第4讲_注塑成形工艺分析.ppt

1、第4讲 编制注塑成型工艺卡,一、注塑模具设计演变过程,塑件,凹模,凸模,凸、凹模合模状态,塑件,定模,浇口套,定位圈（环）,定模板,定模座板,导套,型腔,动模,动模座板,动模板,支承板,推件板,导柱,垫块,推板,推杆固定板,推杆,型芯,1、按注塑机加工能力分类,二、 初选注塑成型设备,（一）注塑成型设备的分类,2、按设备外形特征分类,卧式注塑机：合模装置和注塑装置轴线呈水平一条线排列,优点：机身低，易于操作和维修，自动化程度高，安装较平稳。,缺点：占地面积大,目前大部分注塑机采用这种形式。,立式注塑机：合模装置和注塑装置轴线呈垂直一条线排列,缺点：顶出制品不易自动脱落，常需人工或其他方法取出，

2、不易实现全自动化操作和大型制品注射；机身高，加料、维修不便。,优点：占地面积小，模具装拆方便，嵌件安装容易，塑料能较均匀地进行塑化。,这类注射机的注射量一般在60cm3以下。 （小型）,角式注塑机：合模装置和注塑装置轴线互呈垂直排列,优点：比卧式注射机占地面积小，,缺点：放入模具内的嵌件容易倾斜落下。,这种形式的注射机仅适宜小型机。,特别适合于加工中心部分不允许留有浇口痕迹的平面制品。,多工位注塑机：合模装置或注塑装置具有两个以上工作位置,注塑完一工位后，转移到下一工位继续注塑，提高成型速度，保证高产。,3.按塑化方式分类,图11-1 柱塞式注塑机示意图 1注射模 2喷嘴 3料筒 4分流梭 5

3、料斗 6注射柱塞,图11-2 螺杆式注塑机示意图,表11-2 塑化方法的对比,柱塞式的塑化方法适用场合：,螺杆式注塑机的使用范围及性能要远远优于柱塞式注塑机，所以也较为通用。,注射量不宜过大，一般为3060g，且不宜用来成型流动性差、热敏性强的塑料制件。,（二）注塑机的基本结构,组成：料斗、料筒、加热器、计量装置、螺杆 (柱塞式注射机为柱塞和分流梭)及驱动装置、喷嘴等部件。,主要作用：使高分子粒料或粉料均匀地塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将一定量的熔料注射到模具型腔内。,1、注塑系统,2、合模系统 组成：模板、拉杆、合模机构、制品顶出装置和安全门等。 主要作用： 实现模具的开闭动作； 在

4、成型时提供足够的夹紧力使模具锁紧； 开模时推出模内制件。,3、液压系统 主要作用： 为注塑机的各执行机构提供压力和速度回路。,4、控制系统 主要作用： 负责控制注塑机的各种程序和动作，以及对各种过程变量的控制和调解，包括时间、位置、压力、速度和转速等。,（三）部分常用注塑机主要技术参数,1、 注塑装置参数 额定注塑量（最大注塑量）： 注塑机在对空注塑的条件下，注塑螺杆或柱塞作一次最大注塑行程时，注塑装置所能达到的最大注出量（容量/质量）。 （以聚苯乙烯为标准） 2、锁模装置参数 锁模力、模具最大开距、模具最大、最小厚度 3、注射压力,国家标准、机械工业部标准、轻工业部标准,SZ-100/80

5、S：塑料成型机 Z：注射机 主参数1：最大注射量为（100cm3 ） 主参数2：锁模力为800kN,XS-Z-60 XS-ZY-125 X-成形 S-塑料机械 Z-注射机 Y-螺杆式 数字-额定注射量 注射量60（cm3 ） 注射量125（cm3 ） 锁模力250（kN) 锁模力900（kN) 柱塞式注塑机 螺杆式注塑机,JPH500 AT-80 FS80 FM200 FD400 其主参数均为锁模力的1/10,（四）注塑机初步选择依据,1.注塑量,注射机每次的理论注射量,其中: Vc注射机的最大理论注射量(cm3) DS 螺杆直径，cm； S最大注塑行程，cm。,在注塑过程中，随着温度和压力的

