注射成型PPT教案

1、第六章 注射成型 Spritzgieben 注塑成型也叫注射成型。适用于几乎所有的热塑性塑料及一些热固性塑料。注塑件从1克到几十千克不等。成型周期从几秒到几分钟不等。是一种极重要的成型方法。 Spritzgieen ist das wichtigste Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Kunststoff im Gewichtsbereich von 0,5 mg bis 110 kg. Durch die nahezu beliebige Gestaltungsfreiheit und die zunehmend eingesetzt

2、en Sonderverfahren des Mehrkomponentenspritzgieens und des Gasinjektions- oder Wasserinjektionsverfahrens werden hochintegrierte, technisch uerst anspruchsvolle Formteile reproduzierbar und vollautomatisch hergestellt. Selbst Mikrostrukturen, d.h. Formteile im Bereich von 10 15 m sind auf speziellen

3、 Spritzgiemaschinen und Werkzeugen (z.B. LIGA-Technik) durch Spritzgieen herstellbar.6.1 概述Allgemeines 注射成型与其它塑料成型方法相比有一些明显优点: 1. 能一次成型外形复杂、尺寸精确可带有各种金属嵌件的塑料制品,制品的大小由钟表齿轮到汽车保险杠,用注射成型生产塑料制品的品种之多和花样之繁是其它任何塑料成型方法都无法比拟的; 2. 是可加工的塑料种类繁多,除聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯等极少数品种外,几乎所有的热塑性塑料(通用塑料、纤维增强塑料、工程塑料)、热固性塑料和弹性体都能用这种方法方

4、便地成型制品; 3. 是成型过程自动化程度高,其成型过程的合模、加料、塑化、注射、开模和制品顶出等全部操作均由注射机自动完成。6.1.1 注射成型的特点 Beim Spritzgieen wird der rieselfhige Rohstoff in einem be-heiz-ten zylindrischen Hohlraum aufgeschmolzen (plastifiziert) und als Spritzmasse unter Druck in einen temperierten Hohl-raum (Werkzeugkavitt) ge-spritzt. Nach dem

5、 Abkhlen (Erstarren) der Masse wird das Spritzguteil entformt. 注塑成型的原理：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，即完成一个注射周期Spritzgiezyklus 。 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。示意图1（zsjgzgc1.swf）6.1.2 注射成型的原理6.1.3 6.1.3 注塑成型的基本过程注

6、塑成型的基本过程1.塑化 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 对熔融物料施加高压，使熔体充满模具型腔。3. 模塑（冷却定型） 熔体在模具内冷却硬化图12 螺杆式注塑机的结构及注塑工艺流程示意图6.1.2 注塑成型过程注塑成型过程i: Werkzeugg: Zylindere: Schneckec: Schalter fr Schneckenhubb: Hydraulikkolbenf: Heizbnderh: Dsea: Antriebd: Trichterigecbfhadigecbfhadk: Spritz

7、lingEinspritzphase(Fllvorgang)NachdruckphaseEntformung6.2 6.2 注塑成型设备注塑成型设备注塑成型设备由注塑成型设备由注射机注射机和和塑模塑模两部分组成两部分组成6.2.1 注塑机注塑机 注射机分为柱塞式和螺杆式注射机。都是由注射系统Spritzeinheit、锁模系统Schlieeinheit和液压传动和电气控制系统Steuerung/Regelung三大部分组成。 。注塑机的形式很多：1. 按外形特征分：立式、卧式、直角式等各种， 其中立式和直角式国内多用于小型注塑机（一次注射量30 cm3以下）；卧式用于大、中型注塑机。图示2.

8、传统的分类： 柱塞式：（料筒内有分流梭，物料在其中间塑化） 预塑化式：（柱塞式，螺杆式1948） 往复螺杆式：1959年第一台问世目前主要为螺杆式注塑机，其中柱塞式注塑机已很少使用。3. 按料筒的个数分：螺杆式注塑机可以有多套注塑系统，以用于多色塑料制品或多组分注塑成型。6.2.1.1 注塑机的主要类型1 注射量 注射机的容积，称作公称注射量。公称注射量是指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物料体积。注射量的表示方法有两种 一种是以PS为标准，用注射出熔融物料的重量单位(克)表示，如60克，即注射PS的注射量是60克，因为PS 的相对密度近于1,注射PVC就是601.4

9、 =84克。 另一种是用注射出熔融物料的容积（立方厘米）表示，该法与相对密度无关，较方便，现国产注射机多用容积的大小表示注射机的容量。 注射机中应用最多的是60至1000立方厘米的中小型注射机，约占注射机的70%。6.2.1.2注塑机的规格如 X S Z Y 500 成 塑 注 螺 注 射 500立方厘米 型 料 射 杆 量X S Z S 22成 塑 注 柱 注 射 22立方厘米型 料 射 塞 量2 锁模力（吨）锁模力：施加于模具上的最大加紧力，直接反应成型制品面积的大小3 锁模力与注射量表示法 分数表示： 注射量锁模力 6.2.1.2注塑机的规格 1注射系统： 它的作用主要（1)加热塑化；（

10、2)加压注射；（3)保压补缩。首先使塑料均匀地塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将一定量的熔融塑料注射到膜腔内。因此，注射装置应具有塑化良好、计量准确的性能，并且能在注射时多熔料提供足够的压力和速度。注射装置一般由塑化部件（机筒、螺杆、喷嘴等）、料斗、计量装置、螺杆传动装置、注射和移动油缸等组成。 （1）加料装置：一般小型注射机的加料装置是一个锥形料斗与机筒相联，料斗的容量一般为1至2小时的用量，容量过大，塑料易吸湿。而有附加加热装置的料斗，容量可适当增加。 料斗的下料口应足够大，防止“架桥”，应有冷却装置防止过热结块。 （2）机筒：为塑料受热，受压的容器，因此要求耐压，耐腐蚀，耐热及传热好

