注射成型原理及工藝特性

關(guān)于注射成型原理及工藝特性第1頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、注射成型原理將粒狀或粉狀的塑料加入到注射機(jī)的料斗，在注射機(jī)內(nèi)塑料受熱熔融并使之保持流動(dòng)狀態(tài)，然后在一定壓力下注人閉合的模具，經(jīng)冷卻定型后，熔融的塑料就固化成為所需的塑件。第2頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三第3頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三第4頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三注射成型工作循環(huán)加料合模注塑充模保壓補(bǔ)縮冷卻定型開(kāi)模清模塑件脫模預(yù)塑第5頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、注射成型特點(diǎn)

注射成型的生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)率高，采用注射成型可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜，尺寸要求高及帶有各種嵌件的塑件，這是其它塑料成型方法都難以達(dá)到的；其次，注射成型在生產(chǎn)過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，如注射、脫模、切除澆口等操作過(guò)程都可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因而注射成型得到了廣泛的應(yīng)用。第6頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三優(yōu)點(diǎn)：成型周期短、生產(chǎn)效率高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化能成型形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定適應(yīng)范圍廣第7頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三缺點(diǎn)：注塑設(shè)備價(jià)格較高；注塑模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜；生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、不適合于單件小批量的塑件生產(chǎn)。到目前為止，除氟塑料以外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用注塑成型的方法成型。另外，一些流動(dòng)性好的熱固性塑料也可用注塑成型。第8頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三第三章注射成型原理及工藝特性第二節(jié)注射成型工藝過(guò)程第9頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三加料塑化充模保壓倒流冷卻脫模成型前的準(zhǔn)備注塑過(guò)程塑件的后處理注射成型工藝退火處理調(diào)濕處理原料外觀檢驗(yàn)及工藝性能測(cè)定塑料預(yù)熱和干燥料筒清洗嵌件預(yù)熱脫模劑的選用注射成型工藝過(guò)程注射第10頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、成型前準(zhǔn)備原料外觀檢驗(yàn)及工藝性能測(cè)定：包括塑料色澤、粒度及均勻性、流動(dòng)性（熔體指數(shù)、粘度）熱穩(wěn)定性及收縮率的檢驗(yàn)。塑料預(yù)熱和干燥：除去物料中過(guò)多的水分和揮發(fā)物，以防止成型后塑件表面有缺陷或發(fā)生降解，影響塑料制件的外觀和內(nèi)在質(zhì)量。物料干燥的方法：小批量生產(chǎn)，采用烘箱干燥；大批量生產(chǎn)，采用沸騰干燥或真空干燥。第11頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三料筒清洗：當(dāng)改變產(chǎn)品、更換原料及顏色時(shí)均需清洗料筒。嵌件預(yù)熱：減少物料和嵌件的溫度差，降低嵌件周?chē)芰系氖湛s應(yīng)力，保證塑件質(zhì)量。脫模劑的選用：常用脫模劑包括硬脂酸鋅、液態(tài)石蠟和硅油。第12頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、注射過(guò)程加料將粒狀或粉狀塑料加入注射機(jī)的料斗。塑化通過(guò)注射機(jī)加熱裝置的加熱，使得螺桿中的塑料原料熔融，成為具有良好的可塑性的塑料熔體。充模塑化好的塑料熔體在注射機(jī)柱塞或螺桿的推動(dòng)作用下，以一定的壓力和速度經(jīng)過(guò)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入并充滿模具型腔。