射出成型之设计教程课件

成型工艺设计原理分析注射成型生产过程注射成型生产过程概述2023/3/14Page3注射成型生产过程注射成型周期周期时间充填时间3~5%保压时间10~15%冷却时间30~60%开模时间10~20%2023/3/14Page522秒19102注射成型生产过程典型模具材料的热特性注射成型过程充填Filling模具闭合，螺杆快速向前移动，将熔融塑料射入模穴保压Packing(保持Holding)模穴填满，保压开始，冷却开始2023/3/14Page7漏斗料筒螺杆模具螺杆对熔融塑料施加一定的压力使更多的塑料进入模穴内，这也称为“补偿阶段”。注射成型生产过程注射成型过程充填Filling保压Packing与冷却Cooling开模Moldopening顶出Partejection闭模Moldclosing2023/3/14Page9注射成型生产过程压力-体积-温度(PVT)0→1充填Filling

1→3保压Packing

3→4冷却Cooling4→5开模Moldopening

5→6顶出Partejection2023/3/14Page10注射成型生产过程粘度与剪切速率2023/3/14Page11ViscosityShearRateBarrelNozzleSprueRunnerGate高剪切速率导致低粘度注射成型生产过程成型各阶段充填阶段:

充填阶段时塑料被射出机的螺杆挤入模穴中直到正好填满。当塑料进入模穴时，塑料接触模壁时会很快地凝固，这会在模壁和熔融塑料之间形成凝固层。加压阶段:

虽然所有的流动路径在充填阶段都已经充填完成，但其边缘及角落都还有空隙存在。为了完全充填整个模穴，所以必须在这个阶段加大压力将额外的塑料挤入模穴。补偿阶段:

塑料从熔融状态冷凝固到固体时，大约会有25%的高收缩率，因此必须将更多的塑料注入模穴以补偿因冷却而产生的收缩。2023/3/14Page13注射成型生产过程特殊注射成型方法简介Co-injection(sandwich)molding共注射（三明治）成型

共注射成型包括相续或同时注射两种或多种不同塑料进入一个模穴内，塑料形成薄板而凝固。塑料可以是相同材质，只是颜色不同。若使用不同材质的塑料，塑料间必须能相容，也就是接合性良好、熔融温度相近等。共注射成型生产有叠片结构的产品，核心材料在皮层材料之间埋入。这种创新的成型方法提供使用每种塑料的最佳特性或更改成型产品性能的固有弹性。2023/3/14Page15共注射成型的四个阶段：(a)射入模具的皮层熔融塑料短射(以暗绿色显示)；(b)核心熔融塑料射入；(c)直到模穴几乎填满；(d)再一次射入皮层塑料，清除核心塑料远离注道特殊注射成型方法简介Gas-assistedinjectionmolding气体辅助注射成型

利用惰性气体N2将模穴部分充填塑料推满，且内部中空并全面均匀保压产品，产品冷却后再将压缩氮气排出回收。由于产品中空，可使成型时间缩短，节省材料。达到“省工省料”。由于产品厚度可全面打薄、局部加厚，可使产品“很轻很壮”。由于保压气体几乎无压力损失，压力小而平均，可使产品“平滑方正”。

2023/3/14Page17(1)部分塑料充填；(2)气体辅助充填；(3)气体辅助保压；(4)排放回收气体(1)(2)(3)(4)特殊注射成型方法简介Injection-compressionmolding注射压缩成型

压缩注射成型方法是传统的注射成型的延伸。将预先设定好体积的塑料熔体射入一个开放的模穴之后，随即闭合模具，塑料即被压缩，如右图所示。当塑料要被注射的时候，压缩也能发生。该方法的主要优点是产品尺寸稳定性好，基本无内应力，所需锁模力低（比常规注射成型方法低20%~50%）。2023/3/14Page18注射压缩成型特殊注射成型方法简介Lamellar(microlayer)injectionmolding薄片（微层）注射成型

