注射成型的资料

注射成型的资料第1页/共100页注射成型工艺过程：物料注射机料筒加压高速充模热塑性冷却硬化加热熔融塑化模具由螺杆或柱塞热固性、橡胶加热固化开模制品第2页/共100页注射成型工艺特点：①成型周期短、自动化程度、生产效率高；②材料的适应性宽（除PTFE，所有热塑性塑料；适用于热固性塑料、橡胶）；③一次成型外形复杂、尺寸精确的制品；④间歇式的工艺过程。第3页/共100页注射成型技术的发展：注射量：0·01g～100㎏；注射精度：精密注射：尺寸精度0·01～0·001㎜；超精密注射：尺寸精度0·001～0·0001㎜；工艺技术：单组分、多组分、反应、结构发泡、夹芯、多色、气辅成型等；第4页/共100页注射成型常用物料：多数热塑性塑料（Thermoplastics）；热塑性弹性体（Thermoplasticelastomer）；例如：80%PS及其共聚物（ABS、AS、MBS、SBS）；50%PP、35%HDPE、15%LDPE、PVCU、及PMMA、PA、POM、PC等；第5页/共100页6、1注射机的分类及基本结构6、1、1注射机分类1、按外形特征分类第6页/共100页(l)立式注射机见图合模与注射装置的运动轴线呈一线并垂直排列。特点：优点：占地少，拆装方便，安放嵌件方便。缺点：制品顶出后不易自行脱落，全自动化操作困难。适于：小型注射机。第7页/共100页（2）卧式注射机：合模与注射装置的运动轴线呈一线水平排列，见图。特点：操作、维修方便，自动化程度高。最基本的形式。（3）角式注射机合模和注射装置的运动轴线互成垂直排列，见图。适于：加工中心部分不允许留有浇口痕迹的平面制品。第8页/共100页卧式注射机立式注射机角式注射机第9页/共100页卧式注射机第10页/共100页第11页/共100页2、按加工能力分类

表征：注射量、锁模力。（1）注射量——在注射螺杆作一次最大注射行程时，所能达到的最大注射量。第12页/共100页两种表示法：以PS原料为标准，用注射PS熔料的质量数（g）表示；

②以注射容积数（㎝3）表示。用容积表示和原料的密度无关，使用方便。第13页/共100页（2）锁模力——合模机构所能产生的最大模具闭紧力。是注射机生产能力的另一个标志，作为注射机的系列规格的参数。第14页/共100页宁波海泰机械制造集团HTJA2500注塑成型机理论注射容量cm3455

550

655

注射重量g416

503

600

合模力kN

2500第15页/共100页3、按结构分类塑化方式不同：第16页/共100页（1）柱塞式注射机工作原理：塑化依靠导热和对流传热。柱塞将物料推进，由分流梭经喷嘴注入模具。特点：工艺简单但塑化效率低;适用：注射小型制品。第17页/共100页（2）螺杆预塑化柱塞注射成型机工作原理：预塑化——螺杆；注射——熔体由柱塞经单向阀入注射料筒。特点：提高塑化效果及生产能力。应用：高速、精密和大型及低发泡注射。第18页/共100页（3）移动螺杆式注射成型机工作原理：螺杆旋转、水平往复移动。螺杆旋转时后退：加料、塑化物料、输送熔体。加料和塑化完毕后螺杆停转。螺杆向前移动：注射。物料塑化：螺杆剪切；传导热及摩擦热。特点：结构严密，塑化效率高，生产能力大。注射成型最为常见的形式。第19页/共100页6、1、2注射机的基本结构第20页/共100页移动螺杆式注射成型机组成：液压传动系统、注射系统、锁模系统及注射模具。

1、注射系统

作用：使物料受热、均匀塑化至粘流态，并以很高的速度注射入模成型。组成：加料装置、料筒、螺杆、喷嘴等。

第21页/共100页注射系统锁模系统液压及传动系统注射模具电动机驱动油泵打出高压油高压油进入油缸推动活塞前进。高压油进入油缸推动活塞前进。高压油换向进入油缸推动活塞后退。高压油换向进入油缸推动活塞后退。电动机驱动齿轮传动。第22页/共100页（1）螺杆作用：输送、压实、塑化及传递注射压力。与挤出螺杆区别：①长径比较小，l0～15。②压缩比较小，2～2.5。

