第六章注射成型-2

1、塑料工艺塑料工艺第六章 注射成型 Injection Molding塑料工艺塑料工艺第六章 注射成型 Injection Molding本章重点：1.工艺过程及控制因素工艺过程及控制因素2.工艺条件分析讨论工艺条件分析讨论塑料工艺塑料工艺 注塑成型也叫注射成型注塑成型也叫注射成型, 或注射模塑。注塑件从或注射模塑。注塑件从1克到几克到几十千克不等。成型周期从几秒到几分钟。是一种极重要的成十千克不等。成型周期从几秒到几分钟。是一种极重要的成型方法。型方法。1868 John Wesley Hyatt became the first to inject hot celluloid into a

2、mold, producing billiard balls. He and his brother Isaiah patented an injection molding machine that used a plunger in 1872, and the process remained more or less the same until 1946, when James Hendry built the first screw injection molding machine, revolutionizing the plastics industry. Roughly 95

3、% of all molding machines now use screws to efficiently heat, mix, and inject plastic into molds.6.1 概述 Introduction 塑料工艺塑料工艺 Concept is simple: Melt plastic, flow into mold and take part shape, cool, demold Injection molding makes parts in discrete (discontinuous) processMore injection molding mach

4、ines used for plastic processing than any other equipment注射成型过程：注射成型过程： 在柱塞或螺杆加压下在柱塞或螺杆加压下加热熔融（塑化）加热熔融（塑化） 流动流动 流入模腔流入模腔 冷却冷却 （固化）（固化） 制品制品是是热量、压力、时间热量、压力、时间三个条件和三个条件和模塑材料、注塑机、注射模模塑材料、注塑机、注射模三个要素的有机结三个要素的有机结合。合。6.1 概述 Introduction 塑料工艺塑料工艺 1. Very complex parts can be made。能一次成型外形复杂、。能一次成型外形复杂、尺寸精确可

5、带有各种金属嵌件的塑料制品尺寸精确可带有各种金属嵌件的塑料制品,制品的大小由钟表制品的大小由钟表齿轮到汽车保险杠；齿轮到汽车保险杠； 2. Almost all thermoplastic and some thermosets materials can be injection molded。是可加工的塑料种类繁多是可加工的塑料种类繁多,除聚四氟除聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯等极少数品种外乙烯和超高分子量聚乙烯等极少数品种外,几乎所有的热塑性几乎所有的热塑性塑料塑料(通用塑料、纤维增强塑料、工程塑料通用塑料、纤维增强塑料、工程塑料)、热固性塑料和、热固性塑料和弹性体都能用这种方法方便地成型

6、制品弹性体都能用这种方法方便地成型制品; 3. Process is automated and highly repeatable parts。是成。是成型过程自动化程度高型过程自动化程度高,其成型过程的合模、加料、塑化、注射、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。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 塑料工艺塑料工艺6.1.2 注射成型的原理塑料工艺塑料工艺6.1.2 注射成型的原理示意图示意图1（zsjgzgc1.swf）塑料工艺塑料工艺6.1.2 注射成型的原理The Milacron Injection Mo

7、lding Laboratory塑料工艺塑料工艺 注塑成型的原理注塑成型的原理：粒状或粉状塑料通过螺杆的旋转和外：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，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完成一个注射周期Molding Cyc

8、leMolding Cycle。 许多细部，诸如凸起部、肋、螺纹，都可以在注射许多细部，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。模塑一步操作中成型出来。6.1.2 注射成型的原理塑料工艺塑料工艺6.1.3 注塑成型的基本过程1.1. 塑化塑化PlasticationPlastication 加热塑料，使其达到熔化状态，并具有良好的塑性。加热塑料，使其达到熔化状态，并具有良好的塑性。 要求：要求：1 1）提供足够的注射量；）提供足够的注射量； 2 2）温度均匀；）温度均匀； 3) 3)不产生降解不产生降解2. 2. 注射注射InjectionInjection 对熔融物料施加高

9、压，使熔体充满模具型腔。对熔融物料施加高压，使熔体充满模具型腔。3. 3. 模塑（冷却定型）模塑（冷却定型）molding,cooling,solidificationmolding,cooling,solidification 熔体在模具内冷却硬化熔体在模具内冷却硬化塑料工艺塑料工艺塑料工艺塑料工艺塑料工艺塑料工艺6.2 6.2 注塑成型设备注塑成型设备Injection Molding Machinery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 Injection molding machines 注射机分为柱塞式和螺杆式注射机。都是

