塑料及模具设计第三章1注射

1、塑料成型工艺与模具设计 第三章1第三章第三章 塑料成型工艺塑料成型工艺第一节第一节 注射成型原理及工艺注射成型原理及工艺第二节第二节 压缩成型与传递成型原理及工艺压缩成型与传递成型原理及工艺第三节第三节 挤出成型原理及工艺挤出成型原理及工艺第四节第四节 其他塑料成型工艺其他塑料成型工艺第五节第五节 塑料成型制品结构工艺性塑料成型制品结构工艺性塑料成型工艺与模具设计 第三章2第一节第一节 注射成型原理及工艺注射成型原理及工艺一、注射成型原理及分一、注射成型原理及分类类（一）注射成型原理（一）注射成型原理注射成型过程：注射成型过程：闭模闭模塑化塑化注射（注射充模注射（注射充模保压补塑保压补塑（倒流

2、）（倒流）冷却冷却开模顶出开模顶出塑料成型工艺与模具设计 第三章3塑料成型工艺与模具设计 第三章4塑料成型工艺与模具设计 第三章5塑料成型工艺与模具设计 第三章6塑料成型工艺与模具设计 第三章7塑料成型工艺与模具设计 第三章8塑料成型工艺与模具设计 第三章9全自动生产注塑车间全自动生产注塑车间塑料成型工艺与模具设计 第三章10三自由度机械手三自由度机械手塑料成型工艺与模具设计 第三章11二、注射成型设备二、注射成型设备（一）（一）注射机的分类、应用注射机的分类、应用 塑料注射成型设备有：塑料注射成型设备有： 通用注射机通用注射机 热固性塑料注射机热固性塑料注射机 专用注射机。专用注射机。塑料成

3、型工艺与模具设计 第三章12通用注射机的分类通用注射机的分类1 1、按照注射机的注射方向和模具的开合方向分类，可分为、按照注射机的注射方向和模具的开合方向分类，可分为：（1 1）卧式注射机卧式注射机特点：注射方向与开合模方向均在水平方向，重心低，加料，操作方便，产品可特点：注射方向与开合模方向均在水平方向，重心低，加料，操作方便，产品可自动脱落。但占地面积较大，嵌件定位较难。自动脱落。但占地面积较大，嵌件定位较难。（2 2）立式注射机立式注射机特点：注射方向与开合模方向均垂直地面，占地面积较小，模具装卸方便，放嵌特点：注射方向与开合模方向均垂直地面，占地面积较小，模具装卸方便，放嵌件稳定。但重

4、心高，不稳定，产品不易自动脱落。（小型机）件稳定。但重心高，不稳定，产品不易自动脱落。（小型机）（3 3）角式注射机角式注射机特点：开模方向与注射方向垂直，一般多采用水平开合模，垂直注射。模具受冲特点：开模方向与注射方向垂直，一般多采用水平开合模，垂直注射。模具受冲击和振动较大。（多用于制鞋业）击和振动较大。（多用于制鞋业）塑料成型工艺与模具设计 第三章13卧式注射机卧式注射机塑料成型工艺与模具设计 第三章14立式注射立式注射机机塑料成型工艺与模具设计 第三章15塑料成型工艺与模具设计 第三章16角式注塑机角式注塑机塑料成型工艺与模具设计 第三章17转盘机、角式注塑机转盘机、角式注塑机塑料成型

5、工艺与模具设计 第三章18（一）注射机的分类、应用（一）注射机的分类、应用2 2、按注射装置分类按注射装置分类，可分为以下三类：，可分为以下三类：（1 1）螺杆式）螺杆式螺杆、料筒实现塑化注射螺杆、料筒实现塑化注射（2 2）柱塞式）柱塞式料筒、分流梭、柱塞实现塑化和注射（材料滞留）料筒、分流梭、柱塞实现塑化和注射（材料滞留）（3 3）螺杆预塑化型）螺杆预塑化型螺杆、料筒塑化，柱塞、料筒注射（计量准确）螺杆、料筒塑化，柱塞、料筒注射（计量准确）塑料成型工艺与模具设计 第三章19螺杆式注射装置螺杆式注射装置塑料成型工艺与模具设计 第三章20塑料成型工艺与模具设计 第三章21柱塞式注射装置柱塞式注射

