塑料成型工程技术李洪飞06塑料成型工程技术课件

1、塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,1,第六章 注射模塑,刘长维 材料科学与工程学院,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,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,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,3,注射成型产品示例,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,4,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术

2、,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,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,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,注塑成型的基本过程,1. 塑化 Plastificat

3、ion 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,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,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

4、 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,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,15,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,16,Process 适用加工范围：渐变与突变螺杆。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,塑化结构型式的影响,普通型螺杆的缺点 1）塑化能力较低（转速较低、h3浅）； 2）塑化质量波动（温度、混合）； 3）难以适应特殊工艺要求；,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,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,塑料成型工程技术-

5、李洪飞06塑料成型工程技术,塑化结构型式的影响,新型螺杆,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,塑化结构型式的影响,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,通用型螺杆的主要参数及配合间隙,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,塑化结构型式的影响,螺杆头 作用： 1、排净熔料、防止滞料分解； 2、隔断螺槽与注射熔料；防止注射时熔料回泄。 结构性能： 1、止逆、启闭灵活 2、注射时回泄量及发热量最低。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,塑化结构型式的影响,型式: 止逆螺杆头防止注射时熔料回泄 的螺杆头。 作用：加工中、低粘度的塑料。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑

6、料成型工程技术,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),塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,塑化结构型式的影响,型式: 尖头螺杆头； a. 带小锥角（20左右）； b. 附有螺纹的螺杆头。 作用：加工高粘度、热敏性塑料，主要防止停滞热解。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,塑化结构型式的影响,止逆环的要求 启闭灵活，回泄量小，发热量低。 (1) 止逆环与料筒的配合（简称环隙）要合适。 a. 大，回泄大，产生高剪切流动和热解现象； b. 小，止逆动作的效果差； c. 0.050.

7、15mm； d. 止逆环宽度B(0.6-0.8)D(直径)。 (2) 螺杆头处的流通截面要适当。 a. 熔料流通面积F1小，或止逆环的位移量小， 则 限流作用大，降低螺杆塑化能力，, 工艺不稳定。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,塑化结构型式的影响,(2) 螺杆头处的流通截面要适当。 b. F1大，止逆动作迟缓，止逆效果降低，影响注出量的精度。 c. 止逆环位移量h3； d. 螺槽截面积F与止逆环密封端流通面积F1之比为： F/F10.2-0.3 (3) 启闭灵活。 (4) 实现止逆的必要条件：P(F1-F2)+RpF1 -熔料压力； R-磨擦阻力； F1-止逆环密封端的环形面积

8、 F2-螺杆头与止逆环左端相接触面积。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,塑化结构型式的影响,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,注射结构型式的影响,单缸后置式（无轴承）：,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,注射结构型式的影响,单缸后置式（有轴承）：,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,注射结构型式的影响,双缸式,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,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

9、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：,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,61,通用式(延伸式)：,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,62,自锁式,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,63,自锁式喷嘴的原理,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,64,杠杆针阀式：,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,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

10、（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,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,66,机械式锁模装置,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,单曲轴锁模机构,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,68,液压机械锁模装置,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,双曲轴锁模机构,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,锁模机构,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,单缸直压式合模装置,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,72,液压式锁模装置,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,增压式合模装置,充液式合模装

11、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。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,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。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,75,三.模具 1

12、.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。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,模具,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,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

13、 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,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,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。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成

14、型工程技术,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。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,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

15、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。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,81,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,82,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,83,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,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,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,1、注射量 定义：

16、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射量 表示方法 表示法一（质量法）： 以PS为标准，用注射出熔料的质量表示 表示法二（容积法）： 用注射出熔料的体积(cm3)表示 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,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,2、注射压力 定义：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MPa 作用：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：注射机能达到的最大压力 实际注射压力：工艺选取压力值 注射压力选取方法 塑料性能，塑化方式，塑化温度，模具温度，流动阻力，制

17、品形状及精度,注射成型机的主要技术参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,注射压力的分类 （1）注射压力70 MPa，用于低黏度的塑料，且形状简单、壁厚制品； （2）注射压力70l00 MPa，用于低黏度塑料，形状、精度要求一般制 品； （3）注射压力100140 MPa，用于中、高黏度塑料，且形状、精度要求一般的制品； （4）注射压力140180 MPa，用于较高黏度的塑料，且制品壁薄、流程 长、厚度不均，精度要求较高； （5）对于精密塑料制品的注射成型，注射压力230250 MPa,注射成型机的主要技术参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,3、注射速度、注射速率和

