塑料成型-第5章-注塑模新技术-课件

第5章注塑模新技术1ppt课件主要内容

（1）本章介绍注塑模的新技术，如无流道成型、气体辅助注射成型、精密注射成型的工艺过程与模具结构特点；（2）介绍计算机技术在塑料模具中的应用；（3）初步了解塑料成型模具的新技术和发展方向。2ppt课件

5.1无流道成型

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无流道模具在许多先进国家应用已很普遍。我国现在处于研制推广阶段，它是今后注射模具浇注系统的一个重要发展方向。

无流道成型模具，指对模具中采取绝热或加热的方法，使从注射机喷嘴到型腔入口这一段流道中的塑料一直保持熔融状态，在开模时只需取出塑件，不必清理浇道凝料。

无流道模具并非指模具内无流道，而是指成型制品时不会同时产生流道凝料。1.无流道成型模具的原理4ppt课件2.无流道模具的优点（1）普通模具会产生大量浇注系统回料，需切除料把。回料回收工作量大，回料只能降级使用或成为废料。无流道模具在生产中不产生或基本不产生回料，能够节约原材料。（2）由于流道内塑料始终处于熔融状态，有利于压力传递，可克服因补料不足而产生的凹陷、缩孔等缺陷。（3）由于塑件脱模时不需取出流道凝料，可以缩短开合模距离，从而缩短成型周期。（4）从另一角度看，可使设备能成型的制品尺寸更大（沿开模方向）、重量更大。5ppt课件5.1.1绝热流道模具

绝热流道模具的特点是流道很大。在注射过程中，靠近流道壁的塑料冷却凝固，形成固化层，对流道中心部位的塑料起绝热作用，从而使其始终保持熔融状态，满足连续注射的要求。6ppt课件5.1.1绝热流道模具

单浇口绝热流道图a是一种结构最简单的无流道模。其绝热原理是用主流道杯代替普通模具的主流道衬套，中心部分能保持熔融状态，允许物料通过。

为避免主流道杯中的塑料固化，可采用改进型井式喷嘴结构，图b，在每次注射完毕后，主流道杯在弹簧作用下连同喷嘴一起与模具主体稍微分离以减少主流道杯的热量损失。图5-1单浇口绝热流道1—注塑机喷嘴2—储料井3—点浇口4—主流道杯7ppt课件5.1.2热流道模具

绝热流道模具的基本原理是尽量减少流道内塑料的散热，而热流道模具则是由外部提供热量，以使流道内塑料始终保持熔融状态。由于提供了热源，流道内的塑料能始终保持熔融状态，停车后也不必取出凝固料，再开车时只需加热流道板，达到所需要的温度即可。8ppt课件5.1.2热流道模具单浇口热流道模具

用于单腔模的热流道最常用的为延伸式喷嘴。喷嘴延长到与型腔相接的浇口处，代替了普通点浇口中的菱形流道部分，为了避免喷嘴的热量过多地传向低温的模具，须采取绝热措施。常用塑料绝热和空气绝热两种办法。图5-4延伸式喷嘴1—浇口套；2—塑料绝热层；3—延伸式喷嘴；4—加热圈9ppt课件5.2气体辅助注射成型10ppt课件

气体辅助注射成型工艺可以看成是注射成型与中空成型的某种复合，从这个意义上讲，也可称“中空注射成型”。气体辅助成型技术的应用范围十分广阔，根据产品结构的不同可分为两类：一类是厚壁、偏壁、管状塑件，如手柄、方向盘、衣架、马桶、坐垫等塑件；另一类是大型平板塑件，如仪表盘、踏板、保险杠及桌面等。11ppt课件气体辅助成型原理

气体辅助注射成型的主要过程分为三个阶段。（1）熔体注射

将聚合物熔体定量地注入型腔，该过程与传统的注射成型相同，但是气辅注射为“欠压注射”，即只注入熔体充满型腔量的60％～70％，视产品而异，见图a。图5-9气体辅助注射成型工艺过程12ppt课件（2）气体注射

