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第六章第六章 注射模塑注射模塑 刘长维刘长维 材料科学材料科学与与工程学院工程学院 1 2 6.1 概述 6.2 注射模塑设备 6.3 注射成型机的主要技术参数 6.4 注射成型工艺过程分析 6.5 注射成型工艺参数设置 6.6 几种常用塑料的注射模塑特点 6.7 注射成型的发展 主要内容 3 注射成型产品示例注射成型产品示例 4 注塑成型的概念：粒状或粉状塑料通过螺杆的旋转和外 部的加热作用，使它受热熔化至流动状态，然后在螺杆的 连续高压高速作用下，熔融塑料被压缩并向前移动，通过 喷嘴射出，注入一个温度较低的闭合模具中，充满模具的 塑料经冷却硬化，即可保持模具型腔所赋予的形状，开启 模具，即完成一个注塑成型。 许多细部，诸如凸起部、肋、螺纹，都可以在注射 模塑一步操作中成型出来。 6.1 概述 注塑成型的基本过程 1. 塑化 Plastification 加热塑料，使其达到熔化状态，并具有良好的塑性。 要求：1）提供足够的注射量； 2）温度均匀； 3)不产生降解 2. 注射Injection 对熔融物料施加高压高速，使熔体快速充满模具型腔。 3. 模塑（冷却定型）molding,cooling,solidification 熔体在模具内冷却硬化 14 . 注射过程是 三个条件：温度、压力、时间 三个要素：模塑材料、注射机、注射模 的有机结 合过程。 1柱塞 2料斗 3冷却套 4分流梭 5加热器 6喷 嘴 7固定模板 8制品 9活动模板 10顶出杆 注射机和模塑的剖面图 注射过程 15 16 Process ; 适用加工范围：渐变与突变螺杆。适用加工范围：渐变与突变螺杆。 塑化塑化结构型式的影响结构型式的影响 普通型普通型螺杆的缺点螺杆的缺点 1 1）塑化能力较低（转速较低、）塑化能力较低（转速较低、h h 3 3 浅）浅）； 2 2）塑化质量波动（温度、混合）；）塑化质量波动（温度、混合）； 3 3）难以适应特殊工艺要求；）难以适应特殊工艺要求； 注射机的螺杆结构变化 螺杆结构 a) 三段式螺杆 b) 带有剪切混合元件的三段式螺杆 c)带有剪切混合元件的屏障型螺杆 塑化结构型式的影响塑化结构型式的影响 新型螺杆 塑化结构型式的影响塑化结构型式的影响 通用型螺杆的主要参数及配合通用型螺杆的主要参数及配合间隙间隙 塑化塑化结构型式的影响结构型式的影响 螺杆螺杆头头 作用：作用： 1 1、排净熔料、防止、排净熔料、防止 滞料分解；滞料分解； 2 2、隔断螺槽与注射、隔断螺槽与注射 熔料；防止注射熔料；防止注射 时熔料回泄。时熔料回泄。 结构性能：结构性能： 1 1、止逆、止逆、启闭灵活启闭灵活 2 2、注射时回泄量及、注射时回泄量及 发热量最低。发热量最低。 塑化塑化结构型式的影响结构型式的影响 型式型式: : 止逆螺杆头防止注射时熔料回泄止逆螺杆头防止注射时熔料回泄 的螺杆头。的螺杆头。 作用：加工中、低粘度的塑料。作用：加工中、低粘度的塑料。 螺杆头部的结构 各种止逆环 止逆环轴 承压环 止逆环 (后) A) B) A)常见的止逆环 B)止逆环的改进形式 头部 止逆环 (前) 塑化结构型式的影响塑化结构型式的影响 型式型式: : 尖头螺杆头；尖头螺杆头； a. a. 带小锥角（带小锥角（ 2020左右）；左右）； b. b. 附有螺纹的螺杆头。附有螺纹的螺杆头。 作用：加工高粘度、热敏性塑料作用：加工高粘度、热敏性塑料 ，主要防止停滞热解。，主要防止停滞热解。 塑化结构型式的影响塑化结构型式的影响 止止逆环的要求逆环的要求 启闭灵活，回泄量小，发热量低。启闭灵活，回泄量小，发热量低。 (1) (1) 止逆环与料筒的配合（简称环隙止逆环与料筒的配合（简称环隙 ）要合适。）要合适。 a. a. 大，回泄大，产生高剪切流动和热解现象；大，回泄大，产生高剪切流动和热解现象； b. b. 小，止逆动作的效果差；小，止逆动作的效果差； c. 0.05c. 0.050.15mm0.15mm； d. d. 止逆环宽度止逆环宽度B B (0.6-0.8)D(0.6-0.8)D ( (直径直径) )。 (2) (2) 螺杆头处的流通截面要适当。螺杆头处的流通截面要适当。 a. a. 熔料流通面积熔料流通面积F F 1 1 小，或止逆环的位移量小，小，或止逆环的位移量小， 则则 限流作用大，降低螺杆塑化能力，限流作用大，降低螺杆塑化能力，, , 工艺不稳定。工艺不稳定。 塑化结构型式的影响塑化结构型式的影响 (2) (2) 螺杆头处的流通截面要适当。螺杆头处的流通截面要适当。 b.b. F F 1 1 大，止逆动作迟缓，止逆效果降低，影响注出量的精度。大，止逆动作迟缓，止逆效果降低，影响注出量的精度。 c. c. 止逆环位移量止逆环位移量 h h 3 3 ； d. d. 螺槽截面积螺槽截面积F F与止逆环密封端流通面积与止逆环密封端流通面积F F 1 1 之比为：之比为： F/FF/F 1 1 0.2-0.30.2-0.3 (3) (3) 启闭灵活。启闭灵活。 (4) (4) 实现止逆的必要条件实现止逆的必要条件：P(FP(F 1 1 -F-F 2 2 )+RpF)+RpF 1 1 - -熔料压力；熔料压力； R-R-磨擦阻力；磨擦阻力； F F 1 1 - -止逆环密封端的环形面积止逆环密封端的环形面积 F F 2 2 - -螺杆头与止逆环左端相接触面积。螺杆头与止逆环左端相接触面积。 塑化结构型式的影响塑化结构型式的影响 注射结构型式的影响注射结构型式的影响 单缸后置式（无轴承）：单缸后置式（无轴承）： 注射结构型式的影响注射结构型式的影响 单缸后置式（有轴承）：单缸后置式（有轴承）： 注射结构型式的影响注射结构型式的影响 n n 双缸式双缸式 60 喷嘴 a.作用： 引导物料从料筒进入模具； 控制料流，防止物料流涎，使物料流积存在料筒前端； 提高注射压力，使物料具有一定射程； 进一步塑化。 b.种类： 按喷嘴分： 通用式(延伸式)：喷嘴孔径大，呈短管状，优点是 阻力小。适用于粘度高的塑料。 自锁式：用于注射粘度较低的塑料。 杠杆针阀式： 61 通用式(延伸式)： 62 自锁式 63 自锁式喷嘴的原理自锁式喷嘴的原理 64 杠杆针阀式： 65 二.锁模系统 1.组成：固定模板、活动模板、拉杆、油杆、连杆以及模具调整 机构、制品顶出机构。 2.功能：启闭模具、锁紧模具、调整模具、顶出制品。 3.要求： 要有足够锁模力F（单位：kN或吨） FPA P：注射压力 A：制品在施压方向上的投影面积 66 机械式锁模装置 单曲轴锁模机构 68 液压机械锁模装置 双曲轴锁模机构 锁模机构 单缸直压式合模装置 72 液压式锁模装置 增压式合模装置 充液式合模装置：应用不同直径的两个液压缸组合在一起，大直径液压缸用于 锁模，小直径液压缸用于移模，分别满足增大锁模力和快速移模的要求。 74 要有足够的模板面积、模板行程和模板间的开距，以适应不同 外型尺寸制品的成型要求； SkH+H1+H2+510 Sk：模板间开距 H：模具厚度 H1：顶出距离 H2：制品厚度 锁模系统运转灵活、安全，速度可调，运行平稳，闭模先快后 慢，开模先慢后快，以防止模具的碰撞。按实现锁模力的方式分类 ：机械式、液压式、液压机械组合式。 应有足够的顶出力和顶出距离，调模要方便。 75 三.模具 1.种类：压制模具、压铸模、中空吹塑模、压力成型模、冲压 模、挤出模具、注射模具。其中主要的是挤出模具、注射模具 。 2.注射模具 组成：浇注系统、成型零件、结构零件 a.浇注系统：塑料熔体从喷嘴流入型腔前的流道。包括主流 道、分流道、冷料井、浇口。 b.成型零件：指构成制品形状的各种零件，主要包括动、定 模的型腔、型芯、排气孔。 c.结构零件：指构成模具各种结构的零件。 模具 77 9前夹模 板 10 凸模 11阴模 12分流道 13主流道 衬套 14冷料穴 15 浇口 16型腔 17冷却通 道 18定模 19分型面 20动模 21承压板 22制品 23分流道 24主流道 1 用作推顶 脱模板的孔 2脱模板 3脱模杆 4承压柱 5 后夹模板 6动模 7回顶杆 8导柱 78 简介 a.主流道：指连接喷嘴到分流道的一段流道，与喷嘴处于同 一轴线上。一般是圆锥形，锥度26，进口直径一般为48mm 。 b.冷料穴：设在主流道末端的一个空穴。 作用： 用来捕集喷嘴端部两次注射间所产生的冷料； 拉出主流道的残余物料； 使制品固定在动模一侧，便于脱模机构顶出制品。 c.分流道：主流道和浇口间的过度部分。一般要对称分布，距 离相等，长度尽量短一些。 79 d.浇口：主流道连接型腔的通道。 作用： 控制料流的速度； 在注射中，由于浇口部分的物料比较早的凝固，防止物料倒流 使通过的物料受到较强的剪切而升高温度，从而降低熔体粘度 ，提高流动性 ； 便于制品与流道系统分离。 优点：增加流速； 可产生较大的摩擦热； 小口径可控制和缩短补料时间； 小口径，硬化快，防止倒流，缩短模塑周期； 便于制件修饰和分离。 80 e.型腔：赋予制品形状的部分。 赋予制品外部形状的部分凹模(阴模)； 赋予制品内部形状的部分型芯或凸模(阳模)。 f.排气孔：一般设在型腔内料流的尽头或设置在模腔内料流的 汇合处，也可利用分型面或顶出杆或顶出孔的配合间隙排气。 g.结构零件：导向零件、脱模装置、回程杆、抽芯机构、扣模 板等。 h.加热冷却装置： 冷却介质：冷水、热水、热油。 81 82 83 1、注射量 2、注射压力 3、注射速度、注射速率和注射时间 4、塑化能力 5、合模力 6、合模装置的基本尺寸 7、开合模速度 8、空循环时间 6.3 注射成型机的主要技术参数 1 1、注射量、注射量 定义：机器在对空注射条件下，注射螺杆或柱塞作定义：机器在对空注射条件下，注射螺杆或柱塞作 一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注 射量射量 表示方法表示方法 表示法一（质量法）：表示法一（质量法）： 以以PSPS为标准，用注射出熔料的质量表示为标准，用注射出熔料的质量表示 表示法二（容积法）：表示法二（容积法）： 用注射出熔料的体积用注射出熔料的体积( (cmcm3)3)表示表示 注：注射量是常用的标注注射机型号的参数之一注：注射量是常用的标注注射机型号的参数之一 注射成型机的主要技术参数 2 2、注射压力、注射压力 