第三章注射成型原理及工藝.ppt

1、3.1注射成型原理及工藝,1.熱塑性塑料的工藝性能有哪些？,問(wèn)題：,3.1注射成型原理及工藝,目的和要求：,1.了解注塑工藝過(guò)程及工藝條件的選擇； 2.掌握工藝條件對(duì)塑件質(zhì)量的影響。,重點(diǎn)難點(diǎn)：,難點(diǎn)：工藝條件與各個(gè)因素之間的關(guān)系 重點(diǎn)：成型時(shí)間 成型溫度 成型壓力,又稱注射成型(Injection Molding )，主要用于熱塑性塑料的成型，也可用于熱固性塑料的成型。,3.1注射成型原理及工藝(P53),3.1.1注射成型原理及注射機(jī),注射模塑,顆粒、粉狀塑料,注射機(jī)料筒,加熱熔融,充模,冷卻固化,塑件,合模單元,注射單元,3.1 注射成型原理及工藝,3.1.1 注射成型原理及注射機(jī),1.

2、注射機(jī)的主要作用,頂件,開模與合模動(dòng)作,注射結(jié)束，進(jìn)行保壓與補(bǔ)縮,在一定壓力和速度下將塑料注入型腔,加熱熔融塑料，達(dá)粘流態(tài),3.1注射成型原理及工藝,2.注射機(jī)的分類,3.1.1注射成型原理及注射機(jī), 指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)并具有良好的可塑性的過(guò)程。,按外形可分為：臥式、立式和角式注射機(jī)。,塑化,注射機(jī)按塑化方式分為：柱塞式注射機(jī)和螺桿式注射機(jī)。,3.1注射成型原理及工藝,3.1.1注射成型原理及注射機(jī),3.柱塞式注射機(jī),很大一部分壓力用在壓實(shí)固體塑料和克服塑料與料筒摩擦。,最大注射量取決于料筒的塑化能力（與塑料受熱面積有關(guān)）與柱塞直徑與行程。,塑料靠料筒壁傳熱，柱塞推動(dòng)塑料無(wú)混合作

3、用，易產(chǎn)生塑化不均的現(xiàn)象。,3.1注射成型原理及工藝,3.1.1注射成型原理及注射機(jī),3.柱塞式注射機(jī),塑化不均：,最大注射量受限：,注射壓力損失大：,柱塞式注射機(jī)存在的缺點(diǎn)：,從柱塞開始接觸塑料到壓實(shí)塑料，注射速度逐漸增加。,3.1注射成型原理及工藝,易產(chǎn)生層流現(xiàn)象且料筒難于清洗,3.1.1 注射成型原理及注射機(jī),3.柱塞式注射機(jī),注射速度不均：,4.螺桿式注射機(jī),柱塞式注射機(jī)存在的缺點(diǎn)：,3.1注射成型原理及工藝,3.1.1注射成型原理及注射機(jī),4.螺桿式注射機(jī),螺桿式注射機(jī)模塑工作循環(huán),螺桿式注射機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：,借助螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，材料內(nèi)部也發(fā)熱，均勻塑化，塑化能力大。,3.1注射成型原理及

4、工藝,3.1.1注射成型原理及注射機(jī),4.螺桿式注射機(jī),螺桿式注射機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：,加熱缸內(nèi)的材料滯留處少，熱穩(wěn)定性差的材料也很少因滯留而分解。,由于加熱缸的壓力損失小，用較低的注射壓力也能成型。,成型周期短、效率高，生產(chǎn)過(guò)程可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,可成型形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高及帶各種嵌件的塑件。,3.1注射成型原理及工藝,螺桿式較柱塞式多一旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，產(chǎn)生分力(Ft)，可使材料在螺旋槽間產(chǎn)生熔化作用，增加了塑化能力。,3.1.1注射成型原理及注射機(jī),5.螺桿式注射機(jī)與柱塞式注射機(jī)的比較,3.1.2注射成型工藝過(guò)程,注射過(guò)程,成型后處理,成型前準(zhǔn)備,原料的檢驗(yàn)、染色和干燥,模具清理,嵌件預(yù)熱,料筒清理,退火,

