注塑机五大系统

注塑机五大系统第一页，共八十四页，编辑于2023年，星期三二、注塑系统讲解：注：热塑性塑料的单螺杆射出成形机之塑化螺杆、料筒、电热片、固定模板及移动模板。第二页，共八十四页，编辑于2023年，星期三三、注塑料筒及射出压力的产生：注：回转式螺杆之进料区、压缩区、和计量区第三页，共八十四页，编辑于2023年，星期三四、射咀与模具的结合第四页，共八十四页，编辑于2023年，星期三五、三板模的理解：第五页，共八十四页，编辑于2023年，星期三1、二板模跟三板模的区别：（一）第六页，共八十四页，编辑于2023年，星期三2、标准三板模注：典型的三板模之模具系统第七页，共八十四页，编辑于2023年，星期三六、产品流道及产品排模的合理性注：射出成形系统包括熔胶输送系统及成形塑件。第八页，共八十四页，编辑于2023年，星期三七、射出机之操作程序。(a)关闭模具(注意冷料的处理）(b)充填模穴(c)保压第九页，共八十四页，编辑于2023年，星期三(d)螺杆后退(e)顶出塑件(f)开始下一个循环第十页，共八十四页，编辑于2023年，星期三八、典型的射出成形机之动作循环和各动作所占的时间比例1--充填（射出阶段）2--保压与冷却3--开启模具4--顶出塑件5--关闭锁具第十一页，共八十四页，编辑于2023年，星期三九、塑料之分类第十二页，共八十四页，编辑于2023年，星期三十、塑料之加工制程第十三页，共八十四页，编辑于2023年，星期三十一、不同塑料的微结构，及制程中加热或冷却对于为结构的影响。第十四页，共八十四页，编辑于2023年，星期三十二、常用树脂的建议熔胶温度与模具温度材料名称流动性质熔胶温度(°C／°F)模具温度(°C／°F)顶出温度(°C／°F)MFRg/10min测试负荷kg测试温度C最小值建议值最大值最小值建议值最大值建议值ABS3510220200/392230/446280/53625/7750/12280/17688/190PA12955275230/446255/491300/57230/8680/176110/230135/275PA61105275230/446255/491300/57270/15885/185110/230133/271PA661005275260/500280/536320/60870/15880/176110/230158/316PBT352.16250220/428250/482280/53615/6060/14080/176125/257PC201.2300260/500305/581340/64470/15895/203120/248127/261第十五页，共八十四页，编辑于2023年，星期三PC/ABS125240230/446265/509300/57250/12275/167100/212117/243PC/PBT465275250/482265/509280/53640/10460/14085/185125/257PE-HD152.16190180/356220/428280/53620/6840/10495/203100/212PE-LD102.16190180/356220/428280/53620/6840/10470/15880/176PEI155.00340340/644400/752440/82470/158140/284175/347191/376PET275290265/509270/518290/55480/176100/212120/248150/302PETG235260220/428255/491290/55410/5015/6030/8659/137PMMA103.8230240/464250/482280/53635/9060/14080/17685/185POM202.16190180/356225/437235/45550/12270/158105/221118/244PP202.16230200/392230/446280/53620/6850/12280/17693/199PPE/PPO4010265240/464280/536320/60860/14080/176110/230128/262PS155200180/356230/446280/53620/6850/12270/15880/176PVC5010200160/320190/374220/42820/6840/10470/15875/167SAN3010220200/392230/446270/51840/10460/14080/17685/185第十六页，共八十四页，编辑于2023年，星期三十三、添加剂、填充料与补强料对于聚合物性质的影响添加剂、填充料及补强料常用村料对聚合物性质的影响强化纤维碳素、碳、矿物质纤维、玻璃、kevlar增加拉伸强度增加弯曲模数(flexuralmodulus)提高热变形温度提升抗收缩与抗翘曲能力导电性填充料铝粉、碳纤维、石墨提高电气性质提高热传导性耦合剂Silanes、titanates改善聚合物与纤维界面之键结力抗燃剂氯、溴、硫、金属盐降低燃烧发生率及扩散速度混合填充料碳酸钙、硅、黏土降低材料成本塑化剂单体液体、低分子量材料改善熔胶的流动性加强挠曲性着色剂（色料或染料）金属氧化物、铬酸盐、碳黑提供耐久的颜色防止热裂解或紫外线造成裂解发泡剂气体、氮复合物、联氨衍生物造成孔穴组织以降低材料密度第十七页，共八十四页，编辑于2023年，星期三塑料如何流动？注：(a)剪切流动；(b)拉伸流动；(c)模穴内的剪切流动(d)充填模穴内的拉伸流动第十八页，共八十四页，编辑于2023年，星期三注：(a)理想的黏性液体在应力作用下表现出连续的变形第十九页，共八十四页，编辑于2023年，星期三3、以简易之剪切流动说明聚合物熔胶黏度的定义第二十页，共八十四页，编辑于2023年，星期三相对流动元素间运动之典型速度分布曲线；射出成形之充填阶段的剪变率分布图。第二十一页，共八十四页，编辑于2023年，星期三十四、不定形塑料与结晶性塑料的结构与性质之比较不定形塑料结晶性塑料常用的材料丙烯晴—丁二烯—苯乙烯共聚合物（ABS）、压克力（例如PMMA、PAN）、聚碳酸脂(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、苯乙烯—丙烯系聚合物(SAN)。聚缩醛树脂(POM)、耐隆(PA,聚醯胺)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、热塑性聚脂(例如PBT、PET)。微结构分子在液相和固相都呈现杂乱的配向性。分子在液相呈现杂乱的配向性，在固相则形成紧密堆砌的晶体。热之反应具有软化温度范围，但没有明显的熔点。具有明确的熔点。性质透明抗化学性差成形时体积收缩率低通常强度不高一般具有高熔胶黏度热含量低半透明或不透明抗化学性佳成形时体积收缩率高强度高熔胶黏度低热含量高第二十二页，共八十四页，编辑于2023年，星期三十五、压力沿着熔胶输送系统和模穴而降低第二十三页，共八十四页，编辑于2023年，星期三十六、熔胶速度与压力梯度的关系第二十四页，共八十四页，编辑于2023年，星期三十七、射出压力相对于充填时间之U形曲线第二十五页，共八十四页，编辑于2023年，星期三十八、针对影响射出压力的设计与成形参数进行比较。参数需要高射出压力可用低射出压力塑件设计肉厚塑件表面