定义：定义：注射时，螺杆或柱塞端面作用于熔料单位面积注射时，螺杆或柱塞端面作用于熔料单位面积 上的力，其单位为上的力，其单位为MPaMPa 作用：作用：克服熔料流经喷嘴、流道和型腔时的流动阻力克服熔料流经喷嘴、流道和型腔时的流动阻力 最高注射压力：最高注射压力：注射机能达到的最大压力注射机能达到的最大压力 实际注射压力：实际注射压力：工艺选取压力值工艺选取压力值 注射压力选取方法注射压力选取方法 塑料性能，塑化方式，塑化温度，模具温度，流动阻塑料性能，塑化方式，塑化温度，模具温度，流动阻 力，制品形状及精度力，制品形状及精度 注射成型机的主要技术参数 注射注射压力的分类压力的分类 （1 1）注射压力）注射压力70 MPa70 MPa，用于低黏度的塑料，且，用于低黏度的塑料，且 形状简单、壁厚制品；形状简单、壁厚制品； （2 2）注射压力）注射压力7070l00 MPal00 MPa，用于低黏度塑料，用于低黏度塑料， 形状、精度要求一般制形状、精度要求一般制 品；品； （3 3）注射压力）注射压力100100140 MPa140 MPa，用于中、高黏度塑，用于中、高黏度塑 料，且形状、精度要求一般的制品；料，且形状、精度要求一般的制品； （4 4）注射压力）注射压力140140180 MPa180 MPa，用于较高黏度的塑，用于较高黏度的塑 料，且制品壁薄、流程料，且制品壁薄、流程 长、厚度不均，精度要长、厚度不均，精度要 求较高；求较高； （5 5）对于精密塑料制品的注射成型，注射压力）对于精密塑料制品的注射成型，注射压力230230 250 MPa250 MPa 注射成型机的主要技术参数 3 3、注射速度、注射速率和注射时间、注射速度、注射速率和注射时间 定义：定义： 注射速度：指注射时螺杆或柱塞移动速度；注射速度：指注射时螺杆或柱塞移动速度； 注射速率：指单位时间内熔料从喷嘴射出理论容量；注射速率：指单位时间内熔料从喷嘴射出理论容量； 注射时间：指螺杆或柱塞作一次注射量所需时间。注射时间：指螺杆或柱塞作一次注射量所需时间。 注射速度对工艺过程影响注射速度对工艺过程影响 速度慢：熔接痕、密度不均、内应力速度慢：熔接痕、密度不均、内应力 速度快：熔体破碎、夹杂空气速度快：熔体破碎、夹杂空气 合理的速度：温差小、压力传递好、制品品质较好合理的速度：温差小、压力传递好、制品品质较好 决定因素决定因素 树脂性能，工艺条件，制品形状，壁厚，模具结构及浇口树脂性能，工艺条件，制品形状，壁厚，模具结构及浇口 类型等类型等 注射成型机的主要技术参数 4 4、塑化能力、塑化能力 定义：定义： 注射机塑化装置在注射机塑化装置在1 1h h内所能塑化物料的千内所能塑化物料的千 克数克数（以（以PSPS为标准为标准）；）； 测试方法：测试方法： JB/T7267-94 JB/T7267-94 要求：要求： 规定的时间内能提供足够量的塑化均匀的物规定的时间内能提供足够量的塑化均匀的物 料料 注射成型机的主要技术参数 5 5、合模力、合模力 定义：注射机合模装置对模具所能施加的最大夹定义：注射机合模装置对模具所能施加的最大夹 紧力紧力 作用：作用： 克服注射时模具型腔所受到的胀模力克服注射时模具型腔所受到的胀模力 6 6、合模装置的基本尺寸、合模装置的基本尺寸 （1 1）模板尺寸、拉杆间距）模板尺寸、拉杆间距 （2 2）模板最大开距）模板最大开距 （3 3）动模板行程）动模板行程 （4 4）模具最大厚度与最小厚度）模具最大厚度与最小厚度 （5 5）调模行程）调模行程 注射成型机的主要技术参数 注射成型注射成型过程是热塑性塑料或热固性塑料在加热过程是热塑性塑料或热固性塑料在加热 机筒中经过加热、剪切、压缩、混合及输送作用，使机筒中经过加热、剪切、压缩、混合及输送作用，使 之均匀塑化，塑化好的熔融物料在喷嘴的阻挡作用下之均匀塑化，塑化好的熔融物料在喷嘴的阻挡作用下 ，积聚在机筒的前端，然后借助于螺杆或柱塞施加的，积聚在机筒的前端，然后借助于螺杆或柱塞施加的 推力，经喷嘴与模具的浇注系统进入闭合好的低温模推力，经喷嘴与模具的浇注系统进入闭合好的低温模 腔中。充满模腔的熔料在受压作用下，经冷却（热塑腔中。充满模腔的熔料在受压作用下，经冷却（热塑 性塑料）或加热（热固性塑料）固化成形，开启模具性塑料）或加热（热固性塑料）固化成形，开启模具 取出制品，在操作上即完成了一个成型周期，以后是取出制品，在操作上即完成了一个成型周期，以后是 不断重复上述周期的生产过程。各种注射机完成注射不断重复上述周期的生产过程。各种注射机完成注射 成型的动作程序可能不完全一致，但所要完成的工艺成型的动作程序可能不完全一致，但所要完成的工艺 内容即基本过程还是相同的内容即基本过程还是相同的。 注射动作过程 1 1、闭模和锁紧、闭模和锁紧 注射机的成型周期一般从模具闭合时开始算起注射机的成型周期一般从模具闭合时开始算起 。闭模动作由注射机合模机构来完成，合模机构。闭模动作由注射机合模机构来完成，合模机构 推动动模板及模具的动模部分首先以低压快速进推动动模板及模具的动模部分首先以低压快速进 行闭合，此动作是为了缩短成型周期。当动模与行闭合，此动作是为了缩短成型周期。