注塑成型原理和应用

1、注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 概念 什么是注塑成型？ 所谓注塑成型，是将高分子树脂在注塑设备的料筒中加热、压缩、剪切、混合、输送后，使其进行均化、熔融（这一过程又称为塑化），然后借助螺杆向熔融后的高分子树脂施加压力，使其通过料筒前喷嘴和模具的浇道系统射入预先闭合好的模腔中，经过冷却固化定型开启模具、顶出制品，得到具有所要求形状的制品的操作过程。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 注塑成型原理 设备 注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 注射装置 注射装置有以下功能： 支架上运动使喷嘴向前与模具浇口套接触、回退； 在喷嘴与模具浇口套间产生

2、接触压力； 喂料阶段使螺杆产生转动，使塑料均匀受热、熔融、塑 化，并达到流动状态； 注塑阶段，在一定的压力和速度下，将定量的熔料按螺杆 轴向运动，射到模腔中； 对模腔内的熔料进行保压、补料；注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 注 塑 装 置 简 图 注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 合模装置 合模装置用来固定模具，并提供合模、锁紧以 及开模所需的运动，产生锁紧和打开模具所需 的力。基本组成有：拉杆、定模板、动模板， 以及开合模、锁紧机械装置。 注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 合模装置 合模装置有以下功能： 实现模具可靠启闭； 在注塑、

3、保压时保证足够的锁紧力，防止产品溢边； 实现产品的脱模； 注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 合模装置 一般有三种设计形式： 机械合模系统； 液压合模系统； 机械-液压合模系统；注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 合模装置注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 液压传动系统： 液压传动系统主要有以下两个功能： 使注塑设备按照工艺要求进行动作时提供所要求 的动力； 满足运动部件在运动时所需要的速度和要求；注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 液压传动系统： 注塑成型机的标准驱动装置是由电动机和液压泵组成，具体的说是由电动机、动力传

4、递元件（联轴器）、能量转换器（液压泵）以及齿轮变速机构组成。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 电器控制系统： 控制系统是注塑设备的“大脑”，控制注塑设备 的的各种动作，使它们按照预先指定的程序，实 现对时间、位置、压力、速度等参数的有效控制 和调节。 主要由继电器、电子元件、检测元件、自动化仪 表组成。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用工艺过程 注 塑 循 环 A A B B C C D D F F合模 注塑 保压（补料） 冷却 开模 取件 储料 E E 注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用注塑充模过程 注塑充模流动阶段 保压补缩阶段 保压

5、切换倒流阶段 冷却定型阶段注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 注塑充模流动阶段 注塑充模阶段，聚合物熔体在此段时间内首先克服流 道阻力，高速高压迅速充满膜腔，然后随着膜腔压力 迅速升至最大，压实熔体，其特点是速度是其主要影 响因素。 注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 保压补缩阶段 保压补缩阶段，螺杆继续推进熔体实现补缩，致密 制品。这时的压力成为保压压力，此阶段的特点是 熔体在高压下慢速流动，螺杆只有向前微小的补缩 移动，同时需要注意的是，压力是影响保压补缩过 程的主要因素。 注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 保压切换倒流阶段 保压切换

6、倒流阶段。浇口基本封冻，保压结束，螺 杆预塑开始喷嘴压力下降为零。此时，虽然浇口基 本封冻，但模具内熔体尚未凝固，在膜腔压力的反 作用力下，模内熔体将向浇注系统回流。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 冷却定型阶段 进一步冷却制品的过程阶段，使制品具有一定刚性 和强度下脱模，防止顶出变形。其特点是，温度是 其主要影响因素。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 塑化过程 所谓塑化，指塑料原料在料筒内经加热达到 流动状态，再经过螺杆的旋转或者柱塞推 挤，使熔料达到组分均匀并具有良好可塑性 过程。主要影响因素有：料筒温度、塑化压 力（背压）、螺杆转速、成型周期（循环

7、时 间）以及螺杆本身结构。 注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 塑化过程 注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用注塑模具 注塑模具有以下几大特点： 设计难度大； 制造成本高； 生产周期短； 技术含量高；注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用注塑模具 注塑模具的分类一般有： 两开式模具(最为常见的动、动定模结构）； 三板式模具（中间板可移动，上面有熔料流道或型 腔）； 四开式模具（适应塑件制品侧面有筋板或有槽型结构形 状需要）；注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用注塑模具 注塑模具和注塑设备间规格型号及尺寸的匹配： 注塑量与成型制品质