浇口设计浇口尺寸流动长度第二十六页，共八十四页，编辑于2023年，星期三成形条件熔胶温度模壁（冷却剂）温度螺杆速度选择材料熔胶流动指数第二十七页，共八十四页，编辑于2023年，星期三十九、计算机仿真之熔胶充填模式的影像第二十八页，共八十四页，编辑于2023年，星期三二十、分子与纤维配向性的差异，造成收缩量差异或翘曲。（熔胶波前的前进速度简称为MFV）第二十九页，共八十四页，编辑于2023年，星期三二十一、塑件表层与中心层之纤维配向性第三十页，共八十四页，编辑于2023年，星期三二十二、粗厚件会导致塑件的收缩和翘曲，应该将塑件设计为具有均匀肉厚的塑件。

123第三十一页，共八十四页，编辑于2023年，星期三二十三、塑件之设计范例。左边为不良设计，右边是典型的塑件设计。塑件同时具有薄肉区和厚肉区时，充填熔胶倾向于往厚截面部分流动，容易产生竞流效应(race-trackingeffect)，导致包风(airtraps)和缝合线(weldlines)，在塑件表面产生瑕疵。假如厚肉区没有充足的保压，就会造成凹痕(sinkmarks)或气孔(voids)，所以应该尽可能设计薄且肉厚均匀的塑件，以缩短成形周期时间，改善塑件尺寸稳定性，塑件肉厚设计通则是：使用肋可以提高塑件的刚性和强度，并且避免厚肉区的结构。塑件尺寸的设计，应将使用塑料之材料性质和负荷类型、使用条件之间的关系列入考虑，也应考虑组件的组合需求第三十二页，共八十四页，编辑于2023年，星期三