18、注射时间 定义： 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 速度慢：熔接痕、密度不均、内应力 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 决定因素 树脂性能，工艺条件，制品形状，壁厚，模具结构及浇口类型等,注射成型机的主要技术参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,4、塑化能力 定义： 注射机塑化装置在1h内所能塑化物料的千克数（以PS为标准）； 测试方法： JB/T7267-94 要求： 规定的时间内能提供足够量的塑化均匀的物料,注射成

19、型机的主要技术参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,5、合模力 定义：注射机合模装置对模具所能施加的最大夹 紧力 作用： 克服注射时模具型腔所受到的胀模力 6、合模装置的基本尺寸 （1）模板尺寸、拉杆间距 （2）模板最大开距 （3）动模板行程 （4）模具最大厚度与最小厚度 （5）调模行程,注射成型机的主要技术参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,注射成型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推力，经喷嘴与模具的浇注系统进入闭合好的低温

20、模腔中。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。,注射动作过程,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,1、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。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成低压（即试模压力）慢速，此动作是为了保护模具不受损坏。

21、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。以保证注射、保压时模具紧密闭合。,注射动作过程,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,2、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，于是就接通了喷嘴-模具浇道-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。,注射动作过程,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,3

22、、保压 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作用使模具型腔内的熔料产生体积收缩，保证制品的致密性、尺寸精度和力学、机械性能，螺杆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移,注射动作过程,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,4、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。 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

23、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，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不超过制品的冷却时间。,注射动作过程,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,5、注射座后退

24、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件而定，机器均可进行选择。,注射动作过程,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,6、开模和顶出制品 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。 按照习惯，我们把一个注射成型周期称为注射机的工作循环。,注射动作过程,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,98,6.4 注

25、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。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,1、成型前的准备,（1）原料的检验与处理 原料外观与工艺性能的检验 a.外观检验：指检查原料色泽、粒子大小及颗度分布情况。 b.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。 原料的处理 原料的染色、造粒、干燥、预热等。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,(2) 料筒的清洗, 柱塞式注射机, 螺杆式注射机,1、成型前的准备,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术, 螺杆式注射机料筒的清洗,Tf(新)

26、Tf (内) ：升温到新料最低加工温度 Tf (新) Tf (内)：升温到Tf(内)，降温清洗 Tf (新) 高，内料为热敏料：需用过渡料清洗,料筒内存留塑料,预换新塑料,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,(3) 嵌件的预热,嵌件：导致裂纹(内应力),增大壁厚 预热,减小嵌件和熔体的收缩率差； 降低冷却中产生的内应力,预热温度：100130,1、成型前的准备,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,1、成型前的准备,（3）嵌件的预热与安装 嵌件的安装：带有嵌件的塑料制品在注射前，必须将嵌件放进模具内的预定位置 预热原因：嵌件温度低于模具温度，使熔体在嵌件周围冷却快，收缩快，在

27、模腔表面冷却慢，收缩慢，使制品内应力，强度 预热温度： 以不损伤金属嵌件表面的镀层为限，有镀层，110130；无镀层的铝合金或铜嵌件，150,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,1、成型前的准备,（4）脱模剂的选用 种类： 硬脂酸锌：除PA，一般塑料用 石蜡：用于PA 硅油：效果最好，但价格较贵 为了克服手工涂抹不匀的问题，现已研制成雾化脱模剂，雾化脱模剂的适用性也较强，各种塑料的注射制品均可使用。 采用雾化脱模剂，喷涂均匀，涂层较薄，脱模效果较好。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,2、注射过程,（1）加料量的确定 原则： 应保持加料量的稳定性； 应留有一定的余量以用于

28、保压补料及缓冲。 调节方法： 柱塞式注射机：调节定量装置的调节螺帽来控制。 螺杆式注射机： 调节预塑行程进行控制。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,2、注射过程,（2）塑化 塑化：塑料在料筒内经加热达到流动状态并有良好可塑性的全过程。 要求： 塑料在进入模腔前必须达到规定的成型温度； 在规定时间内提供足够量的熔融物料； 熔化物料的温度应均匀一致，不能发生降解,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,注射充模过程,一、注射充模周期 三个阶段： 特点： （1）注射充模流动阶段； 压力随时间变化的非线性函数 （2）保压补缩流动阶段； （3）保压切换倒流阶段。,计量,喷嘴,浇口,制