第13頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三保壓補(bǔ)縮從熔體充滿型腔后，在注射機(jī)柱塞或螺桿推動(dòng)下，熔體仍然保持壓力進(jìn)行補(bǔ)料，使料筒中的熔料繼續(xù)進(jìn)入型腔，以補(bǔ)充型腔中塑料的收縮需要，并且可以防止熔體倒流。澆口凍結(jié)后的冷卻經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使型腔內(nèi)的熔融塑料凝固成固體，確保當(dāng)脫模時(shí)塑件有足夠的剛度，不致產(chǎn)生翹曲或變形。脫模塑件冷卻到一定的溫度,推出機(jī)構(gòu)將塑件推出模外。第14頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三注射過(guò)程：合模（動(dòng)模向定模移動(dòng)）第15頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三注射過(guò)程：合模（動(dòng)模與定模形成模腔）第16頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三注射過(guò)程：注塑（噴嘴移到定模的澆口套，向模腔注入膠料）第17頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三注射過(guò)程：保壓、冷卻定型。第18頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三注射過(guò)程：開(kāi)模（動(dòng)模、噴嘴移開(kāi)定模）第19頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三注射過(guò)程：頂桿將塑件頂出第20頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、塑件后處理后處理原因及作用：由于塑化不均勻或由于塑料在型腔內(nèi)的結(jié)晶、取向和冷卻不均勻；或由于金屬嵌件的影響或由于塑件的二次加工不當(dāng)?shù)仍?，塑件?nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應(yīng)力，從而導(dǎo)致塑件在使用過(guò)程中產(chǎn)生變形或開(kāi)裂，因此，應(yīng)該設(shè)法消除。第21頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三退火處理：將塑件在定溫的加熱液體介質(zhì)（如熱水、熱油和液體石蠟等）或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時(shí)間，然后緩慢冷卻至室溫的一種熱處理工藝。溫度高于使用溫度10°~15°或低于熱變形溫度10°~20°。時(shí)間與塑料品種和塑件厚度有關(guān)一般可按每毫米約半小時(shí)計(jì)算。作用消除塑件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定塑件尺寸，提高結(jié)晶度、穩(wěn)定結(jié)晶結(jié)構(gòu)，從而提高其彈性模量和硬度。第22頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三調(diào)濕處理：將剛脫模的塑件放入加熱介質(zhì)（如沸水、醋酸鉀溶液）中，加快吸濕平衡速度的一種后處理方法。（主要用于吸濕性很強(qiáng)且又容易氧化的塑料，如PA）溫度100~121℃（熱變形溫度高時(shí)取上限，反之取下限）。時(shí)間保溫時(shí)間與塑件厚度有關(guān)，通常取2~9h。目的消除殘余應(yīng)力；使制品盡快達(dá)到吸濕平衡，以防止在使用過(guò)程中發(fā)生尺寸。第23頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三第三章注射成型原理及工藝特性第三節(jié)注射成型的工藝參數(shù)第24頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三溫度壓力時(shí)間料筒溫度噴嘴溫度模具溫度——控制塑料的塑化和流動(dòng)影響塑料的流動(dòng)和冷卻塑化壓力（背壓）注射壓力重要參數(shù)第25頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、溫度（1）料筒溫度料筒溫度應(yīng)在粘流溫度（或熔點(diǎn)）和熱分解溫度之間。柱塞式料筒溫度高于螺桿式料筒溫度10～20℃。塑料特性：熱敏性塑料如聚甲醛、聚氟乙烯等要嚴(yán)格控制料筒的最高溫度和在料筒中的停留時(shí)間；增加玻璃纖維的熱塑性塑料由于流動(dòng)性差而要適當(dāng)提高料筒溫度。熱固性塑料為防止熔體在料筒時(shí)發(fā)生早期硬化，料筒溫度趨向取小值。塑件及模具結(jié)構(gòu)：對(duì)于薄壁制件料筒溫度高于厚壁制件；形狀復(fù)雜或帶有嵌件的制件料筒溫度也應(yīng)高一些。第26頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三料筒溫度的分布，一般遵循前高后低的原則，即料筒后段（加料口）溫度最低，噴嘴溫度最高。對(duì)螺桿式注射機(jī)為防止因螺桿與熔料、熔料與熔料、熔料與料筒之間的剪切摩擦熱而導(dǎo)致塑料熱降解，可使料筒前段溫度略低于中段。