注塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計及工藝介紹

1、注塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計及工藝介紹主 講 人：趙再朝培訓(xùn)課時: 2h1培訓(xùn)內(nèi)容一、塑料的概念及材質(zhì)分類一、塑料的概念及材質(zhì)分類二、注射成型介紹二、注射成型介紹三、注塑件設(shè)計注意事項三、注塑件設(shè)計注意事項四、注塑機(jī)簡介四、注塑機(jī)簡介五、模具介紹五、模具介紹六六、注塑原材料特性、注塑原材料特性- -以以POMPOM為例為例七、注塑工藝參數(shù)七、注塑工藝參數(shù)八、塑料件缺陷八、塑料件缺陷1.1、塑料的定義塑料的定義 塑料塑料以樹脂為主要成分，加入或不加入其他配合材料(助劑)構(gòu)成的 ，在加熱、加壓條件下可塑的高分子材料。塑料的英文名是plastic，俗稱：塑膠。一、塑料的概念及材質(zhì)分類一、塑料的概念及材質(zhì)分類天然氣

2、塑料的基本原料是低分子碳、氫化合物。提煉和合成出來的人造樹脂。1.2、塑料的來源塑料的來源石油煤裂解物一、塑料的概念及材質(zhì)分類一、塑料的概念及材質(zhì)分類聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）聚氯乙烯（PVC）ABS通用塑料聚酰胺PA 聚碳酸PC 聚甲醛 聚苯醚工程塑料醫(yī)用塑料 光敏塑料功能塑料產(chǎn)量大，價格底， 性能一般優(yōu)異的機(jī)械性能，電性能，化優(yōu)異的機(jī)械性能，電性能，化學(xué)性能，耐熱性，耐磨性和尺學(xué)性能，耐熱性，耐磨性和尺寸穩(wěn)定性，工程塑料的產(chǎn)量相寸穩(wěn)定性，工程塑料的產(chǎn)量相對較少，價格較貴對較少，價格較貴具有特種功能的具有特種功能的塑料塑料1.31.3、塑料材料的分類、塑料材料的分類 按照基

3、本性能按照基本性能一、塑料的概念及材質(zhì)分類一、塑料的概念及材質(zhì)分類熱固性熱塑性在特定溫度范圍內(nèi)，能反復(fù)加熱軟化卻硬化的塑料。這類塑料基本是以聚合反應(yīng)所得到的材料（樹脂）為基礎(chǔ)制成的，受熱時不產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)。因而當(dāng)它再一次受熱時仍具有可塑性，如聚乙烯，聚丙烯、聚苯乙烯，聚碳酸酯等。受熱后能成為不熔性物質(zhì)的塑料，這類塑料基本以縮聚反映所得到的樹脂為基礎(chǔ)制成，受熱時發(fā)生化學(xué)變化使線型分子結(jié)構(gòu)的樹脂轉(zhuǎn)變?yōu)轶w形結(jié)構(gòu)的高分子化合物，當(dāng)它再次受熱時，就不再具有可塑性，如酚醛塑料和氨基塑料等1.31.3、塑料材料的分類、塑料材料的分類 按受熱所呈現(xiàn)的基本行為按受熱所呈現(xiàn)的基本行為一、塑料的概念及材質(zhì)分類一、塑料

4、的概念及材質(zhì)分類1.31.3、塑料材料的分類、塑料材料的分類 按照分子受熱特性按照分子受熱特性一、塑料的概念及材質(zhì)分類一、塑料的概念及材質(zhì)分類1.31.3、塑料材料的分類、塑料材料的分類 按照分子受熱特性按照分子受熱特性一、塑料的概念及材質(zhì)分類一、塑料的概念及材質(zhì)分類1.31.3、塑料材料的分類、塑料材料的分類 按照分子受熱特性按照分子受熱特性一、塑料的概念及材質(zhì)分類一、塑料的概念及材質(zhì)分類1.31.3、塑料材料的分類、塑料材料的分類 按照分子受熱特性按照分子受熱特性一、塑料的概念及材質(zhì)分類一、塑料的概念及材質(zhì)分類二、注射成型介紹二、注射成型介紹注塑成型：將顆粒狀或粉末狀塑料置于注射機(jī)料筒內(nèi)加