29、品,A-C 充模（A-B高速,B-C压实）； C-D 保压 (高压慢速)； D-E 切换倒流； E-F 冷却,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,2、注射过程,（3）流动和冷却 是指从螺杆开始推动具有流动性的熔融塑料注入模具起，直到制品从模具中脱出为止。 流动过程分段： 物料在料筒中的流动 塑料在螺杆式注射机中所受阻力： a.螺杆顶部到喷嘴间的熔体阻力P b.螺杆区塑料与料筒内壁间的摩擦阻力Ff,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,2、注射过程,（3）流动和冷却 模具中的流动 a.充模阶段：从螺杆开始注射至模腔被熔体充满止 b.保压：从熔体充满模腔起到螺杆撤回止。 原因：防

30、止冷却过程导致制品内部出现空洞。 c.倒流阶段：从螺杆开始回退至浇口熔体冻结时止。 原因：浇口冻结前退回螺杆，模腔压力高于流道压力时会发生倒流现象,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,2、注射过程,（3）流动和冷却 模具中的流动 d.冷却阶段：从浇口冻结到制品脱模止。 该阶段制品的温度、压力、体积继续下降，到制品脱模 时，模内压 力减小，但模内压力不一定与外界压力相等，其差值称为残余压力。 保压时间长，残余压力大； 保压时间短，残余压力小； 残余压力为正时，脱模困难； 残余压力为负时，因保压时间短，制品表面易有陷痕或内部有真空泡； 一般希望残余压力为零。,塑料成型工程技术-李洪飞06

31、塑料成型工程技术,后处理原因： 塑料在料筒内塑化不均匀及在模腔内冷却速度不同而导致产生不同的结晶、定向和不均匀收缩，从而使制品产生内应力，并在贮存和使用中常会发生力学性能下降，光学性能变坏，表面产生银纹，甚至变形开裂。,3 成型后的处理,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,目的： 改善和提高制件的性能及尺寸稳定性，消除产品的内应力、残余应力和结晶不良等缺陷。, 退火处理,内应力来源：,骤冷应力 冻结分子取向 构型体积应变,3 成型后的处理,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术, 退火处理,退火方法：,-将制品放置在一定温度的加热介质或烘箱中一段时间，再缓慢冷却。,退火温度：,

32、制品使用温度+1020 制品热变形温度-1020 ,退火实质：,1：使强迫冻结的分子链得到松弛，消除内应力； 2：提高结晶度，稳定结晶结构,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,附：常用热塑性塑料的热处理条件,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术, 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,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,

33、6.5 注射成型工艺参数设置,1、预塑参数 工艺注射量、预塑行程、余料量、防延量、螺杆转速 2、合模参数 合模力、顶出力 3、温度参数 料筒温度、喷嘴温度、模具温度 4、压力参数 预塑压力、注射压力、保压压力 5、时间参数 充模时间、保压时间、冷却时间,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（1）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。 一般情况下，注射机的工艺注射量为额定注射量的6070%。,1、预塑参数,塑料成型工程技术-

34、李洪飞06塑料成型工程技术,（2）预塑行程（或称计量行程） 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。 预塑行程的重复精度会影响注射量的波动。,1、预塑参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（3）余料量（缓冲垫） 注射完成后，螺杆头部所残留的熔料量。 作用： 防止螺杆头部和喷嘴接触而发生机械碰撞，起缓冲作用； 利用余料量控制注射量的重复精度，及时向模具补充熔料。,1、预塑参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（4）防流涎量 螺杆预塑完成后直线后退一段距离，该动作称为防流涎，后退

35、的距离称为防流涎量。 作用： 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，并在开模时容易抽出料杆。,1、预塑参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（5）螺杆转速 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，熔体温度及熔体温度均匀性提高。一般为2060r/min。 对热敏性塑料（如PVC、POM等）及熔体黏度较高的塑料，应采用低螺杆转速，以防分解或动力过载。,1、预塑参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（1）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。如果合模力不足，会导致模具离缝；如果合模

36、力太大则会使模具变形，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。为保证可靠的锁模，工艺合模力必须小于注射机的额定合模力，一般不超过额定合模力的80%。 （2）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。 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，制品不易脱下。,2、合模参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（1）料筒温度 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。 加料段 温

