高分子加工學(xué)注射成型

高分子加工學(xué)注射成型第一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日注射成型在塑料加工中的地位能成型外形復(fù)雜、尺寸精度高的制品能成型帶有嵌件的制品成型周期短，成型時(shí)間：幾秒～幾分鐘適應(yīng)性強(qiáng)，制品重量：1g以下～幾十Kg生產(chǎn)效益高容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化第二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日發(fā)展現(xiàn)狀經(jīng)濟(jì)而先進(jìn)的加工方法產(chǎn)量占塑料總量的30%從品種上看，比重更大可用于制備工程塑料制造工業(yè)配件，儀表零件，殼體適合大、中、小型的企業(yè)

第三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日注射成型加工的歷史1845第一次加工賽璐珞1919醋酸纖維，進(jìn)一步發(fā)展1926用壓縮空氣作動(dòng)力1930電力作動(dòng)力1936出現(xiàn)了帶分流梭的柱塞式注射機(jī)1940用螺桿的直接注射法1956第一臺(tái)往復(fù)螺桿注射機(jī)（現(xiàn)代注射機(jī)）第四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日5.2.1注射成型設(shè)備

注射機(jī)的基本作用——塑化、注射塑化：加熱物料使其達(dá)到熔融狀態(tài)，進(jìn)一步混合物料使其達(dá)到均勻混合狀態(tài)。注射：對(duì)熔融物料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔。

注射機(jī)組成——注射系統(tǒng)、鎖模系統(tǒng)和塑模第五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D5-61

移動(dòng)螺桿式注射機(jī)1－動(dòng)模板2－注射模具3－定模板4－噴嘴7－注射油缸12－頂出桿（銷）

13－鎖模油缸

常用注射機(jī)類型：柱塞式注射機(jī)單螺桿定位預(yù)塑注射機(jī)移動(dòng)螺桿式注射機(jī)圖5-61移動(dòng)螺桿式注射機(jī)第六頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日C.移動(dòng)式（往復(fù)）螺桿注射機(jī)單料筒，單螺桿，螺桿可前后移動(dòng)與B.類比較,預(yù)塑效果相當(dāng)；與A.比較,塑化效果好,大注射量螺桿傳動(dòng)部分復(fù)雜

A.柱塞式注射機(jī)

單料筒，單柱塞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單塑化不均勻，注射壓力損耗大，注射速度不均勻。B.單螺桿定位預(yù)塑注射機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：雙料筒，單螺桿，單柱塞預(yù)塑均勻，注射壓力穩(wěn)定，加料量大結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作困難第七頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日(1)注射系統(tǒng)

柱塞式和移動(dòng)螺桿式注射機(jī)的作用原理大致相同作用:

使物料塑化、混勻，在高壓下將其注入模具。注射系統(tǒng)包括加料裝置、料筒、螺桿（柱塞式注射機(jī)則為柱塞和分流梭）及噴嘴等部件。

第八頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日

①加料裝置必備：錐形料斗，可加定量、定容加料裝置，自動(dòng)上料裝置。②料筒③柱塞與分流

柱塞為一根堅(jiān)硬的金屬圓棒，其作用：將注射油缸的壓力傳給物料，并使熔料注射入模具。分流梭裝在料筒前的中心部分，是兩端錐形的金屬圓錐體，形如魚雷，也叫魚雷頭。第九頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日分流梭作用：將料筒內(nèi)流經(jīng)該處的熔料成為薄層，使塑料流體產(chǎn)生分流和收斂流動(dòng)，以縮短傳熱導(dǎo)程，有利于減少或避免塑料過(guò)熱而引起的熱分解，并提高塑化質(zhì)量。

螺桿柱塞分流梭柱塞式注射機(jī)×√√單螺桿式定位注射機(jī)√√×移動(dòng)螺桿注射機(jī)√××第十頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日④螺桿作用:對(duì)物料進(jìn)行輸送、壓實(shí)、塑化和施壓A．螺桿在注射過(guò)程中的運(yùn)轉(zhuǎn)步驟將料斗的物料卷入料筒,螺桿轉(zhuǎn)動(dòng),后移(同時(shí)進(jìn)行)料筒中的物料達(dá)到注射量時(shí)，螺桿停轉(zhuǎn)，停移螺桿將熔料注入模具時(shí)，螺桿在不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，作軸向向前運(yùn)動(dòng)。注射大徑移軸向移動(dòng)保壓小徑移軸向移動(dòng)(基本不動(dòng)，略有調(diào)整)第十一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日B．注射螺桿的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)與擠出機(jī)基本相同，技術(shù)要求偏低。運(yùn)轉(zhuǎn)中既有徑向運(yùn)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng))，又有軸向的位移。螺槽較深頭部錐形。頭部可帶止逆環(huán)第十二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D5-65注射用螺桿結(jié)構(gòu)示意圖C．螺桿分為三段