10、由注射系统注射机分为柱塞式和螺杆式注射机。都是由注射系统Injection unit、锁模系统、锁模系统Clamping unit和液压传动和电气和液压传动和电气控制系统控制系统Hydraulic/Control三大部分组成。三大部分组成。 。塑料工艺塑料工艺塑料工艺塑料工艺塑料工艺塑料工艺注塑机的形式很多：注塑机的形式很多：1. 1. 按外形特征分：按外形特征分：立式、卧式、直角式等各种，其中立式立式、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（一次注射量和直角式国内多用于小型注塑机（一次注射量30 cm330 cm3以下）以下）；卧式用于大、中型注塑机。；卧式用于大、中型注塑

11、机。图示图示2. 2. 传统的分类：传统的分类： 柱塞式柱塞式plunger:（料筒内有分流梭，物料在其中间塑化）（料筒内有分流梭，物料在其中间塑化） 预塑化式：预塑化式：（柱塞式，螺杆式（柱塞式，螺杆式19481948） 往复螺杆式往复螺杆式reciprocating screw:19591959年第一台问世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。目前主要为螺杆式注塑机，其中柱塞式注塑机已很少使用。6.2.1.1 注塑机的主要类型注塑机的主要类型塑料工艺塑料工艺3. 3. 按料筒个数分：按料筒个数分：螺杆式注塑机可以螺杆式注塑机可以有多套注塑系统，有多套注塑系统，以用

12、于多色塑料制以用于多色塑料制品共注射成型品共注射成型(Co-(Co-Injection Injection molding)molding)或多组分或多组分注塑成型注塑成型(Multi-(Multi-shot injection shot injection molding)molding)。6.2.1.1 注塑机的主要类型注塑机的主要类型塑料工艺塑料工艺4. 4. 按驱动形式分分：按驱动形式分分：螺杆式注塑机可以有电动式、液压式和螺杆式注塑机可以有电动式、液压式和混合式。混合式。Machines are classified primarily by the type of driving

13、systems they use: hydraulic, electric, or hybrid. Hydraulic presses have historically been the only option available to molders until introduced the first all-electric injection molding machine in 1983. Electric presses have been shown to be quieter, faster, and have a higher accuracy, however the m

14、achines are more expensive. Hybrid injection molding machines take advantage of the best features of both hydraulic and electric systems. Hydraulic machines are the predominant type in most of the world, with the exception of Japan.6.2.1.1 注塑机的主要类型注塑机的主要类型塑料工艺塑料工艺5. 5. 按机器功能分：按机器功能分： Machine functio

15、n Injection molding machines can be generally classified into three categories, based on machine function: General-purpose machines 通用注射机通用注射机Precision, tight-tolerance machines 精密注射机精密注射机High-speed, thin-wall machines 高速注射机高速注射机6.2.1.1 注塑机的主要类型注塑机的主要类型塑料工艺塑料工艺Clamping tonnage and shot size are comm

16、only used to Clamping tonnage and shot size are commonly used to quickly identify the size of the injection molding quickly identify the size of the injection molding machine for thermoplastics. Other parameters include machine for thermoplastics. Other parameters include injection rate, injection p

17、ressure, screw design, injection rate, injection pressure, screw design, mold thickness, and the distance between tie bars. mold thickness, and the distance between tie bars. 1 1 注射量注射量 shot size, shot size, Barrel capacity 注射机的容积，称作公称注射量。公称注射量是指注射注射机的容积，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螺杆

18、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。大物料体积。 注射量的表示方法有两种注射量的表示方法有两种: : 6.2.1.2注塑机的规格塑料工艺塑料工艺 一种是以一种是以PSPS为标准，用注射出熔融物料的重量单位为标准，用注射出熔融物料的重量单位( (克克) )表示，如表示，如6060克，即注射克，即注射PSPS的注射量是的注射量是6060克，因为克，因为PSPS的相对密的相对密度近于度近于1,1,注射注射PVCPVC就是就是60601.4 =841.4 =84克。克。 另一种是用注射出熔融物料的容积（立方厘米）表示，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