5、調(diào)濕,3.1.2注射成型工藝過(guò)程,1.成型前準(zhǔn)備,原料檢驗(yàn),原料染色,原料干燥,質(zhì)量體積,流動(dòng)性,水分及揮發(fā)物含量,收縮率,烘箱干燥,紅外線干燥,熱板干燥,高頻干燥,3.1.2注射成型工藝過(guò)程,2.注射過(guò)程,原料檢驗(yàn) 預(yù)處理,合模,注射,裝入料斗,保壓,脫模,裝入嵌件,清理料筒 清理模具 涂脫模劑,嵌件清理、預(yù)熱,預(yù)塑化,塑件后處理,冷卻,3.1.2注射成型工藝過(guò)程,3.注射成型后處理,放在一定溫度的紅外線或循環(huán)熱風(fēng)烘箱、液體介質(zhì)中（礦物油，石蠟）一段時(shí)間，再緩慢冷卻。,將剛從模具中脫出的塑件放在熱水中(100120)，隔絕空氣，進(jìn)行防氧化處理，達(dá)到吸濕平衡。調(diào)濕后緩冷至室溫。,退火：,調(diào)濕：

6、,退火的溫度：高于使用溫度1020，低于相變溫度1020。,3.1.3注射成型工藝參數(shù),溫度,壓力,時(shí)間 （成型周期）,3.1.3注射成型工藝參數(shù),1.溫度,注射成型工藝條件,料筒溫度：,噴嘴溫度：,模具溫度：, 成型周期長(zhǎng)，脫模后翹曲變形，影響尺寸精度；, 產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，開裂，表面質(zhì)量下降。,溫度過(guò)高,溫度太低,略低于料筒最高溫度：防止熔料在噴嘴處產(chǎn)生“流涎”現(xiàn)象；但溫度也不能太低，否則易堵塞噴嘴。,當(dāng)Tf(Tm)Td范圍窄時(shí)，料筒溫度取偏低值。,料筒后端溫度最低，噴嘴前端最高；,在Tf(Tm)Td之間（圖3-9） ，保證塑料熔體正常流動(dòng)，不發(fā)生變質(zhì)分解；,3.1.3注射成型工藝參數(shù),2.

7、壓力,注射成型工藝條件,塑化壓力：,又稱背壓（螺桿頭部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力），由液壓系統(tǒng)溢流閥調(diào)整大小。（補(bǔ)充概念）,注射壓力：,柱塞或螺桿頭部對(duì)塑料熔體施加的壓力。注射壓力的大小一般為40130MPa，它的作用是克服熔體的流動(dòng)阻力，保證一定的充模速率。,注射壓力與塑料品種、注射機(jī)類型、模具澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸、塑件壁厚流程大小等因素有關(guān)。, 完成一次注射模塑過(guò)程所需的時(shí)間。,3.1.3注射成型工藝參數(shù),3.成型時(shí)間,注射成型工藝條件,成型周期或總周期,成型周期,充模時(shí)間,注射時(shí)間,閉模冷卻時(shí)間,其它時(shí)間,保壓時(shí)間,3.1.3注射成型工藝參數(shù),1.模塑前準(zhǔn)備及過(guò)程（填寫工藝流程圖） 2