送料段作用：使物料受熱、前移物料狀態(tài)：固體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：螺距等距等深長(zhǎng)度：1/2第十三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日

壓縮段(熔化段)，螺桿中部作用：使物料受熱、前移；使物料軟化，熔融；排氣物料狀態(tài)：逐漸熔融結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：螺槽逐漸變?。u變），有擠壓作用長(zhǎng)度：

1/4

均化段（計(jì)量段）作用：與送料段相同；使熔體均勻；使熔體定量、定壓由噴咀射出物料狀態(tài)：熔融狀態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：等距等深，螺距比前兩段小(熔化后體積比原料小)長(zhǎng)度：1/4第十四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日

D．注射螺桿的重要參數(shù)長(zhǎng)徑比：L/D=16~20壓縮比：2~5

嚴(yán)格定義：螺桿的加料段，第一個(gè)螺槽的容積與螺桿的均化段最后一個(gè)螺槽的容積之比。第十五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日⑤噴嘴

聯(lián)接料筒和模具的過(guò)渡部分直通式自鎖式杠桿針閥式（外鎖式）樹脂熔融粘度高直通式噴咀熔融粘度低自鎖式或杠桿式第十六頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日（2）鎖模系統(tǒng)作用：鎖合模具，啟閉模具，頂出制件鎖模力＞模腔壓力閉模：先快后慢。開模：先慢后快(粘接力大，須慢慢開啟)

鎖模力(F)的大小決定于注射壓力(p)和與施壓方向成垂直的制品投影面積(A)的乘積，即

（5-44）第十七頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日常用的啟閉模具和鎖模機(jī)構(gòu)有三種型式:

機(jī)械式

液壓式

液壓—機(jī)械組合式第十八頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日

A．機(jī)械式

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造，維修容易

缺點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)時(shí)負(fù)荷大，受沖擊振動(dòng)大

適用范圍：小型機(jī)

B．液壓式優(yōu)點(diǎn)：壓力大，工作平穩(wěn)。缺點(diǎn)：系統(tǒng)功率大，設(shè)備昂貴。適用范圍：大型機(jī)。

C．液壓、機(jī)械組合式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：液壓操縱連桿和曲肘撐桿結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：符合閉模先快后慢，開模先慢后快，鎖模力大缺點(diǎn)：調(diào)模難，易磨損適應(yīng)范圍：中大型，普遍采用第十九頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日(3)注塑模具(模具)

1－用作推頂脫模板的孔2－脫模板

3－脫模桿4－承壓柱5－后夾模板

6－后扣模板7－回頂桿8－導(dǎo)合釘

9－前夾模板10－陽(yáng)模11－陰模12－分流道13－主流道襯套14－冷料井15－澆口16－型腔17－冷卻劑通道18－前扣模板19－模具分型面20－后扣模板

21－承壓板

22－制品

23－分流道贅物

24－主流道贅物

典型注射模具結(jié)構(gòu)示意圖

模具——在注射成型中賦予塑料一定形狀和尺寸的部件模具由澆注系統(tǒng)、成型部件和結(jié)構(gòu)零件三大部分組成

第二十頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日(3)注塑模具模具特點(diǎn)：形狀復(fù)雜，加工光潔度和精度要求高按運(yùn)行特點(diǎn)分：定模和動(dòng)模。從作用功能分：澆注系統(tǒng)：主流道、分流道、冷料穴、澆口等型腔成型系統(tǒng)：型腔、型態(tài)、陰模、陽(yáng)模、成型桿排氣孔結(jié)構(gòu)零件：用于導(dǎo)向、抽芯、脫模、分型各種零件，包括前后夾模板、前后扣膜板、承壓板、承壓柱、導(dǎo)向板、脫模板、脫模桿、加程桿等。冷卻裝置：在陰、陽(yáng)模中設(shè)置冷卻介質(zhì)流動(dòng)的通道第二十一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日典型的塑模結(jié)構(gòu)

主流道：噴咀至型腔或分流道的一段通道冷料穴：主流道末端的一個(gè)空穴分流道：多槽模中連接主流道和各個(gè)型腔的通道澆口：連接主流道(或分流道)與型腔之間的通道,

澆口小，提高沖模速度，防倒流。型腔：模具中成型塑料制品的空間陰模（凹模）：構(gòu)成制品外形的成型零件。陽(yáng)模（凸模）：構(gòu)成制品內(nèi)部形狀的成型零件

排氣孔：用于排除熔料中的氣體冷卻裝置：冷水，熱水，熱油，蒸汽第二十二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日注射的工藝參數(shù)、技術(shù)參數(shù)和型號(hào)的表示法