6、装置塑料成型工艺与模具设计 第三章22螺杆塑化柱塞注射原理图螺杆塑化柱塞注射原理图塑料成型工艺与模具设计 第三章23（一）注射机的分类、应用（一）注射机的分类、应用3 3、按锁模装置分类、按锁模装置分类，可分为：，可分为：（1 1）液压）液压- -双曲肘式（肘拐式）双曲肘式（肘拐式）（2 2）全液压式（直压式）全液压式（直压式）塑料成型工艺与模具设计 第三章24液压双曲肘注塑机液压双曲肘注塑机塑料成型工艺与模具设计 第三章25液压双曲肘锁模机构液压双曲肘锁模机构塑料成型工艺与模具设计 第三章26液压单曲肘锁模装置液压单曲肘锁模装置塑料成型工艺与模具设计 第三章27塑料成型工艺与模具设计 第三章

7、28单缸直压式锁模装置单缸直压式锁模装置塑料成型工艺与模具设计 第三章29（二）注射机的组成（1 1）注射机构）注射机构（2 2）锁模机构）锁模机构（3 3）液压系统与电器控制系统）液压系统与电器控制系统塑料成型工艺与模具设计 第三章30（三）（三）注射机与注射模的关系注射机与注射模的关系1 1、注射量的校核、注射量的校核注意：注意：每一模所需注射的塑料熔体的容量或质量必须在注射机额定注射量的每一模所需注射的塑料熔体的容量或质量必须在注射机额定注射量的80%80%以内，即：以内，即： nVnVz z+V+Vj j 0.8V0.8Vg g nm nmz z+m+mj j0.8m0.8mg g n

8、 n 行腔数行腔数V Vz z（m mz z） 单个塑件的容量或质量（单个塑件的容量或质量（cmcm3 3或或g)g)V Vg g（m mg g） 注射机额定注射量（注射机额定注射量（cmcm3 3或或g)g)以以重量表示的注塑机，其最大注射量重量表示的注塑机，其最大注射量G Gmaxmax为：为： G Gmaxmax=G=G* * 1 1 / /2 2式中：式中：1 1加工材料的密度（加工材料的密度（g/mmg/mm3 3), ), 2 2-聚苯乙烯的密度聚苯乙烯的密度塑料成型工艺与模具设计 第三章312 2、锁模力的校核、锁模力的校核为防止模具分型面被型腔压力顶开，必须对模具施加足够的锁模

9、力，以保证在分型面为防止模具分型面被型腔压力顶开，必须对模具施加足够的锁模力，以保证在分型面处不产生溢料，所以锁模力必须大于分型面的胀开力，处不产生溢料，所以锁模力必须大于分型面的胀开力，即即 F Fppm m(nA(nAz z+A+AJ J) ) F F锁模力（锁模力（N N） A Az, z, A AJ J分别为制品和浇注系统在分型面上的垂直分别为制品和浇注系统在分型面上的垂直 投影面积（投影面积（mmmm2 2) )p pm m 塑料熔体在模具型腔内的平均压力（塑料熔体在模具型腔内的平均压力（MPa)MPa) 一般一般 P Pm m=(0.25=(0.250.5)P0.5)Po oP P

10、o o注射压力注射压力塑料成型工艺与模具设计 第三章323 3、最大注射压力的校核、最大注射压力的校核最大注射压力最大注射压力：是指注射机料筒内柱塞或螺杆对塑料熔体所施加的是指注射机料筒内柱塞或螺杆对塑料熔体所施加的单位面积上的压力，用于克服熔料流经喷嘴、流道、浇口和型腔时单位面积上的压力，用于克服熔料流经喷嘴、流道、浇口和型腔时的阻力。的阻力。注射机注射油缸的压力注射机注射油缸的压力P P1 1与与P Po o的关系是：的关系是： d d1 12 2 P P1 1= d= do o2 2 P Po o P Po o= P= P1 1(d(d1 1/d/do o) )2 2d d1 1注射油缸