8、量（成品质量约为注塑设备最大注 塑量的80%左右）； 注塑部分合模板的行程与模具外形尺寸（模具厚度要在 设备最大模厚及最小模厚之间）； 拉杆间距和模具外形尺寸； 注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用注塑模具 注塑模具合模力的选择： F P A F（合模力，N）、 安全系数（一般为11.6)、P（模腔压力，Mpa） A（制品在分型面上的投影面积，cm2） P值一般与注塑压力、熔融料粘度、塑化工艺条件、制品形状、模具结构以及冷却温度有关，一般取平均压力（即模具型腔内总作用力与制品投影面积的比值）注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用注塑模具 注塑模具合模力的选择： 成

9、型条件 模腔平均压力/Mpa 制品结构 易于成型制品 25 PP/PE/PS成型壁厚均匀的日常用品 普通制品 30 PP/PE/PS成型薄壁制品 物料粘度高制品精度高 35 PC/ABS/POM等精度较高的工业用零件 物料粘度特高制品精度特高 40 高精度机械零件 注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用注塑模具 注塑模具的浇注系统： 浇注系统的功能，主要是把从喷嘴射出的熔融料能够用最 短时间顺利输送、充满到模腔的各个角落，同时，把注塑 压力随熔融料，均衡传递到型腔的各个部位。 注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用注塑模具 注塑模具的浇注系统： 浇注系统主要有主流道

10、、（衬套）、分流道、浇口、冷料槽。 其中浇口种类有：中心浇口、侧浇口、潜伏式浇口、点浇口、扇形浇口、盘形浇口、爪形浇口、膜装浇口、护耳式浇口等等。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用注塑模具 注塑模具型芯、型腔、顶出杆、导柱、导套以及精定位。 型腔即为阴模，成型制品表面形状（A面）模具零件，一般为定模； 型芯即为阳模，是成型塑件制品内表面（B面）形状的表面模具零件，一般为动模；注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用注塑模具 注塑模具顶出杆主要起到开模时顶出塑料制品脱 模，一般有设备机械顶出、模具液压缸活塞杆顶出、 压缩空气活塞顶出、拉勾式顶出等等。注注 塑塑 成成

11、 型型 原原 理理 和和 应应 用用注塑模具 注塑模具导柱、导套以及精定位，主要功能是保证 动定模板合模时型芯型腔相互位置的正确配合。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用注塑模具 注塑模具温度的调节控制，主要是为了有利于不同塑 料的降温固化成型。一般的模温调整在20 90之 间，最常用的介质是水，一般常用的加热方式是电阻 加热，冷却方式是通冷却水冷却。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用注塑模具 热流道系统 热流道技术的优势 限制了熔体温度的下降，有足够长的流程入注型腔，不需要像冷 流道系统，需要提高注射温度来补偿温度的下降。 热流道中压力损失较小，使有效的高压

12、熔体注入型腔。 在大型模具中，能够自由的优化注射点的位置。 减小了所需的充模注塑压力，相应也就能减小所需的锁模力。 注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用注塑材料 注塑材料一般采用热塑性材料，（极少数也有采用热固性材料的特种注塑），其按塑料用途分类有以下几类： 通用塑料，代表有PP、PE、PS、PVC、PF、UF、MF等； 工程塑料，代表有PC、PA、POM、PET/PBT、ABS等； 注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 注塑成型应用 我们公司的汽车内饰件产品主要由门板、仪表板以及相应的附件等构成，门类繁杂、产品众多，按产品分主要有： 门板本体及相关附件； 仪表

13、板及相关附件； 立柱产品； 注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 注塑成型应用 按注塑工艺分主要有： 普通注塑成型（热流道无阀浇口）； 普通注塑成型（热流道带阀浇口）； 气体辅助注射成型； 受控低压注塑成型； 微孔注塑成型； (六）双色注塑成型；注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用注塑成型应用材料的混合烘干过程污染物呈现：黑点现象料筒中熔化： 银条、黑条、脆化、色泽不均、变色（色差）、充填不足、烧焦等现象注塑充填阶段： 熔合线、（结合线）、流痕、喷流、取向剥离、偏肉翘曲、飞边等现象保压补缩阶段：孔隙、光泽、凹陷、破裂等现象冷却定型阶段：翘曲、扭曲、脱模困难等现象