5、熱，使其熔融后用推桿或旋轉(zhuǎn)螺桿施加壓力，使料筒內(nèi)的膠注塑成型：將顆粒狀或粉末狀塑料置于注射機(jī)料筒內(nèi)加熱，使其熔融后用推桿或旋轉(zhuǎn)螺桿施加壓力，使料筒內(nèi)的膠料叢噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)注射到模具型腔中冷卻成型的方法。料叢噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)注射到模具型腔中冷卻成型的方法。二、注射成型介紹二、注射成型介紹3.1 注塑件的模具設(shè)計的兩個基本要求三、注塑件設(shè)計注意事項三、注塑件設(shè)計注意事項三、注塑件設(shè)計注意事項三、注塑件設(shè)計注意事項3.2 塑料件壁厚均勻的重要性不論模具澆口在什么位置，都容易產(chǎn)生成型不良如果設(shè)計者選擇了錯誤的澆口，成型加工時幾乎不可能從優(yōu)化如果設(shè)計者選擇了錯誤的澆口，成型加工時幾乎不可能從優(yōu)

6、化加工參數(shù)來矯正由此產(chǎn)生的后果加工參數(shù)來矯正由此產(chǎn)生的后果3.3 注塑件設(shè)計時應(yīng)合理考慮圓角設(shè)計用正確的圓角設(shè)計保證壁厚均勻三、注塑件設(shè)計注意事項三、注塑件設(shè)計注意事項3.4注塑件設(shè)計時應(yīng)考慮塑料壁厚均勻三、注塑件設(shè)計注意事項三、注塑件設(shè)計注意事項用加強(qiáng)筋的方式來改善塑料件壁厚差差的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計好好的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計3.5 注塑件設(shè)計時應(yīng)考慮模具強(qiáng)度三、注塑件設(shè)計注意事項三、注塑件設(shè)計注意事項有細(xì)長狹縫的塑料結(jié)構(gòu)設(shè)計有細(xì)長圓孔的設(shè)計有尖角的塑料結(jié)構(gòu)設(shè)計差差的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計好好的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計3.6 注塑件設(shè)計時應(yīng)考慮模具簡化（減少模具動作）三、注塑件設(shè)計注意事項三、注塑件設(shè)計注

7、意事項有模具側(cè)向抽芯塑料結(jié)構(gòu)設(shè)計有尖角的塑料結(jié)構(gòu)設(shè)計差差的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計好好的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計3.7 合理設(shè)計加強(qiáng)筋三、注塑件設(shè)計注意事項三、注塑件設(shè)計注意事項3.7 合理設(shè)計加強(qiáng)筋三、注塑件設(shè)計注意事項三、注塑件設(shè)計注意事項3.7 合理設(shè)計加強(qiáng)筋三、注塑件設(shè)計注意事項三、注塑件設(shè)計注意事項在塑料設(shè)計中，十字結(jié)構(gòu)是最好的，因為它能應(yīng)付許多不同的負(fù)荷排列變化）。正確設(shè)計的可承受預(yù)期應(yīng)力的十字結(jié)構(gòu)，可以確保在整個制品上的應(yīng)力均勻分布。在的十字交叉處形成的節(jié)點代表材料的積聚，但可以將節(jié)點中心挖空,以防止產(chǎn)生問題。還必須注意，不要在交叉處和組件的邊相交的地方形成材料積聚。 3.8 合理設(shè)計脫模角

