塑料注射模具设计的基本知识

塑料注射模具设计的基本知识第1页，共47页，2023年，2月20日，星期三1-1塑料成型第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第2页，共47页，2023年，2月20日，星期三1-1-1注射成型注射成型——又称注塑成型(InjectionMolding)，主要用于热塑性塑料的成型，也可用于热固性塑料的成型。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第3页，共47页，2023年，2月20日，星期三一、注射成型特点成型周期短，生产效率高，易于实现全自动化生产；能一次成型形状复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件；对成型各种塑料的适应性强，到目前为止，几乎所有的热塑性塑料（除氟塑料外）及一些热固性塑料均可用此方法成型；注射成型的设备价格及模具制造费用较高，对于单件及小批量的塑料件生产不宜采用此法。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第4页，共47页，2023年，2月20日，星期三二、注射成型分类：普通注射成型：主要针对要求较低的热塑性塑料和一些热固性塑料塑料制品成型；精密注射成型：可以成型要求较高的塑料制品；特种注射成型：共注射成型、结构发泡注射成型等等。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第5页，共47页，2023年，2月20日，星期三三、注射成型设备1、注塑机的主要作用：加热熔融塑料，达粘流态；在一定压力和速度下将塑料注入型腔；注射结束，进行保压与补缩；开模与合模动作；顶出塑件。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第6页，共47页，2023年，2月20日，星期三2、注塑机的分类：两种分类方法A、按照注塑机的注射方向和模具的开合方向分类：第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第7页，共47页，2023年，2月20日，星期三典型卧式注塑机第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第8页，共47页，2023年，2月20日，星期三卧式注塑机特点：优点：重心低，稳定，加料、操作及维修均很方便，塑件推出后可自行脱落，便于实现自动化生产；缺点：模具安装较麻烦，嵌件放入模具有倾斜和脱落的可能，机床占地面积较大；是当前广泛应用的一种。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第9页，共47页，2023年，2月20日，星期三立式注塑机特点：注射系统与合模系统轴线垂直于地面的注塑机。优点：这类注塑机占地面积较小，模具装卸方便，动模侧安放嵌件便利；缺点：重心高、不稳定，加料较困难推出的塑件要人工取出，不易实现自动化生产；注射系统一般为柱塞结构，注射量小于60g。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第10页，共47页，2023年，2月20日，星期三角式注塑机特点：注射系统与合模系统轴线相互垂直布置的注塑机。常见的角式注塑机是沿水平方向合模，沿垂直方向注射，这类注塑机结构简单。缺点：机械传动无准确可靠的注射和保压压力及锁模力，模具受冲击和振动较大。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第11页，共47页，2023年，2月20日，星期三B、按注射装置分类：柱塞式注塑机和螺杆式注塑机（1）柱塞式注塑机：以加热料筒、分流梭和柱塞实现成型物料的塑化及注射。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第12页，共47页，2023年，2月20日，星期三柱塞式注塑机存在的缺点：①塑化不均：塑料靠料筒壁和分流梭传热，柱塞推动塑料无混合作用，易产生塑化不均的现象。②最大注射量受限：最大注射量取决于料筒的塑化能力（与塑料受热面积有关）与柱塞直径和行程。③注射压力损失大：很大一部分压力用在压实固体塑料和克服塑料与料筒摩擦。④注射速度不均：从柱塞开始接触塑料到压实塑料，注射速度逐渐增加。⑤易产生层流现象且料筒难于清洗第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第13页，共47页，2023年，2月20日，星期三

（2）螺杆式注塑机：以同一螺杆实现成型物料的塑化和注射。成型物料的混炼塑化均匀，没有材料滞流，构造简单，是当前应用广泛的机型。

第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第14页，共47页，2023年，2月20日，星期三（3）螺杆式注塑机与柱塞式注塑机的比较：