19、度无关，较方便，现国产注射机多用容积的大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。小表示注射机的容量。 注射机中应用最多的是注射机中应用最多的是6060至至10001000立方厘米的中小型注射立方厘米的中小型注射机，约占注射机的机，约占注射机的70%70%。6.2.1.2注塑机的规格如如 X S Z Y 500 成成 塑塑 注注 螺螺 注注 射射 500立方厘米立方厘米 型型 料料 射射 杆杆 量量X S Z S 22成成 塑塑 注注 柱柱 注注 射射 22立方厘米立方厘米型型 料料 射射 塞塞 量量塑料工艺塑料工艺2 锁模力（吨）锁模力（吨） Clamping

20、Clamping tonnagetonnage 施加于模具上的最大加紧力，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直接反应成型制品面积的大小3 锁模力与注射量表示法锁模力与注射量表示法 分数表示：分数表示： 注射量锁模力注射量锁模力 6.2.1.2注塑机的规格塑料工艺塑料工艺6.2.1.2注塑机的规格注塑机的规格Pressure Required: Total force = projected area times injection pressure (A X P) Rule of thumb: 4 to 5 tons/in2 can be used for most plas

21、tics. Example Part is 10 in by 10 in by 10 in Projected area = Surface area = 10 in x 10 in = 100 in2 Injection Pressure = 15,000 psi for PC Tonnage required to keep mold closed is 100 in2 x 15,000 psi= 1,500,000 lbs = 750 tons (note : 2000lbs = 1 ton)塑料工艺塑料工艺 1 1注射系统注射系统Injection system ： 它的作用主要（它的

22、作用主要（1)1)加热加热塑化；（塑化；（2)2)加压注射；（加压注射；（3)3)保压补缩。首先使塑料均匀地塑化保压补缩。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，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

23、缸等组成。传动装置、注射和移动油缸等组成。The injection system consists of a hopper, a reciprocating screw and barrel assembly, and an injection nozzle, as shown in Fig. 5. This system confines and transports the plastic as it progresses Figure 5 through the feeding, compressing, degassing, melting, injection, and packi

24、ng stages. 6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构塑料工艺塑料工艺6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构FIGURE 5. A single screw injection molding machine for thermoplastics, showing the plasticizing screw, a barrel, band heaters to heat the barrel, a stationary platen, and a movable platen. 塑料工艺塑料工艺 （1 1）加料装置：）加料装置：一般小型注射机的加料装置是一个锥形一般小型注射机的加料

25、装置是一个锥形料斗料斗hopper与机筒相联，料斗的容量一般为与机筒相联，料斗的容量一般为1 1至至2 2小时的用量，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。适当增加。 料斗的下料口应足够大，防止料斗的下料口应足够大，防止“架桥架桥”，应有冷却装置防，应有冷却装置防止过热结块。止过热结块。Thermoplastic material is supplied to molders in the form of small pellets. The hopper on the injection molding

26、machine holds these pellets. The pellets are gravity-feed from the hopper through the hopper throat into the barrel and screw assembly. 6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构塑料工艺塑料工艺（2 2）机筒）机筒Cylinder,barrelCylinder,barrel 为塑料受热，受压的容器，因此要求耐压，耐腐蚀，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。机筒尺寸的大小决定了注射机的塑化量。耐热及传热好。机筒尺寸的大小决定了注射机的塑化量

27、。螺杆式注射机，螺杆在机筒内对塑料进行搅拌和推挤。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传热效率高，塑化均匀。机筒容积一般只需要最大注射量的量的2 2至至3 3倍。倍。 注射机机筒内壁应光滑，呈流线型，避免死角，避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。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。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塑料工艺塑料工艺 (3) (3) 螺杆螺杆ScrewScrew：

28、螺杆的结构，形式及作用与挤出成型用螺杆螺杆的结构，形式及作用与挤出成型用螺杆相同。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，表面喷涂重，为提高耐磨能力，表面喷涂碳化钛或离子氮化碳化钛或离子氮化处理。处理。 6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构塑料工艺塑料工艺注射螺杆与挤出螺杆的主要差异在于：注射螺杆与挤出

