注塑与设计(B)

1、注塑与制品设计注塑与制品设计立式注塑机：立式注塑机： 柱塞式柱塞式螺杆式螺杆式 卧式注塑机：卧式注塑机： 柱塞式柱塞式螺杆式螺杆式双色式双色式辅助式辅助式角式注塑机：角式注塑机： 螺杆式螺杆式注注 塑塑 机机 种种 类类用于开模、合模用于开模、合模保证注射时模具不被打开保证注射时模具不被打开用于程序的控制用于程序的控制用于时间和位置的控制用于时间和位置的控制有液压和电动传动两种有液压和电动传动两种用于传输不同的动力用于传输不同的动力将熔融物料射入模腔和熔融塑化物料将熔融物料射入模腔和熔融塑化物料将物料熔融和塑化将物料熔融和塑化推动注射座前进和后退推动注射座前进和后退注塑机四大控制部分注塑机四大

2、控制部分合模系统：合模系统：传动系统：传动系统：注射系统：注射系统：控制系统：控制系统：模具设计模具设计成型加工成型加工材料材料完美产品件三要素完美产品件三要素闭模闭模座前进座前进射胶射胶熔胶熔胶顶针退顶针退顶针前顶针前开模开模座后退座后退成型周期流程图成型周期流程图聚丙稀（PP）为结晶型材料，结晶度可达为结晶型材料，结晶度可达5070%。 缺 点X 在外力作用下易变形，且不易恢复原形。在外力作用下易变形，且不易恢复原形。X 钢性不足（尤其是缺口处对外力作用敏感）。钢性不足（尤其是缺口处对外力作用敏感）。X 低温下抗冲性能差低温下抗冲性能差X 成型件易发生翘曲变形成型件易发生翘曲变形聚聚丙丙烯

3、烯的的成成型型工工艺艺条条件件因因聚聚丙丙烯烯平平均均吸吸水水率率为为0.02%，加加工工前前水水份份要要求求为为0.05% ,故故一一般般无无须须烘烘干干处处理理改改性性的的增增强强类类聚聚丙丙烯烯建建议议烘烘干干温温度度为为：80 110，时时间间为为：1 3 h。工工 艺艺 条条 件件数数 值值工工 艺艺 条条 件件数数值值机机筒筒温温度度 后后部部160190注注射射压压力力 Mpa70120中中部部180220保保压压压压力力 Mpa4580前前部部190240注注射射时时间间 s2060喷喷嘴嘴温温度度 180220冷冷却却时时间间 s2090模模具具温温度度 2080螺螺杆杆转转

4、速速 rpm 80聚酰胺（PA）大多数为结晶型材料，结晶度为大多数为结晶型材料，结晶度为 30% 左右。左右。 特 点X 熔点较高：熔点较高： PA6： 215220 PA66：255260X 熔融时粘度低；熔融时粘度低；X 注塑成型温度与降解温度之间范围窄；注塑成型温度与降解温度之间范围窄；X 氧化敏感：氧化反映温度为氧化敏感：氧化反映温度为 70；X 吸湿性，水解敏感；吸湿性，水解敏感；X 固化快，易结晶：玻璃化温度为固化快，易结晶：玻璃化温度为 60。 PA6、PA66的成型工艺条件的成型工艺条件加工前水份必须加工前水份必须 0.2% 玻纤增强类材料建议玻纤增强类材料建议 0.1% 左右

5、；左右；烘干温度：烘干温度：80110 时间：时间：8 24h；PolyOne公司材料采用了真空包装，建议预热干燥处理公司材料采用了真空包装，建议预热干燥处理24h。工工 艺艺 条条 件件数数 值值工工 艺艺 条条 件件数数 值值机筒温度机筒温度 后部后部210230注射压力注射压力 Mpa70120中部中部230250保压压力保压压力 Mpa3570前部前部240280注射时间注射时间 s320喷嘴温度喷嘴温度 230260冷却时间冷却时间 s640模具温度模具温度 2090螺杆转速螺杆转速 rpm 140PA6注塑工艺条件PA66注塑工艺条件工工 艺艺 条条 件件数数 值值工工 艺艺 条条