当动模与 定模快要接触时，合模机构的动力系统自动切换定模快要接触时，合模机构的动力系统自动切换 成低压（即试模压力）慢速，此动作是为了保护成低压（即试模压力）慢速，此动作是为了保护 模具不受损坏。在确认模内无异物存在或模内嵌模具不受损坏。在确认模内无异物存在或模内嵌 件无松动时，再切换成高压低速将模具锁紧。以件无松动时，再切换成高压低速将模具锁紧。以 保证注射、保压时模具紧密闭合。保证注射、保压时模具紧密闭合。 注射动作过程 2 2、注射座前移和注射、注射座前移和注射 在确认模具达到所要求的锁紧程度后，注射座在确认模具达到所要求的锁紧程度后，注射座 整体移动油缸内通入压力油，带动注射系统前移整体移动油缸内通入压力油，带动注射系统前移 ，使喷嘴与模具主浇道口紧密贴合，于是就接通，使喷嘴与模具主浇道口紧密贴合，于是就接通 了喷嘴了喷嘴- -模具浇道模具浇道- -模具型腔的通道，继而向注射模具型腔的通道，继而向注射 油缸内提供高压油，推动与注射油缸活塞杆相连油缸内提供高压油，推动与注射油缸活塞杆相连 接的螺杆，将机筒前端的熔料以高压高速注入模接的螺杆，将机筒前端的熔料以高压高速注入模 具的型腔中，并将模具型腔中的气体从模具的分具的型腔中，并将模具型腔中的气体从模具的分 型面排除出去。此时螺杆头部作用于熔料上的压型面排除出去。此时螺杆头部作用于熔料上的压 力称为注射压力。力称为注射压力。 注射动作过程 3 3、保压、保压 当熔料充满模具型腔后，为防止模具型腔内的当熔料充满模具型腔后，为防止模具型腔内的 熔料反流和因低温模具的冷却熔料反流和因低温模具的冷却作用使作用使模具型腔内的模具型腔内的 熔料产生体积熔料产生体积收缩，保证收缩，保证制品的致密性、尺寸精度制品的致密性、尺寸精度 和力学、和力学、机械性能，螺杆机械性能，螺杆还需对模具型腔内的熔料还需对模具型腔内的熔料 保持一定的压力进行补缩，直到浇口处的熔料冻结保持一定的压力进行补缩，直到浇口处的熔料冻结 为止。此时，螺杆作用于熔料上的压力称为保压压为止。此时，螺杆作用于熔料上的压力称为保压压 力。在保压时，螺杆因补充模内熔料而有少量的前力。在保压时，螺杆因补充模内熔料而有少量的前 移移 注射动作过程 4 4、制品冷却与塑化、制品冷却与塑化 当保压进行到模具型腔内的熔料失去了从浇口回流的当保压进行到模具型腔内的熔料失去了从浇口回流的 可能性时（即浇口处熔料冷凝封口），注射油缸内的油压即可能性时（即浇口处熔料冷凝封口），注射油缸内的油压即 可卸去，制品在模具型腔内充分冷却定型。可卸去，制品在模具型腔内充分冷却定型。 为了缩短成型周期，在制品冷却定型的同时，注射螺为了缩短成型周期，在制品冷却定型的同时，注射螺 杆在螺杆传动装置的驱动下转动，从料斗内落入机筒中的物杆在螺杆传动装置的驱动下转动，从料斗内落入机筒中的物 料随着螺杆的转动而向前输送。物料在输送过程中被逐渐压料随着螺杆的转动而向前输送。物料在输送过程中被逐渐压 实，物料中的空气从加料口排出。进入机筒中的物料，在机实，物料中的空气从加料口排出。进入机筒中的物料，在机 筒外部加热器的加热和螺杆摩擦剪切产生的热量共同作用下筒外部加热器的加热和螺杆摩擦剪切产生的热量共同作用下 ，被塑化成熔融状态，并建立起一定的压力。当螺杆头部的，被塑化成熔融状态，并建立起一定的压力。当螺杆头部的 熔料压力达到能够克服注射油缸活塞后退时的阻力（即预塑熔料压力达到能够克服注射油缸活塞后退时的阻力（即预塑 背压）时，螺杆开始后退，计量装置开始计量。螺杆不停地背压）时，螺杆开始后退，计量装置开始计量。螺杆不停地 转动，螺杆头部的熔料逐渐增多，当螺杆后退到设定的计量转动，螺杆头部的熔料逐渐增多，当螺杆后退到设定的计量 值时，螺杆即停止转动和后退。因此制品冷却和螺杆预塑化值时，螺杆即停止转动和后退。因此制品冷却和螺杆预塑化 是同时进行的，所以，在一般情况下要求螺杆预塑计量时间是同时进行的，所以，在一般情况下要求螺杆预塑计量时间 不超过制品的冷却时间。不超过制品的冷却时间。 注射动作过程 5 5、注射座后退注射座后退 螺杆预塑化计量结束后，为了不使喷嘴长螺杆预塑化计量结束后，为了不使喷嘴长 时间与冷的模具接触形成冷料，而影响下时间与冷的模具接触形成冷料，而影响下 一次注射和制品的质量，有些塑料制品需一次注射和制品的质量，有些塑料制品需 要将喷嘴离开模具，即注塑座后退。在试要将喷嘴离开模具，即注塑座后退。在试 模时也经常使用这一动作。此动作进行与模时也经常使用这一动作。此动作进行与 否或先后次序，根据所加工物料的工艺条否或先后次序，根据所加工物料的工艺条 件而定，机器均可进行选择。件而定，机器均可进行选择。 注射动作过程 6 6、开模和顶出制品开模和顶出制品 模具型腔内的制品经充分冷却定型后，模具型腔内的制品经充分冷却定型后， 合模系统就开始打开模具。在注射机顶出装合模系统就开始打开模具。在注射机顶出装 置和模具的推出机构共同作用下而自动顶落置和模具的推出机构共同作用下而自动顶落 制品，为下一个成型过程作好准备。制品，为下一个成型过程作好准备。 按按 照习惯，我们把一个注射成型周期称为注射照习惯，我们把一个注射成型周期称为注射 机的工作循环。机的工作循环。 注射动作过程 98 6.4 注射成型工艺过程分析 完整的注射成型工艺包括： 1、成型前的准备、 2、注射过程、 3、制品的后处理。 