29、螺杆的主要差异在于： 注射用螺杆的注射用螺杆的L/DL/D较小，压缩比较小，压缩比e e小，背压调整明显，小，背压调整明显，L/DL/D一般为一般为15-1815-18，L/DL/D小，清理方便，分解减少。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均化段螺槽深，比挤出螺杆均化断螺槽深15%15%至至2020，深螺槽具有较好的塑化能力，降低螺杆的功率消耗，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。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。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。螺杆头

30、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（加工黏度大的用尖锥型（30-4030-40）；黏度小的头部装）；黏度小的头部装止逆环止逆环non-return check valve。 6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构塑料工艺塑料工艺6.2.1.3 注射机的结构a.锥形螺杆头锥形螺杆头b.止逆环螺杆头止逆环螺杆头1.止逆环止逆环 2.环座环座 3.螺杆螺杆塑料工艺塑料工艺 (4) 喷嘴喷嘴 nozzle 喷嘴是机筒与模具的过渡部分。在注射中，物料以高压、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，它的结构、尺寸对注射过程的压力损高速流经喷嘴，因此，

31、它的结构、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。失温度上升，注射长度和补料作用都有直接的影响。 6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构FIGURE 9. (a) Nozzle with barrel in processing position. (b) Nozzle with barrel backed out for purging. 塑料工艺塑料工艺(4) 喷嘴喷嘴 nozzle 作用：作用：塑料工艺塑料工艺通常根据加工塑料的性能和制品形状来选用喷嘴的形式。喷通常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，最常用的是以下三种：嘴的结构

32、形式很多，最常用的是以下三种： 开式喷嘴、锁开式喷嘴、锁式喷嘴、特殊用途的喷嘴。式喷嘴、特殊用途的喷嘴。开式喷嘴开式喷嘴Open nozzle1)直通式直通式 straight-through nozzle 其特点为：其特点为：a.压力损失小压力损失小b. 不易产生滞料和热分解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 注射机的结构注射机的结构塑料工艺塑料工艺2)延伸式喷嘴延伸式喷嘴a long nozzle,Extended nozzle 是通用式喷嘴的改进型。结构比较简单，制造方便，有

33、加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、聚热装置，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。碳酸酯等高粘度树脂。锁式喷嘴锁式喷嘴A shutoff nozzle, anti-drool nozzle, Reverse taper nozzle 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和自锁式喷嘴常见形式是弹簧针阀式和液压杆针阀式液压杆针阀式其特点：其特点： a.防止熔料回流防止熔料回流 b.压力损失大，熔体射程短压力损失大，熔体

34、射程短 c.结构较复杂结构较复杂6.2.1.3 6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构塑料工艺塑料工艺黏度大、热稳定性差的塑料，选用直通式喷嘴黏度大、热稳定性差的塑料，选用直通式喷嘴黏度小的塑料，选用自锁式喷嘴黏度小的塑料，选用自锁式喷嘴形状复杂的制品，选用喷孔小，射程远的喷嘴，如形状复杂的制品，选用喷孔小，射程远的喷嘴，如远程直射式远程直射式1. 厚制品，选用喷孔尺寸大，补缩作用强的喷嘴厚制品，选用喷孔尺寸大，补缩作用强的喷嘴喷嘴选择的原则：喷嘴选择的原则：塑料工艺塑料工艺 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

35、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

36、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塑料工艺塑料工艺（二）锁模系统结构（二）锁模系统结构Clamping system The clamping system opens and closes the mold, supports and carries the constituent parts of the mold, and generates sufficient force to prevent the mold from opening.

37、Clamping force can be generated by a mechanical (toggle) lock, hydraulic lock, or a combination of the two basic types. 有机械式、液压式和机械有机械式、液压式和机械液压联动式液压联动式6.2.1.3 6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构塑料工艺塑料工艺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，如齿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来实现轮或蜗轮、蜗杆减速传动曲臂或以杠杆作

38、动曲臂的机构来实现模具的开启、关闭及锁紧的。模具的开启、关闭及锁紧的。优点：优点：结构简单、制造容易、维修方便，结构简单、制造容易、维修方便，缺点：缺点：电动机频繁启动，机器受到的冲击振动大，磨损严重，电动机频繁启动，机器受到的冲击振动大，磨损严重，开、闭模速度不易调节开、闭模速度不易调节目前只限于在小型注射机上使用。目前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塑料工艺塑料工艺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