8、度三、注塑件設(shè)計注意事項三、注塑件設(shè)計注意事項脫模斜度的重要性在于它能使脫模容易及防翹曲脫模斜度的重要性在于它能使脫模容易及防翹曲備注：備注： FSU 產(chǎn)品產(chǎn)品POM材料推薦使用材料推薦使用0.5度拔模度拔模 四、注塑機(jī)簡介四、注塑機(jī)簡介分類注塑機(jī)的分類注塑機(jī)的分類按結(jié)構(gòu)分：按結(jié)構(gòu)分：.立式注塑成型機(jī)立式注塑成型機(jī)注塑機(jī)的注塑柱塞（或螺桿）垂直設(shè)置，鎖模裝置的移動模板也沿垂直方向移動。.臥式注塑成型機(jī)臥式注塑成型機(jī)注塑機(jī)的注塑柱塞（或螺桿）與模板的合模運動均沿水平方向裝設(shè)，并且多數(shù)在一條直線上（或相互平行），它是目前使用最廣泛的注塑成型機(jī)。.角式注塑成型機(jī)角式注塑成型機(jī)注塑機(jī)的注塑柱塞（或螺桿

9、）與合模方向相互垂直，大型角式注塑成型機(jī)注塑料筒和合模運動均與地面水平布置。立式注塑成型機(jī)立式注塑成型機(jī) 角式注塑成型機(jī)角式注塑成型機(jī)臥式注塑成型機(jī)臥式注塑成型機(jī)五、模具介紹五、模具介紹總括基本上，模具是一座熱交換器，使熱塑性塑料的熔膠在模穴內(nèi)凝固成需要的形狀及尺寸。模具分類兩板模三板模五、模具介紹五、模具介紹部件簡介兩板模兩板模三板模三板模二板式模具和三板式模具的不同點二板式模具和三板式模具的不同點項目二板式模具三板式模具1.澆口位置常見邊澆口澆口自由選擇2.澆口形式有限制自由3.成型周期短長4.模具結(jié)構(gòu)簡單復(fù)雜5.模具費用便宜昂貴6.成型制品小制品,成型后需切斷澆口大制品,成型后不需切斷澆

10、口五、模具介紹五、模具介紹不同點比較普通澆注系統(tǒng)（冷流道系統(tǒng)）普通澆注系統(tǒng)（冷流道系統(tǒng)）它通常包括：豎澆道(sprue)、冷料井(cold slug well)、主流道(main runner)、分枝流道(Branch runner)、澆口(gates)。五、模具介紹五、模具介紹冷流道系統(tǒng)熱流道澆注系統(tǒng)熱流道澆注系統(tǒng)熱流道內(nèi)尚未射進(jìn)模穴的塑料會維持在熔融狀態(tài)，等充填下一個塑件時再進(jìn)入模穴，所以不會變成澆口廢料。熱流道系統(tǒng)也稱作熱歧管系統(tǒng)(hot manifold systems)或無流道成形(runnerless molding)。常用的熱流道系統(tǒng)包括：絕熱式加熱式 (內(nèi)熱式和外熱式)五、模具

11、介紹五、模具介紹熱流道系統(tǒng)介紹熱流道種類優(yōu) 點缺 點絕熱式設(shè)計較簡單成本較低 會在澆口處產(chǎn)生不必要的凝固層 。 必須以短周期時間維持熔融狀態(tài)。 需要較長的起動時間以到達(dá)穩(wěn)定的熔膠溫度。 有充填不均之問題。內(nèi)部加熱式改善熱分布情形 成本較高，設(shè)計較復(fù)雜 。 應(yīng)注意流動平衡和復(fù)雜的溫度控制。 應(yīng)考慮模具的不同組件之間的熱膨脹。外部加熱式改善熱分布情形溫度控制較佳 成本較高，設(shè)計較復(fù)雜。 應(yīng)考慮不同的模具組件之間的熱膨脹。五、模具介紹五、模具介紹熱流道系統(tǒng)分類熱流道系統(tǒng)加熱原理熱流道系統(tǒng)加熱原理內(nèi)加熱系統(tǒng)內(nèi)加熱系統(tǒng)外加熱系統(tǒng)外加熱系統(tǒng)StructureRadiusSolidified meltFlu