1 1、成型前的、成型前的准备准备 （1 1）原料的检验与处理）原料的检验与处理 原料外观与工艺性能的检验原料外观与工艺性能的检验 a. a.外观检验：指检查原料色泽、粒子大小及颗度外观检验：指检查原料色泽、粒子大小及颗度 分布情况。分布情况。 b.b.工艺性质检验：指检查原料流动性、熔体指数工艺性质检验：指检查原料流动性、熔体指数 、收缩率、含水量、分子量、热性质等。、收缩率、含水量、分子量、热性质等。 原料的处理原料的处理 原料的染色、造粒、干燥、预热等。原料的染色、造粒、干燥、预热等。 (2) 料筒的清洗 柱塞式注射机 拆卸清洗 专用料筒 常采用 螺杆式注射机 置换物料常采用 1 1、成型前的准备、成型前的准备 螺杆式注射机料筒的清洗 Tf(新) Tf (内) ：升温到新料最低加工温度 Tf (新) 6 30-60 210-360 ABS-80-100-16-20 PMMA-75-240-360 PC空气或油125-130130-40 PA-66油150315 PA-6油1301215 PP空气150 660 PE水100 6 6 15-30 60 调湿处理 原因： PA类塑料在高温中与空气接触极易氧化变色； 且在空气中容易吸水膨胀，尺寸不稳定 适量的水份对PA起类似增塑剂的作用。 处理办法： 将刚从模具中脱出的塑件放在热水中(100120)，隔绝 空气，进行防氧化处理，且快速达到吸湿平衡。待调湿后 缓慢冷却至室温。 3 成型后的处理 6.5 6.5 注射成型注射成型工艺参数设置工艺参数设置 1 1、预塑参数、预塑参数 工艺注射量、预塑行程、余料量、防延量、螺杆转速工艺注射量、预塑行程、余料量、防延量、螺杆转速 2 2、合模参数、合模参数 合模力、顶出力合模力、顶出力 3 3、温度参数、温度参数 料筒温度、喷嘴温度、模具温度料筒温度、喷嘴温度、模具温度 4 4、压力参数、压力参数 预塑压力、注射压力、保压压力预塑压力、注射压力、保压压力 5 5、时间参数、时间参数 充模时间、保压时间、冷却时间充模时间、保压时间、冷却时间 （1 1）工艺注射量）工艺注射量 指注射机在对空注射条件下，注射螺杆或柱塞作指注射机在对空注射条件下，注射螺杆或柱塞作 一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大 注射量，又称为额定注射量。注射量，又称为额定注射量。 注射机螺杆（或柱塞）在注射时，向模具内所注注射机螺杆（或柱塞）在注射时，向模具内所注 射的物料的熔体克数，称为工艺注射量。射的物料的熔体克数，称为工艺注射量。 一般情况下，注射机的工艺注射量为额定注射量一般情况下，注射机的工艺注射量为额定注射量 的的6070%6070%。 1 1、预塑、预塑参数参数 （2 2）预塑行程（或称计量行程）预塑行程（或称计量行程） 预塑完成后，螺杆后退的距离。预塑完成后，螺杆后退的距离。 预塑行程太小，会造成注射量不足；预塑行程太小，会造成注射量不足； 预塑行程太大，则会造成料筒内注射余料过多，预塑行程太大，则会造成料筒内注射余料过多， 使熔体温度不均或过热分解。使熔体温度不均或过热分解。 预塑行程的重复精度会影响注射量的波动。预塑行程的重复精度会影响注射量的波动。 1 1、预塑、预塑参数参数 （3 3）余料量（缓冲垫）余料量（缓冲垫） 注射完成后，螺杆头部所残留的熔料量。注射完成后，螺杆头部所残留的熔料量。 作用作用： 防止螺杆头部和喷嘴接触而发生机械碰撞，起缓防止螺杆头部和喷嘴接触而发生机械碰撞，起缓 冲作用冲作用； 利用利用余料量控制注射量的重复精度，及时向模具余料量控制注射量的重复精度，及时向模具 补充熔料补充熔料。 1 1、预塑、预塑参数参数 （4 4）防流涎量）防流涎量 螺杆预塑完成后直线后退一段距离，该动作称为螺杆预塑完成后直线后退一段距离，该动作称为 防流涎，防流涎，后退的距离后退的距离称为防流涎量。称为防流涎量。 作用作用： 防止熔体从计量室向外流出防止熔体从计量室向外流出； 降低喷嘴流道系统内的压力，减小内应力，并在降低喷嘴流道系统内的压力，减小内应力，并在 开模时容易抽出料杆。开模时容易抽出料杆。 1 1、预塑、预塑参数参数 （5 5）螺杆转速）螺杆转速 螺杆转速是影响塑化能力、塑化质量和成型周期螺杆转速是影响塑化能力、塑化质量和成型周期 等的重要参数。随螺杆转速的提高，塑化能力提高等的重要参数。随螺杆转速的提高，塑化能力提高 ，熔体温度及熔体温度均匀性提高。一般为，熔体温度及熔体温度均匀性提高。一般为 2060r/min2060r/min。 对热敏性塑料（如对热敏性塑料（如PVCPVC、POMPOM等）及熔体黏度较等）及熔体黏度较 高的塑料，应采用低螺杆转速，以防分解或动力过高的塑料，应采用低螺杆转速，以防分解或动力过 载。载。 1 1、预塑、预塑参数参数 （1 1）合模力）合模力 合模力的调整会直接影响制品表面质量和尺寸精度。如果合合模力的调整会直接影响制品表面质量和尺寸精度。如果合 模力不足，会导致模具离缝；如果合模力太大则会使模具变模力不足，会导致模具离缝；如果合模力太大则会使模具变 形，能耗也会相应增大。形，能耗也会相应增大。 注塑时所需的实际合模力简称为工艺合模力。