6、 件件数数 值值机机筒筒温温度度 后后部部250280注注射射压压力力 Mpa70120中中部部270290保保压压压压力力 Mpa3580前前部部270300注注射射时时间间 s420喷喷嘴嘴温温度度 270290冷冷却却时时间间 s840模模具具温温度度 20110螺螺杆杆转转速速 rpm 140注塑机的选择注塑机的选择 柱塞式注塑机 螺杆式注塑机(最常用，图-1，基本构造) 大容量转移式注塑机 双色注塑机 辅助式注塑机注塑机螺杆的选择 通用式螺杆通用式螺杆 Lf:圆柱形 Lc:圆锥形 Lh:圆柱形 L/D:1822 P:(0.81)D Cr=(D2-de2)/(D2-ds2)：2.53

7、螺杆机筒间隙：0.10.2D注塑机止回阀注塑机机筒 机筒内壁和拼接处：平整、光滑平整、光滑 机筒加热功率：配置得当、控温准确配置得当、控温准确 注塑机喷嘴 开式喷嘴 针阀式喷嘴 滑阀式喷嘴 阀杆式喷嘴注塑机的选择最大注射量 为设备能量的 40% 70%注射压力 最小注射压力不小于 1 5 0 0 bar 锁模力 产品投影面上每平方厘米5 0 0 到 8 0 0 公斤力注塑加工 粒料预处理 注射成型 制品后处理 制品机械再加工注塑成型工艺参数设定成型温度注射压力(包括保压压力)注射速度注射行程注射、保压时间冷却时间模具温度成型周期成型参数对制品性能影响注塑增强和阻燃材料 玻纤或矿物填充材料 对螺

8、杆和机筒磨损 表观质量：最有效的方法是提高模具温度 阻燃材料 注意物料的热稳定性 成型温度一般控制在 250 285 度 注塑成型压力控制 快速增压后的切换点对注塑制品质量有很大影响，必须对压力在保压阶段的压力进行控制。 从第二阶段到第三阶段的转换压力必须迅速而又准确。因模腔内压力的建立非常迅速，几乎是静态零时间内建立的。（每秒5000 bar） PVT曲线可以用来控制注塑制品的冷却过程，其最终目的是使注塑成型加工始终尽可能的保持在较为理想的加工状态下，即保持恒定的体积密度。 表格表格3: : 注射过程中可能遇到的问题及解决方法注射过程中可能遇到的问题及解决方法 制品件不完整制品件不完整可能的

9、解决方法可能的解决方法 制品件不完全1. 增加注射压力2. 增加注射速度3. 检查熔融装置以消除压力损耗4. 检查浇道系统以防止材料压力损失5. 增加排气 制品起皱同上 冷料斑1. 避免局部或整体过热2. 使用干燥材料3. 使用干燥的回料 制品变形1. 保证整个模腔温度一致2. 检查一下制品设计（消除壁厚差异）3. 降低注射压力4. 顶出温度偏低5. 检查一下浇口位置 制品凹陷或起泡1. 检查一下大部件的进料状况2. 检查浇口位置3. 提高注射压力和保压时间接接上上表表 制品裂开1. 保证材料中不混入其他材料2. 减少润滑 制品变黄1.保证材料在干燥过程中没有变色（这个问题不 是因为注射过程