12、id meltHeating elementTemperature加熱原件加熱原件熔融塑料熔融塑料型腔型腔溫度溫度StructureHeating elementsMeltTemperatureRadius熔融塑料熔融塑料加熱原件加熱原件噴嘴噴嘴溫度溫度五、模具介紹五、模具介紹熱流道系統(tǒng)加熱原理澆口直接與塑料件相連,把塑料件熔體引入型腔.澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位,澆口的形狀和尺寸對塑料件的影響很大,澆口在大多數(shù)情況下是整個流道系統(tǒng)中斷面尺寸最小的部分,對充模流動起著控制作用澆口的分類:按斷口形狀分:圓形常見有針點澆口針點澆口、潛伏式澆口、主流道形澆口；矩形常見有邊緣澆口、凸片澆口；狹縫形常見有

13、扇形口、薄膜式澆口；五、模具介紹五、模具介紹澆口介紹邊緣澆口邊緣澆口 凸片澆口凸片澆口 重迭澆口重迭澆口 主流道形澆口主流道形澆口 針點澆口針點澆口 潛伏式澆口潛伏式澆口圓形斷面圓形斷面矩形斷面矩形斷面狹縫形斷面狹縫形斷面扇形澆口扇形澆口 薄膜式澆口薄膜式澆口 盤狀澆口盤狀澆口 五、模具介紹五、模具介紹澆口介紹1.設(shè)計恰當(dāng)?shù)臐部诳梢跃鶆蜓杆?、單一方向地傳送熔膠以充填模穴，并且獲得適當(dāng)?shù)哪虝r間來冷卻塑件。2.澆口應(yīng)該射在非功能區(qū)、非外觀區(qū)等適當(dāng)位置。3.澆口設(shè)置在塑件的最厚部位，讓塑料從厚區(qū)流向薄區(qū)，有助于獲得良好的流動路徑和保壓路徑。4.將澆口位置應(yīng)設(shè)置在塑件中央，可以使熔膠流動到塑件的各個

14、極端位置都有相同的流動長度。5.澆口的位置必須讓模穴內(nèi)的氣體于射出成形時逃逸出，6.澆口位置與尺寸的設(shè)計也應(yīng)該要避免噴射流現(xiàn)象7.良好設(shè)計的澆口必須防止熔膠逆流 8.射出成形的數(shù)值模擬分析是用來比較不同澆口設(shè)計的效果之有效工具 五、模具介紹五、模具介紹澆口設(shè)計原則點澆口設(shè)計點澆口設(shè)計 （油泵（油泵 法蘭常用澆口設(shè)計法蘭常用澆口設(shè)計）合理的澆口形狀設(shè)計不合理的澆口形狀設(shè)計五、模具介紹五、模具介紹澆口設(shè)計案例產(chǎn)品產(chǎn)品 公（凹公（凹,定定)模模 母（凸母（凸,動）模仁、動）模仁、排氣槽五、模具介紹五、模具介紹成型零部件熱塑性塑件的射出成形中，模具的冷卻時間占整個周期的2/3以上，如圖所示。效率好的冷

15、卻回路可以縮減冷卻時間，增加產(chǎn)能。再者，均勻的冷卻可以降低殘留應(yīng)力，維持塑件尺寸的精度與穩(wěn)定性，進(jìn)而改良塑件品質(zhì)。 五、模具介紹五、模具介紹模具冷卻系統(tǒng)典型的模具冷卻系統(tǒng)如圖所示，包括下列組件： 模溫控制單元 泵 冷媒供應(yīng)歧管 管路(hoses) 模具內(nèi)的冷卻孔道(channels) 冷媒收集歧管五、模具介紹五、模具介紹模具冷卻系統(tǒng)六、注塑原材料特性六、注塑原材料特性- -以以POMPOM為例為例英文名稱:Polyoxymethylene (Polyformaldehyde) 比重:1.41-1.43克/立方厘米 成型收縮率:1.2-3.0% 成型溫度：170-200 干燥條件：POM吸濕性小

