模具设计之注射成型原理及工艺修改

模具设计之注射成型原理及工艺修改第1页，共32页，2023年，2月20日，星期五苟有恒，何必三更眠五更起；最无益，莫过一日曝十日寒。第2页，共32页，2023年，2月20日，星期五问题：2.注射成型的工艺过程？1.注射成型的原理是什么？第3页，共32页，2023年，2月20日，星期五8.1注射成型原理及工艺特性1、注射成型原理及其成型特点1）注射成型原理：

粒状或粉状的塑料→料斗→料筒内受热熔化→注入闭合模具→冷却定型。注射机组成：

注射机构、锁模机构、液压传动和电器控制系统三大部分。第4页，共32页，2023年，2月20日，星期五螺杆式注射机注射模具第5页，共32页，2023年，2月20日，星期五注射成型工作循环加料合模注射充模保压补缩冷却定型开模清模塑件脱模预塑第6页，共32页，2023年，2月20日，星期五2）注射成型的特点：优点成型周期短、生产效率高、易实现自动化能成型形状复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件产品质量稳定适应范围广

到目前为止，除氟塑料以外，几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型的方法成型。另外，一些流动性好的热固性塑料也可用注射成型。第7页，共32页，2023年，2月20日，星期五缺点注射设备价格较高注射模具结构复杂生产成本高、生产周期长、不适合于单件小批量的塑件生产第8页，共32页，2023年，2月20日，星期五2、注射机的分类及应用2）通用注射机分类：1）注射成型设备主要有如下三种：A通用注射机（热塑性塑料成型应用广泛）B热固性塑料注射机（热固性塑料注射成型）C特种注射机（种类多）A按注射机的注射方向和模具的开合方向分：（1）卧式注射机（大中型注射机）（2）立式注射机（小型，不易实现自动化）（3）角式注射机（结构简单，便于自制，模具冲击和振动较大）第9页，共32页，2023年，2月20日，星期五2、注射机的分类及应用2）通用注射机分类：B按注射装置分：（1）螺杆式注射机（使用较广泛）（2）柱塞式注射机（适合小型塑件成型，压力损失大）（3）螺杆预塑化型注射机（螺杆和料筒进行塑化，柱塞和料筒进行注射。结构复杂，适合精密成型）C按锁模装置分：（1）直压式注射机（以液压缸直接锁模）（2）肘拐式注射机（以连杆机构实现锁模，常与液压缸一起组合使用,高速合模、可靠）第10页，共32页，2023年，2月20日，星期五加料塑化充模保压倒流冷却脱模成型前的准备注射过程塑件的后处理注射成型工艺退火处理调湿处理原料外观检验及工艺性能测定塑料预热和干燥料筒清洗嵌件预热脱模剂的选用3、注射成型工艺第11页，共32页，2023年，2月20日，星期五1）成形前准备：

原料外观检验及工艺性能测定：包括塑料色泽、粒度及均匀性、流动性（熔体指数、粘度）热稳定性及收缩率的检验。塑料预热和干燥：除去物料中过多的水分和挥发物，以防止成型后塑件表面有缺陷或发生降解，影响塑料制件的外观和内在质量。物料干燥的方法：小批量生产，采用烘箱干燥；大批量生产，采用真空干燥。第12页，共32页，2023年，2月20日，星期五料筒清洗：当改变产品、更换原料及颜色时均需清洗料筒。嵌件预热：减少物料和嵌件的温度差，降低嵌件周围塑料的收缩应力，保证塑件质量。脱模剂的选用：常用脱模剂包括硬脂酸锌、液态石蜡和硅油。第13页，共32页，2023年，2月20日，星期五2）注射过程：加料

将粒状或粉状塑料加入注射机的料斗。塑化

通过注射机加热装置的加热，使得螺杆中的塑料原料熔融，成为具有良好的可塑性的塑料熔体。

充模

塑化好的塑料熔体在注射机柱塞或螺杆的推动作用下，以一定的压力和速度经过喷嘴和模具的浇注系统进入并充满模具型腔。第14页，共32页，2023年，2月20日，星期五保压补缩

从熔体充满型腔后，在注射机柱塞或螺杆推动下，熔体仍然保持压力进行补料，使料筒中的熔料继续进入型腔，以补充型腔中塑料的收缩需要，并且可以防止熔体倒流。浇口冻结后的冷却

经过一段时间使型腔内的熔融塑料凝固成固体，确保当脱模时塑件有足够的刚度，不致产生翘曲或变形。脱模

塑件冷却到一定的温度，推出机构将塑件推出模外。第15页，共32页，2023年，2月20日，星期五3）塑件后处理后处理原因及作用：由于塑化不均匀或由于塑料在型腔内的结晶、取向和冷却不均匀；或由于金属嵌件的影响或由于塑件的二次加工不当等原因，塑件内部不可避免地存在一些内应力，从而导致塑件在使用过程中产生变形或开裂，因此，应该设法消除之。第16页，共32页，2023年，2月20日，星期五退火处理

