浇浇口的的一种种变异异形式式。在扇形形浇口口的整整个长长度上上，为为保持持断面积积处处处相等等，浇口口的厚度应应逐渐渐减小小。适用场场合：：成型大大平板板状及及薄壁壁塑件件。特点：：将浇口口的厚厚度减减薄，，而把把浇口口的宽宽度同同塑件件的宽宽度作作成一一致，，故这这种浇浇口又又称为为平面面浇口口或缝缝隙浇浇口。。4.膜状浇浇口适用场场合：：用于成成型管管状塑塑件及及平板状状制品。。结构：：图6-24(a)设置浇浇口，，成型型后在在制品品内径径处会会留有有浇口口残留留痕迹迹，当当制品品内径径精度度要求求较高高时，，可按按图6-24(b)那样，，将膜膜状浇浇口设设置在在制品品的端端面处处，其其浇口口重叠叠长度度l1应不小小于浇浇口厚厚度h。特点：：将整个个圆周周进料料改为为几小小段圆圆弧进进料。。优点：：浇口料料较少少，去去除浇浇口方方便，，且型型芯上上部得得以定定位而而增加加了稳稳定性性缺点：：增加了了接缝缝线，，对塑塑件强强度有有一定定影响响。适用场场合：：它也适适于圆圆筒形形塑件件。5．轮辐辐浇口口特点：：型芯头头部开开设流流道，，分流流道与与浇口口不在在同一一平面面内。。适用场场合：：主要用用于塑塑件内内孔较较小的的管状状塑件件和同同轴度度要求求高的的塑件件。优点：：型芯顶顶端伸伸入定定模内内起定定位作作用，，避免免了弯弯曲变变形，，保证证同轴轴度。。6．爪形形浇口口7．点浇浇口点浇口口又称针点浇浇口，是一一种在在塑件件中央央开设设浇口口时使使用的的圆形形限制制浇口口。适用场场合：：常用于于成型型各种种壳类类、盒盒类塑塑件。。优点：：浇口位位置灵灵活，，浇口口附近近变形形小，，多型型腔时时采用用点浇浇口容容易平平衡浇浇注系系统。。对投投影面面积大大的塑塑件或或易变变形的的塑件件，采采用多多个点点浇口口能够够取得得理想想的效效果。。缺点：：由于浇浇口的的截面积积小，流动动阻力大大，需提提高注注射压压力，，宜用用于成成型流流动性性好的的热塑塑性塑塑料。。采用用点浇浇口时时，为为了能能取出出流道道凝料料，必必须使使用三板式式双分分型面面模具具或二二板式式热流流道模模具，费用用较高高。8．潜伏伏浇口口图6-28，从形形式上上看，，潜伏伏浇口口与点点浇口口类似似，不不同的的是采采用潜潜伏浇浇口只需二二板式式单分分型面面模具具，而采采用点点浇口口需要要三板板式双双分型型面模模具。。特点：：①浇口位位置一一般选选在制制件侧侧面较较隐蔽处处，可以以不影影响塑塑件的的美观观。②分流道道设置置在分分型面面上，而浇浇口像像隧道一样潜潜入到到分型型面下下面的的定模模板上上或动动模板板上，，使熔熔体沿沿斜向注注入型型腔。③浇口在在模具具开模模时自动切切断，不需需要进进行浇浇口处处理，，但在在塑件件侧面面留有有浇口口痕迹迹。④若要避避免浇浇口痕痕迹，，可在在推杆上上开设设二次次浇口口，使二二次浇浇口的的末端端与塑塑件内内壁相相通，，具有有二次次浇口口的潜潜伏浇浇口图图6-29，这种种浇口口的压压力损损失大大，必必须提提高注注射压压力。。9．护耳耳浇口口特点：：由矩形浇浇口和耳槽组成，，耳槽槽的截截面积积和水水平面面积均均比较较大。。耳槽槽前部部的矩矩形小小浇口口能使使熔体体因摩摩擦发发热而而温度度升高高，熔熔体在在冲击耳耳槽壁壁后，能能调整流流动方方向，平稳地地注入入型腔腔，因而而塑件件成型型后残余应应力小小，另外外依靠靠耳槽槽能允允许浇浇口周周边产产生收收缩，，所以以能减减小因因注射射压力力造成成的过过量填填充以以及因因冷却却收缩缩所产产生的的变形形。适用场场合：：如聚氯氯乙烯烯、聚聚碳酸酸酯等等热稳稳定性性差、、黏度度高的的塑料料的注注射成成型。。缺点：：需要较较高的的注射射压力力，其其值约约为其其他浇浇口所所需注注射压压力的的2倍。