8、.螺桿式及柱塞式注射機(jī)的不同特點(diǎn)？,思考與練習(xí)：,1.注射過(guò)程分為哪幾個(gè)階段？,問(wèn)題：,2.注射成型工藝條件有哪些？,1.了解壓縮成型工藝過(guò)程及工藝條件的選擇； 2.掌握工藝條件對(duì)塑件質(zhì)量的影響。,目的與要求：,重點(diǎn)與難點(diǎn)：,難點(diǎn)：工藝條件與各因素的關(guān)系 重點(diǎn)：成型壓力 成型溫度 壓縮時(shí)間,塑料成型工藝規(guī)程的制訂（P66）,一、壓縮模塑原理,3.2 塑料壓縮模塑工藝,壓縮模塑,1.成型方法,又稱為模壓成型或壓制。主要用于熱固性塑料的成型，也可以用于熱塑性塑料的成型。,粉粒狀、纖維狀的料,置于成型溫度的型腔中,合模加壓,成型固化,一、壓縮模塑原理,3.2 塑料壓縮模塑工藝,2.壓縮模塑特點(diǎn),塑料

9、直接加入型腔，加料腔是型腔的延伸。,模具是在塑件最終成型時(shí)才完全閉合,壓力通過(guò)凸模直接傳給塑料,不易獲得尺寸精度尤其是高精度的塑件,不能壓制帶有精細(xì)、易斷嵌件及較多嵌件的塑件。,有利于成型流動(dòng)性較差的以纖維為填料的聚合物,生產(chǎn)周期長(zhǎng)、效率低。,一、壓縮模塑原理,3.2 塑料壓縮模塑工藝,2.壓縮模塑特點(diǎn),操作簡(jiǎn)單，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。,一模多腔,塑件收縮小、變形小、各向性能均勻、強(qiáng)度高。,可壓制較大平面塑件或一次壓制多個(gè)塑件,沒(méi)有澆注系統(tǒng)，料耗少,二、模壓設(shè)備,3.2 塑料壓縮模塑工藝,1.模壓設(shè)備作用,2.模壓設(shè)備的種類,按傳動(dòng)方式分,機(jī)械式壓機(jī)：螺旋式壓力機(jī),液壓機(jī)：水壓機(jī)和油壓機(jī),提供所需的壓

10、力,開模頂件,合模,某些情況下也傳遞壓縮過(guò)程中所需的熱量,3.2 塑料壓縮模塑工藝,液壓機(jī)按機(jī)身結(jié)構(gòu)分,立柱式 用于大中型壓機(jī),框架式 用于中小型壓機(jī),2.模壓設(shè)備的種類,二、模壓設(shè)備,2.模壓設(shè)備的種類,3.2 塑料壓縮模塑工藝,液壓機(jī)按加壓形式分,上壓式：工作液缸位于上端，下部是固定工作臺(tái)。,下壓式：工作液缸位于下端，操作不便，很少使用。,為了保證壓縮模塑的正常進(jìn)行，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)膲簷C(jī)，并校核模具與壓機(jī)的關(guān)系。,二、模壓設(shè)備,三、壓縮模塑工藝,3.2 塑料壓縮模塑工藝,模壓前的準(zhǔn)備,模壓過(guò)程,模壓后處理,預(yù)熱和干燥,預(yù)壓,嵌件的安放,加料,合模,排氣,保壓與固化,脫模,模具清理,整形去應(yīng)力,

11、修飾拋光,特殊處理,壓縮模塑工作循環(huán)圖,為方便操作和提高塑件的質(zhì)量，先用預(yù)壓模將粉狀、纖維狀的塑料粉在預(yù)壓機(jī)上壓成重量一定、形狀一致的錠料。,三、壓縮模塑工藝,3.2 塑料壓縮模塑工藝,1.模壓前的準(zhǔn)備,預(yù)壓,預(yù)壓方法：,采用預(yù)壓錠料的優(yōu)點(diǎn)：,加料快而準(zhǔn)確,降低壓縮率，減小壓料腔尺寸，空氣含量少，不僅傳熱快且氣泡少。,生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，實(shí)際生產(chǎn)中一般不進(jìn)行預(yù)壓。,三、壓縮模塑工藝,3.2 塑料壓縮模塑工藝,1.模壓前的準(zhǔn)備,采用預(yù)壓錠料的優(yōu)點(diǎn)：,避免加料過(guò)程粉塵飛揚(yáng)，改善勞動(dòng)條件。,可提高預(yù)熱溫度，縮短預(yù)熱和固化時(shí)間。,錠料與塑件形狀類似，便于成型復(fù)雜或帶細(xì)小嵌件的塑件。,三、壓縮模塑工藝,3.2