第三十三页，共八十四页，编辑于2023年，星期三二十四、建议根部的最大厚度为塑件肉厚的0.8倍，通常取肉厚的0.5~0.8倍第三十四页，共八十四页，编辑于2023年，星期三流道设计第三十五页，共八十四页，编辑于2023年，星期三二、竖浇道根部的圆角可以改善熔胶的流动第三十六页，共八十四页，编辑于2023年，星期三三、常用的流道截面形状第三十七页，共八十四页，编辑于2023年，星期三四、无填充料之塑料的典型流道尺寸材料直径材料直径mminchmminchABS,SAN5.0-10.03/16-3/8Polycarbonate聚碳酸脂(PC)5.0-10.03/16-3/8Acetal聚缩醛树脂3.0-10.01/8-3/8Thermoplasticpolyester热塑性聚脂树脂3.0-8.01/8-5/16Acetate5.0-110.3/16-7/19Thermoplasticpolyester(reinforced)补强热塑性聚脂树脂5.0-10.03/16-3/8Acrylic压克力8.0-10.05/16-3/8Polyethylene聚乙烯2.0-10.01/16-3/8Butyrate5.0-10.03/16-3/8Polyamide聚丙烯酸脂5.0-10.03/16-3/8Fluorocarbon聚氟碳树脂5.0-10.03/16-3/8Polyphenyleneoxide6.0-10.01/4-3/8Impactacrylic耐冲击压克力8.0-10.05/16-1/2Polyphenylene聚丙烯5.0-10.03/16-3/8Ionomers2.0-10.03/32-3/8Polystyrene聚苯乙烯3.0-10.01/8-3/8Nylon耐隆2.0-10.01/16-3/8Polysulfone聚氟乙烯6.0-10.01/4-3/8Phenylene6.0-10.01/4-3/8Polyvinyl(plasticized)聚氯乙烯3.0-10.01/8-3/8Phenylenesulfide6.0-10.01/4-1/2PVCRigid硬质聚氯乙烯6.0-16.01/4-5/8Polyallomer异聚合物5.0-10.03/16-3/8Polyurethane聚尿素树脂6.0-8.01/4-5/16第三十八页，共八十四页，编辑于2023年，星期三热流道种类优