③均化短，但螺槽深度较深，以提高生产率。④螺杆头尖，与喷嘴吻合。第23页/共100页（2）喷嘴

——连接料筒和模具的通道。作用：引导熔体入模，并具一定射程。结构形式：①通用式：结构简单，制造方便，注射压力损失小，但容易形成冷料和流延。应用：厚壁制品、PE、PS、PVC；喷嘴的内径较小，当熔体通过时，流速增大，剪切速率增加，使熔体进一步塑化。第24页/共100页②延伸式：可加热，注射压力降较小。适用：高粘度树脂：PMMA、POM、PSU、PC等。③弹簧针阀式：自锁式。适用：低粘度物料——尼龙、PET等。第25页/共100页2、锁模系统

塑料注射压力:40—130MPa，甚至200MPa。注射速度：很快。作用：避免模具受到熔体高速高压充模时动、定模分开；避免模具分型面离缝，制品溢边。第26页/共100页锁模系统锁模力(F)

F≥XKpA×103式中：F——锁模力，KN；

X——安全系数，1～1.3；K——压力损耗系数，0.3～0.6;p——注射压力，MPa；A——与施压方向垂直的制品投影面积，m2；

取决于：注射压力(p)；施压方向垂直的制品投影面积(A)；第27页/共100页6、2注射过程注射成型过程（一个成型周期）定量加料→塑化→施压注射充模→保压冷却→开模取件1、加料预塑化见图螺杆转动、后退，输送物料；外加热和剪切热使其熔融塑化。第28页/共100页2、注射见图塑化熔体达到规定注射量时，注射油缸推动螺杆前移，高速高压将熔体注入模腔，将模腔中的气体从模具分型面排出。第29页/共100页3、保压见图熔体充满模腔后，在注射压力作用下螺杆继续向模腔补充熔体，保持一定压力至浇口冻结。

作用：保证制品的致密性、尺寸精度和强度。模具的冷却使熔体产生收缩。第30页/共100页第31页/共100页4、冷却脱模熔体冻结及浇口封闭时，卸去保压压力，制品在模内充分冷却定型。同时螺转动后退，进行下一次塑化。制品冷却与螺杆预塑化同时进行。制品冷却定型后，合模装置即开启模具，并自动顶落制品。第32页/共100页5、合模与锁紧

①低压保护阶段：先低压快速闭合；②动模与定模接近：合模的动力系统自动切换成低压低速，以免模具碰撞或模内嵌件松动；③锁紧模具：切换成高压。第33页/共100页①充模阶段；②保压阶段；③倒流阶段；④冷却阶段；P0PSPr0t1t2t3t46、3注射工艺的影响因素6、3、1注射过程的四个阶段P0——型腔最大压力，近于注射压力；PS——封凝压力；Pr——残余压力；第34页/共100页1、充模阶段0～t1见图①0～t1↑(慢速注射)

顺利排出空气。0～t1↑↑，产生熔接痕。低温流动和较高的剪切应力产生流动取向，影响制品强度和热稳定性。第35页/共100页②0～t1↓(快速充模)内应力小，制品的熔接强度高。过快，产生湍流、喷射，材料烧伤及分解，使制品质量不均匀，表面常有裂纹。摩擦热使制品中分子取向程度减小。第36页/共100页第37页/共100页2、保压阶段t1～t2模内压力不变。作用：补缩。使熔体更好地融合，制品密实，强度提高。

t1～t2↑↑，低温下，较高的外压使制品产生较大的内应力和大分子取向，使制品的性能降低。第38页/共100页3、倒流阶段t2～t3从螺杆后退至浇口凝固时止。封凝压力Ps——浇口冷凝时的压力。保压时间过短，凝封温度高，Ps低，制品的密度小。保压时间过长，Ps增大，残余应力大，制品产生内应力。保压结束后，如果模腔浇口还没有冻结，螺杆后退使模腔中熔体产生倒流，使模腔压力下降。第39页/共100页Pr＞0，模内压力大于模外压力；制品收缩小，脱模难，开模时制品刮伤——涨模(保压时间长造成)。Pr＜0，模内压力小于模外压力；制品不均匀收缩，空洞、内在质量差——保压时间短造成的。Pr≈0，模内压力与模外压力大致相同时，易开模，制品质量高。第40页/共100页6、3、2工艺影响因素温度、压力、时间——影响塑化流动和冷却过程；1、温度料筒温度、喷嘴温度——塑化和流动；模具温度——制品的成型和质量。第41页/共100页（1）料筒温度（cylindertemperature）保证物料塑化，完成注射、不引起物料分解。Tf、Tm＜Tc＜Td①热敏性物料：Tf(Tm)——Td较为狭窄；M较低、M分布较宽的物料：Tc应选较低值，即Tc稍高Tf(Tm)。②Tf(Tm)——Td较宽、M分布窄的物料可以选择较高值。第42页/共100页③制品尺寸：小尺寸、薄壁制品，料流通道小，阻力大，易冷却。适当提高Tc，改善充模条件。④外形复杂或带有嵌件的制品：Tc可提高。