37、度较低，一般在熔点以下1020； 压缩段 一般比塑料熔点或黏流温度高1025； 计量段 一般比第二段高1025。 料筒温度的确定：,3、温度参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,从物料的特性考虑： 对热敏性、流动性好的聚合物， TfTd 范围窄的聚合物，在 TfTd范围内，取下限；相反取上限。 从设备考虑： 螺杆式注射机料筒温度可选得低一些，柱塞式注射机可选得高一些，视具体情况而定。 从制品的形状与结构考虑： 对薄壁制品，料筒温度较高； 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。 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。,3、温

38、度参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（2）喷嘴温度 喷嘴温度通常要略低于料筒末端的最高温度，一般低1020。一方面，是为了防止熔体产生“流涎”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。,3、温度参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（3）模温 模具温度是指与制品接触的模腔表面温度 模温控制方式： 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，而保持一定的模温； 采用电加热圈或加热棒来保持定温

39、。,3、温度参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,模温的确定： 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。 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。 从制品的形状与尺寸考虑： 对厚制品，采用较高模温； 对薄制品，采用较低模温。 从其它工艺条件考虑： 料筒温度高，模温高,3、温度参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（1）预塑压力（背压） 螺杆头部熔料在螺杆转动后退时

40、所受到的压力，其大小可通过液压系统中的溢流阀来调节。 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，但对热敏性聚合物不利。 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力，会有流涎现象。 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2MPa，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PE、PP、PS等，背压可高一些。通常情况下，背压不超过0.2MPa。,4、压力参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（2）注射压力 注射压力的作用是克服塑料

41、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数的影响。 一般情况下，注射压力的选择见下表。,4、压力参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（3）保压压力 保压是要模腔充满后，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力。 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，或稍低。 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。但脱模时制品中的残余应力

42、较大且易产生飞边。,4、压力参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,完成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制品质量的前提下，尽量缩短成型周期。,5、时间参数,（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,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（1）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、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。 通常，注射时间

43、为35s。 对熔体黏度高、Tg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，应采用快速充模。,5、时间参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（2）保压时间 保压时间就是对型腔内塑料的压实、补缩时间，在整个注射时间内所占的比例较大，一般为20120s，特别厚的制品可高达35min，而形状简单的制品，保压时间可以很短，甚至几秒钟即可。 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。,5、时间参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（3）冷却时间 冷却时间取决于制品的厚度、塑料的热

44、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。应在塑件冷却至材料的热变形温度以下脱模。 一般，Tg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。 （4）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，与生产过程是否自动连续化、操作者的熟练程度有关。,5、时间参数,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,6.6 几种常用塑料的注射模塑特点,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

45、 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。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（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

46、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。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（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

47、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。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（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

48、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。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,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，

49、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。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（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

50、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

51、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。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,2、聚丙烯（PP） PP的主要缺点是成型收缩率大、耐老化性差及低温冲击强度低，可通过改性（如共聚、共混、加入助剂等）的方法加以弥补。 （1）基本特性 PP的结晶度为5070%，熔点为165170 ，耐热性好，热稳定性好，分解温度在300以上，与氧接触时，树脂在260下开始变黄。 PP熔体流动性较PE好，表观黏度对剪切速率的敏感性高于对

52、温度的敏感性，熔体弹性大且冷却凝固速度快，制品易产生内应力。 成型收缩率较大，为12.5%，弯曲疲劳强度大，耐折叠性十分突出，可用于制造一体铰链（合页）。 注射成型用PP的MFR取110g/10min，吸水率低（0.04%），注射成型时一般无需干燥，如果颗粒中水分含量过高，可在80100下干燥12h。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（2）成型工艺 注射温度：料筒温度控制在210280 ，喷嘴温度可比料筒最高温度低1030 。当制品壁薄、形状复杂时，料筒温度可提高至280300 ，而当制品壁厚较大或树脂的熔体流动速率高时，料筒温度可适当降低至200230 。 模具温度：PP成型时

53、的模具温度为4090 。提高模温，PP的结晶度提高，制品的刚性、硬度增加，表面光洁度较好，但易产生溢边、收缩等缺陷，而模温过低，结晶度下降，制品的韧性增加，收缩率减小，但制品表面光洁度较差，对于面积较大、壁厚较厚的制品还容易产生翘曲。 注射压力：PP熔体黏度的剪敏性强于温敏性，因此提高注射压力可提高其流动性，通常为70120MPa。 成型周期：在PP的成型周期中，保压时间的选择比较重要。一般而言，保压时间长，制品的收缩率低，但制品会产生内应力。与其它材料相比，PP制品在较高的温度下脱模不会产生变形或变形很小，并且又采取了较低的模温，因此，PP的成型周期较短。 后处理：PP的玻璃化温度较低，制品