另另外，，制品品成型型后增增加了了去除除耳部部余料料的工工序。。第三节节无无流道道凝料料浇注注系统统定义：：在注射射成型型过程程中不不产生生流道道凝料料的浇浇注系系统。。原理：：在注射射模中中采用用绝热热或加加热的的方法法，使使在整整个生生产周周期中中，从从注射射机的的喷嘴嘴到型型腔入入口这这一段段流道道中的的塑料料一直直保持持熔融融状态态，从从而在在开模模时只只需取取出塑塑件，，而没没有浇浇道凝凝料取取出。。第三节节浇浇注注系统统的平平衡进进料因如果果各个个型腔腔不是是同时时被充充满，，那么么最先充充满的的型腔腔内的的熔体体就会会停止止流动动，浇浇口处处的熔熔体便便开始始冷凝凝，此时时型腔腔内的的注射射压力力并不不高，，只有有当所所有的的型腔腔全部部充满满后，，注射射压力力才会会急剧剧升高高，若若此时时最先先充满满的型型腔浇浇口已已经封封闭，，该型型腔内内的塑塑件就就无法法进进行行压压实实和和保保压压，因因而而也也就就得得不不到到尺尺寸寸正正确确和和物物理理性性能能良良好好的的塑塑件件，，所所以以必必须须对对浇浇注注系系统统进进行行平平衡衡，，即即在在相相同同的的温温度度和和压压力力下下使使所所有有的的型型腔腔在在同同一一时时刻刻被被充充满满。。一、一模多腔腔浇注系统的的平衡为什么采用一一模多腔时浇浇注系统应平平衡？1．平衡式浇注注系统平衡系统比较较：型腔采用圆周周式布置[图6—31(a)]比横列式布置置[图6—31(b)]好。因为圆周周式布置不仅仅缩短了流程程，而且还减少了流动时时的转折和压压力损失，但这种布置置除圆形塑件件外，加工比比较困难。所所以除了精密密的塑件外，，对于一般的的矩形塑件，，大多还是采采用横列式布布置。特点：从分流道到浇浇口及型腔，，其形状、长长宽尺寸、圆圆角、模壁的的冷却条件等等都完全相同同，熔体能以以相同的成型型压力和温度度同时充满所所有的型腔，，从而获得尺尺寸相同、物物理性能良好好的塑件。缺点：与非平衡浇注注系统相比，，平衡式浇注注系统的流道道总长度要长长一些，模板板尺寸要大一一些，增加了了塑料在流道道中的消耗量量和模具的成成本。分两种情况：：①各个型腔尺尺寸和形状相相同，距主流流道距离不同同;②型腔和流道道长度均不相相同;2．非平衡式浇浇注系统在非平衡式浇浇注系统中，，为了使各个个型腔能同时时均衡地充满，须将浇口做成不不同的截面形形状或不同的的长度，实行人工平衡。常采用平衡系数法计算。二、一模一腔腔多浇口浇注注系统的平衡衡1．平衡浇口以以减少制品的的变形对于薄壁的矩形塑件或其他形状的的平板塑件，当采用中心心浇口时，由由于聚合物大大分子的取向向效应，沿熔熔体流动方向向的收缩量大大于垂直于熔熔体流动方向向的收缩量，，故塑件产生各向不均均匀的收缩，导致制品冷冷却后翘曲变形，改进的方法法是采用多个点浇浇口，这样有利于于消除或减小小塑件的变形形。什么情况下采采用一模一腔腔多点浇口？？图6-35，深腔筒形或或深矩形塑件件成型时，若若A、B两个点浇口尺尺寸及位置设设计不当，就就不能平衡熔熔体的流动，，易使型芯因因各个侧壁受受力不均匀而而产生偏斜，，若在A、B两浇口处均匀匀进料，则熔体流动动的不平衡性性可得到很大大的改善。2．平衡浇口有有利于均匀进进料3．平衡浇口以以控制熔接痕痕的位置采用多浇口时时，在型腔内内熔体的汇合合处将产生熔熔接痕，熔接接痕不仅降低低了制品的强强度，而且有有碍美观，因因此可以通过过调整各个浇口口的进料量来来控制熔接痕痕形成的位置置，以避免在制制品的某些部部位或者受力力部位产生熔熔接痕。第七章注注射模成型零零部件设计一、型腔总总体布置与分分型面选择二、成型零零部件的结构构设计三、成型零零部件的工作作尺寸计算四、成型型型腔壁厚的计计算五、排气结结构设计重点掌握第一节型型腔总体布置置与分型面选选择一、型腔数目目的确定1．