料筒温度的分布：从料斗一侧起至喷嘴，由低到高，以利于物料逐步塑化。因料流路线长而曲折、阻力大，易冷却而丧失流动性第43页/共100页（2）喷嘴温度防止熔体‘‘流涎’’，温度略低于料筒的最高温度。过低，喷嘴堵塞，增大料流阻力，喷嘴处的冷料充模时带入模腔，影响制品的质量。第44页/共100页（3）模温模温影响注射成型和制品性能。如图模具温度由冷却介质控制，决定了制品的冷却速度。冷却速率的影响？（结晶高聚物）缓冷骤冷中速冷却第45页/共100页第46页/共100页非晶塑料：入模冷却时，不发生相转变。模温——影响ηa、充模速度和冷却时间。ηa低或中等：选择较低的模温；例：PS。ηa高：选择较高模温:PC、PPO、PSU。厚制品：模温过低，内外冷却不均匀，内部形成缩孔，或引起内应力。第47页/共100页另外考虑的问题：①冷却时间：使制件温度冷到模温，所需时间很长。可稍高于模温脱模，提高生产效率。②避免过早封凝：模温低，封凝时间短，提高产率；但浇口过早封凝，缺料、充模不完全。③模温对结晶、取向、内应力和物理机械性能的影响。第48页/共100页2、注射压力和注射速度（1）注射压力P螺杆推动熔体向料筒前端流动并使熔体充满模腔所施加的压力。

作用：①克服熔体在料筒、喷嘴及浇注系统和型腔中流动阻力；②给予熔体足够的充模速率；③保压，补缩，以确保注射制品质量。注射P

↑→充模速度↑，充模顺利，ρ↑，性能↑，但内应力↑。第49页/共100页在注射过程中，熔体流经料筒、喷嘴、模具流道和浇口以及型腔中，会因产生流动阻力而引起压力损失。见图。

第50页/共100页△p1注射机中的压力降△p2喷嘴处压力降△p3模具流道中的压力降△p4浇口处压力降△p5模腔中的压力降△pC注射系统总压力降△pM模具型腔总压力降第51页/共100页压力P选择：①Tg高、ηa高（PC、PSU

）、制品形状复杂，浇口尺寸小，流道长，簿壁制品——高速高压。②适当高压，制品的取向程度、质量、熔接缝强度、料流速度等均增加；③过高压力使料流方向的收缩率、内应力增大。用高压注射，制品应作退火处理，消除残余应力。第52页/共100页④注射压力与料温相互制约最佳成型区域——注射成型适宜的条件料温高时，注射压力下降；料温低时，注射压力应加大。成型区中：适宜的料温、压力的组合都是最佳工艺条件。如何获得注射成型面积图？第53页/共100页（2）注射速度（充模）

单位时间螺杆移动的距离（cm/s）。

或：g/s；cm3/s注射速度影响熔体的流动行为、模腔压力、温度及制品的性能。（前已述及）注射速度确定：①Tg高、ηa高、簿壁、长流程制品——较高注射速度，并辅以较高模温和料温；②模具：流道长，小浇口，制品形状复杂的模具——高速高压注射；③工业生产常采用中速或较高的注射速度。第54页/共100页3、注射周期完成一次注射成型所需的全部时间。成型周期注射时间充模时间（螺杆前进时间）保压时间（螺杆停留在前进位置的时间）冷却时间保压后，制品在模内冷却时间（柱塞后撤或螺杆转动后退的时间）其它时间（开模、脱模、涂脱模剂、安放嵌件、闭模）影响劳动生产率和设备利用率，在保证质量的前提下，尽量缩短成型周期中各时间。第55页/共100页成型周期确定：①充模时间：约2～5s，大型和厚壁制品充模时间可达l0s以上。②保压时间：约20～100s，大型和厚制品可达2～5min。在整个注射时间内所占比例较大。第56页/共100页③冷却时间：冷却时间以保证制品脱模时不变形翘曲，短时为原则。一般为30～120s，大型和厚制品可适当延长。取决于制品的厚度、塑料的热性能、结晶性能以及模具温度等。第57页/共100页6、4常见注射制品缺陷及解决方案第58页/共100页1、黑点/黑纹