11、。机筒尺寸的大小决定了注射机的塑化量。 螺杆式注射机，螺杆在机筒内对塑料进行搅拌和推挤。传热效率高，塑化均匀。机筒容积一般只需要最大注射量的2至3倍。 注射机机筒内壁应光滑，呈流线型，避免死角，避免存料，机筒外部有加热装置，并能分段加热和控制。一般注射机近料斗处温度低，近喷嘴处温度高。6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构 (3) 螺杆：螺杆的结构，形式及作用与挤出成型用螺杆相同。 螺杆强度要求很高，因为注射螺杆处于比较恶劣的条件下工作，它要承受注射时的高压，注射熔融物料回流时的腐蚀的作用，预塑时频繁的负载启动。注射螺杆的磨损相当严重，为提高耐磨能力，表面喷涂碳化钛或离子氮化处理。 注射螺杆

12、与挤出螺杆的主要差异在于： 注射用螺杆的L/D较小，压缩比e小，背压调整明显，L/D一般为1518，L/D小，清理方便，分解减少。 均化段螺槽深，比挤出螺杆均化断螺槽深15%至20，深螺槽具有较好的塑化能力，降低螺杆的功率消耗，因注射无稳定挤出的要求。 加料段长，均化段短，无均匀塑化的要求。 螺杆头微尖头，不能像挤出螺杆为圆头、半圆头。加工黏度大的用尖锥型（30-40）；黏度小的头部装止逆环Rckstrmsperre。 6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构6.2.1.3 注射机的结构a)b)c)Bild 2:Schneckengeometriena) Dreizonenschneckeb)

13、 Dreizonenschnecke mit Scher-Mischteilc) Barriereschnecke mit Scher-Mischteil6.2.1.3 注射机的结构Bild 3:Verschiedene RckstrmsperrenSperringhubDruckringSperring(liegt vorne an)A)B)A) Die am hufigsten verwendete Ring-Rck-stromsperre. In Sperrstellung beim Einspritzen liegt der Sperring hinten an, in der Dur

14、chgangsstellung beim Plastifizieren (Dosieren) liegt er vorne an.B) Weitere gebruchliche Ausfhrungen SpitzeSperring(liegt hinten an)注射螺杆预塑和注射是分开进行的，无稳定挤出的要求。注射螺杆对塑料的塑化，可以通过提高背压（即螺杆预塑时的退回阻力）进行调整。但螺杆压缩比不同，背压调整也不同，即小压缩比螺杆通过背压的调整，其塑化温度的变化比较明显。注射螺杆用小压缩比有较大的实用性。注射几种常见塑料螺杆的压缩比见表6。(4) 分流梭：在机筒前端的中心部位，通常为一个金属

15、的椭圆体，形状类似鱼雷，所以又称“鱼雷头”。 由于塑料是不良的热导体，分流梭的作用在于将机筒内通入该处的塑料分成6至10mm厚的薄层，以缩短传热的导程。PS PE P A2.53.5SPVC23HPVC2表6 注射螺杆常用的压缩比6.2.1.3 注射机的结构(5) (5) 喷嘴喷嘴 D Dsese 喷嘴是机筒与模具的过渡部分。在注射中，喷嘴是机筒与模具的过渡部分。在注射中，物料以高压、高速流经喷嘴，因此，它的结物料以高压、高速流经喷嘴，因此，它的结构、尺寸对注射过程的压力损失温度上升，构、尺寸对注射过程的压力损失温度上升，注射长度和补料作用都有直接的影响。通常注射长度和补料作用都有直接的影响。

16、通常根据加工塑料的性能和制品形状来选用喷嘴根据加工塑料的性能和制品形状来选用喷嘴的形式。喷嘴的结构形式很多，最常用的是的形式。喷嘴的结构形式很多，最常用的是以下三种：以下三种： 开式喷嘴、锁式喷嘴、特殊用途开式喷嘴、锁式喷嘴、特殊用途的喷嘴。的喷嘴。 6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构开式喷嘴开式喷嘴.1)直通式直通式 其特点为：其特点为：a.压力损失小压力损失小b.通过喷嘴温升小，不易产生滞料和热分解通过喷嘴温升小，不易产生滞料和热分解c.结构简单，制造方便结构简单，制造方便d.适宜粘度较高的物料适宜粘度较高的物料，PVC，PS，ABS，PP。6.2.1.3 注射机的结构2)延伸式喷嘴

17、 是通用式喷嘴的改进型。结构比较简单，制造方便，有是通用式喷嘴的改进型。结构比较简单，制造方便，有加热装置，注射压力较小，适用于有机玻璃、聚甲醛、聚砜、加热装置，注射压力较小，适用于有机玻璃、聚甲醛、聚砜、聚碳酸酯等高粘度树脂聚碳酸酯等高粘度树脂。锁式喷嘴锁式喷嘴: 主要用于低粘度物料主要用于低粘度物料(PA、PET)，以防止熔体，以防止熔体“流涎流涎”，自锁式喷嘴常见形式是弹簧针阀式其特点自锁式喷嘴常见形式是弹簧针阀式其特点：a.防止熔料回流b.压力损失大，熔体射程短c.结构较复杂6.2.1.3 6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构1.黏度大、热稳定性差的塑料，选用直通式喷黏度大、热稳定