该方法使用一个双注射料筒的喂料块和层增殖器来结合熔融流体。它用不同的微层来生产多树脂的产品，如右图所示。用分层结构结合不同的树脂提高许多性能，例如气体防护性能、尺寸稳定性能、热阻隔性能、光透明性能等。2023/3/14Page19薄片（微层）注射成型特殊注射成型方法简介Low-pressure

injectionmolding低压注射成型

低压注射成型本质上是传统注射成型的最佳化延伸(如下图)。以适当的螺杆每分转速、背压和螺杆前进速率达成低压力来控制熔融温度和注射速率。它也可用大浇口或多个相续开闭的阀浇口来减少流动长度。以一个通常慢而受约束的注射速率除去保压阶段。低压注射成型的优点在于成型产品所需的锁模力和压力降低、应力降低、模具费用减少。2023/3/14Page21低压注射成型特殊注射成型方法简介Push-pullinjectionmolding推拉注射成型

推拉注射成型方法使用带有两个传统注射系统的注射机和一个带有两个浇口的模具，迫使塑料在主注射单元和辅助注射单元之间来回流动，如下图所示。该方法用来修复缝合线、空洞和裂缝、控制塑料分子和纤维取向。2023/3/14Page22推拉注射成型特殊注射成型方法简介Reactivemolding反应成型反应成型系将两种低分子量、高反应性、低粘度液体（单体）以高压射入混合室中混合，再射入模穴中成型，并于模穴中产生聚合反应，也就是聚合与注射一起进行的成型方法。十字联编的聚合体结构通常得到改良的机械性能、较好的热和环境抗力。主要的反应成型方法包括reactioninjectionmolding（RIM反应注射成型）和复合物成型，如resintransfermolding（RTM传递模塑法）和structuralreactioninjectionmolding（SRIM结构反应注射成型）。2023/3/14Page23反应注射成型原理图1.原料槽(主要原料和硬化剂)；2.旋转叶片；3.计量加压泵；4.模具；5.加热器；6.锁模装置；7.喷嘴；8.混合器；9.清洗液；10.真空泵；11.马达；12.阀；13.空压机特殊注射成型方法简介Thin-wallmolding薄壁成型

术语“薄壁”是相对的。传统的塑料产品一般都是2~4mm厚。而当产品厚度在1.2~2mm范围时薄壁设计被称作“advanced”，产品厚度低于1.2mm时，薄壁设计则被称作“leading-edge”。薄壁成型的另外一种定义是以流动长度对壁厚之比为基础，典型的薄壁比率应用范围从100:1到150:1或更多。薄壁成型在便携式通讯仪器和电脑设备中更为流行，要求塑料外壳更薄更轻，但仍然如传统产品一样提供相同的机械性能。2023/3/14Page25ConventionalAdvancedLeading

EdgeStationaryNotebookCellular特殊注射成型方法简介GEPlasticsPlasticInjectionMoldingTroubleshootingeInjectionMoldingTroubleshootingWhatisthefirstthingyoudotoyourprocesswhenaproblemoccurs?WeBelieveItisPOORProcessingorTooling!CustomerAssume….ITMUSTBEBADMATERIAL!InjectionMoldingTroubleshootingSinksCausedbymaterialshrinkageandismorelikelyinheavysections.CanalsobeduetoflowobstructionsormoldhotspotsInjectionMoldingTroubleshootingSinksWaystoMinimizeSinkMarksReduceInjectionSpeedReduceMoldTemperatureIncreaseInjectionPressureProSpeedIncreaseInjectionHoldTimeCoolMeltTemperatureProvideAdequateVentingHaveProperNozzleOrificeEnlargeRunnerAndGateGateIntoHeavySectionsInjectionMoldingTroubleshootingVoidsVoidsareCausedbyshrinkingofmoltenmaterialwhenoutsidewallshavesolidified.