工藝參數(shù)：以數(shù)量的形式反映注射機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工藝條件（可調(diào)，可選擇）。技術(shù)參數(shù)：反映注射機(jī)的性能，作為設(shè)計(jì)制造的依據(jù)，便于用戶合理使用（不可調(diào)，不可選擇）。注意：工藝參數(shù)和技術(shù)參數(shù)的區(qū)別和聯(lián)系。如注射量既是工藝參數(shù)又是技術(shù)參數(shù)。技術(shù)參數(shù)通常用工藝參數(shù)上限或下限來(lái)表示。第二十三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日注射機(jī)型號(hào)的表示法A．國(guó)外的：廠家專用代號(hào)：鎖模力(改進(jìn)型號(hào))，如N400AVN表示日本日精株式會(huì)社（Wikka）專用代號(hào)，400——鎖模力，AV改進(jìn)型號(hào)B.國(guó)內(nèi)的按輕工部標(biāo)準(zhǔn)

SZ-—額定注射量/鎖模力,如SZ—60/40

額定注射量60cm3,鎖模力40噸第二十四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日5.2.2注射成型原理從工藝操作看，實(shí)質(zhì)是塑化過(guò)程，流動(dòng)與冷卻過(guò)程注射過(guò)程原理是研究注射機(jī)在傳熱和傳質(zhì)的過(guò)程以及流體的流動(dòng)狀態(tài)，混合狀態(tài)，得到注射機(jī)的工藝參數(shù)與制品質(zhì)量的相互關(guān)系，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。熱塑性塑料的注射過(guò)程包括加料、塑化、注射充模、冷卻固化和脫模等幾個(gè)步驟第二十五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日（1）塑化過(guò)程原理物料在料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱，混合之后，達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)，具有良好的可塑性，均勻性的全過(guò)程。熱均勻性

塑化量指單位時(shí)間內(nèi)注射機(jī)熔化物料的質(zhì)量（5-49）

料溫分布

第二十六頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日(2)注射流動(dòng)過(guò)程原理

用柱塞或螺桿的推動(dòng)將具有流動(dòng)性和溫度均勻的塑料熔體注入模具，充滿模具型腔。物料在注射機(jī)料筒中的流動(dòng)塑料受壓和受熱時(shí)，首先由壓力將粒狀物壓成柱狀固體，而后在受熱中，逐漸變成半固體以至熔體。物料在噴嘴中的流動(dòng)噴嘴是料筒與模具之間的連接件，充模時(shí)熔體流過(guò)噴嘴孔時(shí)會(huì)有較多壓力損失和較大溫升。物料在注射模腔內(nèi)的流動(dòng)塑料熔體進(jìn)入模腔內(nèi)的流動(dòng)情況均可分為充模、保壓、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個(gè)階段。

第二十七頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D5-78

不同充模速率的熔體流動(dòng)情況

(a)慢速注射

（b）高速注射

第二十八頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日流動(dòng)和冷卻過(guò)程分成充模、保壓、倒流、冷卻四個(gè)階段注射機(jī)基本操作程序(a)加料塑化

（b）注射充模

（c）保壓固化

（d）脫模

第二十九頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日流動(dòng)和冷卻過(guò)程A．充模階段物料狀態(tài)：熔體熔體的流動(dòng)特征：以注射速度流動(dòng)模腔壓力開始小，結(jié)束最大B．保壓階段（壓實(shí)階段）物料狀態(tài)：熔體熔體流動(dòng)特征：基本靜止,少量熔體繼續(xù)流入(補(bǔ)縮)模腔壓力，基本不變第三十頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日流動(dòng)和冷卻過(guò)程C．倒流階段物料狀態(tài)：大部分是烘干熔體，澆口處變成固體熔料狀態(tài)：基本靜止，但有倒流現(xiàn)象。模腔壓力：開始下降，保壓時(shí)間長(zhǎng)，倒流消除；噴咀中帶有止送閥，避免倒流；倒流階段在兩種情況下不存在：①保壓階段長(zhǎng)，澆口凍結(jié)②噴咀帶有止逆閥

第三十一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日流動(dòng)和冷卻過(guò)程D．凍結(jié)后冷卻階段物料狀態(tài)：從熔體變成固體熔體流動(dòng)特征：仍有少量在流動(dòng)模腔壓力，不斷下降，結(jié)束，留殘余壓力第三十二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日5.2.3注射成型工藝及控制

