注塑成型理论与实践课件

1、注塑成型理论与实践,1,注塑成型是什么? . 注塑成型机 . 注塑成型条件 . 注塑工程 . 成型条件的决定方法 . 作业前要考虑的事项 #附録: Plastic的成型加工法,Cheil Industries Inc,注塑成型培训,注塑成型理论与实践,2,注塑成型(射出成形)是什么,原理 - 加热而成熔融状态的Plastic材料,通过施加压力，注入到封闭的模具 空间内，通过在模具内的冷却和固化,制造出与模具形象同样形态的方法. 在热加塑性Plastic的成型加工方法中,目前最为一般，最发展的成型技法. 注塑成型(射出成形)的 3大 要素 - 树脂,模具,注塑成型机,3,Plastic的成型加工

2、法,4,注塑成型机 (Injection Molding Machine,5,注塑成型机的区分,6,水平型,垂直型,Flinger型,7,复合型,Insert专用,BMC(热硬化型)专用,8,形体（锁模）Cylinder,形体（锁模）油压Hose,油压 Ejector,稼动 Die-platen,直压式的构造,9,Toggle式的构造,形体（锁模）Cylinder,Cross Head,型后调整装置,Toggle Link,Ejector Cylinder,移动Die Plate,机械式安全装置,固定Die Plate,模具,Tie-Bar,Tail Stock,10,DIMA式的构造,Loc

3、k Cylinder,型开闭 Cylinder,形体（锁模） Cylinder,移动 Die platen,固定 Die Platen,11,12,Tie-bar less式的构造,注塑成型理论与实践,13,2-Components Injection Molding Machine,3-Components Injection Molding Machine,14,Rotary Platen,15,Tandem 1,Tandem 2,Stack Molding (Tandem,Combination Insert Molding Machine,注塑成型理论与实践,16,注塑机的构造和名称,

4、Frame,油压控制装置,电气控制装置,移动板,安全门,固定板,形体(锁模,油压,注塑成型理论与实践,17,设置形体（锁模）,注塑,油压,电气装置的基础部位 形体（锁模）,注塑一般在Frame上面放置,油压和电气控制部在Frame内部, 内装油压机器的一部分(板操作侧）设置在 Frame外部,在注塑时用强力来维持模具,防止模具发生推动的装置 固定板,可动板(型板, Die Platen) - 固定板, 可动板所构成 - 固定板固定在Frame上, 可动板随着Tie-bar开闭模具 Tie-bar - 支持型板,在模具开闭动作时，发挥Guide功能 - 在Toggle式,通过Tie-bar的伸张

5、引起的弹性恢复力而发生形体（锁模）力,Frame,形体（锁模）装置(Clamping Unit,注塑成型理论与实践,18,形体（锁模） Cylinder - 模具在开闭时,发生形体力的油压Cylinder 直压式 : Piston直接结合到可动板 Toggle式 : 通过Toggle Link的构造,可增加力量 模具厚度调整装置 - 直压式的原理上，不需要模具厚度调整装置 但, 调整0点时需要 - Toggle式,因需要按模具厚度来调整形体（锁模）装置,才能得到 形体力，因此需要厚度调整装置 Ejector - 注塑后，从模具突出成型品的装置 安全门 - 考虑作业者的安全和防止受伤,和注塑机的

6、动作进行设定Inter Lock : 后门一般是作业者的死角,通常和Power连接进行Open时Power Off,注塑成型理论与实践,19,- 一般直压式和Toggle式最为代表, 也有移送用Toggle,最终形体力用 直压式的复合式,还有最近开发的2Plate工法的DIMA式。 直压式 - 型开闭速度慢 (Cylinder Size 大) -一直维持同样的形体力 - 易于把握形体力（锁模力） - 形体力发生的时间長 Toggle式 - Energy效率高,可进行轻量化 - 可进行Hi-Cycle成型(高速型开闭) - 难于正确确认形体力（锁模力） - Tie-bar的伸张和弹性恢复会发生形

7、体力,因此必要设定模具厚度,注塑成型理论与实践,20,Plastic树脂材料,混练熔融成适合成型的温度后,有以适当压力注入熔融 树脂到模具的功能,注塑装置(Injection Unit,Hopper,注塑Cylinder,油压Motor,Nozzle,Nozzle Touch Cylinder,Barrel / Screw,注塑成型理论与实践,21,Hopper : 为供应原料到Screw Cylinder而储藏的容器 Screw,供应部 : 同时进行Pellet或粉末状态的Resin,预热和移送到供应部 - 压缩部 : 在供应部上预热的Resin，在Screw的槽变浅的压缩部,受到 剪断作用