点缺

点绝热式设计较简单成本较低

会在浇口处产生不必要的凝固层。

必须以短周期时间维持熔融状态。

需要较长的起动时间以到达稳定的熔胶温度。

有充填不均之问题。内部加热式改善热分布情形

成本较高，设计较复杂。

应注意流动平衡和复杂的温度控制。

应考虑模具的不同组件之间的热膨胀。外部加热式改善热分布情形温度控制较佳

成本较高，设计较复杂。

应考虑不同的模具组件之间的热膨胀。第三十九页，共八十四页，编辑于2023年，星期三(a)绝热式、(b)内部加热式、(c)外部加热式。

热流道系统之种类：第四十页，共八十四页，编辑于2023年，星期三五、人工平衡流道系统之成形塑件第四十一页，共八十四页，编辑于2023年，星期三六、使用不同射出速度之不平衡流道系统的流动模式第四十二页，共八十四页，编辑于2023年，星期三七、冷料井第四十三页，共八十四页，编辑于2023年，星期三侧边浇口(edgegate）又称为标准浇口（standardgate），如图6-13所示，通常位于模具的分模在线，而且从塑件的侧边、上方或下方充填。典型边缘浇口尺寸为塑件厚度的6%~75%，或是0.4~6.4mm，宽度1.6~12.7mm，浇口面长度不应超过1.0mm，最佳值为0.5mm。图6-12凸片浇口 图6-13边缘浇口第四十四页，共八十四页，编辑于2023年，星期三3、重迭浇口重迭浇口（overlapgate）与边缘浇口类似，如图6-14所示，但是重迭浇口与塑件侧壁或表面有重迭。重迭浇口通常用来防止喷流效应。典型重迭浇口尺寸为0.4～6.4mm厚，1.6~12.7mm宽。4、扇口浇口扇形浇口（fangate）如图6-15，是厚度逐渐改变的宽边浇口，具有大充填面积，可以让熔胶迅速地充填大型塑件。大型塑件非常在乎翘曲问题和尺寸的稳定性，使用扇形浇口可以让大型塑件的熔胶波前均匀地充填模穴。扇形浇口的宽度和厚度具有锥度，并且要维持固定的熔胶波前面积，以确保固定的熔胶速度，让熔胶在整个浇口的宽边以相同压力进行充填。如同其它的人工去除式浇口，扇形浇口的最大厚度不超过塑件的肉厚的75％。典型的扇形浇口厚度为0.25~1.6mm，宽度从6.4mm到模穴侧边长度的25%。第四十五页，共八十四页，编辑于2023年，星期三八、重迭浇口、扇口浇口图6-15扇口浇口图6-14重迭浇口第四十六页，共八十四页，编辑于2023年，星期三5、盘状浇口盘状浇口（diskgate）又称为薄膜浇口（diaphragmgate），如图6-16所示，常用在内侧有开口的圆柱体或圆形，并且需要高度同轴性的塑件，或是不容许有缝合线的塑件。基本上，盘状浇口是在塑件的内缘使用毛边状的浇口，熔胶从同轴的竖浇道充填进入模穴，很容易获得熔胶均匀流动的塑件。盘状浇口厚度通常是0.25~1.27mm。6、环状浇口环状浇口（ringgate）如图6-17，也应用于圆柱体或圆形塑件，塑料先沿着模心环绕，然后再沿着圆管向下充填。环状浇口并不适用在所有的塑件。环状浇口的厚度通常为0.25~1.6mm。第四十七页，共八十四页，编辑于2023年，星期三

图6-16盘状浇口 图6-17环状浇口第四十八页，共八十四页，编辑于2023年，星期三7、针状浇口针状浇口（pingate）如图6-20，通常应用于三板模，其流道系统位于模板的一组分模在线，塑件模穴接在主要分模在线。具有倒锥角的浇口在平行于模板运动方向穿透中间模板。当打开模穴主分模线时，针状浇口的小直径端从塑件撕离，再打开流道分模线即可顶出流道废料。此系统也可以先打开流道分模线，再使用辅具撕下流道废料。针状浇口最常使用在单一塑件多点进浇，以确保对称的充填，或是缩短流道长度以确保整个塑件的保压操作。典型的针状浇口的直径0.25~1.6mm。8、潜式浇口潜式浇口（submarinegate）或称为隧道浇口（tunnelgate）、凿子浇口（chiselgate），使用于两板模，在分模线以下，流道末端与模穴之间加工一倾斜之锥状隧道。于顶出塑件和流道时，浇口会与塑件分离。典型的潜式浇口直径为0.25~2.0mm，浇口由粗变细，直到成为球状端点。假如塑件的非功能区具有大直径的针状特征，可以将它与潜式浇口连接，以减低加工成本。假如针状特征发生在隐藏面，亦可以不将他去除。将多重潜式浇口设计在圆柱体的内面，可以取代盘状浇口，并且具备自动去除浇口的功能，其获得塑件的外围真圆度虽然比盘状浇口塑件的真圆度差，但通常也还可以接受。第四十九页，共八十四页，编辑于2023年，星期三