18、性差的塑料，选用直通式喷嘴嘴2黏度小的塑料，选用自锁式喷嘴黏度小的塑料，选用自锁式喷嘴3形状复杂的制品，选用喷孔小，射程远的喷形状复杂的制品，选用喷孔小，射程远的喷嘴，如远程直射式嘴，如远程直射式4厚制品，选用喷孔尺寸大，补缩作用强的喷厚制品，选用喷孔尺寸大，补缩作用强的喷嘴嘴喷嘴选择的原则：2 2锁模系统锁模系统 也称锁模装置，它是保证成型模具可靠地闭合和实现模具启闭动作，也称锁模装置，它是保证成型模具可靠地闭合和实现模具启闭动作，即成型制品的工作部件。合模装置主要由模板、拉杆、合模机构、制品即成型制品的工作部件。合模装置主要由模板、拉杆、合模机构、制品顶出装置和安全门等组成。顶出装置和安全

19、门等组成。 在注射机上实现锁和模具、启闭模具和顶出制件的机构总称为锁模在注射机上实现锁和模具、启闭模具和顶出制件的机构总称为锁模系统。系统。 锁模力锁模力 FPAFPA 其中其中P P为注射压力即克服物料经过喷嘴浇口流道进入模腔的流动阻为注射压力即克服物料经过喷嘴浇口流道进入模腔的流动阻力。力。A A为与施压方向呈垂直的制品的投影面积。为与施压方向呈垂直的制品的投影面积。（一）锁模系统的作用（一）锁模系统的作用提供足够大的锁模力，防止溢料提供足够大的锁模力，防止溢料实现模具的可靠启闭（慢快慢）实现模具的可靠启闭（慢快慢）顶出成型制件顶出成型制件6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构（二）锁模

20、系统结构（二）锁模系统结构有机械式、液压式和机械液压联动式机械式锁模装置机械式锁模装置 这种锁模装置一般是以电动机带动相关联的机械装置，这种锁模装置一般是以电动机带动相关联的机械装置，如齿轮或蜗轮、蜗杆减速传动曲臂或以杠杆作动曲臂的机构如齿轮或蜗轮、蜗杆减速传动曲臂或以杠杆作动曲臂的机构来实现模具的开启、关闭及锁紧的。这种锁模装置结构简单、来实现模具的开启、关闭及锁紧的。这种锁模装置结构简单、制造容易、维修方便，但因电动机频繁启动，机器受到的冲制造容易、维修方便，但因电动机频繁启动，机器受到的冲击振动大，磨损严重，开、闭模速度不易调节等原因，目前击振动大，磨损严重，开、闭模速度不易调节等原因，

21、目前只限于在小型注射机上使用。只限于在小型注射机上使用。6.2.1.3 6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构液压式锁模装置液压式锁模装置 这种锁模装置全部锁模力都由液压产生，并经油缸柱塞这种锁模装置全部锁模力都由液压产生，并经油缸柱塞传给活动模板，依靠柱塞作简单的往复运动来实现模具的启传给活动模板，依靠柱塞作简单的往复运动来实现模具的启闭。单缸直压式液压锁模装置的特点是：闭。单缸直压式液压锁模装置的特点是：1.1.与其他结构形式相比，动模板行程大，动、静模板与其他结构形式相比，动模板行程大，动、静模板间开档大，可成型高（深）度较大的制件；间开档大，可成型高（深）度较大的制件；2.2.动模板

22、可在油缸行程范围内的任意位置停止，易于动模板可在油缸行程范围内的任意位置停止，易于安装和调整模具；安装和调整模具；3.3.移模速度及锁模力易调整；移模速度及锁模力易调整；4.4.机器运行平稳，可靠。机器运行平稳，可靠。6.2.1.3 6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构液压液压- -机械式锁模装置机械式锁模装置 这种锁模装置以液压为动力操纵机械式曲肘机构运动来这种锁模装置以液压为动力操纵机械式曲肘机构运动来实现模具的启、闭及锁紧。根据锁模装置中曲肘个数的不同，实现模具的启、闭及锁紧。根据锁模装置中曲肘个数的不同，液压机械式锁模装置又可分为单曲肘式、双曲肘式、曲肘撑液压机械式锁模装置又可分为

23、单曲肘式、双曲肘式、曲肘撑板式及特殊型等几种形式。单曲肘式锁模装置的优点：板式及特殊型等几种形式。单曲肘式锁模装置的优点：1. 1. 曲肘有增力作用，当其伸直呈一条直线时又具有曲肘有增力作用，当其伸直呈一条直线时又具有自锁作用，这时即使撤除油压，锁模力也不会降低，锁模可自锁作用，这时即使撤除油压，锁模力也不会降低，锁模可靠；靠；2. 2. 机构的运动特性能满足对锁模装置的要求，即闭机构的运动特性能满足对锁模装置的要求，即闭模时先快后模，开模时先慢后快。模时先快后模，开模时先慢后快。3. 3. 增力倍数小（一般为十几倍），承载能力有限，增力倍数小（一般为十几倍），承载能力有限，模板受力不均。模板

24、受力不均。4. 4. 机构易磨损，调模困难。机构易磨损，调模困难。6.2.1.3 6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构6.2.1.3 6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构StirnplatteKniehebelbewegliche AufspannplatteSuleAufspannraum f. SpritzgiewerkzeugDsefesteAufspannplatteSchneckeZylinderTrichterGetriebeMotorHydraulik f. EinspritzvorgangHydraulik f.SpritzeinheitHydraulikBild 4:

25、Spritzgiemaschine mit Kniehebel-Schlieeinheit3传动和电气控制系统传动和电气控制系统 注射成型是由塑料熔融、模具闭注射成型是由塑料熔融、模具闭合、注射入模、压力保持、制品固化合、注射入模、压力保持、制品固化成型、开模取出制品等工序所组成的成型、开模取出制品等工序所组成的连续生产过程。液压和电气则是为了连续生产过程。液压和电气则是为了保证注射成型即按工艺过程规定的要保证注射成型即按工艺过程规定的要求和动作程序，准确无误地进行工作求和动作程序，准确无误地进行工作而设置的动力和控制系统。而设置的动力和控制系统。6.2.1.3 6.2.1.3 注射机的结构注