39、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。闭。单缸直压式液压锁模装置的特点是：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塑料工艺塑料工艺

40、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实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。现模具的启、闭及锁紧。单曲肘式锁模装置的优点：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自锁作曲肘有增力作用，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，锁模可靠；用，这时即使撤除油压，锁模力也不会降低，锁模可靠； 2. 2. 机构的运动特性能满足对锁模装置的要求，即闭模时先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。快后模，开模时先慢后

41、快。 3. 3. 增力倍数小（一般为十几倍），承载能力有限，模板受增力倍数小（一般为十几倍），承载能力有限，模板受力不均。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塑料工艺塑料工艺 3液压传动和电气控制系统液压传动和电气控制系统Hydraulic systemControl system 注射成型是由塑料熔融、模具闭合、注射入模、压力保注射成型是由塑料熔融、模具闭合、注射入模、压力保持、制品固化成型、开模取出制品等工序所组成的连续生产持、制品固化成型、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保证注

42、射成型即按工艺过程规定过程。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求和动作程序，准确无误地进行工作而设置的的要求和动作程序，准确无误地进行工作而设置的动力和控动力和控制系统。制系统。 The hydraulic system on the injection molding machine provides the power to open and close the mold, build and hold the clamping tonnage, turn the reciprocating screw, drive the reciprocating screw, and

43、 energize ejector pins and moving mold cores. A number of hydraulic components are required to provide this power, which include pumps, valves, hydraulic motors, hydraulic fittings, hydraulic tubing, and hydraulic reservoirs. 6.2.1.3 6.2.1.3 注射机的结构注射机的结构塑料工艺塑料工艺 Mold（动画） The mold system consists of

44、tie bars, stationary and moving platens, as well as molding plates (bases) that house the cavity, sprue and runner systems, ejector pins, and cooling channels, as shown in Figure 4. The mold is essentially a heat exchanger in which the molten thermoplastic solidifies to the desired shape and dimensi

45、onal details defined by the cavity.6.2.2 模具模具Mold systemFig 4 A typical (three-plate) molding system 塑料工艺塑料工艺6.2.2 模具模具Mold system塑料工艺塑料工艺A typical molded system consists of the A typical molded system consists of the delivery delivery systemsystem 浇铸系统浇铸系统and the and the molded partmolded part(s)(s

46、)成型零件成型零件. . 模具其内部结构可分为：模具其内部结构可分为：1 1 模腔：模腔：注意收缩性、加工精度、一定的强度。注意收缩性、加工精度、一定的强度。2 2 主流道：主流道：与喷嘴相连，进口直径应稍大于喷嘴直径，呈圆与喷嘴相连，进口直径应稍大于喷嘴直径，呈圆锥体。锥体。3 3 分流道：分流道：连接主流道与模腔的通道连接主流道与模腔的通道4 4 浇口浇口gategate：为流道末端的收敛部分，有点浇口、扇浇口等。：为流道末端的收敛部分，有点浇口、扇浇口等。 浇口的作用浇口的作用： 早期冷却防止倒流早期冷却防止倒流 控制料流速度，是通过强剪切使料温升高改善流动性控制料流速度，是通过强剪切使

47、料温升高改善流动性 使制品与流道分离。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。其形式有侧浇口、潜伏式浇口和圆环状浇口等。6.2.2 模具模具Mold system塑料工艺塑料工艺6.2.2 模具模具Mold system塑料工艺塑料工艺6.2.2 模具模具Mold system塑料工艺塑料工艺6.2.2 模具模具Mold system塑料工艺塑料工艺浇口尺寸的选择要点：浇口尺寸的选择要点： 易热分解的塑料不宜采用小浇口，如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、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。

48、聚碳酸酯。 尺寸精度要求较高，而材料收缩率大的塑料不宜采用尺寸精度要求较高，而材料收缩率大的塑料不宜采用小浇口。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。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，一般直径为径为8 8至至10mm10mm，深，深6mm6mm。 6 6 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6.2.2 模具模具Mold system塑料工艺塑料工艺6.2.2 模具模具Mold system塑料工艺塑料工艺6.2.2 模具模具塑料工艺塑料工艺 6.3.1 6.3.1 成型前