图6-20针状浇口 图6-21潜式浇口第五十页，共八十四页，编辑于2023年，星期三模具冷却系统模具冷却占整个射出成形周期的2/3以上第五十一页，共八十四页，编辑于2023年，星期三适当有效的冷却可以改善塑件的品质和生产率第五十二页，共八十四页，编辑于2023年，星期三射出成形机的典型冷却系统第五十三页，共八十四页，编辑于2023年，星期三与模板连接之冷却孔道第五十四页，共八十四页，编辑于2023年，星期三并联孔道串联孔道冷却孔道的配置第五十五页，共八十四页，编辑于2023年，星期三障板管喷流管热管第五十六页，共八十四页，编辑于2023年，星期三障板管实际上，障板管是垂直钻过主要冷却孔道的冷却管路，并且在冷却孔道加入一隔板将其分隔成两个半圆形流路，冷却剂从主要冷却孔道流进隔板一侧，进到末端再回流到隔板的另一侧，最后回流到主要孔道。障板管提供冷媒最大接触面积，但是其隔板却很难保持在中央位置，公模心的两侧的冷却效果及温度分布可能不同。将金属隔板改成螺线隔板，可以改善此缺点，也符合制造上的经济效益。图6-49的螺线隔板让冷媒螺旋式地流到末端，再螺旋式地回流。另一种设计采用单螺旋或者双螺旋隔板，如图6-49所示，其管径大约在12~50mm，可以获得均匀的温度分布。第五十七页，共八十四页，编辑于2023年，星期三螺线隔板障板管(helixbaffle)螺旋式隔板障板管(spiralbaffle)第五十八页，共八十四页，编辑于2023年，星期三锁进公模心之喷流管喷流管末端斜面造就较大的流动第五十九页，共八十四页，编辑于2023年，星期三假如公模心的直径或宽度小于3mm，就只能以空气冷却而无法准确地保持固定模温。空气是在打开模具后从外部吹入公模心，或经由内部的中心孔吹入公模心，如图6-52所示。尺寸小于5mm细长公模心的冷却以采用高热传导性材料作为镶埋件较佳，例如铜或是铍铜，将之压进公模心深处作为冷却管线，如图6-53。此镶埋件应尽可能采用大截面积以提高热传效果。第六十页，共八十四页，编辑于2023年，星期三使用空气冷却之细长公模心使用高导热性材料之细长公模心第六十一页，共八十四页，编辑于2023年，星期三大型公模心使用螺旋式障板管冷却大型公模心使用双螺线隔板障板管搭配中央喷流管进行冷却低冷却速率区域的高度结晶使塑件产生较大的收缩量第六十二页，共八十四页，编辑于2023年，星期三塑件带肋一侧冷却较差，导致翘曲。第六十三页，共八十四页，编辑于2023年，星期三(1)肉厚避免不均匀的肉厚，或是将肉厚变化区的变化长度设计为薄肉厚处肉厚的三倍。肉厚变化区的设计第六十四页，共八十四页，编辑于2023年，星期三塑件具有明显的收缩、凹陷或气孔时，将这些区域变更设计成均匀薄肉厚和肋之组合，以提供均匀的收缩、良好的(强度／重量)比值、及良好的成本效率。对于大多数应用而言，薄肉厚和肋之设计优于粗厚件。第六十五页，共八十四页，编辑于2023年，星期三包风包风、使塑件内部产生空洞或气泡。熔胶波前从不同方向汇流，而造成包风。第六十六页，共八十四页，编辑于2023年，星期三黑斑、黑纹、脆化、烧痕、和掉色黑斑（blackspecks）和黑纹（blackstreaks）是在塑件表面呈现的暗色点或暗色条纹。褐斑或褐纹是指相同类型的瑕疵，只是燃烧或掉色的程度没那么严重而已。发生黑斑或黑纹的原因是塑料有杂质污染、干燥不当，或是塑料在料筒内待料太久而过热裂解。

黑斑黑纹第六十七页，共八十四页，编辑于2023年，星期三脆化（brittleness）的原因是材料裂解，使分子链变短，分子重量变低，结果使得塑件的物理性质降低。塑件脆化可能导致断裂或破坏，如图8-3所示。塑件脆化导致断裂第六十八页，共八十四页，编辑于2023年，星期三烧痕(burnmarks)是塑件接近流动路径末端或包风区域的暗色或黑色小点，其形成主因是模穴内的空气无法逃逸，受压缩造成高热而烧焦。烧痕第六十九页，共八十四页，编辑于2023年，星期三表面剥离