6、变化，塑料的密度也发生变化，加上成型物料的漏损等因素，注塑机的最大注塑容量(公称注塑容量)为：,V注塑机的公称注塑容量，cm3； 注塑系数(通常在0.70.9范围内选取。包括塑料密度变化和物料漏损等因素。密度变化系数；无定型料约0.93，结晶型塑料约0.85)。,公称注塑容量,注射量以容量表示: Vs0.8V 注射量以质量表示：Ms0.8M,其中: Vs塑件的总体积(塑件+浇注系统) (cm3) V注射机的公称注射量(cm3) Ms 塑件的总质量(塑件+浇注系统） (g) M注射机的公称注射质量(g),注射机每次实际的注射量应在公称注射量的80%以内,2、注射压力,所选用注塑机的注射压力须大于

7、成型塑件所需的注射压力。,实际上，热塑性塑料注塑成型所需注射压力，可通过理论分析，用软件进行流动模拟分析确定更为合理、准确。,成型所需的注射压力与塑料品种、塑件形状及尺寸、注塑机类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。,澳大利亚：Moldflow软件 美国：C-mo1d软件 郑州大学：ZMOLD软件 华中科技大学：HSFL0W软件,注射压力：注塑机螺杆对塑料施加的压力。,作用：克服喷嘴、流道和模腔等处的流动阻力。,3、锁（合）模力,图11-8 合模力示意图,Pc型(模)腔压力，MPa； P注塑压力，MPa； k压力损耗系数。随塑料品种、浇注系统结构、尺寸、塑件形状、成型工艺条件以及塑件复杂程度不

8、同而异，通常在02505范围内选取。,根据经验，型腔压力Pc常取2040MPa。,式中 T注塑机额定合(锁)模力，kN； A塑件和流道系统在分型面上的总投影面积，mm2； k安全系数，通常取1.11.2；,锁模力用以克服型腔内高压塑料沿分型面胀开模具的作用力,锁模不紧分型面不能密合严重溢料,4、模具型腔数,小批量生产，采用单型腔模具；大批量生产，宜采用多型腔模具。,塑料制品尺寸较大时，型腔数将受所选用注射机允许最大成型面积和注射量的限制。,（1）按注塑机的最大注射量确定型腔数,注塑机允许的最大注射质（重）量(g)；, 一个制品的质(重)量(g)；, 流道凝料的质(重)量(g)。,（2）按注塑机

9、的合模力大小确定型腔数：, 单位投影面积所需的锁模力(MPa)，其值等于注射机最大锁模力与最大成型面积之比；, 浇注系统及飞边在分型面上的投影面积；, 一个制品在分型面上的投影面积。,由于多型腔模的各个型腔的成型条件以及熔体到达各型腔的流程难以取得一致，所以制品精度较高时，型腔数以少为宜。,注塑系数,（一）注射成型原理 将粒状或粉状的塑料加入到注射机的料斗，在注射机内塑料受热熔融并使之保持流动状态，然后在一定压力下注入闭合的模具，经冷却定型后，熔融的塑料就固化成为所需的塑件。,三、选择注射成型工艺参数,注射成型原理.swf,注射成型工作循环,加料,合模,注射充模,保压补缩,冷却定型,开模,清模

10、,塑件脱模,预塑,优点 成型周期短、生产效率高、易实现自动化 能成型形状复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件 产品质量稳定 适应范围广 到目前为止，除氟塑料以外，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型的方法成型。另外，一些流动性好的热固性塑料也可用注射成型。,（二）注射成型的特点,缺点 注射设备价格较高 注射模具结构复杂 生产成本高、生产周期长、不适合于单件小批量的塑件生产,加料 塑化 充模 保压 倒流 冷却 脱模,成型前的准备,注射过程,塑件的后处理,注射成型工艺,退火处理 调湿处理,原料外观检验及工艺性能测定 塑料预热和干燥 料筒清洗 嵌件预热 脱模剂的选用,（三）注射成型工艺过程