16、，加工前一般不需干燥。必要時，可在90100下，干燥24h。POM是熱敏性塑料，熱敏性塑料，240下會嚴(yán)重分下會嚴(yán)重分解解。在在210下。停留時間不能超過下。停留時間不能超過20min；即使在190下，停留時間最好也不能超過1h。注塑時，在保證物料流動性的前提下，應(yīng)盡量選用較低的成型溫度和較短的受熱時 由于由于POM結(jié)晶度高、體積收縮大，為結(jié)晶度高、體積收縮大，為防止制品出現(xiàn)空洞、凹痕等缺陷，必防止制品出現(xiàn)空洞、凹痕等缺陷，必須要有足夠的保壓時間進(jìn)行補(bǔ)縮。一須要有足夠的保壓時間進(jìn)行補(bǔ)縮。一般制品越厚，保壓時間越長。般制品越厚，保壓時間越長。5 注塑工藝參數(shù)注射成型原理(POM 為例)1CM3

17、固體固體POM重量為重量為1.414g1CM3 模具型腔模具型腔1CM3 液體液體POM重量約為重量約為1.148g 加入保壓工藝后，得到的重加入保壓工藝后，得到的重量為量為1.414gSolidliquidsolidcavity注塑冷卻收縮1 X 101.019% CM3 模具型腔模具型腔liquidcavity注塑冷卻收縮Solid注塑切換點注塑切換點Switch over point =1.148/1.414=81.2% Conti 內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)88%92% POM縮水率縮水率七、注塑工藝參數(shù)注塑保壓切換點有三種方法有三種方法:1.位置切換方法從螺桿計量位置開始射出至切換位置,就切換

18、成保壓.2.壓力切換方法從螺桿計量位置開始射出,當(dāng)最終壓力達(dá)到設(shè)定的壓力,就切換成保壓.3.時間切換方法從計量位置開始射出,超過設(shè)定時間后就切換成保壓.這三種切換方法中,位置切換方法用得最多.一般以殘留量(緩沖墊)為3mm5mm左右來設(shè)定螺桿計量.Filling PhasePressurization PhaseCompensation Phase七、注塑工藝參數(shù)注塑機(jī)操作界面壓力傳感器和模溫機(jī)壓力傳感器和模溫機(jī)壓力傳感器以及壓力曲線圖壓力傳感器以及壓力曲線圖模溫機(jī)模溫機(jī)壓力傳感器壓力傳感器七、注塑工藝參數(shù)壓力傳感器和模溫機(jī)壓力傳感器壓力傳感器壓力曲線圖壓力曲線圖PT七、注塑工藝參數(shù)壓力傳感器

19、不好的型腔壓力曲線圖好的型腔壓力曲線圖七、注塑工藝參數(shù)壓力曲線圖Melt temperature No machine set points.Melt temperature is the temperature of the molten plastic in a free shot.It is expressed in degrees centigrade七、注塑工藝參數(shù)塑料熔融溫度測量Melt temperature No machine set points.Melt temperature is the temperature of the molten plastic in a f

20、ree shot.It is expressed in degrees centigrade七、注塑工藝參數(shù)塑料熔融溫度測量Melt temperature No machine set points.Melt temperature is the temperature of the molten plastic in a free shot.It is expressed in degrees centigrade七、注塑工藝參數(shù)塑料熔融溫度測量Mould temperature The average temperature of the mould surface measured a

21、fter the system hasattained thermal equilibrium and immediately after opening the mould.One specification fixed mould half and one ejector half and the measurement pointsIt is expressed in degrees centigrade七、注塑工藝參數(shù)塑料熔融溫度測量產(chǎn)品重量的穩(wěn)定性是考察工藝穩(wěn)定性的重要指標(biāo)同樣對重量的測量也需要注意測量的精度按產(chǎn)品的重量等級,選擇合適的測量儀器.零件重量(g) 測量儀器 ()0.99

22、 .000019.9 0.0001099 00.00100999 000.0七、注塑工藝參數(shù)注射成型件重量測量八、塑料件缺陷 (成型不良及對策)1充填不足樹脂沒有充填到模具型腔角落對策樹脂的流動性不足內(nèi)壓不足提高最大射出壓力和射出速度提高模具溫度和樹脂溫度可塑化不足提高背壓提高料筒后部的溫度氣體空氣造成注射不足模具排氣不足在模具厚度不均的較薄的部位更容易發(fā)生這種情況減慢射出速度可使排氣通暢有時減小鎖模力也能解決排氣不良以消除充填不足一模多穴的模具部分充填不足加快射出速度使其能均勻充填如果在加快速度以后造成峰壓過大的現(xiàn)象要調(diào)整保壓轉(zhuǎn)換位置抑制峰壓2毛邊熔融樹脂流入的分割面和型芯的接合面等的間隔成