表面剥离（delamination）是指塑件表面的层状剥离塑料，如图8-5，其造成的原因为：混合材料之间的兼容性不佳。成形制程使用了过量的脱模剂。模穴内的熔胶温度太低。湿气太重。浇口和流道具有尖锐转角。表面剥离第七十页，共八十四页，编辑于2023年，星期三尺寸变化 尺寸变化(dimensionalvariation)指在相同的射出机之成形条件下，每一批成形品之间或每模射出的各模穴成形品之间，所得到的塑件尺寸都会变化，如图8-6所示。其造成的原因为：射出机控制系统不稳定。成形窗口太狭窄。成形条件不恰当。射出单元的Checkring损坏。塑件性质不稳定。流道不平衡。塑件尺寸变化第七十一页，共八十四页，编辑于2023年，星期三鱼眼鱼眼(fisheyes)是一种塑件表面的瑕疵，导致于未熔化的塑料被压挤到模穴内，而呈现在塑件表面的瑕疵，其形成的原因包括：˙料筒温度太低。˙添加太多的再研磨塑料。˙塑料受污染。˙螺杆转速太低和背压太低。鱼眼第七十二页，共八十四页，编辑于2023年，星期三毛边毛边(flash)指在模具的不连续处（通常是分模面、排气孔、排气顶针、滑动机构等）过量充填造成塑料外溢的瑕疵。如图8-8所示。造成毛边的原因包括：(1)锁模力太低：射出机锁模力太低，不足以维持成形制程的模板紧闭，会发生毛边。(2)模具有缝隙：假如模具结构变形、分模面不够密合、机器规格不当、成形条件不当、分模面卡料等因素都可能造成分模面接触不完全，造成毛边。(3)成形条件：熔胶温度太高或射出压力太高等造成荣焦流动性过高的不当成形条件都会造成毛边。不当的排气：设计不当和不良的排气系统、或是太深的排气系统都会造成毛边。毛边第七十三页，共八十四页，编辑于2023年，星期三流痕流痕(flowmarks)是塑件在浇口附近之涟波状的表面瑕疵，如图8-9所示，其产生原因是塑件温度分布不均匀或塑料太快凝固，熔胶在浇口附近产生乱流、在浇口附近产生冷塑料或是保压阶段没有补偿足够的塑料。造成这些问题的因素包括：低熔胶温度、低模具温度、低射出速度、低射出压力或者流道和浇口太狭小。最近根据使用镶埋玻璃模具进行观察分析得知，流痕的缺陷也可能因为熔胶流动波前部份在模穴壁面冷却，并且与后到的熔胶持续翻滚和冷却之效应。流痕第七十四页，共八十四页，编辑于2023年，星期三喷射流喷射流与正常充填的比较第七十五页，共八十四页，编辑于2023年，星期三使用重迭浇口或潜式浇口以避免喷射流第七十六页，共八十四页，编辑于2023年，星期三

使用凸片或扇形浇口以避免喷射流第七十七页，共八十四页，编辑于2023年，星期三波纹波纹(ripples)是指接近流动长度末諯的指纹般的小涟波。波纹第七十八页，共八十四页，编辑于2023年，星期三(1)正常充填不发生波纹；(2)冷模温和低熔胶波前速度造成波纹。第七十九页，共八十四页，编辑于2023年，星期三银线痕银线痕银线痕(silverstreaks,orsplays)是空气或湿气挥发、异种塑料混入分解而烧焦，在塑件表面溅开的痕迹，它会从浇口处以扇形方式向外辐射发展。塑料于储存时会吸收相当程度的湿气，假如成形前未经过适当的干燥，湿气会在射出成形时转变成水蒸气，在塑件表面造成喷溅的痕迹。塑料在塑化阶段，会包覆适量的空气在熔胶内，假如空气无法在射出阶段逃逸，也会在塑件表面留下银线痕。此外，有些裂解的塑料或烧焦的塑料粒子会在塑件表面留下银线痕。第八十页，共八十四页，编辑于2023年，星期三接合线添加纤维的强化塑料之熔胶波前第八十一页，共八十四页，编辑于2023年，星期三改良流道系统以获得较佳强度的缝合线第八十二页，共八十四页，编辑于2023年，星期三常用树脂的建议熔胶温度与模具温度常用树脂的建议熔胶温度与模具温度材料名称流动性质(°C／°F)熔胶温度(°C／°F)模具温度(°C／°F)顶出温度(°C／°F)MFRg/10min测试负荷kg测试温度C最小值建议值最大值最小值建议值最大值建议值ABS3510220200/392230/446280/53625/7750/12280/17688/190PA12955275230/446255/491300/57230/8680/176110/230135/275PA61105275230/446255/4913