14、顶出取件阶段：破裂、白化、变形等现象注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用注塑成型应用1.充填不足（短射）short shoots, 2.毛边 flash/burr 3.收缩下陷 shrinkage/sink marks 4.流纹（流痕）flow marks 5.银痕 silver streaks 6.表面光泽不良 lusterless7.结合线weld lines 8.气泡 voids/bubbles 9.黑条 black streaks 10.破裂 crazing/cracking 11.翘曲、扭曲wraping/torsion 12.脱模不良 part sticking 1

15、3.脆弱 brittleness 14.剥离 cleavage 15.烧焦 burn marks 16.白化 blushing 17.黑点 black points注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用射出成型不良的分析及措施充填不足short shoots 定义：是熔融塑料末完全流遍成型空间（模穴）的各角落的现象。原因与对策：1）成型品与射出机匹配不当，可塑化能力或射出量不足改善对策：需要更换适当机台，射出成型品含流道重量以上不超过注塑机最大射出量的80为限。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用充填不足short shoots2）喷嘴射出口径太小，冷料阻塞。改善

16、对策：加大喷嘴射出口径尺寸。3）流道设计不良时，塑料流动阻力大。改善对策：修改流道尺寸以符合实际需要。4）塑料熔化不均匀，造成射出压力降过大所致。 改善对策：适当调整背压与螺杆转速，使塑料混炼均匀。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用充填不足short shoots5）流道中冷料井预留不足或不当冷料头进入成型品而阻碍塑料的正 常流动。 改善对策：增加冷料井储存空间或采用多段射出移开冷料头使塑 料充填顺畅。6）模具温度太冷，塑料在某一特定压力下流动困难。 改善对策：斟酌生产上实际需要，适当提高模具温度。7）模具排气不良时，空气滞留无法排除。 改善对策：定期清理排气孔，加开排气槽。

17、注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 飞边 flash定义： 当塑料熔料被迫从分型面挤压出模具型腔产生薄片时便形成了飞边，薄片过大时叫做披风。 原因与对策：模具的锁模力不足，塑料高压射入模具内时会在分模面发生间隙，塑料由此缝隙流出。 改善对策：检验塑件投影面积与成型压力乘积是否超出了设备的合模力。成型压力为模具内平均压力，常规情况下以40MPa计算。如果计算结果为合模力小于乘积，则表明合模力不足，调整锁模力，提高锁模吨数。如已调至该机台最大锁模力无法改善，可更换较大机台。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用飞边 flash/burr2）模具缺陷是产生溢料飞边的主

18、要原因。 改善对策：认真检查模具，应重新验核分型面，使动模与定模对正,并检查分型面是否贴合，型腔及模具型芯部分的滑动件磨损间隙是否超差,分型面上有无粘附物或落入异物，模板间是否平行，有无弯曲变形，模板的开距有无按模具厚度调节到正确的位置，锁模块表面是否损伤，拉杆有无变形不均，排气槽孔是否太大太深。 3）工艺条件控制不当。 改善对策：如果注射速度太快，注射时间过长，注射压力在模腔中分布不均，充模速率不均衡，以及加料量过多，润滑剂使用过量等都会导致移料飞边，操作时应针对具体情况采取相应的措施。 注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 飞边 flash/burr原因与对策：4）异物附着

19、模面上。 改善对策：清除模面异物。5）成型品投影面过大或树脂温度太高。 改善对策：更换较大机台；降低塑料温度注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 收缩下陷sink marks定义：成型品表面产生凹陷的现象，这是体积收缩所致，通常见于肉厚部分、筋或凸出的背面、直接浇口肉厚不均的部分。凹陷与真空泡同时发生的状况：成型品的中心部位肉较厚冷却较慢，外部冷却较快，此时内部熔融塑料被外侧拉伸，中心部发生空隙实际为真空泡；不易冷却的肉厚部发生于表面为凹陷。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 收缩下陷sink marks原因与对策：1）射出压低的场合射出压低则树脂的压缩不完全

20、而产生收缩下陷，最好提高射出压。2）射出压保持时间短的场合射出压保持时间短，则无法弥补树脂的热收缩量，另外也容易造成回流，而发生压缩不完全，因此需要延长射出保压时间。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 收缩下陷sink marks原因与对策：3）射出速度过慢、过快的场合太慢的话，固化即刻开始，压力传递不足，因此要加快射出速度；太快的话，仅能填充少量，所以要减缓射出速度，增加计量。4）射出量少的场合射出量少则树脂的压缩少，因此需增加射出量。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 收缩下陷sink marks5）树脂温度高、模温高的场合如此，冷却速度慢，收缩完全而产