把高压高纯氮气注入熔体芯部，熔体流动前缘在高压气体驱动下继续向前流动，以至于充满整个型腔，见图b。图5-9气体辅助注射成型工艺过程13ppt课件（3）气体保压

在保持气体压力情况下使塑件冷却，在冷却过程中，气体由内向外施压。保证制品外表面紧贴模壁，见图c，然后使气体泄压，并回收循环使用。最后，打开模腔，取出塑件。图5-9气体辅助注射成型工艺过程14ppt课件5.3精密注射成型与模具设计

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塑件在精密仪器和电子仪表等工业中的应用愈来愈广泛。所谓精密注射成型是指成型塑件的尺寸和形状精度很高、表面粗糙度很低的一种注射工艺。精密注射成型的塑料除了必须具有良好的流动性能和成型性能之外，还要求成型的塑件具有稳定性。16ppt课件5.3.1精密注射成型的工艺特点

精密注射成型的主要工艺特点是注射压力大、注射速度快和温度控制必须精确。

1．注射压力大

普通注射所用的注射压力一般为40～200MPa，而对于精密注射则要提高到180～250MPa，在某些特殊情况下甚至要求更高一些（目前最高已达415MPa）。17ppt课件5.3.1精密注射成型的工艺特点2.注射速度快

注射成型时，高的注射压力使注射速度达到相当快的程度，注射速度越快，物料熔体的填充能力越强，可以成型各种形状较复杂的塑件。

18ppt课件5.3.1精密注射成型的工艺特点3.注射温度控制精确

对于精密注射，不仅存在温度高低的问题，而且还存在温度控制精度的问题。采用精密注射成型时，不论对于料筒和喷嘴，还是对于注射模具，都必须严格控制它们的温度范围。例如，在某些专用精密注射机上，对料筒和喷嘴处温度采用PID（比例积分微分）控制器，温控精度可达±0.5℃。

19ppt课件5.3.2精密注射成型工艺对注射机的要求

由于精密注射成型具有较高的精度要求，所以它们一般都需要在专门的精密注射机上进行，对精密注射机提出如下要求：1．注射功率大；2．控制精度高；3．液压系统的反应速度要快；4．合模系统要有足够的刚性。20ppt课件5.3.3精密注射成型模具设计与制造要点1．模具应有较高的设计精度（1）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；（2）确保动、定模的对合精度；（3）模具结构应有足够的刚度；（4）模具中活动零部件的运动应当准确；（5）防止塑件发生脱模变形；（6）确保热平衡和料流平衡。21ppt课件5.3.3精密注射成型模具设计与制造要点2．模具应有较高的加工精度目前模具模腔大部分采用铣削、磨削或电加工方法制造，使塑件能够达到较高的精度，必须对模腔进行磨削。然而，由于模腔形状复杂，难以对其整体磨削。因此，经常把模腔设计成镶拼结构，以便对各个镶件进行磨削。22ppt课件5.3.3精密注射成型模具设计与制造要点3．模具应选用高级塑料模具材料需选择淬透性好、变形小、强度和刚度高、硬度高、抛光性好、耐磨、耐腐蚀性好的钢材做精密注塑模具材料。23ppt课件5.4计算机技术在注塑模中的应用24ppt课件

采用CAD、CAE和CAM技术是缩短模具设计与制造时间、提高塑件精度与性能的正确途径之一。

20世纪80年代以来，注射模CAD／CAE／CAM技术已从实验室研究阶段进入了实用化阶段，并在生产中取得了明显的经济效益。25ppt课件5.4.1注塑模CAD／CAE／CAM系统的工作内容

注塑模CAD／CAE／CAM系统的工作内容（1）塑料制品的几何造型；（2）型腔、型芯自动生成；（3）模具结构概念设计；（4）模具结构详细设计；（5）注塑过程模拟及工艺优化；（6）模具数控加工等。26ppt课件5.4.1注塑模CAD／CAE／CAM系统的工作内容1.塑料制品的几何造型

塑料制品的几何造型是注塑模CAD／CAE／CAM的第一步。目前CAD／CAE／CAM系统均已采用参数化实体造型，使CAD、CAE、CAM各单元之间实现数据的自动传递与转换。图为某一塑料制品在三维CAD软件中生成的塑件数字模型。27ppt课件5.4.1注塑模CAD／CAE／CAM系统的工作内容2．型腔、型芯自动生成