8、和外部加热而熔融 - 计量部 : 使熔融的树脂，混练成均衡状态而准备注塑,计量部,供应部,hf,hm,压缩部,L,D,注塑成型理论与实践,22,压缩比: Screw的供应部和计量部Screw槽的深度比 压缩比 = 一般Screw的压缩比是 2.0-2.5 左右 (MAX. 2.8 3.0) 压缩比越大,在同一L/D Screw上施加的Torque越大 所以用压缩比大的Screw时，要制造小的 L/D - Screw的 L/D: Screw的长度和外径的比 L/D = 一般的Screw的 L/D是 18:1 20:1 左右 (均衡的熔融) 计量部的长度是 1D 3D (特殊情况是 3D 4D,S

9、crew 计量部的深度(Hf,Screw 供应部的深度(Hm,Screw的外径,Screw的长度,Screw zhijng butong,注塑成型理论与实践,23,Screw Head部 Check Ring - 有防止逆流的Ring or Ball,注塑时有防止树脂逆流的功能,Check Ring Type,Ball Valve Type,注塑成型理论与实践,24,Nozzle - Nozzle可分为Open type和Shut Off type 2种类 Open Nozzle (标准) - 一般最多使用 长处 - 因滞留部分小,易于色相交换,树脂交换 - 可适用于所有树脂上 短处 - Dr

10、ooling的防止量多时,通过Suck Back, 会发生从Nozzle孔口吸进空气 - 这种空气的流入可导致 提高 Silver Streak发生率 - 按树脂别有时防止Drooling不完全 - 计量中的型开闭困难 - 不能使用在发泡成型上,Heating Band,最小置数 : Nozzle 径 ; Min. 5.0mm (比模具Sprue小于 0.5 - 1.0mm ) Land 长度 ; Min. 5.0mm Nozzle Bore ; Min. 13 mm,Fangzhi shuzhi guhua,注塑成型理论与实践,25,Valve Nozzle - 树脂的Drooling现象多

11、的时候使用 - Nozzle孔口，用Spring的作用来进行开闭 长处 - 计量中通过Spring的力量 按住Needle来防止Drooling - 在型开闭中，也可以进行计量 可缩短Cycle 短处 - 在滞留部分多的时候， 色相，树脂交换 需要的Cleaning时间长。 - 不能使用，在滞留时发生碳化和分解 的素材(硬质 PVC,Cylinder Head,Valve Housing,Middle Nozzle,Nozzle,注塑成型理论与实践,26,加热 Cylinder (Barrel) - 从Hopper传受到树脂而进行熔融的功能。 - 在外部区间别附着Band Heater，按树脂

12、来设定温度。 注塑 Piston Cylinder - 按树脂的特性和产品的形象，使Screw按适当的压力和速度，把充填的树指 注入到模具的功能。 - 推进Screw向前的油压Piston, Cylinder，通过Screw供应注塑压力，背压 注塑速度。 Screw 驱动装置 (回转装置) - 给予Screw回转力的油压Motor, 驱动轴和Bearing所构成。 旋回台(Slide Base) - 支持 Screw Cylinder, 注塑 Housing驱动装置等, 为易于Screw Cylinder的保全管理而进行旋回 Nozzle Shift 装置 (Sprue Break) - 有模

13、具的树脂注入口(Sprue Bush)上，连接或解除Nozzle的功能，靠移动 Cylinder来执行,注塑成型理论与实践,27,注塑机周边附带设备,模具温度调整机(Mold Temperature Controller) - 原料自动移送装置(Auto Feeding System) - 原料 Tank/容器 (Silo/Hopper) - 原料干燥机 ; Hopper Dryer (除湿)/ Oven 17” Monitor) - 注塑成型阶段别的Profile,32mm,230mm,180,160,90,0 30,230 240(S/Back,180,注塑成型理论与实践,47,黑点，污染

14、,材料在注塑Cylinder内的燃烧 -滞留时间长或破损的Screw或Barrel内的燃烧而连续发生的黑点 -在破损的Screw Head，部分性过热而发生的黑点 -注塑Cylinder在加热状态下，长时间停止机械而发生的黑点 -在Nozzle部，燃烧的材料导致的黑点,污染 -从Screw或Barrel上破损的微细金属破片 -供应到Hopper或Silo的材料包装引起的污染 -打开包装时发生的线头或纸片 -在Auto Fitting上，污染空气导致的污染,颜料的分散不良,难燃剂和安定剂等的劣化,注塑成型的不良类型分析,注塑成型理论与实践,48,黑线,注塑成型理论与实践,49,在注塑Cylind