21、生收缩下陷，因此最好降低树脂温度及模温。6）横浇道、进浇口狭小的场合横浇道、进浇口狭小的话，压力损失增大，树脂压降低，则压缩不完全。大部分加大进浇口而横浇道维持原状，但长的横浇道压力损失是进浇口的数倍，因此不仅考虑进浇口对横浇道也不可遗忘。太大的横浇道将会浪费材料，因此不可随便加大。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 收缩下陷sink marks7）有厚肉部与宽的加强筋的场合普通加强筋厚度需控制在壁厚的0.50.8倍之内，距离进浇口远的位置或容易造成收缩下陷问题的位置，尽量减小加强筋的肉厚。另外，为了缩小与周围的热收缩差，由周边部向加强筋的根部渐渐增加肉厚。8）模具冷却不适当

22、的场合模具冷却不适当将使热收缩不均匀，因此厚肉部与加强件筋的根部肉厚地方需要有足够的冷却注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 变形strain翘曲、扭曲 定义：由于产品内部收缩不一致，导致内应力不同引起变形。（1）分子取向不均衡。 改善与对策：为了尽量减少由于分子取向差异产生的翘曲变形，应创造条件减少流动取向及缓和取向应力的松弛，最有效的是降低熔料温度和模具温度。在采用这一方法时，最好与塑件的热处理结合起来，否则，减小分子取向差异的效果往往是短暂的。热处理的方法是：塑件脱模后将其置于较高温度下保持一定时间再缓冲至室温，即可大量消除塑件内的取向应力。 注注 塑塑 成成 型型 原原

23、 理理 和和 应应 用用 变形strain翘曲、扭曲2）冷却不当。 改善策略：设计塑件结构时，各部位的断面厚度应尽量一致。塑件在模具内必须保持足够的冷却定型时间。对于模具冷却系统的设计，必须注意将冷却管道设置在温度容易升高、热量比较集中的部位，对于那些需要冷却的部位，应尽量进行缓冷，使塑件各部分的冷却均衡。 注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 变形strain翘曲、扭曲3）模具脱模及排气系统设计不合理。 改善策略：在模具设计方面应合理设计脱模斜度，顶杆位置和数量，提高模具的强度和定位精度；对于中小型模具，可根据翘曲规律来设计和制作反翘模具。在模具操作方面，应适当减慢顶出速度或

24、项出行程。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 变形strain翘曲、扭曲4. 侧壁的内弯曲1）动模侧充分冷却降低温度，定模侧通温水提高温度，则树脂外侧的收缩较内侧的收缩大。因此，外侧受到以进浇口为中心的拉力作用，可以阻止侧壁向内侧倾斜。2）使侧壁面的树脂流动方向与底面相同，树脂填充至中央侧壁面止，开始往左右方向流动，因底面与侧面的收缩率大致相等，而减少内弯曲现象。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 变形strain翘曲、扭曲3）侧壁设置加强筋成型品脱模时的内部应力所致的变形，是成型品末充分冷却固化前，从模具顶出所致。 模具内的成型品，若不均匀冷却，则造成热收

25、缩不均匀，容易变形。结晶性塑料的成型收缩大，因此，收缩差所致的变形也大，防止方法是注意模具的温度控制。 成型时的材料所致的取向性也是成型品变形的主要原因，配向性所致的变形与模具构造有关系，如浇口的设置、形状、大小、数目等，影响成型品的变形有重大的关联。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用变形strain翘曲、扭曲 防止成型品的变形，只调整成型条件是很难达到目的的，但为了减少内部应力所致的变形，可减低射出压力、缩短保压时间、减低射出速度。成型品的变形主要取决于成型品设计的良否，使用的成型材料的适当与否，因此，成型品设计时须加以注意。 一般为防止成型品变形，可在刚成型后，以冷工模对成型品施加外力，矫正变形或防止进一步的变形，但成型品在使用中若再次遇到高温时又会复原，对此须特别加以注意。注注 塑塑 成成 型型 原原 理理 和和 应应 用用 熔接痕weld lines 定义： 在塑料熔料填充型腔时，如果两股或更多的熔料在相遇时前沿部分已经冷却，使他们不能完全融合，使在汇合处产生线性凹槽，形成熔接接痕。 原因与对策（1）料温太低。