判斷料筒溫度是否合適，可采用對(duì)空注射法觀察或直接觀察塑件質(zhì)量的好壞。對(duì)空注射時(shí)，如果料流均勻、光滑、無(wú)泡、色澤均勻則說(shuō)明料溫合適；如果料流毛糙，有銀絲或變色現(xiàn)象，則說(shuō)明料溫不合適。第27頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三（2）噴嘴溫度一般略低于料筒最高溫度，以防止熔料在噴嘴處產(chǎn)生流涎現(xiàn)象。但不能過(guò)低，否則熔料在噴嘴處會(huì)出現(xiàn)早凝而將噴嘴堵塞，或者有早凝料注入模腔而影響塑件的質(zhì)量。第28頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三（3）模具溫度模具溫度的高低決定于塑料的特性、塑件尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求及其它工藝條件。模具溫度↑，流動(dòng)性↑，密度和結(jié)晶度↑，收縮率和生產(chǎn)率↓。模具溫度通常是由通入定溫的冷卻介質(zhì)來(lái)控制的；也有靠熔料注入模具自然升溫和自然散熱達(dá)到平衡的方式來(lái)保持一定的溫度；在特殊情況下，也可用電阻絲和電阻加熱棒對(duì)模具加熱來(lái)保持模具的定溫。但無(wú)論怎樣，對(duì)塑料熔體來(lái)說(shuō)，都是冷卻的過(guò)程。第29頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、壓力（1）塑化壓力（背壓）：指采用螺桿式注射機(jī)時(shí)，螺桿頂部熔體在螺桿旋轉(zhuǎn)后退時(shí)所受的壓力。塑化壓力增加，熔體的溫度及其均勻性提高、色料的混合均勻并排出熔體中的氣體。但塑化速率降低，延長(zhǎng)成型周期。一般操作中，在保證塑件質(zhì)量的前提下，塑化壓力應(yīng)越低越好，一般為6MPa左右，通常很少超過(guò)20MPa第30頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三（2）注射壓力指柱塞或螺桿頂部對(duì)塑料熔體所施加的壓力。作用：注射時(shí)克服熔體流動(dòng)充模過(guò)程中的流動(dòng)阻力，使熔體具有一定的充模速率；保壓時(shí)對(duì)熔體進(jìn)行壓實(shí)和防止倒流。大?。喝Q于注射機(jī)的類(lèi)型、塑料的品種、模具結(jié)構(gòu)、模具溫度、塑件的壁厚及澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和尺寸等。第31頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三一般情況下：粘度高的塑料注射壓力>粘度低的塑料；薄壁、面積大、形狀復(fù)雜塑件注射壓力高；模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，澆口尺寸較大，注射壓力較低；柱塞式注射機(jī)注射壓力>螺桿式注射機(jī)；料筒溫度、模具溫度高，注射壓力較低。第32頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三成型周期注射時(shí)間其他時(shí)間充模時(shí)間(3~5s)保壓時(shí)間(20~120s)合模冷卻時(shí)間(30~120s)（開(kāi)模、脫模、噴涂脫模劑、安放嵌件、合模時(shí)間）完成一次注塑過(guò)程所需的時(shí)間稱為注塑成型周期。三、時(shí)間第33頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三第三章注射成型原理及工藝特性第四節(jié)塑料成型工藝規(guī)程的制訂第34頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三根據(jù)塑件的使用要求及塑料的工藝特性，正確選擇成型方法，確定成型工藝過(guò)程及成型工藝條件，合理設(shè)計(jì)塑料模具及成型設(shè)備的選擇等，保證成型工藝的順利進(jìn)行是的塑件達(dá)到要求的這一系列工作通常稱為制定塑件的工藝規(guī)程。它是塑料成型生產(chǎn)中的一種具有指導(dǎo)性的技術(shù)文件，是組織生產(chǎn)的重要依據(jù)，貫穿于生產(chǎn)工藝過(guò)程的各個(gè)階段，必須嚴(yán)格執(zhí)行。第35頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、塑件的分析