23、形后會發(fā)生毛邊對策確認(rèn)是否在正常的鎖模力條件下發(fā)生毛邊降低樹脂溫度和模具溫度減慢射出速度變更保壓轉(zhuǎn)換位置降低峰壓在成形品發(fā)生了充填不足要使模具內(nèi)的流動良好要提高樹脂溫度模具溫度21充填不足和毛邊同時存在流道和澆口附近有毛邊,成形品末端部分充填不足.(1).設(shè)定多段射出故意以短射來成形,將充填不足和毛邊部分的速度變更.(2).提高模具溫度,樹脂溫度,改善流動性,減慢射出速度如果在減慢射出速度后發(fā)生了充填不足,就將這部分的射出速度加快.(3).確認(rèn)模具澆口的平衡度.八、塑料件缺陷 (成型不良及對策)3.氣泡空洞在成形品內(nèi)部出現(xiàn)的空洞由成形品的體積收縮差引起厚度部分的空洞樹脂中的水分和氣體成泡后就變

24、成了氣泡對策對于氣泡為防止樹脂的熱分解而降低樹脂溫度同時施加背壓防止空氣進(jìn)入樹脂中對于空洞模具設(shè)定引起空洞的很多可延長保壓時間提高模具溫度為防止空氣的吸入減少螺桿的后退距離降慢后退速度厚度變化較大的成形品模具內(nèi)氣體難排出去或者吸入空氣要放慢射出速度4.縮痕成形品表面發(fā)生凹陷現(xiàn)象對策降低模具溫度和樹脂溫度減慢射出速度延長保壓時間八、塑料件缺陷 (成型不良及對策)4.縮痕成形品表面發(fā)生凹陷現(xiàn)象對策降低模具溫度和樹脂溫度減慢射出速度延長保壓時間5.流痕以澆口方向為中心樹脂流動的痕跡以同心圓的形狀在成形品的表面刻印的現(xiàn)象對策提高樹脂溫度和模具溫度必要時變更射出速度如果在變更射出速度以后仍無法消除就必須

25、對模具進(jìn)行檢查和修理出現(xiàn)水波紋的場合要提高水波紋部位的速度主要是因為射出速度慢在充填過程中冷卻由于粘度高而出現(xiàn)年輪狀的皺紋澆口部失去光澤的部分要使用射出多段減慢這一部分的速度八、塑料件缺陷 (成型不良及對策)6.噴射痕型腔內(nèi)由于高速度射出成形材料噴出與模具壁面接觸后冷卻這部分材料與充填的材料不能融著而無法得到理想的光澤度原因射出速度過快樹脂溫度和模具溫度過低而發(fā)生對策使用多段射出減慢開口部的射出速度提高樹脂溫度和模具溫度八、塑料件缺陷 (成型不良及對策)7.開裂和白化在成形品的表面有很小的開裂,尤其是有尖銳的角的產(chǎn)品較會發(fā)生開裂現(xiàn)象.白化現(xiàn)象是由于脫模不良施加了不必要的壓力而使這部分發(fā)白.原因和對策: 開模時脫模不良,充填過高,要降低樹脂和模具溫度.使用脫模劑,減慢射出速度.8.光澤度不良要有好的轉(zhuǎn)印,必須提高模具溫度,樹脂溫度,加快射出速度.壓力的變動不要激烈,成形時不要有振動.模具的研磨不好,脫模劑用得過多.9.變形和扭曲從模具取下來的成形品,如果是平衡方向的變形叫“變形”如果是對角成的變形叫“扭曲”對策模具設(shè)計和模具溫度調(diào)整有降低樹脂溫度和模具溫度提高保壓充填壓力過高時提高樹脂溫度加快射出速度一旦保壓第一段的壓力下降在第2段再提高壓力成形品內(nèi)部的密度不均勻會