26、射机的结构6.2.2 模具模具 Fhrungs-suleFhrungs-buchseFormteilZentrierungAuswerfer-tellerDseKhlungAuswerfer-ringAnschlu frPressluftAuswerfer-stangeAnschlag frAuswerfer-stangeBild 6 Spritzgiewerkzeug fr einen Becher: Punktangu, Auswerfer mit Preluftuntersttzung模具其内部结构可分为：模具其内部结构可分为：1 1 模腔：注意收缩性、加工精度、一定的强度。模腔：注意收

27、缩性、加工精度、一定的强度。22 主流道：与喷嘴相连，进口直径应稍大于喷嘴直径，呈圆锥体。主流道：与喷嘴相连，进口直径应稍大于喷嘴直径，呈圆锥体。3 3 分流道：连接主流道与模腔的通道分流道：连接主流道与模腔的通道4 4 浇口：为流道末端的收敛部分，有点浇口、扇浇口等。浇口：为流道末端的收敛部分，有点浇口、扇浇口等。浇口的作用：早期冷却防止倒流浇口的作用：早期冷却防止倒流 控制料流速度，是通过的熔料受强剪切使温升高改善流动性控制料流速度，是通过的熔料受强剪切使温升高改善流动性 使制品与流道分离。其形式有侧浇口、潜伏式浇口和圆环状使制品与流道分离。其形式有侧浇口、潜伏式浇口和圆环状浇口等。浇口等

28、。浇口尺寸的选择要点：易热分解的塑料不宜采用小浇口，如浇口尺寸的选择要点：易热分解的塑料不宜采用小浇口，如PVCPVC。高粘度熔体和非剪敏性材料不宜采用小浇口，如聚砜、聚碳酸高粘度熔体和非剪敏性材料不宜采用小浇口，如聚砜、聚碳酸酯。酯。尺寸精度要求较高，而材料收缩率大的塑料不宜采用小浇口。尺寸精度要求较高，而材料收缩率大的塑料不宜采用小浇口。大型、厚壁制件不宜采用小浇口。大型、厚壁制件不宜采用小浇口。 排气口：目的为排除模腔内的气体。排气口：目的为排除模腔内的气体。5 5 冷料井：可收集喷嘴端部在两次注射之间的冷料，一般直径为冷料井：可收集喷嘴端部在两次注射之间的冷料，一般直径为8 8至至10

29、mm10mm，深深6mm6mm。 6.2.2 模具模具 模具展示模具展示 6.2.2 模具模具6.3.16.3.1 成型前的准备成型前的准备 原材料分析检验、造粒、着色、原料干燥等；嵌件预热，预热温原材料分析检验、造粒、着色、原料干燥等；嵌件预热，预热温度一般为度一般为110110至至130C130C； 脱模剂选择；机筒清洗。脱模剂选择；机筒清洗。原料的预处理：原料的预处理：干燥处理。有些含亲水基团的塑料如干燥处理。有些含亲水基团的塑料如PCPC、PMMAPMMA、ABSABS等容等容易吸湿，使制品表面产生水纹内部产生气泡。易吸湿，使制品表面产生水纹内部产生气泡。料筒的清洗料筒的清洗: : 应

30、注意若原来使用物料为热敏性树脂或工程塑料；或现在使应注意若原来使用物料为热敏性树脂或工程塑料；或现在使用的物料为工程塑料或用的物料为工程塑料或PPPP、PEPE等料应用较稳定的树脂等料应用较稳定的树脂PEPE清洗。若原来清洗。若原来使用熔点高的物料而现在使用熔点低的热敏性塑料则应用较稳定的使用熔点高的物料而现在使用熔点低的热敏性塑料则应用较稳定的PEPE清理高熔点的物料再用熔点低的物料清理清理高熔点的物料再用熔点低的物料清理PEPE。 嵌件的处理嵌件的处理: :嵌件预热嵌件预热, ,对于刚性分子链的塑料如聚碳酸酯、聚砜和聚苯醚对于刚性分子链的塑料如聚碳酸酯、聚砜和聚苯醚等应将嵌件加热至等应将嵌

31、件加热至110150110150。尽量使嵌件与塑料收缩率减少差别。尽量使嵌件与塑料收缩率减少差别. .减少应力集中。减少应力集中。6.3 注塑成型工艺过程注塑成型工艺过程从塑料的运动和形态变化，我们可以把注射成型分为四个阶段：塑从塑料的运动和形态变化，我们可以把注射成型分为四个阶段：塑料在注射机螺杆和机筒中输送，熔融塑化。料在注射机螺杆和机筒中输送，熔融塑化。注射开始，物料通过喷嘴和浇注系统。注射开始，物料通过喷嘴和浇注系统。熔体的充模过程。熔体的充模过程。物料在模内的冷却、固化。物料在模内的冷却、固化。注射成型工艺过程6.3.2 6.3.2 注射过程注射过程 螺杆式注射机螺杆工作原理螺杆式注

32、射机螺杆工作原理.gif.gif 塑化是指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良塑化是指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良好可塑性的全过程。好可塑性的全过程。 此阶段物料有两个途径吸收热量一是料筒外部的加热，此阶段物料有两个途径吸收热量一是料筒外部的加热，与塑料的导热性、热容量、密度和温差有关；二是剪切热，与塑料的导热性、热容量、密度和温差有关；二是剪切热，剪切热是由机械能转化为热能，其大小取决于摩擦系数的剪切热是由机械能转化为热能，其大小取决于摩擦系数的大小。对于柔性高分子：大小。对于柔性高分子：PPPP、PEPE、POMPOM等对剪切较敏感；刚等对剪切较敏感；刚性高分子：性高分子：PC

