射出成型之設(shè)計教程.ppt

1、成型工藝設(shè)計原理分析,注射成型生產(chǎn)過程,注射成型生產(chǎn)過程概述,2020/11/6,Page3,注射成型生產(chǎn)過程,注射成型周期,注射成型是一個循環(huán)的過程。在注射成型過程中，注射機以循環(huán)方式進行一序列操作。 一個成型周期即是注射機的完全操作。,2020/11/6,Page4,注射成型生產(chǎn)過程,注射成型周期,周期時間 充填時間35% 保壓時間1015% 冷卻時間3060% 開模時間1020%,2020/11/6,Page5,22秒,1,9,10,2,注射成型生產(chǎn)過程,典型模具材料的熱特性,注射成型過程,充填Filling 模具閉合，螺桿快速向前移動，將熔融塑料射入模穴 保壓Packing (保持Ho

2、lding) 模穴填滿，保壓開始，冷卻開始,2020/11/6,Page7,注射成型生產(chǎn)過程,注射成型過程,冷卻Cooling 保壓完成，澆口凝固關(guān)閉，冷卻繼續(xù) 螺桿快速后移，開始為下一次注射塑煉塑料 開模Opening 冷卻完成，模具打開,2020/11/6,Page8,注射成型生產(chǎn)過程,注射成型過程,充填Filling 保壓Packing與冷卻Cooling 開模Mold opening 頂出Part ejection 閉模Mold closing,2020/11/6,Page9,注射成型生產(chǎn)過程,壓力-體積-溫度(PVT),01充填Filling13保壓Packing34冷卻Coolin

3、g 45開模Mold opening56頂出Part ejection,2020/11/6,Page10,注射成型生產(chǎn)過程,粘度與剪切速率,2020/11/6,Page11,高剪切速率導(dǎo)致低粘度,注射成型生產(chǎn)過程,成型各階段,Filling，計量的充填模穴 Pressurization，建立模穴壓力 Compensation，擠入額外的塑料以減少收縮,2020/11/6,Page12,注射成型生產(chǎn)過程,成型各階段,充填階段: 充填階段時塑料被射出機的螺桿擠入模穴中直到正好填滿。當(dāng)塑料進入模穴時，塑料接觸模壁時會很快地凝固，這會在模壁和熔融塑料之間形成凝固層。 加壓階段: 雖然所有的流動路徑在充

4、填階段都已經(jīng)充填完成，但其邊緣及角落都還有空隙存在。為了完全充填整個模穴，所以必須在這個階段加大壓力將額外的塑料擠入模穴。 補償階段: 塑料從熔融狀態(tài)冷凝固到固體時，大約會有25%的高收縮率，因此必須將更多的塑料注入模穴以補償因冷卻而產(chǎn)生的收縮。,2020/11/6,Page13,注射成型生產(chǎn)過程,特殊注射成型方法簡介,Co-injection (sandwich) molding,共注射（三明治）成型 共注射成型包括相續(xù)或同時注射兩種或多種不同塑料進入一個模穴內(nèi)，塑料形成薄板而凝固。塑料可以是相同材質(zhì)，只是顏色不同。若使用不同材質(zhì)的塑料，塑料間必須能相容，也就是接合性良好、熔融溫度相近等。共

5、注射成型生產(chǎn)有疊片結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，核心材料在皮層材料之間埋入。這種創(chuàng)新的成型方法提供使用每種塑料的最佳特性或更改成型產(chǎn)品性能的固有彈性。,2020/11/6,Page15,共注射成型的四個階段：(a) 射入模具的皮層熔融塑料短射(以暗綠色顯示)；(b) 核心熔融塑料射入；(c) 直到模穴幾乎填滿；(d) 再一次射入皮層塑料，清除核心塑料遠(yuǎn)離注道,特殊注射成型方法簡介,Fusible core injection molding,熔芯注射成型 熔芯注射成型方法可用右圖的有復(fù)雜內(nèi)部幾何的中空產(chǎn)品舉例說明，該方法在塑料產(chǎn)品內(nèi)部形成一個核芯。在成型后，核芯將會自身熔化或者化學(xué)溶解，以它的外部幾何作為塑料產(chǎn)

6、品的內(nèi)部形狀。,2020/11/6,Page16,熔芯注射成型,特殊注射成型方法簡介,Gas-assisted injection molding,氣體輔助注射成型 利用惰性氣體N2將模穴部分充填塑料推滿，且內(nèi)部中空并全面均勻保壓產(chǎn)品，產(chǎn)品冷卻后再將壓縮氮氣排出回收。由于產(chǎn)品中空，可使成型時間縮短，節(jié)省材料。達到“省工省料”。由于產(chǎn)品厚度可全面打薄、局部加厚，可使產(chǎn)品“很輕很壯”。由于保壓氣體幾乎無壓力損失，壓力小而平均，可使產(chǎn)品“平滑方正”。,2020/11/6,Page17,(1) 部分塑料充填；(2) 氣體輔助充填；(3) 氣體輔助保壓；(4) 排放回收氣體,特殊注射成型方法簡介,Inj