按注射机机的最大注射射量，确定型型腔数量n2.按注塑机的额额定锁模力，，确定型腔数数3．按制品的精精度要求确定定型腔数4．按经济性确确定型腔数第一节型型腔总体布置置与分型面选选择一、型腔数目目的确定常用确定型腔腔数目的方法法如下：1．按注射机机的额定注射射量，确定型型腔数量n根据式(5—2)可得(7-1)式中Vg(mg)——注射机额定注注射量，cm3或g；Vj(mj)——浇注系统凝料料量，cm3或g；Vn(mn)——单个塑件的容容积或质量，，cm3或g。2.按注塑机的额额定锁模力，，确定型腔数数（7-2）式中F——注射机的额定定锁模力，N；p——塑料熔体对型型腔的平均压压力，MPa；An——单个塑件的在在分型面上的的投影面积，，mm2；Aj——浇注系统在分分型面上的投投影面积，mm2。型腔数根据注射机机的额定锁锁模力大于于将模具分分型面胀开开的力，得得：F≥p(nAn+Aj)3．按制品的的精度要求求确定型腔腔数式中L——塑件基本尺尺寸，mm；±δ——塑件的尺寸寸公差，mm，为双向对对称偏差标标注；±Δs——单腔模注射射时塑件可可能产生的的尺寸误差差的百分比比。生产经验认认为，增加加一个型腔腔，塑件的的尺寸精度度将降低4％，为了满满足塑件尺尺寸精度，，需使成型高精度度制品时，，型腔数不不宜过多，，通常不超超过4腔，因为多型腔难于于使各型腔腔的成型条条件均匀一一致。（7-3）上式化简得得型腔数目目模具费为Xm=nC1+C2式中C1——每一型腔所所需承担的的与型腔数数有关的模模具费用；；C2——与型腔数无无关的费用用。4．按经济性性确定型腔腔数根据总成型型加工费用用最小的原原则，并忽忽略准备时时间和试生生产原材料料费用，仅仅考虑模具具费用和成成型加工费费。成型加工费费为式中N——制品总件数数；y——每小时注射射成型加工工费，元/h；t——成型周期。。总成型加工工费为X=Xm+Xj(7-4)则得：为使总成型型加工费最最小，令(1)分型面应便便于塑件脱脱模和简化化模具结构构，尽可能能使塑件开开模时留在动模，便于利用用注射机锁锁模机构中中的顶出装装置带动塑塑件脱模机机构工作。。2．分型面选选择原则总的原则：：保证塑件质质量，且便便于制品脱脱模和简化化模具结构构。三、分型面面的设计分型面：模模具上用于于取出塑件和(或)浇注系统凝料的可分离的接触表面面。(2)分型面应尽尽可能选择择在不影响响外观的部部位，并使使其产生的的溢料边易易于消除或或修整。分型面处不不可避免地地要在塑件件上留下溢料或或拼合缝痕痕迹，分型面最好好不要设在在塑件光亮亮平滑的外外表面或带带圆弧的转转角处例6：带有球面的的塑件，若若采用图(a)的形式将有有损塑件外外观，改用图(b)的形式则较较为合理。。(3)分型面的选选择应保证证塑件尺寸寸精度例7：塑件的D和d两表面有同轴度要求。选择择分型面应应尽可能使使D与d同置于动模模成型，图图(b)。若分型面选选择图(a)所示，D与d分别在动模模与定模内内成型，由由于合模误误差不利于于保证其同同轴度要求求。(4)分型面选择择应有利于排气例8：尽可能使分分型面与料料流末端重重合，有利利于排气。。例9：图(a)采用一垂直直于开模运运动方向的的平面作为为分型面，，凸模零件件加工不便便。而改用倾斜斜分型面[图(b)]，则使凸模模便于加工工。(5)分型面选择择应便于模具零零件的加工工(6)分型面选择择应考虑注注射机的技技术规格图7—6弯板塑件，，若采用图图(a)的形式成型型，当塑件件在分型面面上的投影面积接近注射机机最大成型型面积时，，将可能产产生溢料，，若改为图图(b)形式成型，，则可克服服溢料现象象。