11、直径（注射油缸直径（mm)mm)d do o 螺杆直径螺杆直径(mm)(mm)塑料成型工艺与模具设计 第三章334 4、安装模具部分尺寸校核、安装模具部分尺寸校核(1)(1)喷嘴尺寸喷嘴尺寸(2)(2)模具厚度模具厚度注射机规定的模具最大最小距离是指动模板闭合后达到规定锁模力时动定模板之间注射机规定的模具最大最小距离是指动模板闭合后达到规定锁模力时动定模板之间的最大最小距离，模具的厚度必须在此范围之内。的最大最小距离，模具的厚度必须在此范围之内。(3)(3)模具的长度和宽度模具的长度和宽度模具的长度和宽度必须在注射机四条拉杆的内侧距离之内，一般注射机说明书的标模具的长度和宽度必须在注射机四条拉

12、杆的内侧距离之内，一般注射机说明书的标注是：注是： 水平拉杆内侧距离水平拉杆内侧距离垂直垂直拉杆内侧距离拉杆内侧距离(4)(4)模具安装在注射机上必须使主流道中心线与注射机喷嘴中心线重合模具安装在注射机上必须使主流道中心线与注射机喷嘴中心线重合一般用定位环保证或模具安装螺孔中心与注射机安装螺孔中心重合。一般用定位环保证或模具安装螺孔中心与注射机安装螺孔中心重合。塑料成型工艺与模具设计 第三章34注射机拉杆距离塑料成型工艺与模具设计 第三章355 5、开模距离的校核、开模距离的校核模具开模后为便于取出塑件，必须有足够的开模距离，而各种型号的注模具开模后为便于取出塑件，必须有足够的开模距离，而各种

13、型号的注射机其开模距离是一定的，所以选择注射机必须校核其开模距离。射机其开模距离是一定的，所以选择注射机必须校核其开模距离。(1)(1)注射机最大开模距与模具厚度无关注射机最大开模距与模具厚度无关当注射机的锁模机构是采用液压当注射机的锁模机构是采用液压双曲肘结构时，其开模行程由曲肘机双曲肘结构时，其开模行程由曲肘机构决定，与模具的厚度无关。所以构决定，与模具的厚度无关。所以 注射机的最大开模距注射机的最大开模距模具所需的开模距模具所需的开模距(2)(2)注射机最大开模距与模距厚度有关注射机最大开模距与模距厚度有关当注射机的锁模机构采用全液压机构时，当注射机的锁模机构采用全液压机构时，最大开模距

14、最大开模距 = = 注射机动定模板的最大开模距注射机动定模板的最大开模距 - - 模具厚度模具厚度塑料成型工艺与模具设计 第三章36开模距离与模具厚度开模距离与模具厚度塑料成型工艺与模具设计 第三章37开模距离模具所需开模距：模具所需开模距：单分型面注射模单分型面注射模当开模距离当开模距离与模具厚度无与模具厚度无关时关时，开模距，开模距 S Sk kHH1 1+H+H2 2+(5+(510)mm10)mm当开模距离当开模距离与模具厚度有与模具厚度有关关时，开模距时，开模距 S Sk kHHm m+H+H1 1+H+H2 2+(5+(510)mm10)mm塑料成型工艺与模具设计 第三章38注射机

15、最大开模距与模距厚度有关注射机最大开模距与模距厚度有关塑料成型工艺与模具设计 第三章39开模距离双分型面注射模双分型面注射模S=HS=H1 1+H+H2 2+a+(5+a+(510)mm10)mm当开模距离当开模距离与模具厚度无关与模具厚度无关时，时，开模距开模距 S SmaxmaxHH1 1+H+H2 2+a+(5+a+(510)mm10)mm当开模距离当开模距离与模具厚度有关与模具厚度有关时，时，开模距开模距 S Sk kHHm m+H+H1 1+H+H2 2+a+(5+a+(510)mm10)mm塑料成型工艺与模具设计 第三章40（3 3）利用开模动作完成侧向分型抽芯）利用开模动作完成侧