螺杆式较柱塞式多一旋转动作，产生分力，可使材料在螺旋槽间产生混炼作用，增加了塑化能力。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第15页，共47页，2023年，2月20日，星期三（4）螺杆式注塑机的优点：可成型形状复杂、尺寸精度要求高及带各种嵌件的塑件；塑化能力强，成型周期短、效率高，生产过程可实现自动化；由于加热筒的压力损失小，用较低的射出压力也能成型；加热筒内的材料滞留处少，热稳定性差的材料也很少因滞留而分解。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第16页，共47页，2023年，2月20日，星期三四、注塑机的组成注塑机构：主要作用是使固态的成型物料均匀地塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将熔融物料注入到闭合的模具型腔中。注塑机构包括加热器、料筒、螺杆（或柱塞与分流梭）及喷嘴等部件。锁模机构：锁模机构的作用有三点：第一是锁紧模具；第二是实现模具的开合动作；第三是开模时顶出模内制品。液压传动和电气控制系统：液压传动和电气控制系统是保证注射成型过程按照预定的工艺要求（压力、速度、时间、温度）和动作程序能准确进行而设置的。

第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第17页，共47页，2023年，2月20日，星期三以螺杆式注塑机为例：第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第18页，共47页，2023年，2月20日，星期三五、注塑机基本参数1.额定注射量

所需一次注射量：完成一次注射所需从料筒中注射出的塑料熔体量，等于(单个塑件质量×型腔个数＋浇注系统消耗质量)。

0.2mmax≤nm＋m1≤0.8mmaxmmax：注塑机额定最大注射量

n：型腔个数

m1：浇注系统所需塑料质量第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第19页，共47页，2023年，2月20日，星期三

2、额定注射压力

注塑机的额定注射压力是否大于成型时所需的注射压力

p公≥p注其中:P注——塑料成型时所需的注射压力，一般在40～130MPaP公——注塑机公称注射压力第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第20页，共47页，2023年，2月20日，星期三胀模力

的产生：第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第21页，共47页，2023年，2月20日，星期三

3、额定锁模力

当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生使模具分型面胀开的力，这个力大小等于塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔的压强，它应小于注塑机的锁模力F，才能保证注射时不发生溢料现象，即：

式中FZ——熔融塑料在分型面上的胀开力(N)；

A——单个塑件在模具分型面上的投影面积（mm2)A1——浇注系统在模具分型面上的投影面积（mm2）

P——塑料熔体对型腔的成型压强（MPa）,其大小一般是注射压力的80%

常用塑料注射成型时所选用的型腔压强值详见表1-4，通常取20~40MPa（注：1MPa=1×106N/m2）。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第22页，共47页，2023年，2月20日，星期三颗粒、粉状塑料注塑机料筒加热熔融充模冷却固化塑件六、注射成型的过程第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第23页，共47页，2023年，2月20日，星期三1.成型前准备原料检验原料染色原料干燥质量体积流动性水分及挥发物含量收缩率烘箱干燥红外线干燥热板干燥高频干燥第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第24页，共47页，2023年，2月20日，星期三2.注射工艺过程原料检验预处理合模注射装入料斗保压脱模装入嵌件清理料筒清理模具涂脱模剂嵌件清理、预热塑化塑件后处理冷却第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第25页，共47页，2023年，2月20日，星期三3.制品的后处理