InjectionMoldingTroubleshootingVoidsWaystoMinimizeVoidsCheckthePartDesignCheckFeedRateIncreaseInjectionHoldTimeIncreaseInjectionSpeedIncreaseMoldTemperatureCheckMeltTemperatureIncreaseBackPressureMaintainSufficientVentingIncreaseRunner/GateDimensionsIncreaseInjectionPressureInjectionMoldingTroubleshootingShortShotsAShortShotIsAPartThatIsNotCompletelyFilledInjectionMoldingTroubleshootingShortShotsWaystoMinimizeShortShotsCheckforNozzleRestrictionIncreaseInjectionPressureIncreaseStockTemperatureIncreaseVentingIncreaseMoldTemperatureEnlargeGateandRunnerInjectionMoldingTroubleshootingFlashFlashistheconditionwherebymoltenmaterialflowsbeyondthenormalconfinesofthemold

InjectionMoldingTroubleshootingFlashNotEnoughClampInjectionPressureTooHighObstructioninTheMoldInjectionSpeedTooFastMeltTemperatureTooHighImproperFeedRateDamagedMoldInjectionMoldingTroubleshootingOverpackingaPartOverpackingresultsfromforcingtoomuchmaterialintothemold.Theconsequencesofoverpackingareheavierpartsandmolded-instress.InjectionMoldingTroubleshootingWarpageAWarpageiscausedbyUnevenWallThicknessUnequalCoolingRateUnequalPressureAnisotropy(UnevenShrinkageCauseWarp)POLLINGSLIDEWhichofthefollowingcanaffectwarpinapart?

A.Moldtemperature

B.Typeofmaterial.

C.Gatelocation

D.Unevenwallsections(thick,thin).

E.Alltheabove

CorrectanswerisEInjectionMoldingTroubleshootingWarpageWaystoMinimizeWarpageChangeMoldTemperatureIncreaseorReduceInjectionPressureIncreaseHoldingorCoolingTimeReviewPartDesignChangeGateLocationIncreaseGateandRunnerDimensionInjectionMoldingTroubleshootingBurnMarkGasBurniscausedbythecompressionoftrappedairandgassesatelevatedtemperaturesandpressures

InjectionMoldingTroubleshootingGasBurnImproperclamptonnageLackofadequateventingInjectionspeedtoofastInjectionpressuretoohighMelttemperaturetoohighInjectionMoldingTroubleshootingPoorEjectionCausedBy:RoughnessorundercutsOverpackingInadequateknockoutpinsPoorcoolingInjectionMoldingTroubleshootingGateBlushBlushistheResultofMeltFractureMaterialtemperaturetoolowInjectionspeedtooslowortoofastImpropergatedesignMoldtoocoldMaterialviscositytoohighInjectionMoldingTroubleshootingJettingStockTooColdMoldtoocoldInjectionSpeedTooFastGatesTooSmallWrongGateLocation:(DirectlyintoWallorPin)InjectionMoldingTroubleshootingFingerprintsCavityPressureTooLowInjectionMoldingTroubleshootingWeldLinesWeldlinesOccurWhenTwoorMoreMeltFrontsMerge.Typically,TheseWillBeMeltFrontsfromDifferentGates,oraSingleMeltFrontForcedtoSplitAroundanObstructionSuchasaCorepin.InjectionMoldingTroubleshootingSplay(SilverStreaking)Splayorsilverstreaksarecausedbyvolatileswithinthemelt.Thesecanbeduetomoisture,degradedmaterial,contaminationorexcessivedecompression.InjectionMoldingTroubleshootingSplay(SilverStreaking)StockTemperatureTooHighShearBurningatGateTrappedVolatiles-VentMoldExcessiveMoistureContaminatedMaterialDegradedMaterialInjectionMoldingTroubleshootingColorDeviationInjectionMoldingTroubleshootingColorDeviationStockTemperatureTooHighShearatGateorRunnerLackofPackingMoldTemperatureTooLowNotSufficientDryingInjectionMoldingTroubleshootingDarkSpotsduetoThermalDamageBlackSpecksInjectionMoldingTroubleshootingPickUpofDegradedMaterialatBarrelWallStockTemperatureTooHighBarrelTooLargeforthePartNotSufficientDryingMaterialContaminationMachineDowntimeTooLongDamagedBarrelandScrewBlackSpecks