10、中熔融的聚酰胺过热而引起的） 制品发脆1. 保证没有过热而使材料发生化学降解 冲击痕1. 降低注射速度2. 有必要的话增大浇口面积，或改变浇口位置 玻纤外露1. 增大浇口面积2. 增加注射速度3. 增加料筒温度4. 增加模温 烧焦痕1. 改善排气2. 检查浇口位置3. 降低注射速度回料的再利用 回料的加入会降低物料的性能，故我们告戒客户，使用回料须谨慎。 从客户的经济因素考虑，可自行在 0% 20%之间进行添加，对此产生的结果我们不作承诺。 使用的回料必须清洁，通常使用浇口回料干燥回料的时间通常较新料加倍。质量控制 简单便捷方法 ： 称量注塑制品重量 其它方法： 测量其粘度指数 显微镜观察薄切

11、片等制品件后处理 注塑制品在加工过程中产生的内应力会趋于释放，方式一般有：吸水、热循环、蠕变。 内应力的释放会改变注塑制品的尺寸，并增加其冲击强度。 图为两种材料热稳 定处理前后的变化1200 NUA70A701200 NU 处理时间处理时间 厚制件：45分钟 薄制件：20分钟 处理温度处理温度 产品件最高工作温 度 + 20 度 加热和冷却过程应加热和冷却过程应 是逐渐改变温度是逐渐改变温度 处理效果处理效果 增加制品的收缩 图上表明减少了注塑制品件的 减少制品的尺寸变化 尺寸公差波动范围 制品件(聚酰胺类)的水处理 聚酰胺类制品刚完成后，随着时间的增加会吸收水份，吸收水份对制品件的影响是：

12、 引起制品件的尺寸增加 引制品件的刚度降低 聚酰胺类注塑制品件吸湿过程十分缓慢，因此，通常对注塑制品件需进行加速水处理。A型和B型A70G30A70 调湿RH50 ，温度20B 浸泡20水中调湿B 浸泡98水中调湿B注塑制品件的机械再加工注塑制品件的机械再加工制品设计材料选择材料的的选择是根据部件的要求而制定，PolyOne公司为设计者们提供了优良的热学，机械，电气，化学性能的材料如： 疲劳强度和交变应力 抗蠕变 耐连续高温 负载抗开裂 抗紫外线 阻燃 抗静电 导电 耐磨和低摩擦系数 抗化学等等部件设计的一般准则1、厚度 部件厚度应根椐其所受应力来选择。并尽可能使其有固定的厚度。 厚度变化在结

13、晶材料中会产生变形问题（由于结晶度差异造成的收缩差异）和外观问题。（缩印） 作为一般准则，我们建议厚度如下： 增强产品：（玻纤或矿物）0.75 3 mm 非增强产品：0.5 5 mm 当部件的轮廓厚度不可避免地要变化，那么部件须挖空保持厚度固定。如上图2、尖角 尖角是产品应力集中和薄弱点，图中表明了，圆弧半径与厚度比 0.6 以确保其机械性能。 在实际应用中半径取1 至 1.5 mm，效果很好。3、厚度变化 有些制品厚度变化是不可避免的，但必逐渐变化。4、大平面对于这类制品有以下几种可能避免变形的方法： 加筋提高刚性 仔细定位注塑点使其充模均匀 局部修正厚度，改变充模条件并可能改变收缩值 仔细

14、设计冷却回路使模具产生温度梯度 采用各向同性，收缩率小的配方5、筋为使部件有非常高的刚性，一般是加筋而不采用增加壁厚 应避免筋与筋交叉从而防止料的堆积6、凸起部 凸起处的形状和尺寸不能使料堆积，导至缩影和变形。壁厚（内外径之间的差）即不能太厚也不能太薄，太薄会导致脆性和破裂。7、螺纹 螺纹应尽可能有园角，尖角螺纹的机械性能差。齿距不能太小。内螺纹必须在部件的顶端前就终止， 不然有产生初始裂纹危险。外螺纹，用凸轮方法脱出，最好是在分型面上螺纹断开。（因表面磨损问题）8、镶嵌件 镶嵌件不应削弱聚酰胺成型件。因此成型料必须是包在倒过角的边周围。（如：标准的螺母或螺栓头不能用作镶嵌件）两个因素必需考虑