将塑件在定温的加热液体介质（如热水、热油和液体石蜡等）或热空气循环烘箱中静置一段时间，然后缓慢冷却至室温的一种热处理工艺。温度：高于使用温度10°~20°或低于热变形温度10°~20°时间：与塑料品种和塑件厚度有关，一般可按每毫米约半小时计算。作用：消除塑件的内应力，稳定塑件尺寸，提高结晶度、稳定结晶结构，从而提高其弹性模量和硬度。第17页，共32页，2023年，2月20日，星期五调湿处理：

将刚脱模的塑件放入加热介质（如沸水、醋酸钾溶液）中，加快吸湿平衡速度的一种后处理方法。（主要用于吸湿性很强且又容易氧化的塑料，如PA）温度：100~121℃（热变形温度高时取上限，反之取下限）。时间：保温时间与塑件厚度有关，通常取2~9h。目的：消除残余应力；使制品尽快达到吸湿平衡，以防止在使用过程中发生尺寸变化。第18页，共32页，2023年，2月20日，星期五4、注射成型的工艺参数温度压力料筒温度喷嘴温度模具温度——控制塑料的塑化和流动影响塑料的流动和冷却塑化压力（背压）注射压力保压压力重要参数成型周期（时间）注射时间模内冷却时间其他时间充模时间保压时间（开模、脱模、喷涂脱模剂、安放嵌件、合模时间）第19页，共32页，2023年，2月20日，星期五1）温度⑴料筒温度：料筒温度太高：①塑料易分解产生低分子化合物，产生气体，以致塑料变色，产生气泡、银丝及斑纹，导致性能下降。②料温高，模腔中塑料内外冷却不一致，易产生内应力和凹痕。③熔料温度高，流动性好，易产生溢料、溢边。第20页，共32页，2023年，2月20日，星期五料筒温度太低：①料温低，流动性差，易产生熔接痕，成型不足，波纹等缺陷。②塑化不均匀，易产生冷块。③料温低，塑料冷却时，易产生内应力，塑件容易开裂或变形。第21页，共32页，2023年，2月20日，星期五

⑵喷嘴温度：一般略低于料筒最高温度，以防止熔料在喷嘴处产生流涎现象。但不能过低，否则熔料在喷嘴处会出现早凝而将喷嘴堵塞，或者有早凝料注入模腔而影响塑件的质量。第22页，共32页，2023年，2月20日，星期五⑶模具温度：模具温度由模温调节系统来控制，它对塑料熔体的充型能力及塑件的内在性能和外观质量影响很大。在特殊情况下，也可用电阻丝和电阻加热棒对模具加热来保持模具的定温。但无论怎样，对塑料熔体来说，都是冷却的过程。第23页，共32页，2023年，2月20日，星期五2）压力⑴塑化压力（背压）：指采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔体在螺杆旋转后退时所受的压力。塑化压力增加，熔体的温度及其均匀性提高、色料的混合均匀并排出熔体中的气体。但塑化速率降低，延长成型周期。

一般操作中，在保证塑件质量的前提下，塑化压力应越低越好，一般为6MPa左右，通常很少超过20MPa第24页，共32页，2023年，2月20日，星期五⑵注射压力：指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。作用：克服熔体流动充模过程中的流动阻力，使熔体具有一定的充模速率以便充满型腔。注射压力太大：流动性提高，易产生溢料、溢边，增加内应力。塑件易粘膜，脱模困难，塑件容易变形，但不产生气泡。注射压力太低：流动性下降，成型不足，产生熔接痕，不利于气体溢出，易产生气泡，冷却中补缩差，产生凹痕和波纹等缺陷。第25页，共32页，2023年，2月20日，星期五⑶保压压力：型腔充满后，继续对模内熔料施加的压力。作用：使熔料在压力下固化、补缩，从而获得健全的塑件。保压压力太大→易产生溢料、溢边，增加内应力。保压压力太小→成型不足。第26页，共32页，2023年，2月20日，星期五完成一次注射成型过程所需要的时间称为成型周期。保证塑件质量的前提下，尽量缩短成型周期各段时间，以提高生产率。生产中：充模时间一般3-5S，保压时间一般20-120S，冷却时间一般为30-120S。3）时间第27页，共32页，2023年，2月20日，星期五零件名称：灯罩设计要求：生产批量：大批量材料：聚碳酸酯未注公差取MT5级精度塑件成型工艺参数的确定第28页，共32页，2023年，2月20日，星期五第29页，共32页，2023年，2月20日，星期五塑件成型工艺参数的确定

查表4－1得出工艺参数如下表，试模时可根据实际情况作适当调整。聚碳酸脂PC预热和干燥温度t/℃110～120成型时间注射时间0～5时间τ/h8～12保压时间20～60料筒温度t/℃后段210～230冷却时间20～40中段240～260总周期50～90前段230