54、会产生后收缩，后收缩量会随制品厚度增大而增大。对于尺寸稳定性要求较高的制品，应进行热处理。温度80100 ，时间为12h。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,3、硬聚氯乙烯（RPVC） PVC是目前世界上产量仅次于PE的热塑性塑料，由于其化学稳定性好，介电性高，阻燃、耐油、耐磨，有一定的机械强度且价格便宜，因此，广泛用于农业、化工、电子、建筑和轻工等领域。 （1）基本特性 PVC的热稳定性差，因此必须加入热稳定剂方可进行加工。此外，为了改善熔体流动性、提高冲击强度和降低成本，配方中还需加入增塑剂、润滑剂、冲击改性剂、加工助剂和填充剂等。 PVC为无定形高分子，无明显熔点，150以上

55、成为黏流态。其分解温度低于150 ，若超过180则迅速分解。虽然添加了热稳定剂，但加工温度很少超过200 。 PVC熔体黏度高，成型流动性差。在注射成型过程中应选择低速高压。 由于PVC分解放出HCl气体具有刺激性及腐蚀性，生产车间应做好通风防腐工作。 PVC吸水率低(0.1%)，对要求不高的制品，成型前可不干燥，若需要则在90100的热风烘箱中干燥12h。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（2）成型工艺 注射温度：RPVC的成型温度范围在160190 ，最高不超过200 。料筒温度分布通常采用阶梯式设置，喷嘴温度应比料筒温度低1020 。 模具温度：一般在40以下，最高不超过6

56、0 。 注射压力：由于RPVC熔体黏度较高，故成型时需要较高的注射压力。一般情况下，注射压力控制在90MPa以上，保压压力大多在6080MPa。 注射速度：较高的注射速度可减少物料的温度变化，充模速度快，制品的表观缩痕小；但也会引起排气不良，特别是小浇口的情况下更是如此；另外注射速度高还会产生较多的摩擦热而使塑料烧焦、产生变色等问题。因此，在成型RPVC时可采用中等或较低的注射速度。 成型周期：为减少物料的分解，应尽量缩短成型周期，除了大型超厚制品外，成型周期一般控制在4080s。 注意事项：在加工过程中，如果发现制品表面有黄色条纹或黄色斑，应立即采取措施，对料筒进行清洗，切不可继续操作；成型

57、时，应保持室内通风良好；若出现分解应及时打开窗户；停机时，应先将料筒内的料全部排完，并用PS或PE及时清洗料筒；停机后应立即在模具的型腔与流道表面涂油防锈。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,4、聚苯乙烯（PS） （1）基本特性 PS无色透明、性脆。 PS为无定形聚合物，无明显熔点，黏流温度150204 ，300以上出现分解。熔体黏度适中，流动性好，易成型，熔体黏度对温度、剪切速率都比较敏感。成型时，无论是增加注射压力还是提高料筒温度，都会使熔体黏度显著下降。 成型收缩率较小，为0.40.7%，但因性脆，制品中不宜带金属嵌件。 PS有吸水率很低(0.010.03%)，成型前可不必干

58、燥。必要时，可在7080的循环热风中干燥12h。 原料可用浮染法或色母料着色。,塑料成型工程技术-李洪飞06塑料成型工程技术,（2）成型工艺 注射温度：成型时料筒温度范围在180215 ，喷嘴温度应比料筒温度低1020 。 模具温度：一般在5060。对于一般的制品，通常采用低模温成型，模具通冷却水冷却，然后用热处理的方法减小或消除内应力。 注射压力：注射压力控制在60150MPa。大浇口、形状简单及厚壁的制品，注射压力可低至6080MPa，而薄壁、长流程、形状复杂的制品，通常在120MPa以上。 注射速度：由于较高的注射速度不仅会使模腔内的空气难以及时排出，而且还会使制品表面光洁度及透明性变差，冲击强度下降，内应力增加。因此，PS成型时应尽量采用低速注射。 成型周期：PS的比热容较小且无结晶，加热塑化快，塑化量较大