粒狀熱塑性塑料干燥和預(yù)熱注射機(jī)料筒清洗加料塑化加料嵌件的預(yù)熱塑化注射充模凝封保壓退柱塞或螺桿冷卻固化注射制品脫模

注射成型工藝流程圖

后處理第三十三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日（1）注射成型的工藝操作過(guò)程①設(shè)定各個(gè)溫度控制溫度②各個(gè)溫度區(qū)通電加熱③加熱預(yù)塑送料，物料熔融，螺桿后退。④合模與鎖緊開始低壓快速，縮短合模周期；將閉合時(shí)，低壓低速；⑤注射裝置前移使噴咀與空模板,模具或流道口貼緊

⑥注射第三十四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日注射成型的工藝操作過(guò)程⑦保壓壓實(shí)、補(bǔ)充模具內(nèi)物料，可防止物料倒流，螺桿或柱塞在注射完畢后，繼續(xù)對(duì)熔體保持一定壓力。⑧制品冷卻由外至內(nèi)冷卻冷卻過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行另一過(guò)程，加熱預(yù)塑⑨注射裝置后退避免噴咀出現(xiàn)冷料。⑩開模，頂出制品重復(fù)第4步驟：制備下一個(gè)制品第三十五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日（2）注射成型工藝成型前的準(zhǔn)備易吸濕塑料，如PC,NY等需干燥注射過(guò)程

加料、塑化、注射充模、保壓、冷卻固化和脫模等幾個(gè)工序

制件的后處理注射制件經(jīng)脫?；驒C(jī)械加工后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。后處理主要指退火、調(diào)濕處理和二次加工等。

第三十六頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日（3）注射成型工藝條件及控制溫度

老式機(jī)只有料筒三段溫度A．料筒溫度①Ⅰ（T低）→（高）Ⅲ流動(dòng)T～分解T

流動(dòng)T粘流Tf（無(wú)定形）熔點(diǎn)（結(jié)晶聚合物）②料口末端溫度Ⅲ③Ⅰ比流動(dòng)T稍低④易降解的聚合物，嚴(yán)格控制最高T第三十七頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日B．噴咀T控制原則：噴咀大，模具小，略低料筒的最高T。反之，高于…..C．模具T

低于樹脂的Tg和Tm.?？刂圃瓌t：①具體問(wèn)題具體分析②盡可能低③無(wú)定形樹脂，熔融T↑，模具T↑，反之亦然。④結(jié)晶性樹脂，通過(guò)理解冷卻速率對(duì)結(jié)晶的影響，去把握模具的控制。第三十八頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日壓力A．背壓（塑化壓力）定義：在預(yù)塑階段（即螺桿后退時(shí)），物料對(duì)螺桿頭部新產(chǎn)生的壓應(yīng)力（壓強(qiáng)）Mpa。

保證質(zhì)量前提下，背壓越低越好B．注射壓力定義：柱塞或螺桿頂部對(duì)塑料所施加的壓力調(diào)高P有利：收縮率↓，尺寸穩(wěn)定性好調(diào)高P不利：溢邊，脹模，壓力波動(dòng)P過(guò)低：充模不足C.保壓壓力與注射壓力類似第三十九頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日注射速率q（速度υ）υ

：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)柱塞或螺桿移動(dòng)的距離（cm/s）q：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)注射塑料的量（cm3/s或g/s)調(diào)高有利：充模時(shí)壓力↑，流動(dòng)長(zhǎng)度↑。調(diào)高不利：溢邊，飛邊，脹模。過(guò)低：質(zhì)量不均勻，不密實(shí)。第四十頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日注射時(shí)間（成型周期）

定義：完成一次注塑過(guò)程所需的時(shí)間A.注射成型循環(huán)周期

τ↑，產(chǎn)率↓總的控制原則：盡可能縮短注射成型循環(huán)周期。注射時(shí)間（充模時(shí)間）一般為0~10sτ保壓時(shí)間閉模冷卻時(shí)間總冷卻時(shí)間其它時(shí)間(開模、脫模、涂拭脫模劑、安放嵌件和閉模等時(shí)間)有的注射時(shí)間定義時(shí)，沒(méi)包括保壓時(shí)間，而有的包括了保壓時(shí)間。第四十一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日注射成型周期圖

第四十二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日B．注射時(shí)間（充模時(shí)間）定義：螺桿或柱塞完成一次注射行程時(shí)所需的時(shí)間作用和控制原則：與注射速率相反C．保壓時(shí)間τt不足，熔料會(huì)從膜腔中倒流，使模內(nèi)壓力下降，以致制品出現(xiàn)凹陷，縮孔。在澆口熔體封凍前，t有影響；封凍后，t無(wú)影響D．冷卻時(shí)間ττ長(zhǎng)，避免制品在脫模時(shí)變形，但產(chǎn)率↓

τ短，脫模難第四十三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日

為什么說(shuō)在注射機(jī)上，確定了注射速度和注射時(shí)間之后，就能相應(yīng)地確定注射速率和注射量？