15、： * 优化镶嵌件周围的塑料厚度。 * 塑料与金属的收缩率不同，会导至金属件凸出，这可以采用镶嵌件上作均匀对 角线滚花的方法来防止。 如果镶嵌件高出部件表面，其几何形状应简单易于被放入模具。大镶嵌件建议在成型前预加热。9、深凹和斜度应允许有 0.5 至 1 的脱模斜度。如模具表面非经抛光,则相应增加脱模斜度。在一定条件下, 局部深凹会松动, 前提是： 部件在顶出时可作些变形。 这个变形不能超过： 5% 对于非增强配方 1% 对于增强配方 10、筒状件 当成型筒状件可能会出现变形问题，（因模芯受塑应力弯曲）长度小于 5 倍直径的无需特别注意。 然而必须注意遵循： * 流动方向中心对称 * 模芯的

16、每边各有TAB浇口 * 平衡浇口防止偏向流动 11、模具 设计者应考虑有关制造模具时的问题，并且应尽可能地设计成易于机器加工，以节省时间和成本, 增加产出。12、可能出现的几何问题 设计时尽管采取预防措施，但变形问题还可能出现，尤其是使用玻璃纤维增强的配方。 纠正变形可采取： * 加筋或改变筋的厚度 * 改变局部厚度，从而 改变充模条件和收缩量 * 改变注塑点 Original DesignRevised Design 通过注塑工艺的调整，融体同时充满模穴的顶端。连续不断的注射使得特别厚的地方也能充满熔体。 除上述外，模具温度和成型条件等加工工艺参数对变形影响也很大 下面是 PA66GS30

17、BK011 注射汽车水室组装工艺 在工程塑料有许多种组装注塑件的工艺：* 机械组装* 弹性组装,紧扣或松开* 超声组装* 旋转或摩擦组装* 粘结 模塑公差 通常条件：约为公称尺寸 0.2% 精确和适当条件： 0.1%并且以下条件必须遵循： * 温度调节系统与模具必须适配并且处于好的工作状态。 （回路必须去垢）* 有规律的模塑周期。* 适当的压力容量，（最大容量的 2/3）* 模塑前粒料必须达到适当的温度。* 车间温度衡定。模具设计收缩选择 收缩决定了产品的最终尺寸，与以下因素有关： * 塑料和填料 * 加工工艺条件 * 产品的厚度和形状 * 模具：浇口位置和冷却回路 当以下条件时，收缩增加：

18、* 增加材料的温度 * 减小注塑压力和保压时间 * 减小注塑速度 * 增加模具温度 * 注塑浇口面积减小 * 产品厚度增加 特别应注意的是保压压力，由于冷却同时加了一定量料可部分补偿收缩，还必须考虑浇口的尺寸。分型线-部件在模具中的定位 在冷却时，收缩使部件倾向于脱离模腔，粘附在模芯上。因此部件应该留在模具中并且当模具打开时部件被留在动模中，然后才顶出，这样才能自动化操作。 因此我们应根据制品形状来选择合适的分型线。模腔数 腔体个数根据经济核算（流道大小和单位成本）和已有的注塑机。（注塑量和锁模力） 首先近似的考虑，400 至 700kg/cm 投影面积的锁模力和用 2/3 机器的理论注塑量是

19、适合的。主浇道和拉料杆 *主浇道应具有通常的截头园锥 形，斜度 35%。 截面积根据 产品的体积而定。 * 拉料杆最好是有倒园锥形设计， 这样自动化操作更可靠。 * 流道应尽可能短，流动方向不 能突然改变。 形状应选园的或 低部园弧的梯形以及截面大小 选取视产品的体积和厚度而定。浇口位置选择 注塑浇口位置选择可考 虑以下三点： 1）外观：浇口总会留下痕迹它可能会影响外观。 2）机械性能：浇口影响由于材料绕模芯流动导至的熔接痕位置，它们 是强度薄弱点。因此浇口要使熔接痕位于不受应力的区域。 3）充模：浇口选择使充模平稳并且使模腔内气体排出。 记住浇口一般位于： 1）产品的轴或对称点上。 2）产品