33、PC、 PMMAPMMA等对温度较敏感。等对温度较敏感。（一）工艺上对塑料塑化的基本要求（一）工艺上对塑料塑化的基本要求a.a.熔体达到规定的温度熔体达到规定的温度b.b.在规定时间，达到足够数量的熔体在规定时间，达到足够数量的熔体c.c.熔体的温度均匀，没有或很少有分解物熔体的温度均匀，没有或很少有分解物一、塑化一、塑化 （二）塑化过程的工艺控制（二）塑化过程的工艺控制（1 1）料筒的温度控制有人曾对注射机料筒温度与其塑化能力之间的关系进行了研究 由此可以看出，软化温度低、粘度高的塑料（如PVC、PS、ABS）外加热温度不宜过高，塑化热量主要靠剪切摩擦热；而对于软化温度高、粘度低或中等的物料

34、（如PA、HDPE、PP），外加热温度需较高，塑化主要靠外加热。一、塑化一、塑化 (2)转速螺杆转速螺杆转速nn塑化能力塑化能力（剪切热量增加），但熔体温度不（剪切热量增加），但熔体温度不均匀性增加。均匀性增加。(3)(3)塑化压力塑化压力 塑化压力：又称背压，是在塑化过程中，熔体所受的压塑化压力：又称背压，是在塑化过程中，熔体所受的压力。力。 背压背压塑化时间塑化时间熔体温度熔体温度塑化质量好，温度均匀，塑化质量好，温度均匀，但塑化效率但塑化效率一般背压不易太高。一般背压不易太高。一、塑化 （1 1）扩展流动和喷射流动）扩展流动和喷射流动 熔体进入模腔后的流动有两种情况：当浇口厚度远远小于模

35、腔熔体进入模腔后的流动有两种情况：当浇口厚度远远小于模腔厚度时，熔体进入模腔后，直射模腔底部，料流由模腔底部向模腔前部厚度时，熔体进入模腔后，直射模腔底部，料流由模腔底部向模腔前部充模，这种充模方式是一种不稳定的充模过程，在工艺上称为喷射现象，充模，这种充模方式是一种不稳定的充模过程，在工艺上称为喷射现象，是对成型极为不利的。当浇口厚度和模腔厚度接近时，熔体进入模腔后是对成型极为不利的。当浇口厚度和模腔厚度接近时，熔体进入模腔后膨胀很快与模腔壁接触，被冷却黏度增加，流速减慢，形成扩展流。膨胀很快与模腔壁接触，被冷却黏度增加，流速减慢，形成扩展流。二、 熔体的充模过程二、 熔体的充模过程Angu

36、FreistrahlMetallschmelzeKunststoffschmelzeAnguMetalldruckguKunststoffspritzguFliefrontBild 7:Fllvorgang beim Spritzgieen 二、 熔体的充模过程erstarrte RandschichtFliehautGeschwindigkeitsprofilder FliefrontGeschwindigkeitsprofilder HauptstrmungQuerstrmung an der FliefrontWanddickeBild 8:Strmungsverlauf beim Fl

37、len des Werkzeugs (Quellflu)喷射流的危害：喷射流的危害：易卷入空气，会使模腔中空气无法排出，而在制品中形成气泡，焦痕；易卷入空气，会使模腔中空气无法排出，而在制品中形成气泡，焦痕；喷射流熔体量小，冷却快，不易与后卷入模腔的熔体充分混合，制品喷射流熔体量小，冷却快，不易与后卷入模腔的熔体充分混合，制品熔接缝增多，机械性能明显下降；熔接缝增多，机械性能明显下降； 流速快，剪切大，易出现熔体破裂和不稳定流动，影响外观，制品流速快，剪切大，易出现熔体破裂和不稳定流动，影响外观，制品颜色不均匀颜色不均匀因此在模具设计和工艺控制中要防止喷射现象。因此在模具设计和工艺控制中要防止

38、喷射现象。避免喷射现象的方法：浇口位置选择合理，选用冲击型浇口。浇口位置选择合理，选用冲击型浇口。采用扇形浇口，增大流动面积，降低流速和动能。采用扇形浇口，增大流动面积，降低流速和动能。适当改变工艺条件，降低注射速度、注射压力适当改变工艺条件，降低注射速度、注射压力。二、 熔体的充模过程(2)(2)充模料流运动机理 我们根据充模中料流前缘运动的特点，通常将整个充模过程分为我们根据充模中料流前缘运动的特点，通常将整个充模过程分为三个区域：三个区域：浇口区、过渡区、充分发展区浇口区、过渡区、充分发展区：浇口区：熔体料流前缘以：浇口区：熔体料流前缘以浇口为圆心以等曲率向四周扩展。过渡区：料流前缘的曲

39、率开始发生浇口为圆心以等曲率向四周扩展。过渡区：料流前缘的曲率开始发生变化到直至曲率为零的区域，在此区域中我们可以发现靠近侧壁的料变化到直至曲率为零的区域，在此区域中我们可以发现靠近侧壁的料流前沿速度逐渐大于中心料流速度，这是使原来为圆形料流前沿转变流前沿速度逐渐大于中心料流速度，这是使原来为圆形料流前沿转变为直线型的原因。充分发展区：在此区域中料流前缘以相同速度平直为直线型的原因。充分发展区：在此区域中料流前缘以相同速度平直地向前运动，在此区域中料流运动是比较平稳的。地向前运动，在此区域中料流运动是比较平稳的。二、 熔体的充模过程二、 熔体的充模过程三、流动与冷却 物料进入模腔内的流动可以分