在系统中，塑料制品的数字模型以文件的形式存储后，利用它自动生成模具型芯、型腔表面形状。系统可以根据塑料收缩值的大小，变换设计模型尺寸，各个方向可单独尺寸收缩，也可以使整个设计模型收缩，而后再生成型腔。在系统中将设计模型调入模具模式中，加上工件模坯并定位，系统将从中自动去除设计模型形成模具型芯、型腔。28ppt课件图5-15注塑件与浇注系统5.4.1注塑模CAD／CAE／CAM系统的工作内容３．模具结构概念设计

模具结构概念设计主要设计浇注系统、分模面、布置型腔、选择模架等。模具型腔形成以后，设计者根据型腔的位置、特点来生成浇口、分流道、主流道等浇注系统。29ppt课件5.4.1注塑模CAD／CAE／CAM系统的工作内容

一般的CAD／CAM系统都具有模拟模具开模过程的功能，设计者可以指定除基准件、模坯件之外的模具装配体中的任何部件的运动。当指定一个移动时，就可以检查运动部件对静止部件的干涉。在模具CAD／CAM系统中，一般都提供标准模架库。用户能方便地从标准模架库中选择本次设计所需的模架类型及全部模具标准件的图形及数据。在选用了适当的模架后，可以确定模具的冷却系统和顶出机构方案。图5-16开启后的模具30ppt课件5.4.1注塑模CAD／CAE／CAM系统的工作内容４．模具结构详细设计

模具结构详细设计包括部装图、总装图及零件图的生成，根据所选定的标准模架及已完成的型腔布置，模具设计软件以交互方式引导模具设计者生成模具部装图和总装图。模具设计软件还能引导用户根据模具卸装图、总装图以及相应的图形库完成模具零件的设计、绘图和标注尺寸。生成零件图，可以用于数控加工。31ppt课件5.4.1注塑模CAD／CAE／CAM系统的工作内容５．注塑过程模拟及工艺优化

模具CAE程序能向设计师提供有关熔体充模时间、熔体成型温度、注射成型压力及最佳注塑材料的推荐值。有些软件还能运用专家系统来帮助注塑工艺师分析注塑成型故障及制品成型缺陷，优化浇口位置和流道设计，预测可能出现的气坑、熔接线、熔料前锋位置等。如图5-17所示为通过有限元模拟预测的塑件气穴分布。

图5-17塑件气穴分布32ppt课件5.4.1注塑模CAD／CAE／CAM系统的工作内容６．模具数控加工

由CAD系统生成的产品数字模型以及与制造工艺有关的产品信息在CAM系统中转换为产品的应用模型。应用CAM系统，产品制造工程师可以在产品的零件模型上完成全部加工过程的模拟，选择优化的加工方法，从而实现产品虚拟设计与制造的完整过程。图5-18为凸模加工轨迹。图5-18凸模加工轨迹图33ppt课件5.4.2注塑模CAE技术注塑模CAE及其作用

注塑模CAE技术能预测注射成型时塑料熔体在模具型腔中的流动情况及塑料制品在模具型腔内的冷却、固化过程，在模具制造之前就能发现设计中存在的问题，改变了主要依靠经验和直觉，通过反复试模、修模修正设计方案的传统设计方法，降低了模具的生产周期和成本，提高了模具质量。34ppt课件5.4.2注塑模CAE技术2.注塑模CAE的步骤

注塑模的计算机模拟包括前置处理、分析计算及后置处理三大模块。（1）前置处理前置处理是指塑件几何形状的建立及有限元网格的自动剖分，注塑材料特性参数及注塑工艺条件的交互输入，为注塑过程的计算机模拟创造必要的条件。1）塑件几何建模2）有限元网格的自动剖分3）材料特性数据的选取4）注射工艺条件的输入35ppt课件5.4.2注塑模CAE技术（2）分析计算根据输入的材料数据，工艺条件等模拟塑料从注入型腔开始至充满型腔的填充过程。模拟时间的长短根据模型的复杂程度和单元数目及计算机的配置有关。（3）后置处理所谓后置处理是指注塑过程模拟结果的图形化，通常以等值线和等色图的形式来表示。流动分析结果包括提供熔体在