11、,1. 成形前准备 原料外观检验及工艺性能测定： 包括塑料色泽、粒度及均匀性、流动性（熔体指数、粘度）热稳定性及收缩率的检验。 塑料预热和干燥： 除去物料中过多的水分和挥发物，以防止成型后塑件表面有缺陷或发生降解，影响塑料制件的外观和内在质量。,料筒清洗： 当改变产品、更换原料及颜色时均需清洗料筒。 嵌件预热： 减少物料和嵌件的温度差，降低嵌件周围塑料的收缩应力，保证塑件质量。 脱模剂的选用： 常用脱模剂包括硬脂酸锌、液态石蜡和硅油。,2.注射过程 加料 将粒状或粉状塑料加入注射机的料斗。 塑化 通过注射机加热装置的加热，使得螺杆中的塑料原料熔融，成为具有良好的可塑性的塑料熔体 。 充模 塑化

12、好的塑料熔体在注射机柱塞或螺杆的推动作用下，以一定的压力和速度经过喷嘴和模具的浇注系统进入并充满模具型腔。,注射成型工艺2.swf,保压补缩 从熔体充满型腔后，在注射机柱塞或螺杆推动下，熔体仍然保持压力进行补料，使料筒中的熔料继续进入型腔，以补充型腔中塑料的收缩需要，并且可以防止熔体倒流。 浇口冻结后的冷却 经过一段时间使型腔内的熔融塑料凝固成固体，确保当脱模时塑件有足够的刚度，不致产生翘曲或变形。 脱模 塑件冷却到一定的温度,推出机构将塑件推出模外。,3.塑件后处理 消除内应力 内应力产生的原因： 由于塑化不均匀或由于塑料在型腔内的结晶、取向和冷却不均匀；或由于金属嵌件的影响或由于塑件的二次

13、加工不当等原因，塑件内部不可避免地存在一些内应力。 内应力的危害： 导致塑件在使用过程中产生变形或开裂。,退火处理 将塑件在定温的加热液体介质（如热水、热油和液体石蜡等）或热空气循环烘箱中静置一段时间，然后缓慢冷却至室温的一种热处理工艺。 温度： 高于使用温度1015或低于热变形温度1020 时间： 与塑料品种和塑件厚度有关一般可按每毫米约半小时计算。 作用： 消除塑件的内应力，稳定塑件尺寸，提高结晶度、稳定结晶结构，从而提高其弹性模量和硬度。,调湿处理 将刚脱模的塑件放入加热介质（如沸水、醋酸钾溶液）中，加快吸湿平衡速度的一种后处理方法。（主要用于吸湿性很强且又容易氧化的塑料，如PA） 温度

14、： 100121（热变形温度高时取上限，反之取下限）。 时间： 保温时间与塑件厚度有关，通常取29h。 目的： 消除残余应力；使制品尽快达到吸湿平衡，以防止在使用过程中发生尺寸变化。,（四）注射成型的工艺参数,温度 压力 时间,料筒温度 喷嘴温度 模具温度,控制塑料的塑化和流动,影响塑料的流动和冷却,塑化压力（背压） 注射压力,重要参数,注射时间 模内冷却时间 其他时间,充模时间 保压时间,1.温度 料筒温度 料筒温度应在粘流温度（或熔点）Tf 和热分解温度 Td 之间。 柱塞式料筒温度高于螺杆式料筒温度1020。 料筒温度的分布，一般遵循前高后低的原则，即料筒后端温度最低，喷嘴温度最高。,喷

15、嘴温度： 一般略低于料筒最高温度，以防止熔料在喷嘴处产生流涎现象。 但不能过低，否则熔料在喷嘴处会出现早凝而将喷嘴堵塞，或者有早凝料注入模腔而影响塑件的质量。,模具温度： 模具温度的高低决定于塑料的特性、塑件尺寸与结构、性能要求及其它工艺条件。 模具温度，流动性，密度和结晶度，收缩率和生产率。 模具温度控制： 模具温度通常是由通入定温的冷却介质来控制的； 也有靠熔料注入模具自然升温和自然散热达到平衡的方式来保持一定的温度； 在特殊情况下，也可用电阻丝和电阻加热棒对模具加热来保持模具的定温。,2.压力 塑化压力（背压）： 指采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔体在螺杆旋转后退时所受的压力。 一般操作中，在保证塑件质量的前提下，塑化压力应越低越好，一般为6MPa左右，通常很少超过20MPa,注射压力 指柱塞或螺杆顶部