16、向分型抽芯当最大开模距与模厚无关时当最大开模距与模厚无关时当当 H Hc cHH1 1+H+H2 2时，取时，取 S Smaxmax=H=Hc c+(5+(510)mm10)mm当当 H Hc cHH1 1+H+H2 2时，取时，取 S Smaxmax=H=H1 1+H+H2 2+(5+(510)mm10)mmH Hc c为保证侧向抽芯所需开模行程为保证侧向抽芯所需开模行程塑料成型工艺与模具设计 第三章416 6、顶出装置的校核、顶出装置的校核注射机顶出装置的三种类形注射机顶出装置的三种类形：1 1、机械顶出（中心顶出、两侧顶出）、机械顶出（中心顶出、两侧顶出）2 2、中心液压顶出、中心液压顶

17、出3 3、辅助液压、气动顶出、辅助液压、气动顶出顶出装置的校核顶出装置的校核：顶出距离、顶出形式、顶出力与模具是否相匹配顶出距离、顶出形式、顶出力与模具是否相匹配塑料成型工艺与模具设计 第三章42三、热塑性塑料注射成型工艺（一）（一）注射成型工艺过程注射成型工艺过程1 1、成型前的准备、成型前的准备：主要是进行塑料和嵌件进行预热和主要是进行塑料和嵌件进行预热和（或）干燥等（或）干燥等2 2、注射成型过程、注射成型过程：闭模闭模塑化塑化注射（注射充模注射（注射充模保保压补塑压补塑（倒流）（倒流）冷却冷却开模开模顶出顶出3 3、塑件后处理、塑件后处理（1 1）退火后处理）退火后处理（2 2）吸湿处

18、理）吸湿处理塑料成型工艺与模具设计 第三章43预塑合模注射充模保压补缩冷却定型开模顶出塑料成型工艺与模具设计 第三章44注射成型产品注射成型产品塑料成型工艺与模具设计 第三章45(二二)注射成型工艺参数注射成型工艺参数1、温度、温度（1 1）料筒温度料筒温度根据塑料流动性（熔体指数）、热性能和注射机的形式来确定的。料筒温度根据塑料流动性（熔体指数）、热性能和注射机的形式来确定的。料筒温度的分布从料斗方向到喷嘴逐渐生高，最高温度略高于材料的熔化温度，的分布从料斗方向到喷嘴逐渐生高，最高温度略高于材料的熔化温度，最低温度略高于软化温度。最低温度略高于软化温度。（2 2）喷嘴温度喷嘴温度略低于料筒的

19、最高温度（防止流延）略低于料筒的最高温度（防止流延）（3 3）模具温度模具温度主要根据塑料的性能确定，一般塑料加工的模温是在主要根据塑料的性能确定，一般塑料加工的模温是在40-8040-80。塑料成型工艺与模具设计 第三章46（二）注射成型工艺参数（二）注射成型工艺参数2 2、压力压力（1 1）塑化压力塑化压力（也称背压）（也称背压）：一般在一般在0.5-10.5-1MPaMPa（2 2）注射压力注射压力：一般分为二到四阶段设置，根据材料的流动性和塑件的结构，浇注一般分为二到四阶段设置，根据材料的流动性和塑件的结构，浇注系统的形式等进行设定，一般在系统的形式等进行设定，一般在50-12050-

20、120MPaMPa塑料成型工艺与模具设计 第三章47（二）注射成型工艺参数（二）注射成型工艺参数3 3、时间（周期）时间（周期）：包括注射、保压、冷却和辅助时间包括注射、保压、冷却和辅助时间完成一次注射过程所需要的时间完成一次注射过程所需要的时间( (包括注射、保压、冷却和辅助时间包括注射、保压、冷却和辅助时间 ) ) 充模时间充模时间( (柱塞或螺杆前进时间柱塞或螺杆前进时间) )成成型型 注射时间注射时间周周 保压时间保压时间( (柱塞或螺杆停留在前进位置的时间柱塞或螺杆停留在前进位置的时间) )期期 闭模冷却时间闭模冷却时间( (柱塞后退或螺杆转动后退的时间均包括在这段时间内柱塞后退或螺