49、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130130 ； 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

50、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使用熔点高的物料而现在使用熔点低的热敏性塑料熔点低的热敏性塑料则应用较稳定的则应用较稳定的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件加热至110-150110-150。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

51、应力集中。6.3 注塑成型工艺过程注塑成型工艺过程塑料工艺塑料工艺 从塑料的运动和形态变化，我们可以把注射成型分为四个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：阶段： 塑料在注射机螺杆和机筒中输送，熔融塑化。塑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 注射过程注射过程塑料工艺塑料工艺 塑化是指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良好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

52、。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大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：小。对于柔性高分子：PPPP、PEPE、POMPOM等对剪切较敏感；刚性高等对剪切较敏感；刚性高分子：分子：PCPC、 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

53、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、塑化塑料工艺塑料工艺 （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）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（如由此可以看出，软化温度低、粘度高的塑料（如PVCPVC、PSPS、ABSABS）外加热温度不宜过高，塑化热量主要靠剪切摩擦）外加热温度不宜过高，塑化热量主要靠剪切

54、摩擦热；而对于软化温度高、粘度低或中等的物料（如热；而对于软化温度高、粘度低或中等的物料（如PAPA、HDPEHDPE、PPPP），外加热温度需较高，塑化主要靠外加热。），外加热温度需较高，塑化主要靠外加热。一、塑化一、塑化塑料工艺塑料工艺 (2) (2)转速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

55、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、塑化塑料工艺塑料工艺 （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：熔体进入模腔后的流动有两种情况：1.1.当浇口厚度远远小于模腔厚度当浇口厚度远远小于模腔厚度时，熔体进入模腔后，直时，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，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。是对成型极为不利的。Jetting: A turbulent flow in

56、 the melt caused by an undersized gate or where a thin section rapidly becomes thicker.2.当浇口厚度和模腔厚度接近当浇口厚度和模腔厚度接近时，熔体进入模腔后膨胀很快时，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，形成扩展流与模腔壁接触，被冷却黏度增加，流速减慢，形成扩展流Fountain flowFountain flow。二、 熔体的充模过程塑料工艺塑料工艺二、 熔体的充模过程塑料工艺塑料工艺二、 熔体的充模过程GateFree fluidlMetal meltPlastic meltg

57、ateMetal CastPlastic InjectionFluid frontBild 7:Fllvorgang beim Spritzgieen 塑料工艺塑料工艺 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；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；合，制品熔接缝增多，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，流速快，剪切大，易出现熔体破裂和不稳定流动

58、，影响外观，制品颜色不均匀制品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喷射现象。避免喷射现象的方法：避免喷射现象的方法：浇口大小和位置选择合理。浇口大小和位置选择合理。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、 熔体的充模过程塑料工艺塑料工艺 (2) (2)充模料流运动机理充模料流运动机理 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：过程分为三个区域

59、：浇口区、过渡区、充分发展区浇口区、过渡区、充分发展区. .浇口区浇口区：熔体料流前缘以浇口为圆心以等曲率向四周扩展。：熔体料流前缘以浇口为圆心以等曲率向四周扩展。过渡区过渡区：料流前缘的曲率开始发生变化到直至曲率为零的区：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流前沿速度逐渐域，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为直线大于中心料流速度，这是使原来为圆形料流前沿转变为直线型的原因。型的原因。充分发展区充分发展区：在此区域中料流前缘以相同速度平直地向前运：在此区域中料流前缘以相同速度平直地向前运

60、动，在此区域中料流运动是比较平稳的。动，在此区域中料流运动是比较平稳的。二、 熔体的充模过程塑料工艺塑料工艺二、 熔体的充模过程塑料工艺塑料工艺三、流动与冷却三、流动与冷却 物料进入模腔内的流动可以分为四个阶段：物料进入模腔内的流动可以分为四个阶段：充模、压实、倒流、浇口充模、压实、倒流、浇口冻结后的冷却冻结后的冷却t0 t1 t3 t2 t4塑料工艺塑料工艺三、流动与冷却三、流动与冷却 1. 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。充模时间长充模时间长，物料温差大会产生熔合缝，因为先，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，