40、为四个阶段：充模、压实、倒流、浇口模、压实、倒流、浇口冻结后的冷却冻结后的冷却1. 注射充模流动阶段注射充模流动阶段 充模时间：充模时间：t t0 0-t-t1 1。 充模时间长，物料温差大会产生熔合缝，因为先充模时间长，物料温差大会产生熔合缝，因为先进入模具的物料料温低，黏度大，后进入的物料黏度低推动先进入的物料进入模具的物料料温低，黏度大，后进入的物料黏度低推动先进入的物料前进，所以取向程度增加，制品内应力大，各向异性增加，制品性能变差。前进，所以取向程度增加，制品内应力大，各向异性增加，制品性能变差。充模时间短时，分子链解取向，制品内应力减小充模时间短时，分子链解取向，制品内应力减小。2

41、. 2. 保压补缩流动阶段 此阶段又称压实阶段，此阶段又称压实阶段，t t1 1-t-t2 2为保压时间。这段时间内，塑料熔体会因为保压时间。这段时间内，塑料熔体会因受到冷却而发生收缩，但因塑料仍处于柱塞或螺杆的稳压下，料筒内的熔受到冷却而发生收缩，但因塑料仍处于柱塞或螺杆的稳压下，料筒内的熔料会向塑模内继续流入以补足因收缩而留出的空隙。压实阶段对于提高制料会向塑模内继续流入以补足因收缩而留出的空隙。压实阶段对于提高制品密度、降低收缩和克服制品表面缺陷都有影响，此阶段是分子取向的主品密度、降低收缩和克服制品表面缺陷都有影响，此阶段是分子取向的主要阶段，保压时间愈长分子取向程度愈高，内应力愈大，

42、各向异性愈大，要阶段，保压时间愈长分子取向程度愈高，内应力愈大，各向异性愈大，会造成制品开裂。会造成制品开裂。三、流动与冷却3. 3. 保压切换倒流阶段保压切换倒流阶段 此阶段是从柱塞或螺杆后退时开始的，此时膜腔内的压力比流道此阶段是从柱塞或螺杆后退时开始的，此时膜腔内的压力比流道内高，因此会发生塑料熔体的倒流，此阶段有局部分子（浇口）的取向。内高，因此会发生塑料熔体的倒流，此阶段有局部分子（浇口）的取向。 若保压时间与浇口冻结时间相吻合或者喷嘴中装有止逆阀，则不若保压时间与浇口冻结时间相吻合或者喷嘴中装有止逆阀，则不存在倒流。存在倒流。4. 4. 冻结后的冷却阶段（继冷期）冻结后的冷却阶段（

43、继冷期） 此阶段为浇口的塑料完全冻结时起到制品从模腔中顶出时为止（此阶段为浇口的塑料完全冻结时起到制品从模腔中顶出时为止（t4-t4-t3)t3)。此阶段标志着冷却速度的快慢。若冷却阶段长，生产周期长，制品。此阶段标志着冷却速度的快慢。若冷却阶段长，生产周期长，制品结晶度大，容易使制品翘曲变形。结晶度大，容易使制品翘曲变形。 1.1.热处理：热处理： 目的是为了消除制品内应力，内应力的存在使制件在贮存和使用中会目的是为了消除制品内应力，内应力的存在使制件在贮存和使用中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。退发生力学性能下降，光学性能变坏，表面产生银纹，甚至变形开裂。退火

44、处理用于刚性分子厚壁制品、带嵌件制品。退火的实质是赋予制件一火处理用于刚性分子厚壁制品、带嵌件制品。退火的实质是赋予制件一定温度使其分子运动来减少分子取向程度从而消除内应力定温度使其分子运动来减少分子取向程度从而消除内应力。方法是将制方法是将制品放在液体介质或烘箱中静置一段时间，品放在液体介质或烘箱中静置一段时间，温度为在制品使用温度以上温度为在制品使用温度以上10102020，或低于塑料的热变型温度，或低于塑料的热变型温度10102020。热介质为热油或热。热介质为热油或热水。水。热处理的作用热处理的作用：使强迫冻结的分子链得到松弛，从而清除一部分内应力。使强迫冻结的分子链得到松弛，从而清除

45、一部分内应力。 提高强度，稳定结晶结构，有些结晶型塑料制品由于冷却速度提高强度，稳定结晶结构，有些结晶型塑料制品由于冷却速度快，使得结晶度低，结晶结构不稳定，对机械性能和尺寸稳定性造成不快，使得结晶度低，结晶结构不稳定，对机械性能和尺寸稳定性造成不良影响。良影响。 6.3.3 6.3.3 制件的后处理制件的后处理6.3.3 6.3.3 制件的后处理制件的后处理退火效果可通过耐热性和耐溶剂性的测定来评定。退火效果可通过耐热性和耐溶剂性的测定来评定。 如如PSPS的马丁耐热性，未经退火为的马丁耐热性，未经退火为7777，在，在9090退火半小时退火半小时后达后达9393，退火，退火2 2小时后为小

46、时后为9696，4 4小时为小时为100100，6 6小时为小时为102102。 而耐溶剂性是将制品浸于对内应力敏感的溶剂中，如，而耐溶剂性是将制品浸于对内应力敏感的溶剂中，如，PSPS在正庚烷或煤油中浸在正庚烷或煤油中浸1 1 分钟取出，不擦干，分钟取出，不擦干，3030分钟后检分钟后检查，内应力的制品一般会开裂，查，内应力的制品一般会开裂，PCPC浸于四氯化碳中，内应浸于四氯化碳中，内应力大，立即开裂，聚砜则在醋酸乙烯或丙酮中浸力大，立即开裂，聚砜则在醋酸乙烯或丙酮中浸3 3分钟。分钟。6.3.3 6.3.3 制件的后处理制件的后处理2.2.调湿处理：调湿处理： 聚酰胺类塑料易吸收水分，导