20、截面较厚的部位。 还有重要的要考虑到垂直和平行流动方向的 收缩率不同。收缩率的不同会导致产品翘曲不符合设计要求。浇口的形状与尺寸 薄片式浇口薄片式浇口 （Flash Gate 图37）这类浇口用于扁平大部件，位置在产品某一侧，一般是最短边，沿整个侧边或部分侧边。能保证排气良好和充模均匀。部件的几何尺寸满意。 扇形浇口扇形浇口 （图38）这是小一点的薄片式浇口使用，原因同上。 这两种类型的送料需要一辅助操作。不过这可避免从部件的较长或较短边多点送料。（图39） 旋转对称部件旋转对称部件 （图（图40) 为保证此类产品的同心度，必须采用连续式扇形浇口注射，还需后机加工。如制造公差不严格，充模可用四

21、个或甚至于两个浇口就足够了。 点浇口点浇口 （图（图41) 这种浇口，采用单个或多个，是最常见的。机加工简单并且在产品上留下痕迹不明显。但是，不是所有形状它都适合，尤其是厚壁成型时。因此其尺寸必须适合于部件的厚度。注射可在分型线下进行，这样浇口道在顶出时可与件分开。 建议的尺寸建议的尺寸 0.8 至 1mm 当厚度 1.5mm 1 至 1.5mm 当1.5 厚度3.5mm 2 至 3mm 当厚度 3.5mm 腔体平衡 多腔体的模具必须考虑平衡，使浇口至各腔体的流动距离相等。这个准则在八个以上或十二个腔体就不能遵守了。因为材料损失在流道上太多，尤其是小零件。在特定情况下：如导轨、滑动脱卸式装置，

22、模腔 必须排列整齐 在一条线上。 （图（图 43）如四 个以上腔体， 就用调整浇口 和流道的尺寸 大小的方法使 其平衡。 多腔体的模具应设计得尽量减少料的浪费。 （图（图44）排气 排气主要在分型线处，但是有些情况下：如模具的缺陷使气体截留在模具中，必须增加排气口。可以在模具的分型线，顶针或部件隔离处磨加工出间隙。多浇口注塑-两个分型线的模具表面积大的部件需要几个间隔有规律的注射点使充模均匀。模具有两个分型面： * 一个顶出浇道 * 一个顶出成型件 多模腔模具有时必须有两个分型线，因为零件的几何形状缘故，（排气以及翘曲危险）（图（图47）这会增加加工周期，也可能造成耗费料较多。无流道浪费的注塑

23、 冷单元系统（图（图48） 冷单元或称加拿大系统不适用半结晶材料。这种系统可以有流道内加热系统，并且考虑使用浇柄衬套加热。热流道和浇柄衬套加热系统（热流道系统）（图（图49）此系统在使用时一般有好的结果。我们建议: - 开启浇柄衬套加热采用防流涎结构不用截止阀。 - 把部件组合一起，通过一尽可能短小的流道输送料，从而限制控制区域的数量。（图（图49a）- 工具上精确温度控制是基本要点。每个浇柄衬套加热都要有调控器。模具的冷却模具温度对翘曲的影响模具温度对翘曲的影响 模具温度对翘曲的影响是众所皆知的事实。在模具的两哈副上或分型面同一侧的两点上有温度差，就会使收缩率不同，造成内应力和翘曲。这些差异在半结晶材料上更显特出。因此冷却回路的设计好坏对最终质量和成型周期满意否至关重要。冷却回路设计举例 在冷却设计中，以下几处需要更多冷却 * 厚零件 *