为保证可靠的注塑时所需的实际合模力简称为工艺合模力。为保证可靠的 锁模，工艺合模力必须小于注射机的额定合模力，锁模，工艺合模力必须小于注射机的额定合模力，一般不超一般不超 过额定合模力的过额定合模力的80%80%。 （2 2）顶出力）顶出力 若将制品从模具上脱下，需要一定的外力来克服制品也模具若将制品从模具上脱下，需要一定的外力来克服制品也模具 的附着力，该外力即为顶出力。顶出力太小，制品不能从模的附着力，该外力即为顶出力。顶出力太小，制品不能从模 具上脱下；顶出力太大，会使制件产生翘曲变形，甚至破坏具上脱下；顶出力太大，会使制件产生翘曲变形，甚至破坏 。 此外，顶出速度和顶出行程也同样影响着顶出过程。顶出速此外，顶出速度和顶出行程也同样影响着顶出过程。顶出速 度过快，制品易翘曲变形甚至损坏；顶出行程过短，制品不度过快，制品易翘曲变形甚至损坏；顶出行程过短，制品不 易脱下。易脱下。 2 2、合模合模参数参数 （1 1）料筒温度）料筒温度 指料筒表面的加热温度，影响塑化质量及聚指料筒表面的加热温度，影响塑化质量及聚 合物制品的取向。合物制品的取向。 加料段加料段 温度较低，一般在熔点以下温度较低，一般在熔点以下10201020； 压缩段压缩段 一般比塑料熔点或黏流温度高一般比塑料熔点或黏流温度高10251025； 计量段计量段 一般比第二段高一般比第二段高10251025。 料筒温度的确定：料筒温度的确定： 3 3、温度、温度参数参数 从物料的特性考虑：从物料的特性考虑： 对热敏性、流动性好的聚合物，对热敏性、流动性好的聚合物， TfTd TfTd 范围窄的聚合物，范围窄的聚合物， 在在 TfTdTfTd范围内，取下限；相反取上限。范围内，取下限；相反取上限。 从设备考虑：从设备考虑： 螺杆式注射机料筒温度可选得低一些，柱塞式注射机可选螺杆式注射机料筒温度可选得低一些，柱塞式注射机可选 得高一些，视具体情况而定。得高一些，视具体情况而定。 从制品的形状与结构考虑：从制品的形状与结构考虑： 对薄壁制品，料筒温度较高；对薄壁制品，料筒温度较高； 厚壁制品，料筒温度较低；厚壁制品，料筒温度较低； 形状复杂或带嵌件的制品，料筒温度要较高。形状复杂或带嵌件的制品，料筒温度要较高。 从工艺条件间关系考虑：从工艺条件间关系考虑： 注射压力大，注射速度快，可用较低的料筒温度。注射压力大，注射速度快，可用较低的料筒温度。 3 3、温度、温度参数参数 （2 2）喷嘴温度）喷嘴温度 喷嘴喷嘴温度通常要略低于料筒末端的最高温度，一般低温度通常要略低于料筒末端的最高温度，一般低 10201020。一方面，是为了防止熔体产生。一方面，是为了防止熔体产生“ “流涎流涎” ”现象；另一现象；另一 方面，由于塑料熔体在通过喷嘴时，产生的摩擦热使熔体的方面，由于塑料熔体在通过喷嘴时，产生的摩擦热使熔体的 实际温度高于喷嘴温度，若喷嘴温度控制过高，还会使塑料实际温度高于喷嘴温度，若喷嘴温度控制过高，还会使塑料 发生分解，反而影响制品的质量发生分解，反而影响制品的质量。 3 3、温度、温度参数参数 （3 3）模温）模温 模具温度是指与制品接触的模腔模具温度是指与制品接触的模腔表面温度表面温度 模温控制方式模温控制方式： 通过定温的冷却介质来控制通过定温的冷却介质来控制； 将物料注入模具自然升温，自然散热达到平衡后，而保持将物料注入模具自然升温，自然散热达到平衡后，而保持 一定的模温一定的模温； 采用电加热圈或加热棒来保持定温采用电加热圈或加热棒来保持定温。 3 3、温度、温度参数参数 模温的确定模温的确定： 从物料的特性考虑：从物料的特性考虑： 对无定型聚合物，充模顺利时模具温度可取低一些；对无定型聚合物，充模顺利时模具温度可取低一些； 对粘度高的物料，模温高一些；对粘度高的物料，模温高一些； 对结晶聚合物，提高模温有利于结晶。对结晶聚合物，提高模温有利于结晶。 从制品性能要求考虑：从制品性能要求考虑： 若制品要求聚合物结晶度高，模温较高；若制品要求聚合物结晶度高，模温较高； 若制品要求聚合物不结晶度，采取低模温加强冷却；若制品要求聚合物不结晶度，采取低模温加强冷却； 对取向度要求高的制品，选取低模温，高注射压力。对取向度要求高的制品，选取低模温，高注射压力。 从制品的形状与尺寸考虑：从制品的形状与尺寸考虑： 对厚制品，采用较高模温；对厚制品，采用较高模温； 对薄制品，采用较低模温。对薄制品，采用较低模温。 从其它工艺条件考虑：从其它工艺条件考虑： 料筒温度高，模温高料筒温度高，模温高 3 3、温度、温度参数参数 （1 1）预塑压力（背压）预塑压力（背压） 螺杆头部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力，其大小螺杆头部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力，其大小 可通过液压系统中的溢流阀来调节。可通过液压系统中的溢流阀来调节。 对注射工艺的影响：对注射工艺的影响： 影响塑化质量：塑化压力高，有利于提高塑化，但对影响塑化质量：塑化压力高，有利于提高塑化，但对 热敏性聚合物不利。热敏性聚合物不利。 对塑化量的影响：背压高，塑化量降低。对塑化量的影响：背压高，塑化量降低。 