15、er内的材料碳化 -因滞留时间的延长或在破损的Screw或Barrel内的碳化而持续发生的黑点。 -破损Screw Head上的部分过热导致的发生黑点。 -注塑Cylinder在加热状态下，长时间停止机械而发生的黑点。 -在Nozzle部分燃烧的材料引起的黑点,注塑成型理论与实践,50,注塑成型机内的材料供应领域Design Guide,注塑成型理论与实践,51,Silver Streak,注塑成型理论与实践,52,Weld Line,注塑成型理论与实践,53,Weld Line - 成型品表面生成流动形状或材料流动中分歧再合流时发生的融合面的线装不良,注塑成型理论与实践,54,Weld强度,

16、耐药品性，外观,影响因子,材料选定,加工条件,模具设计,产品设计,Weld,注塑成型理论与实践,55,在Weld领域上的脆弱点,不良因素,分子之间的不完整结合/分散,分子(或者纤维)不适当的冷却,Weld表面的V-notch 残存,Weld表面的异物质或未细工的存在,注塑成型理论与实践,56,分子间的结合和分散,未分散,部分分散,完全分散,Adapted from Robert A, Malloy . Plastic Part Design for Injection Molding (1994,注塑成型理论与实践,57,纤维整列冷却,强化树脂Weld的强度，可通过流动先端分水形态引起的Wel

17、d部， 不适当的纤维配向等来降低,在通过长纤维强化的热加塑性树脂上Weld 周边会发生的大的强度下降,注塑成型理论与实践,58,Weld现象,Weld单面,Weld Line的Notch形象，不但是外观的不良，而且同时是对产品作用为 尖锐应力的集中点,Adapted from Robert A, Malloy . Plastic Part Design for Injection Molding (1994,注塑成型理论与实践,59,Weld 消灭角度,Weld角度,Weld Line按材料别有 120 150的“消灭角度,Adapted from Robert A, Malloy . Pla

18、stic Part Design for Injection Molding (1994,注塑成型理论与实践,60,Weld强度和Core的置数以形象或数量为基因,Weld有部分合流越反复，强度越下降的倾向,Grill形象构造的部分性问题点,Adapted from Robert A, Malloy . Plastic Part Design for Injection Molding (1994,1) (2) (3) (4) (5,1) (2) (3) (4) (5,注塑成型理论与实践,61,Weld 效能和外观的改善,在Weld的周围设置 Overflow well,Butt Weld,O

19、verflow well,正面冲突的Weld,注塑成型理论与实践,62,Weld效能和外观改善,多点Gate的配置,Butt Weld,正面冲突的Weld,注塑成型理论与实践,63,Sink Mark,墙壁的厚度不同,减小墙壁厚度厚的部分,Sprue，Runner，Gate的Size 太小,增大 Sprue，Runner，Gate的Size,注塑压和补压太低,提高注塑压和补压,成型温度太高,降低Cylinder温度和模具温度,不充分或不均衡的模具冷却,检查冷却系统,不充分的材料供应量,提高材料供应量。 正确调整切换点。 (设置Cushion,注塑成型理论与实践,64,Sink Mark - 成

20、型品单面厚度厚的部位会慢慢进行冷却，但厚度薄的部位会先进行冷却而发生的 收缩也快，因此厚度薄部分的材料会被拉近而发生全体收缩在厚度厚部位的集中。 导致厚度厚部位的外表面发生凹进去的现象，此现象称为 Sink mark,注塑成型理论与实践,65,注塑成型工程上时间别的型内压力分布,注塑成型理论与实践,66,注塑成型阶段 (P-V-T曲线,1. 熔融树脂的模具内流入 1-2. 模具内充填 2. 充填完毕 2-3. 压缩补压阶段 3. 模具内的最大压力 (转移到补压阶段) 3-4. 切换为保存压力 4. 补压开始 4-5. 冷却和固化层厚度增加引起的压力 降下 5. Gate固化，补压终了 5-6.

21、 产品的冷却，收缩引起的压力下降 6. 达到大气压，开始成型收缩 6-7. 在模具内的等压冷却 7. 型闭，产品取出 7-8. 成型后冷却引起的收缩 8. 最终产品的体积,Adapted from Robert A, Malloy . Plastic Part Design for Injection Molding (1994,important,注塑成型理论与实践,67,高分子的压力-体积-温度的举动,温度(oC,Specific volume(cm3/g,semi-crystalline polymer,amorphous polymer,注塑成型理论与实践,68,多样厚度的产品,发生S

22、ink mark的产品设计 厚度太厚。 不均衡的厚度。 有角的内外半径,改善的产品设计 均衡的厚度 薄厚度 内外半径,Adapted from Robert A, Malloy . Plastic Part Design for Injection Molding (1994,注塑成型理论与实践,69,Boss的设计,发生Sink mark或Void的 Boss设计,改善的Boss设计,采用Gusset设计可从侧面 分离的Boss,Adapted from Robert A, Malloy . Plastic Part Design for Injection Molding (1994,注塑