47、致制品尺寸增大，刚性聚酰胺类塑料易吸收水分，导致制品尺寸增大，刚性降低降低 ，韧性提高。刚脱模的制件在，韧性提高。刚脱模的制件在80908090的水中煮一的水中煮一段时间，不仅可隔绝空气进行防止氧化的退火，还可加快段时间，不仅可隔绝空气进行防止氧化的退火，还可加快达到吸湿平衡，即调湿处理达到吸湿平衡，即调湿处理 。制品越厚煮的时间越长。制品越厚煮的时间越长。 如如PA1010PA1010的调湿条件为的调湿条件为9090至至110110，4 4小时。小时。适量的水分对于适量的水分对于NylonNylon来说，还起到类似增塑剂的作用，改来说，还起到类似增塑剂的作用，改善制品的柔韧性。善制品的柔韧性

48、。6.3.3 6.3.3 制件的后处理制件的后处理一、温度一、温度 ( (一一) ) 机筒温度：与树脂品种、树脂分子量、分子量的分布、添加量种类、添加剂用量、不同类型的注射机、制件的厚度、制品的光洁度要求等有关。料筒温度范围一般为Tf(无定形）/Tm（结晶型）Td，料筒温度决定着塑料熔体温度并直接影响到充模过程及制品质量，提高熔体温度对制品的影响是： 1）熔体黏度降低有利于注射压力向模腔内传递 2）进入模腔物料温度高，在Tg以上的时间加长，产生解取向。 3）熔体黏度低，注射系统压力降减小，缩短塑化、充模、注射时间。1.工艺调试过程应以调节温度为主工艺调试过程应以调节温度为主 要生产出一个产品，

49、可以采用较低的成型温度和较高的注射压力，或者采用较高的注塑温度、较低的成型压力。一般来说，采用高温低压的注射方法比较好，因为低温高压注射出来的制件内应力大，很容易在贮存和使用过程中发生变形、破裂。而且制件的表观质量差、暗淡、色泽不均匀，此外还增大了动力消耗，机械损耗，对注射机和模具寿命不利，具体地说，注塑温度最好能比充满模腔需要的温度再提高2030，当然，此时也要注意塑料和着色剂是否会发生分解。 6.4 6.4 注射成型工艺条件注射成型工艺条件2.不同性能塑料采用不同的温控 在流变学中我们讲到塑料的粘度随温度和剪切作用的变化，有些塑料温度的改变对其粘度影响很大，而有些塑料温度对其粘度变化作用不

50、大，而剪切作用对其影响很大。因此对于不同塑料要采用不同的控温方式。ABS的粘度对温度的敏感性小，当ABS达到流动温度后，继续提高料筒温度，指望以此降低粘度来帮助充模是没有成效的。而PC温度对其粘度影响明显，在加工温度以上再提高1020，注射压力可降低一半。（二）喷嘴温度： 略低于机筒的最高温度、与注射压力有关，如注射压力低时，喷嘴和机筒温度稍高些。熔料在喷嘴处会产生流涎现象，所以喷嘴温度较料筒温度低。 高压注塑喷嘴温度低，低压注塑，喷嘴温度高，自锁式喷嘴无流涎，喷嘴温度可稍高一些。 6.4 6.4 注射成型工艺条件注射成型工艺条件（三）模具温度：（三）模具温度： 模具温度对制品的内在性模具温度

51、对制品的内在性能和表观质量影响很大。模具能和表观质量影响很大。模具温度的高低决定于塑料的结晶温度的高低决定于塑料的结晶性、制品的尺寸与结构，性能性、制品的尺寸与结构，性能要求，以及其他工艺条件。模要求，以及其他工艺条件。模温控制不当会影响塑料熔体的温控制不当会影响塑料熔体的充模、制件的定型和生产的效充模、制件的定型和生产的效率，模温的控制一般靠在模具率，模温的控制一般靠在模具中开设一些冷却液流道，冷却中开设一些冷却液流道，冷却液将塑料熔体传给模具的热量液将塑料熔体传给模具的热量带走，有时为了保证较高模温，带走，有时为了保证较高模温，也在模具设置电热器，但无论也在模具设置电热器，但无论如何，模具

52、温度均低于熔体的如何，模具温度均低于熔体的温度，这样才能使熔体冷却固温度，这样才能使熔体冷却固化。化。6.4 6.4 注射成型工艺条件注射成型工艺条件模温控制过高，会出现以下不利现象模温控制过高，会出现以下不利现象：a.a.尺寸精度低，变形大：由于制件脱模时温度高，缺乏有效冷却，制件脱尺寸精度低，变形大：由于制件脱模时温度高，缺乏有效冷却，制件脱模后进一步收缩、变形，导致尺寸和形状变化。模后进一步收缩、变形，导致尺寸和形状变化。b.b.由于脱模温度高，导致模腔压力大，在此条件下脱模困难，会使制件擦由于脱模温度高，导致模腔压力大，在此条件下脱模困难，会使制件擦伤和损坏。伤和损坏。c.c.生产效率

53、下降：由于模温高，熔体与模具温差小，冷却速度慢，冷却所生产效率下降：由于模温高，熔体与模具温差小，冷却速度慢，冷却所需时间常，使整个生产周期增长。需时间常，使整个生产周期增长。模温过低，会出现以下不利现象：模温过低，会出现以下不利现象：a.a.充模阻力增大，难以充满模：熔体进入模腔后，冷却过快，会使熔体粘充模阻力增大，难以充满模：熔体进入模腔后，冷却过快，会使熔体粘度增大，流速减慢，与模壁接触的熔体迅速冷凝，使流道面积减小，流动度增大，流速减慢，与模壁接触的熔体迅速冷凝，使流道面积减小，流动阻力增大。阻力增大。b.b.分子取向作用大，制件中内应力较大分子取向作用大，制件中内应力较大; ;制件会