制件表面棕黑色斑点或条纹。第59页/共100页原因：材料降解：过热；在高温下停留时间过长。材料污染：料中存其它颜色料，易于降解的低分子材料，空气中粉尘等。第60页/共100页解决方法：第61页/共100页2、发脆

制品某些部位现开裂、或折断。干燥温度过低：水解，断链；M↓。过高：降解。喷嘴温度过高：分解，降解。流道和浇口尺寸过小，过度剪切，降解。螺杆结构尺寸：L/D，ε，H，三段长度，降解。熔体温度、模具温度过低；排气不良等。第62页/共100页③应对措施：降解发脆第63页/共100页3、熔接痕产生原因：壁厚不均，孔存在，有嵌件，多浇口。第64页/共100页应对措施：第65页/共100页第66页/共100页6、5、1气体辅助注射成型

6、5、2结构发泡注塑6、5、3反应注射模塑6、5、4共注射6、5新型注射成型工艺第67页/共100页6、5、1气体辅助注射成型

（Gas-AssistedInjectionMolding，GAIM）1、概述气体注塑，或中空注射成型。原理：熔体充模：利用注射压力、气体压力；保压：气体压力代替熔体注射压力。制品：中空。设备：增设供气装置。气体：一般为氮气，压力5～32MPa。6、5新型注射成型工艺气体压力由成型材料和制品形状决定。第68页/共100页2、GAIM工艺过程

①熔体定量注入型腔；②气体喷嘴注入高压气体，推展熔体;③保压，冷却固化；④排气并回收气体；⑤开模取出制品；制品具有中空断面和完整外形。第69页/共100页3、GAIM方法

标准成型法

熔体回流法副腔成型法活动型芯法第70页/共100页4、GAIM特点

优势：①注射压力低（气体非粘性）②制品变形小（注射压力小，残余应力小）③表面质量高（气体补缩，厚壁成可为中空）④成型壁厚差异大的制品（较厚部分制成中空

气道）⑤制品质轻，成型周期短。

气体压力传递不产生明显的压力降。熔体流长缩短，所需注射压力减小，锁模力小。气体保压制品不会出现凹陷；制品的较厚部分成为中空，制品消除的缩痕。普通注射成型：壁厚不均匀须分为几部分单独成型。第71页/共100页不足：①设备投资增加。

②注射量和注射压力高精度。

④质量对工艺参数敏感。第72页/共100页5、应用：①厚壁、偏壁及管状制件②大型平板制件仪表盘、踏板、保险杠及桌面；③大型柜体、结构部件、高中空制品；气体掏空制件内部，消除缩痕，节材。气道引流，降低锁模力第73页/共100页6、5、2结构发泡注塑（夹心注射）结构发泡材料：ρ：0.010～0.060g/cm3。表面：封闭的致密表层；芯部：发泡。适用：成型壁厚5mm以上，具有较大重量和尺寸的制品。制品特点：抗弯曲，高刚性，内应力、变形小，机械加工性能好，替代木材。第74页/共100页1、低压结构发泡注塑模腔压力低；2～7MPa；锁模力较小；欠料注塑：充料量75～85％模腔容积。单组分：低压注塑；结构发泡注射高压注塑；双组分：夹心注塑；｛｛第75页/共100页推向型腔壁化学发泡剂热塑性塑料料筒混合塑化发泡剂分解渗入塑料熔体与气体混合物贮料室压力注射喷嘴发泡剂受热分解熔体膨胀充满模腔第76页/共100页常用塑料：PS、PE、PP、PC、PA、PU等发泡剂：化学发泡剂0.3～0.7％制品：较小。设备？第77页/共100页2、高压结构发泡塑料增加二次锁模保压装置。熔体注入一定时间后，动模板后移，使模具型腔增大，利于发泡膨胀。缺点：模具费用高，二次锁模保压。第78页/共100页夹心注射外层：密实的表层内层：多孔夹心层。特点：具有较大的挠曲刚性；制品应用：车辆结构材料、壳体；例：PP/发泡层/PP；第79页/共100页第80页/共100页夹心注射——采用分配喷嘴；两个独立的料筒和塑化装置。第81页/共100页分配喷嘴向