塑件的形狀、結(jié)構(gòu)決定了模具的結(jié)構(gòu)，且對(duì)塑件能否順利成型及成型后的質(zhì)量有很大的影響。為了確保塑件質(zhì)量，通常需要注意以下幾點(diǎn)：1.塑料的分析(1)塑料使用性能的分析(2)塑料工藝性能的分析第36頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三2.塑件結(jié)構(gòu)、尺寸及公差、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的分析(1)塑件結(jié)構(gòu)是否滿足成型工藝性的要求(2)塑件尺寸、公差及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)第37頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、塑件成型方法及工藝流程的確定根據(jù)塑料的特性、塑件的要求以及塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸、生產(chǎn)批量、使用條件和成型設(shè)備等因素，提出一系列切實(shí)可行的成型方案。通過(guò)各方案的對(duì)比分析，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)條件確定塑件的最佳成型方法。塑件成型方法確定之后，就應(yīng)確定其工藝流程。第38頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、成型工藝條件的確定

各種成型方法所成型出的合格塑件都應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)墓に嚄l件。影響塑料成型工藝的因素很多，需要控制的工藝條件也多，且各工藝條件之間關(guān)系又很密切，所以必須根據(jù)塑料的特性和實(shí)際情況全面分析，初選較為合理的工藝條件，然后在試模過(guò)程中根據(jù)塑件成型的實(shí)際情況及塑件的檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)工藝條件逐步進(jìn)行修正。第39頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三四、設(shè)備和工具的選擇當(dāng)成型方法確定后，則要選擇合適的成型設(shè)備，并對(duì)設(shè)備與模具的有關(guān)工藝及安裝參數(shù)進(jìn)行校核，不同成型方法使用的成型設(shè)備不同。除成型設(shè)備外，其他工序也需要選擇相應(yīng)的設(shè)備，并按照工序注明所用設(shè)備的規(guī)格型號(hào)及技術(shù)參數(shù)。第40頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三五、工藝文件的制定編制工藝文件就是將上述工藝規(guī)程編制的內(nèi)容和參數(shù)匯總后并以適當(dāng)?shù)墓に囄募男问酱_定下來(lái)，作為生產(chǎn)準(zhǔn)備和生產(chǎn)過(guò)程的依據(jù)。塑料零件工藝過(guò)程卡片就是生產(chǎn)中最主要的工藝文件。第41頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三習(xí)題1．闡述螺桿式注射機(jī)注射成型原理。答：螺桿式注射機(jī)注射成型原理如下：顆粒狀或粉狀塑料經(jīng)料斗加入到外部安裝有電加熱圈的料筒內(nèi)，顆粒狀或粉狀的塑料在螺桿的作用下邊塑料化邊向前移動(dòng)，欲塑著的塑料在轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿作用下通過(guò)其螺旋槽輸送至料筒前端的噴嘴附近；螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)使塑料進(jìn)一步塑化，料溫在剪切摩檫熱的作用下進(jìn)一步提高，塑料得以均勻塑化。當(dāng)料筒前端積聚的熔料對(duì)螺桿產(chǎn)生一定的壓力時(shí)，螺桿就在運(yùn)動(dòng)中后退，直至與調(diào)整好的行程開(kāi)關(guān)相接觸，具有模具一次注射量的塑料欲塑和儲(chǔ)料（即料筒前部熔融塑料的儲(chǔ)量）結(jié)束；接著注射液壓缸開(kāi)始工作，與液壓缸活塞相連接的螺桿以一定的速度和壓力將溶料通過(guò)料筒前端的噴嘴注入溫度較低的閉合模具型腔中；保壓一定時(shí)間，經(jīng)冷卻固化后即可保持模具型腔所賦予的形狀；然后開(kāi)模分型，在推出機(jī)構(gòu)的作用下，將注射成型制件推出型腔。第42頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三2．?dāng)⑹鲎⑸涑尚凸に囘^(guò)程。答：注射成型工藝過(guò)程包括成型前的準(zhǔn)備，注射過(guò)程和塑件的后處理三部分。（1）成型前的準(zhǔn)備：原料外觀的檢查和工藝性能測(cè)定；原材料的染色及對(duì)料粉的造粒；對(duì)易吸濕的塑料進(jìn)行充分的預(yù)熱和干燥，防止產(chǎn)生斑紋、氣泡和降解等缺陷；生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)的料筒清洗；對(duì)帶有嵌件塑料制件的嵌加進(jìn)行預(yù)熱及對(duì)脫模困難的塑料制件選擇脫模劑等。（2）注射過(guò)程：加料、塑化、注射、冷卻和脫模。注射過(guò)程又分為充模、保壓、倒流、交口凍結(jié)后的冷卻和脫模。（3）塑件的后處理：退火處理、調(diào)濕處理。第43頁(yè)，講稿共47頁(yè)，2023年5月2日，星期三3．注射成型工藝參數(shù)中的溫度控制包括哪些內(nèi)容？如何加以控制。答：注射成型工藝參數(shù)中的溫度控制包括料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度。料筒溫度分布一般采用前高后低的原則，即料筒的加料口（后段）處