12、 塑料壓縮模塑工藝,1.模壓前的準(zhǔn)備,對(duì)壓塑粉的要求：,預(yù)壓條件：,顆粒最好大小相間 壓縮率（塑料錠料）宜為3.0左右 含有潤(rùn)滑劑,壓力：壓力范圍40200MPa,溫度：室溫或5090預(yù)壓,原則：錠料的密度達(dá)到塑件最大密度的80%,三、壓縮模塑工藝,3.2 塑料壓縮模塑工藝,1.模壓前的準(zhǔn)備,預(yù)熱和干燥,塑料成型前加熱的目的：,干燥,預(yù)熱,塑料成型前加熱的方法：,高頻加熱,紅外線預(yù)熱,烘箱預(yù)熱,熱板預(yù)熱,為壓縮模提供熱塑料,去除水分和揮發(fā)物,作為塑件中導(dǎo)電部分或使塑件與其它零件相連接的零件。,三、壓縮模塑工藝,3.2 塑料壓縮模塑工藝,1.模壓前的準(zhǔn)備,嵌件的安放,嵌件的安放要求位置正確、平穩(wěn)

13、,嵌件 ,常用嵌件有軸套、螺釘、螺帽、接線柱等等,大嵌件在模具裝上壓機(jī)后要先預(yù)熱,三、壓縮模塑工藝,3.4 塑料壓縮模塑工藝,2.模壓過(guò)程,加料,加料的關(guān)鍵是加料量,定量的方法：,合理堆放塑料，粉料或粒料的堆放要做到中間高四周低，便于氣體排放。,容量法：方便但不很準(zhǔn),重量法：準(zhǔn)確、麻煩,計(jì)件法：預(yù)壓錠料，計(jì)數(shù)放入,三、壓縮模塑工藝,3.4 塑料壓縮模塑工藝,2.模壓過(guò)程,合模,凸模觸及塑料之后：減慢合模速度（利于排氣）,凸模觸及塑料之前：盡量加快合模速度（縮短周期，避免塑料過(guò)早固化）,加料后即可合模，合模時(shí)間一般從幾秒到幾十秒不等。,合模過(guò)程分為兩個(gè)部分：,合模后加壓至一定壓力，立即卸壓，凸模

14、稍微抬起，連續(xù)次。,三、壓縮模塑工藝,3.4 塑料壓縮模塑工藝,2.模壓過(guò)程,排氣,排除水分和揮發(fā)物變成的氣體及化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物，以免影響塑件性能與表面質(zhì)量。,流動(dòng)性好的塑料采用遲壓法，即從凸模與塑料接觸到壓模完全閉合的過(guò)程中停頓1530秒。,塑件帶有小型金屬嵌件則不采用排氣操作，以免移位或損壞。,方法：,目的：,在成型壓力與溫度下保持一定的時(shí)間，使交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行到要求的程度。,從壓模閉合加壓至卸壓取出塑件所用的時(shí)間。,三、壓縮模塑工藝,3.4 塑料壓縮模塑工藝,2.模壓過(guò)程,保壓與固化,欠熟,過(guò)熟,不足,過(guò)度,保壓時(shí)間長(zhǎng)短受塑料類型、預(yù)熱情況、塑件形狀及壓縮程度的影響。,保壓時(shí)間：,固化階段的