第三节成成型零部部件的工作作尺寸计算算一、塑件尺尺寸精度的的影响因素素1．成型零部部件的制造造误差2．成型零部部件的磨损损3.塑料的成型型收缩4．配合间隙隙引起的误误差为保证塑件件精度，须须使上述各各因素造成成的误差的的总和小于于塑件的公公差值，即即：二、成型零零部件工作作尺寸计算算计算方法有有：平均值法和公差带法。平均值法：：按塑料收缩缩率、成型型零件制造造公差和磨磨损量均为为平均值时时，制品获获得的平均均尺寸来计计算的。公差带法：：使成型后的的塑件尺寸寸均在规定定的公差带带范围内。。第五节排排气气结构设设计排气不良良的害处处：型腔内的的气体受受压缩将将产生很很大的背背压，阻阻止塑料料熔体正正常快速速充模，，同时气气体压缩缩所产生生的热量量可能使使塑料烧烧焦。在在充模速速度大、、温度高高、物料料黏度低低、注射射压力大大和塑件件过厚的的情况下下，气体体在一定定的压缩缩程度下下会渗入入塑料制制件内部部，造成成气孔、、组织疏疏松等缺缺陷。模内气体体来源：：①型腔和和浇注系系统中存存在空气气。②塑料原原料中含含有水分分，在注注射温度度下蒸发发而成为为水蒸气气。③由于注注射温度度高，塑塑料分解解所产生生的气体体。④塑料中中某些添添加剂挥挥发或化化学反应应所生成成的气体体。由此可以以判断气气体的来来源，选选择合理理的排气气部位。。塑件上气气泡的分分布状况况：型腔和浇浇注系统统积存空空气所产产生的气气泡，常常分布在在与浇口口相对的的部位上上；塑料内含含有水分分蒸发产产生的气气泡呈不不规则分分布在整整个塑件件上；分解气体体产生的的气泡则则沿塑件件的厚度度分布。。①用分型型面排气气[图7-33(a)]。。②用型芯与与模板配配合间隙隙排气[图7-33(b))。。③利用顶杆杆运动间间隙排气气[图7-33(c)、(d))。④用侧型芯芯运动间间隙排气气[图7-33(e)L⑤开设排气气槽。当当以上措措施仍不不足以满满足快速速、完全全排气时时，应在在模具适适当部位位开设排排气槽或或排气孔孔[图7-33(f)]。。1.排气气方式常见注射射模排气气方式如如图7——33。。第一节导导向机机构设计计导向机构构的作用用：主要是定定位和定定向，保保证动模模和定模模两大部部分或模模内其他他零部件件之间的的准确对对合。结构形式式：导导柱导导向和锥锥面、销销等定位位。第八章注注射射模的导导向及脱脱模机构构设计第二节脱脱模模机构设设计一、脱模模机构的的分类及及设计原原则1．脱模机机构的分分类1）按推出出动作的的动力源源分为：：手动脱模模、机动动脱模、、气动和和液压脱脱模等；；2）按推出出机构动动作特点点分为：：一次推出出(简单脱模模机构)、二次推推出、顺顺序脱模模、点浇浇口自动动脱落以以及带螺螺纹塑件件脱模等等。2．脱模机机构的设设计原则则保证塑件件不因顶顶出而变形损坏坏、影响响外观。③推出机构构运动要要准确、、灵活、、可靠，，无卡死与与干涉现现象。机构本本身应有有足够的的刚度、强强度和耐耐磨性。②为使推出出机构简简单、可可靠，开开模时应应使塑件件留于动模模，以利用用注射机机移动部部分的顶顶杆或液液压缸的的活塞推推出塑件件。三、一次次推出脱脱模机构构一次推出出脱模机机构：指指开模后后，用一一次动作作将塑件件推出的的机构。。包括：推杆脱模模、推管管脱模、、推板脱脱模、气气动脱模模、利用用活动镶镶件或型型腔脱模模、多元元件联合合脱模等等机构。。②导向部件件组成：导导柱4和导套3。作用：使使推出过过程平稳稳，推出出零件不不致弯曲曲和卡死死。①推出部件件组成：推推杆1、推杆固固定板2、推板5和挡销8等。作用：推推杆直接接与塑件件接触，，开模后将将塑件推推出；推推杆固定定板和推推板起固固定推杆杆及传递递注射机机顶出压压缸推力力；挡销销调节推推杆位置置