背压高，物料压力大，当压力大于喷嘴封闭料流的压背压高，物料压力大，当压力大于喷嘴封闭料流的压 力，会有流涎现象。力，会有流涎现象。 背压高，螺杆扭矩高，对塑化电机的负荷大。背压高，螺杆扭矩高，对塑化电机的负荷大。 一般背压应在保证制品质量优良的前提下越低越好，一般背压应在保证制品质量优良的前提下越低越好， 一般一般2MPa2MPa，在高精度塑件的注射中也有采用较高的背压。，在高精度塑件的注射中也有采用较高的背压。 对于一些热稳定性好、熔体黏度适中的塑料，如对于一些热稳定性好、熔体黏度适中的塑料，如PEPE、PPPP、PSPS 等，背压可高一些。通常情况下，背压不等，背压可高一些。通常情况下，背压不超过超过0.2MPa0.2MPa。 4 4、压力、压力参数参数 （2 2）注射压力）注射压力 注射注射压力的作用是克服塑料熔体从料筒流向模具型腔的压力的作用是克服塑料熔体从料筒流向模具型腔的 流动阻力，给予熔体一定的充模速度及对熔体进行压实、实流动阻力，给予熔体一定的充模速度及对熔体进行压实、实 缩。这些作用不仅与制品的质量、产品有密切关系，而且还缩。这些作用不仅与制品的质量、产品有密切关系，而且还 受塑料品种、注塑机类型、制品和模具的结构等很多工艺参受塑料品种、注塑机类型、制品和模具的结构等很多工艺参 数的影响。数的影响。 一般情况下，注射压力的选择见下表。一般情况下，注射压力的选择见下表。 制品形状要求注射压力/MPa适用塑料品种 熔体黏度较低、精度一般，流动性好，形状简 单 中等黏度、精度有要求、形状复杂 黏度高、薄壁长流程、精度高且形状复杂 优质、精密、微型 70100 100140 140180 180250 PE、PS等 PP、ABS、PC等 PSF、PPO、PMMA 等 工程塑料 4 4、压力、压力参数参数 （3 3）保压压力）保压压力 保保压是要模腔充满后，对模腔内熔体进行压实压是要模腔充满后，对模腔内熔体进行压实 、补缩的过程。处于该阶段的注射压力称为保压压、补缩的过程。处于该阶段的注射压力称为保压压 力。力。 实际生产中，保压压力也是分级设定的，级数往往实际生产中，保压压力也是分级设定的，级数往往 比注射压力稍少，其大小可与注射压力相等，或稍比注射压力稍少，其大小可与注射压力相等，或稍 低。低。 当保压压力较高时，制品的收缩率减小，表面光洁当保压压力较高时，制品的收缩率减小，表面光洁 度、密度增加，熔接痕强度提高，制品尺寸稳定。度、密度增加，熔接痕强度提高，制品尺寸稳定。 但脱模时制品中的残余应力较大且易产生飞边。但脱模时制品中的残余应力较大且易产生飞边。 4 4、压力、压力参数参数 完成完成一次注射模塑过程所需的时间称为成型周期。整个一次注射模塑过程所需的时间称为成型周期。整个 成型周期包括注射时间（充模、保压）、冷却时间及其它时成型周期包括注射时间（充模、保压）、冷却时间及其它时 间（开模、脱模、安放嵌件等）。间（开模、脱模、安放嵌件等）。 由于成型周期直接影响到生产效率，因此生产中应在保证由于成型周期直接影响到生产效率，因此生产中应在保证 制品质量的前提下，尽量缩短成型周期制品质量的前提下，尽量缩短成型周期。 5 5、时间、时间参数参数 （成型周期） 注射时间 充模时间 保压时间 成型周期 闭模冷却时间 总冷却时间 辅助时间 （1 1）充模时间）充模时间 充模时间越短，则注射速率越快，此时，熔体的密度高、充模时间越短，则注射速率越快，此时，熔体的密度高、 温差小，有利于提高制品的精度，但制品上易出现溢边、银温差小，有利于提高制品的精度，但制品上易出现溢边、银 纹、气泡等缺陷。纹、气泡等缺陷。 通常，注射时间为通常，注射时间为35s35s。 对熔体黏度高、对熔体黏度高、TgTg高、冷却速率快的大型、薄壁、精密制高、冷却速率快的大型、薄壁、精密制 品，以及玻璃纤维增强制品，低发泡制品等，应采用快速充品，以及玻璃纤维增强制品，低发泡制品等，应采用快速充 模。模。 5 5、时间、时间参数参数 （2 2）保压时间）保压时间 保压时间就是对型腔内塑料的压实、补缩时间，在整个注保压时间就是对型腔内塑料的压实、补缩时间，在整个注 射时间内所占的比例较大，一般为射时间内所占的比例较大，一般为20120s20120s，特别厚的制品可，特别厚的制品可 高达高达35min35min，而形状简单的制品，保压时间可以很短，甚至，而形状简单的制品，保压时间可以很短，甚至 几秒钟即可。几秒钟即可。 保压时间长短的选定，主要受到料筒温度、模温及主流道保压时间长短的选定，主要受到料筒温度、模温及主流道 和浇口的大小的影响。和浇口的大小的影响。 料筒温度低，模温低，浇口小，保压时间短。料筒温度低，模温低，浇口小，保压时间短。 5 5、时间、时间参数参数 （3 3）冷却时间）冷却时间 冷却时间取决于制品的厚度、塑料的热性能、结晶性能，冷却时间取决于制品的厚度、塑料的热性能、结晶性能， 模具温度、料筒温度。其要求是保证制品脱模时不变形。应模具温度、料筒温度。其要求是保证制品脱模时不变形。应 在塑件冷却至材料的热变形温度以下脱模。在塑件冷却至材料的热变形温度以下脱模。 一般，一般，TgTg高及具有结晶性的塑料，冷却时间较短；反之，高及具有结晶性的塑料，冷却时间较短；反之， 则应加长。