InjectionMoldingTroubleshootingColdMaterialAFlowMark,DullorMilkySpotNeartheGateduetoColdMaterialInjectionMoldingTroubleshootingColdMaterialDroolingatNozzleNozzleTooColdNozzleTemperatureControlProblemNozzleOpeningTooSmallScrewPullBackTooSmallBackPressureTooHighInjectionMoldingTroubleshootingDelamination分层,Theseparationofamoldedpartintolayers.Thiscanbecausedbycontaminationorbyimproperprocessingofblendsoralloys.InjectionMoldingTroubleshootingHighShearatGate,Runner&NozzleInjectionSpeedTooHighMoldTemperatureTooLowMaterialContaminationDelamination十大成型加工技巧保压时间太短不良表面的修复错误的浇口位置；浇口的位置

错误的模具温度

错误的熔融温度模具供料系统过小

翘曲塑料颗粒料中的水分

与热流道有关的问题制品的模垢

成型参数变化重点之一：保压保压分析什么是合理的收缩相关术语收缩最佳化最佳化的步骤精确调整什么是合理的收缩水准?可以在帮助中找到材料典型的收缩水准如果使用的材料没有收缩数据对照材料种类、填充物种类、粘度和热数据仅搜索收缩等级保压分析Conventionalpacking有一到两段恒压用两段时与profiledpacking相似当机器没有能力进行profiledpacking时使用如果产品肉厚变化比较大时使用该保压方法可能是比较好的Profiledpacking压力随时间而变化Conventional和ProfiledPackingProfiledPacking可达成的效果使产品的体积收缩(volumetricshrinkage)分布更均匀当塑料冷却凝固时体积收缩由作用于塑料上的压力决定压力越大收缩越小在产品上总是存在压力梯度的

随时间降低压力一直降到浇口处为零何时采用保压曲线当机器有能力时当产品肉厚变化不大时当翘曲很重要时ProfiledPackingConstantDecayPacking

TimeCoolingTimeActualInjectionTimeTimePres.Moldflow的定义PackingHoldingCoolingActualInjectionTimeTimePres.Machine的定义保压术语最佳化产品充填流道平衡冷却确定初始保压压力以机器最大锁模力的80%作为保压压力最大值(公式单位为公制)制作保压曲线以恒定保压压力运行保压分析初始的保压时间取希望得到的保压时间与冷却时间的总和此分析确保浇口已经完全凝固如果冷却分析已经运行过，在此分析中使用相同的保压时间与冷却时间的总和制作保压曲线查看结果来绘制曲线初始体积收缩分布从收缩综合报表中取得资料与典型收缩数值做比较确定恒定压力、恒定保压时间、压力衰减时间和冷却时间采用以下项目随时间变化的轨迹

温度(temperature)凝固层比率(%frozenlayer)注入点的压力(pressureofinjectionlocationnode)、浇口或产品上的nodes和elements的压力制作保压曲线采用衰减的保压压力运行多层保压分析(Multi-laminatepacking)检查体积收缩分布对整个产品或产品中的某一部分缩放volumetricshrinkage必要时修改profile使用注入点、浇口或产品上的nodes的压力轨迹调整profile制作保压曲线制作保压曲线yesnoRunfillinganalysisCalculatemax.pressureanddetermineholdingtimeRunconstantpressurepackinganalysisVerifyclamptonnageOkRevisemaximumpackingpressureDisplayvol.shrinkageStartOkyesnoDetermineconstantpressureandpackingtimeDeterminedecaytimeWritepackingprodecaypressureRundecay-pressurepackingCheckVol.shrinkagedistributionEndReviseprofileDeterminecoolingtimeDecay起始点由EOF达到NoFlowTemp.的时间决定(TransitionTem