23、成型理论与实践,70,适当的Boss设计,Adapted from Robert A, Malloy . Plastic Part Design for Injection Molding (1994,注塑成型理论与实践,71,适当的 Rib 设计,Adapted from Robert A, Malloy . Plastic Part Design for Injection Molding (1994,Rib的厚度要薄于墙壁厚度: 3.2mm - 40% of wall thickness 3.2mm - 60% of wall thickness,注塑成型理论与实践,72,弯曲/变形(W

24、arpage,弯曲是因注塑物部位别的收缩率偏差而发生,Shrink low,注塑成型理论与实践,73,发生弯曲的主要原因,模具上下侧温度差异会引起冷却时间的差异，而冷却时间差异会引发残留 应力的差异。 - 产品内的压力(注塑压，补压)差，会以收缩的不均衡分布来呈现。 树脂的流动方向和流动直角方向的配向差异引起的收缩率差异，会以残留 应力来呈现,注塑成型理论与实践,74,适当的产品检讨,产品设计或模具设计时，为提高置数安定性的检讨事项,材料选定,产品的厚度分布,Gate，Runner的置数和位置,成型条件,均衡冷却设计,注塑成型理论与实践,75,树脂流动方向引起的配向效果,Adapted fro

25、m Robert A, Malloy . Plastic Part Design for Injection Molding (1994,注塑成型理论与实践,76,补强材料上的收缩,Fibers: oriented in flow direction 低流动方向的收缩 高流动直角方向的收缩,Hybrid: fibrous reinforcement and mineral filler 低流动方向的收缩 低流动直角方向的收缩,Adapted from Robert A, Malloy . Plastic Part Design for Injection Molding (1994,impro

26、vement,注塑成型理论与实践,77,上下侧冷却差异引起的效果,Adapted from Robert A, Malloy . Plastic Part Design for Injection Molding (1994,注塑成型理论与实践,78,冷却差异引起的效果(Conner 效果,Adapted from Robert A, Malloy . Plastic Part Design for Injection Molding (1994,注塑成型理论与实践,79,产品厚度均衡性别的影响,Adapted from Robert A, Malloy . Plastic Part Desi

27、gn for Injection Molding (1994,注塑成型理论与实践,80,Cavity压力差异引起的变形,Adapted from Robert A, Malloy . Plastic Part Design for Injection Molding (1994,注塑成型理论与实践,81,Crack,注塑成型理论与实践,82,Peeling, Cleavage,注塑成型理论与实践,83,Burr (Flash,注塑成型理论与实践,84,Flow Mark,注塑成型理论与实践,85,Jetting,Leng liao jing,注塑成型理论与实践,86,Short Shot,Du

28、an liao,注塑成型理论与实践,87,品质管理主要 Check Point,干燥机温度,遵守适当温度和时间,使用粉碎材料(Scrap,不可使用许可%以上的异种Grade。 区分粉碎材料的种类,注塑物的重量管理,注塑物品质管理的基本,外观管理,按外观不良的原因，分别对应措施,注意使用模具洗涤剂,使用树脂别，要注意使用洗涤剂 (Thinner等,Gpps hips deng bu xuyao gan zao,Pc 105o 45hs gan zao Xiaolv di wendu dao 120o,注塑成型理论与实践,88,附録. 热加塑性Plastic加工方法介绍,压出成型 (Extrusi

29、on) 压缩成型 (Compression Molding) 真空成型 (Vacuum Foaming/ Thermo Foaming) 中空成型 (Blow Molding) 注塑发泡 (Injection Thermo Foaming) Gas注塑 (Gas Assist Injection) 注塑压出成型(Injection Compression Molding) * 资料引用: GEPK,注塑成型理论与实践,89,压出成型,Pellets,Part,Heating Coils,Screw,Die,Continuous Process,Extrusion,注塑成型理论与实践,90,Th

30、e Profile Extrusion Die,Continuous Flow Uniform Cross-Section,Extrusion,注塑成型理论与实践,91,Extruded Through Die Supported and Cooled by a Stack of Polishing Rolls Cut and Trimmed Once Below Glass Transition Temperature Sheet May be Used in Thermoforming and Compression Molding,Sheet Extrusion,Extrusion Cutaway View,Die,Roll Stack,Extrusion,注塑成型理论与实践,92,Compression Molding,Softened sheet is placed in a mold then pressed into shape by compressive force,压缩成型,注塑成型理论与实