21、杆转动后退的时间均包括在这段时间内) ) 其它时间其它时间( (指开模，脱模，喷涂脱模剂，安放嵌件和闭模等时间指开模，脱模，喷涂脱模剂，安放嵌件和闭模等时间塑料成型工艺与模具设计 第三章48四、热固性塑料注射成型四、热固性塑料注射成型（一）（一）热固性塑料热固性塑料注射成型原理注射成型原理工艺特点工艺特点：（1 1）成型温度必须严格控制）成型温度必须严格控制（2 2）合模部分能够满足放气操作要）合模部分能够满足放气操作要求求（3 3）塑料在料筒内停留时间不能太）塑料在料筒内停留时间不能太长长（3 3）注射机的锁模力和注射压力较）注射机的锁模力和注射压力较高高塑料成型工艺与模具设计 第三章49四

22、、热固性塑料注射成型四、热固性塑料注射成型（二）热固性塑料注射成型对原料、设备、模具的要求（二）热固性塑料注射成型对原料、设备、模具的要求（1 1）对塑料的要求）对塑料的要求流动性好，塑化温度范围广流动性好，塑化温度范围广（2 2）对注射机要求）对注射机要求料筒加热控温较准确，转速可无级调节，注射压力大，锁模力大，螺杆长径料筒加热控温较准确，转速可无级调节，注射压力大，锁模力大，螺杆长径比、压缩比较小。比、压缩比较小。（3 3）对模具要求）对模具要求应有加热和控温系统，模具硬度较高，一般要应有加热和控温系统，模具硬度较高，一般要5050HRCHRC，型腔要进行镀铬并设型腔要进行镀铬并设置排气口

23、置排气口。塑料成型工艺与模具设计 第三章50四、热固性塑料注射成型四、热固性塑料注射成型（三）工艺参数（三）工艺参数1 1、温度、温度（1 1）料筒温度：）料筒温度：分两段控制，加料段根据材料在分两段控制，加料段根据材料在20207070内选，前段在内选，前段在70709090内选内选（2 2）模具温度：）模具温度：在在150150220220范围范围2 2、注射压力、注射压力 （1 1）注射压力）注射压力 100100170MPa170MPa（2 2）保压压力）保压压力（3 3）背压）背压 0.340.340.52MPa0.52MPa3 3、成型周期、成型周期包括注射时间和保压时间包括注射时

24、间和保压时间4 4、其他工艺条件、其他工艺条件控制材料在料筒的停留时间、排气控制材料在料筒的停留时间、排气塑料成型工艺与模具设计 第三章51五、其他塑料注射成型工艺方法简述五、其他塑料注射成型工艺方法简述（一）（一）BMCBMC注射成型注射成型 BMCBMC注射成型是将不饱和聚酯、注射成型是将不饱和聚酯、苯乙烯树脂、矿物填料、着苯乙烯树脂、矿物填料、着色剂和色剂和10%10%30%30%的玻璃纤维的玻璃纤维等增强材料等组成的块状材等增强材料等组成的块状材料注射成型。料注射成型。塑料制品具有优良的电性能塑料制品具有优良的电性能, ,高高强度强度, ,高尺寸稳定性且能防潮高尺寸稳定性且能防潮防腐的

25、性能。防腐的性能。塑料成型工艺与模具设计 第三章52（二）（二）气体辅助注射成型气体辅助注射成型n气体辅助注塑技术，是把高气体辅助注塑技术，是把高压氮气经气辅主控制器（分压氮气经气辅主控制器（分段压力控制系统）直接注射段压力控制系统）直接注射入模腔内塑化塑料里，使塑入模腔内塑化塑料里，使塑件内部膨胀而造成中空，但件内部膨胀而造成中空，但仍然保持产品表面和外形完仍然保持产品表面和外形完整无缺。整无缺。n解决和消除产品表面缩痕问解决和消除产品表面缩痕问题。题。塑料成型工艺与模具设计 第三章53汽车配件汽车配件气辅注射气辅注射塑料成型工艺与模具设计 第三章54气体辅助注射成型过程气体辅助注射成型过程注塑注塑以定量塑化塑料充填入模腔内。以定量塑化塑料充填入模腔内。所需塑料份量要通过实验找出来，