54、出现挠曲变形，机械性能制件会出现挠曲变形，机械性能下降下降; ;表观质量变差，出现表面光泽、粗糙，熔接痕等现象。表观质量变差，出现表面光泽、粗糙，熔接痕等现象。6.4 6.4 注射成型工艺条件注射成型工艺条件二、压力二、压力1.塑化压力（即背压），指螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时，所受到的压力。一般情况下越低越好，不宜超过20兆帕。与塑料性能、螺杆结构、注射机种类、熔体温度等有关。 制品收缩率降低 熔体密度增加 局部过热 烧焦 模腔内压很高 温度分布不均 翘曲变形背压提高 对于柔性高分子 黏度降低 剪切作用加大 对于热敏性材料 导致塑料降解6.4 6.4 注射成型工艺条件注射成型工艺条件2.注射

55、压力： 指在注射过程中注射机螺杆对塑料熔体所施加的压力。指在注射过程中注射机螺杆对塑料熔体所施加的压力。 注射压力的作用：注射压力的作用：克服塑料熔体由料筒流向型腔的流动阻力。克服塑料熔体由料筒流向型腔的流动阻力。压实熔体，使注射制品密实压实熔体，使注射制品密实( (提供保压压力提供保压压力) )。 注射压力增高，改善熔体流动性、提高冲模速度、制品接缝强度提注射压力增高，改善熔体流动性、提高冲模速度、制品接缝强度提高，收缩率降低。高，收缩率降低。PPPP、ABSABS、PCPC注射压力一般为注射压力一般为100100至至140MPa140MPa。注射压力选择应考虑的因素注射压力选择应考虑的因素

56、制品壁厚和形状制品壁厚和形状制品壁厚较薄，充模阻力增大，而且冷却速度快，因此需用较制品壁厚较薄，充模阻力增大，而且冷却速度快，因此需用较高压力克服流动阻力，并提供熔体流速，使熔体在未冷凝前充满模腔，高压力克服流动阻力，并提供熔体流速，使熔体在未冷凝前充满模腔，壁厚同时对制品的流程有很大影响。（流程：从浇口起到最远壁厚同时对制品的流程有很大影响。（流程：从浇口起到最远点料流熔接缝的距离。）点料流熔接缝的距离。） 6.4 6.4 注射成型工艺条件注射成型工艺条件壁厚与流程壁厚与流程L L的关系为：流动性好的塑料（的关系为：流动性好的塑料（PEPE、PAPA、PPPP）H=0.2+0.007LH=0

57、.2+0.007L流动性一般的（流动性一般的（ABSABS、POMPOM）H=0.4+0.009LH=0.4+0.009L流动性较差的（流动性较差的（PCPC、PVCPVC、PSFPSF）H=0.6+0.01LH=0.6+0.01L形状复杂的制件，所需注射压力较大形状复杂的制件，所需注射压力较大对于大面积，流程长的制品需高注射压力对于大面积，流程长的制品需高注射压力塑料品种及流变性能塑料品种及流变性能熔体粘度大的需用高注射压力。熔体粘度大的需用高注射压力。剪切性塑料宜采用高注射压力。剪切性塑料宜采用高注射压力。优质、精密、微型制品，采用高的注射压力优质、精密、微型制品，采用高的注射压力设备锁模

58、力及设备损耗在生产条件及制件质量许可的情况下，尽量采用设备锁模力及设备损耗在生产条件及制件质量许可的情况下，尽量采用低的注射压力，以防止制品因锁模力不足而产生的飞边，同时对于保护模低的注射压力，以防止制品因锁模力不足而产生的飞边，同时对于保护模具和注射机，防止零部件的磨损，降低生产单件制品的能耗均有利。具和注射机，防止零部件的磨损，降低生产单件制品的能耗均有利。PE 100-120 PE 100-120 MPa ABS 100-130 ABS 100-130 MPaPVC 120-150 PVC 120-150 MPa PC 120-150 PC 120-150 MPaPS 10-120 PS

59、 10-120 MPaMPa6.4 6.4 注射成型工艺条件注射成型工艺条件3.3.保压压力保压压力保压压力保压压力模腔压力模腔压力制品密度制品密度收缩率收缩率三、成型时间三、成型时间 完成一次注射模塑过程所需的时间叫做成型周期。其中包括：注完成一次注射模塑过程所需的时间叫做成型周期。其中包括：注射时间（冲模时间及保压时间）、冷却时间、其它时间（开模、脱模、射时间（冲模时间及保压时间）、冷却时间、其它时间（开模、脱模、喷涂、脱模剂、安放嵌件、闭模时间）。喷涂、脱模剂、安放嵌件、闭模时间）。 总时间少则几秒、多则总时间少则几秒、多则1010多分钟。根据制品厚度、塑料性能等而定。多分钟。根据制品厚

60、度、塑料性能等而定。1.1.冷却开模时间冷却开模时间一般根据模内剩余压力，模内剩余压力大，则制件紧压在模腔一般根据模内剩余压力，模内剩余压力大，则制件紧压在模腔壁上，使得开模力增大，如强制开模，易造成制件的破坏、擦伤，甚壁上，使得开模力增大，如强制开模，易造成制件的破坏、擦伤，甚至造成模具的损坏，从下列数据中可以看出剩余压力与开模力的关系。至造成模具的损坏，从下列数据中可以看出剩余压力与开模力的关系。6.4 6.4 注射成型工艺条件注射成型工艺条件2.2.保压时间的控制保压时间的控制 保压时间是注射成型工艺控制的重要参数之一，其控制的是否合适，保压时间是注射成型工艺控制的重要参数之一，其控制的