放在一定温度的红外线或循环热风烘箱、液体介质中（矿物油，石蜡）一段时间，再缓慢冷却。

将刚从模具中脱出的塑件放在热水中(100～120℃)，隔绝空气，进行防氧化处理，达到吸湿平衡。调湿后缓冷至室温。退火：调湿：

退火的温度：高于使用温度10～20℃，低于相变温度10～20℃。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第26页，共47页，2023年，2月20日，星期三七、注射成型工艺参数：温度、压力、时间1.温度料筒温度、喷嘴温度：影响塑料的塑化和流动模具温度：影响塑料的流动和冷却第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第27页，共47页，2023年，2月20日，星期三（1）料筒温度（料温）：Tf（Tm）～Td温度分布：由料斗一侧至喷嘴一侧逐步升高。料温对制件质量影响：注射温度强度、密度温度过低：不利于塑化，熔融后粘度较大，流动成型困难，成型后制件容易出现熔接痕、表面无光泽和缺料。温度过高：易引起降解。总的选择原则：在不发生降解前提下，适当升高料温。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第28页，共47页，2023年，2月20日，星期三注意要点：螺杆式注塑机料温可比柱塞式注塑机料温低；薄壁形状复杂制件可适当取较高温度；判断料温是否合适，采取对空注射，料温合适料流状态应是：连续、光滑、色泽均匀。（2）喷嘴温度喷嘴温度一般略低于料筒的最高温度，以防止直通式喷嘴发生“流涎现象”。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第29页，共47页，2023年，2月20日，星期三（3）模具温度

模具温度指和制件接触的型腔表壁温度，直接影响熔体充模流动行为、制件的冷却速度和成型后的制件性能。模具温度，熔体流动性，塑件密度，结晶度，所需充模压力，制件表面质量。但冷却时间、收缩率、脱模后的翘曲变形。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第30页，共47页，2023年，2月20日，星期三选择和控制原则：模温必须低于塑料热变形温度（避免脱模被顶穿或发生较大翘曲变形）；对高粘度塑料为保证流动充模性能，选择高模温，对粘度小的塑料选较低模温，提高生产率厚壁件不宜采用较低模温（避免应力和气泡）第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第31页，共47页，2023年，2月20日，星期三2.压力（1）塑化压力：又称“背压”，是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力。增加背压能增加塑化时的剪切作用，摩擦热量增多，提高熔体温度并使温度均匀，但会降低塑化的速度，增大背压的同时应相应提高螺杆转速。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第32页，共47页，2023年，2月20日，星期三（2）注射压力

作用：用以克服熔体从料筒流向型腔的流动阻力、提供充模速度以及对熔料进行压实等。

影响：与注射速度密切相关，对塑料熔体的流动和充模起决定作用。如果注射压力选择过小，成型过程中压力损失过大可致模腔压力不足，不能充满；如果注射压力过大，可能出现涨模、溢料等现象。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第33页，共47页，2023年，2月20日，星期三注射压力对料流的影响：注射压力过小，充模速度慢，甚至可使型腔难于充满。注射压力很大浇口又较小时，出现喷射流动，容易在制件表面出现银丝。注射压力对塑件质量影响：压力取向程度、料流长度、密度、强度收缩率第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第34页，共47页，2023年，2月20日，星期三注射压力选择原则：粘流温度高和粘度大的塑料，宜用较大注射压力；尺寸大、形状复杂的、薄壁制件，流动阻力大，需要较大的注射压力；熔体温度较低时，适当增加注射压力。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第35页，共47页，2023年，2月20日，星期三3.时间注射成型周期注射时间流动充模时间保压时间冷却时间其它操作时间：包括开模、脱模、合模……总冷却时间成型周期：完成一次注射成型过程所需的时间流动充模时间：柱塞或螺杆前进时间保压时间：柱塞或螺杆停留在前进位置的时间第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第36页，共47页，2023年，2月20日，星期三

冷却时间：指注射结束到开启模具这一阶段所经历的时间。其长短受熔体温度、模具温度、脱模温度、制件厚度影响。

不能过短：应保证制件在脱模时具有一定刚度，不因温度过高发生翘曲和变形。

不能过长：制件在模内冷却时间过长会造成制件收缩量大而抱紧模具，致使脱模困难。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第37页，共47页，2023年，2月20日，星期三1-2注塑机与模具一、喷嘴尺寸浇口套球面R和喷嘴前端球面半径R0喷嘴孔径d0和浇口套小端孔径d正确关系为：d=d0+(0.5～1)mmR=R0+(1～2)mm第一章塑料注射模具设计的基本知识2023/2/28塑料成型工艺与模具设计第38页，共47页，2023年，2月20日，星期三二、定位孔尺寸定位圈直径：100mm,120mm和150mm等。第一章塑料注射模具设计的基本知识2023