15、要求：,固化程度,三、壓縮模塑工藝,3.4 塑料壓縮模塑工藝,2.模壓過(guò)程,脫模,復(fù)雜塑件在壓力下冷卻至一定溫度后再脫模,塑件脫模方法：,模外手動(dòng)推出,推出機(jī)構(gòu)機(jī)自動(dòng)推出,三、壓縮模塑工藝,3.4 塑料壓縮模塑工藝,3.模壓后處理,用銅鏟或壓縮空氣清理，以免損模具外觀,模具清理,整形去應(yīng)力,在整形模中冷卻,脫模后放入一定溫度的油池或烘箱中緩慢冷卻，或者進(jìn)行退火處理,大型、厚壁件,對(duì)薄壁易變形件,三、壓縮模塑工藝,3.2 塑料壓縮模塑工藝,3.模壓后處理,修飾拋光,特殊處理,二次加工：防潮、美觀(電鍍、噴涂),去飛邊、毛刺、表面拋光,檢查塑料質(zhì)量,預(yù)壓、預(yù)熱、干燥,稱 料,清洗嵌件，嵌件預(yù)熱,清

16、 理 壓 模 涂 脫 模 劑,放嵌件,加 料,合 模 加熱加壓,排 氣 加熱卸壓,固 化 保溫保壓,開 模 卸壓脫模,塑 件 整 形,去 應(yīng) 力 處 理,塑件送至下一工序,壓縮模塑工作循環(huán),2.3 壓注模塑成型工藝,一、壓注成型原理,在壓縮成型基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種熱固性塑料的成型方法，又稱傳遞成型、擠膠成型。,模具閉合 熱固性塑料放入加料室 受熱熔融 塑料在壓力下經(jīng)澆注系統(tǒng)充滿型腔 固化成型 開模取件,二、壓注成型特點(diǎn),2.3 壓注模塑成型工藝,1.加料前模具處于閉合狀態(tài)。,4.模具結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，制造成本較高，成型壓力較大，操作復(fù)雜，耗料比壓縮模多。,2.塑件飛邊很薄，尺寸準(zhǔn)確，性能均勻，質(zhì)量

17、較高。,3.可以成型深孔、形狀復(fù)雜、帶有精細(xì)或易碎嵌件的塑件。,5.氣體難排除，一定要在模具上開設(shè)排氣槽。,二、壓注成型工藝過(guò)程,2.3 壓注模塑成型工藝,與壓縮成型區(qū)別是：,壓注：合模加料,壓縮：加料合模,三、壓注成型工藝條件及設(shè)備,2.3壓注模塑成型工藝,1.壓注成型工藝條件,壓注壓縮，塑料在壓力和溫度的作用下，因?yàn)榱鹘?jīng)澆口時(shí)的料少，加熱快而均勻，化學(xué)反應(yīng)也均勻，所以塑料進(jìn)入型腔時(shí)已臨近樹脂固化的最后溫度。,模具溫度,比壓縮成型低1530，一般在130190 。,成型壓力,經(jīng)澆注系統(tǒng)壓力有消耗，壓注(23)壓縮，要保證塑料1030秒內(nèi)充滿型腔。,保壓時(shí)間,三、壓注成型工藝條件及設(shè)備,2.3 壓注模塑成型工藝,2. 成型設(shè)備,四、壓注成型對(duì)塑料的要求,1.未達(dá)到硬化溫度前塑料應(yīng)有較大流動(dòng)性,2.達(dá)到硬化溫度后應(yīng)具有較快的硬化速度,如：酚醛、三聚氰胺甲醛、環(huán)氧樹脂等,普通液壓機(jī) 專用液壓機(jī)（雙壓式液壓機(jī)）,2.4 擠出模塑成型工藝,一、擠出成型原理,將熔融的塑料自模具內(nèi)以擠壓的方式往外推出，而得到與?？谙嗤瑤缀涡螤畹牧黧w，冷卻固化后，得到所要的零件。,2.4 擠出模塑成型工藝,二、擠出成型設(shè)備,控制系統(tǒng),擠出機(jī)組,擠出系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)、機(jī)身,機(jī)頭、定型裝置、冷卻裝置、牽引裝置、切割裝置、卷取裝置,輔機(jī)：,擠出機(jī)：,2.4 擠出