如果冷却时间过长，不仅降低生产效率，而且会则应加长。如果冷却时间过长，不仅降低生产效率，而且会 使复杂制品脱模困难，强行脱模时将产生较大的脱模应力，使复杂制品脱模困难，强行脱模时将产生较大的脱模应力， 严重时还可能损坏制品。严重时还可能损坏制品。 （4 4）其它时间）其它时间 包括开模、脱模、喷涂脱模剂、安放嵌件和闭模等时间，包括开模、脱模、喷涂脱模剂、安放嵌件和闭模等时间， 与生产过程是否自动连续化、操作者的熟练程度有关。与生产过程是否自动连续化、操作者的熟练程度有关。 5 5、时间、时间参数参数 6.6 6.6 几种常用塑料的注射模塑几种常用塑料的注射模塑特点特点 1、热塑性塑料的注射成型特点： （1）聚集态 热塑性塑料有结晶型和无定形两种聚集态结构。 结晶型塑料 有明显的熔点，熔点附近黏度变化突然，熔化时吸热量大， 因此，注射成型机螺杆通常应为突变型，螺杆加料段较长， 为控制产品的结晶度，冷却时应严格控制冷却速率，由于其 熔融黏度低，注射成型时有漏流和逆流现象，因此，注射机 螺杆最好带有止逆环，喷嘴采用自锁式。 无定形塑料 在熔融过程中，从玻璃态到黏流态时经历了高弹态而无明显 的熔点，因此，注射机的螺杆应采用渐变型，螺杆的压缩段 较长而加料段较短。 （2）热稳定性 非热敏性塑料 塑料的热稳定性好，熔融温度范围宽，流动性好，适用于各 种形式的注射机。 热敏性塑料 熔融温度范围窄、热稳定性差，高温下受热时间较长时易出 现变色和分解（如PVC、POM等），一般不能用柱塞式注塑 机。对热敏性塑料，加工时应采取的措施包括：a在塑料中加 入一定量的热稳定剂；b选择适当的加工设备，如采用螺杆式 注塑机，料筒喷嘴应避免死角；c严格控制成型温度和时间； d一旦发现塑料产生变色或分解现象时，应立即降低成型温度 ，严重时应清理螺杆和料筒。 （3）流变性能 塑料的流变性是指塑料处于流动状态时，其表观黏度随温度 和剪切速率的变化而变化的性能。 温度敏感性塑料 塑料熔体的表观黏度随温度的升高而迅速下降（如PC、PMMA 等），在注射成型时，可用升高温度的方法来有效降低黏度 ，提高其熔体的流动性。 剪切速率敏感性塑料 这类塑料熔体的表观黏度随温度的升高变化不大，但会随剪 切速率的提高而迅速下降，流动性变好（如POM、LDPE、PP等 ），因此，在注射成型时，主要靠提高剪切速率来控制熔体 黏度。 （4）流动性 塑料在一定温度和压力下，能够充满型腔各部分的性能称为 流动性。 流动性试验 塑料熔体的流动性试验常用熔体流动速率（MFR）测试法。对 于同一种塑料，MFR越大，表明该材料熔体流动性越好。 L/T值 要判断某种塑料材料对一个产品是否能够成型，简便的方法 是检 查L/T值，即流动距离L与制品壁厚T之比。 （5）吸湿性 对于吸湿性很低的塑料（如PE、PP等），成型时不必干燥 ； 吸湿性大的塑料（如PA等），成型时必须干燥； 有些塑料（如PC、PET等），吸湿性虽不大，但在高温下， 微量水分会使其严重降解，成型前必须严格干燥。 1、聚乙烯（PE） 注射成型中常用LDPE和HDPE两种类型，LLDPE多用于挤出薄膜。 （1）基本特性 作为结晶性塑料，PE的熔点不高（LDPE：110；HDPE：125 ），熔 点明显，熔程较窄。 熔体流动性好，易于注射成型。熔体黏度对剪切速率敏感，提高螺杆转速 、注射速度可改善PE熔体的流动性。MFR一般为1.010g/10min。 分解温度在300以上，但由于PE在高温下易发生热氧老化，故加工温度 不能太高（140230 ）。 PE树脂的吸湿性小（吸水率0.01%），而且微量水分对制品外观和内在 性能无显著影响，通常情况下，完整包装的PE无需干燥即可直接使用。 必要时，可在7080下干燥12h。 成型收缩率大（1.53.5%），制品易翘曲变形。 （2）成型工艺 注射温度：在成型过程中，由于结晶晶核的熔融需要大量的热量，故料筒温 度的选择要比熔点高出许多。一般情况下，PE注射成型选用的料筒温度， 主要是以PE的密度高低和MFR值的大小为依据，此外，还与注射成型机的 类型、制品的形状等有关。LDPE：140180；HDPE：180220。 模具温度：模具温度高低对PE制品的性能有较大影响。模具温度高，熔体 冷却慢，制品的结晶度提高，但制品的收缩率也明显增加。而模温低，熔体 冷却快，制品的透明性和韧性提高，但内应力也随之增大，制品易翘曲变形 。通常情况下，LDPE的模温为3560 ，HDPE为5080 。 注射压力：注射压力的选取，主要是根据熔体的流动性、制品壁厚及形状等 而定。由于PE在熔融状态下的流动性好，因此，加工时可采用较低的注射 压力，一般为6080MPa。而对于一些薄壁、长流程、形状复杂、窄浇口的 制品和模具，注射压力应适当提高至120MPa左右。虽然提高注射压力可降 低制品收缩率，但过高时会出现溢边，导致制品内应力增大。 注射速度：选择中速或慢速，而不宜采用高速注射。原因在于高速注射过程 中，PE存在熔体破裂倾向。 成型周期：除要有适当的充模时间和冷却时间外，还应有足够的保压时间。 后处理：一般不需要进行热处理。必要时可在80的各种介质中处理12h 。 2、聚丙烯（PP） PP的主要缺点是成型收缩率大、耐老化性差及低