7、ection-compression molding,注射壓縮成型 壓縮注射成型方法是傳統(tǒng)的注射成型的延伸。將預(yù)先設(shè)定好體積的塑料熔體射入一個開放的模穴之后，隨即閉合模具，塑料即被壓縮，如右圖所示。當(dāng)塑料要被注射的時候，壓縮也能發(fā)生。該方法的主要優(yōu)點是產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定性好，基本無內(nèi)應(yīng)力，所需鎖模力低（比常規(guī)注射成型方法低20% 50%）。,2020/11/6,Page18,注射壓縮成型,特殊注射成型方法簡介,Lamellar (microlayer) injection molding,薄片（微層）注射成型 該方法使用一個雙注射料筒的喂料塊和層增殖器來結(jié)合熔融流體。它用不同的微層來生產(chǎn)多樹脂的產(chǎn)品

8、，如右圖所示。用分層結(jié)構(gòu)結(jié)合不同的樹脂提高許多性能，例如氣體防護性能、尺寸穩(wěn)定性能、熱阻隔性能、光透明性能等。,2020/11/6,Page19,薄片（微層）注射成型,特殊注射成型方法簡介,Live-feed injection molding,多動式喂料注射成型 多動式喂料注射成型方法在多塑料入口處應(yīng)用振動壓力引起熔膠振動，如右圖所示。當(dāng)在模具內(nèi)由于塑料凝固而使不同的分子層或纖維取向建立時，活塞的運動將留在澆口處的塑料熔化。該方法可被改進用于常規(guī)注射成型，主要用來消除縫合線、減少凹痕和大空隙的形成、控制大分子和纖維的取向。,2020/11/6,Page20,多動式喂料注射成型,特殊注射成型方

9、法簡介,Low-pressure injection molding,低壓注射成型 低壓注射成型本質(zhì)上是傳統(tǒng)注射成型的最佳化延伸(如下圖)。以適當(dāng)?shù)穆輻U每分轉(zhuǎn)速、背壓和螺桿前進速率達成低壓力來控制熔融溫度和注射速率。它也可用大澆口或多個相續(xù)開閉的閥澆口來減少流動長度。以一個通常慢而受約束的注射速率除去保壓階段。低壓注射成型的優(yōu)點在于成型產(chǎn)品所需的鎖模力和壓力降低、應(yīng)力降低、模具費用減少。,2020/11/6,Page21,低壓注射成型,特殊注射成型方法簡介,Push-pull injection molding,推拉注射成型 推拉注射成型方法使用帶有兩個傳統(tǒng)注射系統(tǒng)的注射機和一個帶有兩個澆口的

10、模具，迫使塑料在主注射單元和輔助注射單元之間來回流動，如下圖所示。該方法用來修復(fù)縫合線、空洞和裂縫、控制塑料分子和纖維取向。,2020/11/6,Page22,推拉注射成型,特殊注射成型方法簡介,Reactive molding,反應(yīng)成型 反應(yīng)成型系將兩種低分子量、高反應(yīng)性、低粘度液體（單體）以高壓射入混合室中混合，再射入模穴中成型，并于模穴中產(chǎn)生聚合反應(yīng)，也就是聚合與注射一起進行的成型方法。十字聯(lián)編的聚合體結(jié)構(gòu)通常得到改良的機械性能、較好的熱和環(huán)境抗力。主要的反應(yīng)成型方法包括reaction injection molding（RIM反應(yīng)注射成型）和復(fù)合物成型，如resin transfer

11、 molding（RTM傳遞模塑法）和structural reaction injection molding（SRIM結(jié)構(gòu)反應(yīng)注射成型）。,2020/11/6,Page23,反應(yīng)注射成型原理圖 1.原料槽(主要原料和硬化劑)；2.旋轉(zhuǎn)葉片；3.計量加壓泵；4.模具；5.加熱器；6.鎖模裝置；7.噴嘴；8.混合器；9.清洗液；10.真空泵；11.馬達；12.閥；13.空壓機,特殊注射成型方法簡介,Structural foam injection molding,結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射成型 結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射成型生產(chǎn)由外部實體皮層包圍內(nèi)部發(fā)泡芯層所構(gòu)成的產(chǎn)品，如右圖。該方法適合于在最終使用中遭受彎曲載荷的大

12、而厚的產(chǎn)品。發(fā)泡注射成型產(chǎn)品可用低壓和高壓生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中使用氮氣或化學(xué)發(fā)泡劑。,2020/11/6,Page24,典型的結(jié)構(gòu)發(fā)泡塑料橫截面,結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射成型過程,特殊注射成型方法簡介,Thin-wall molding,薄壁成型 術(shù)語“薄壁”是相對的。傳統(tǒng)的塑料產(chǎn)品一般都是24mm厚。而當(dāng)產(chǎn)品厚度在1.22mm范圍時薄壁設(shè)計被稱作“advanced”， 產(chǎn)品厚度低于1.2mm時，薄壁設(shè)計則被稱作“l(fā)eading-edge”。薄壁成型的另外一種定義是以流動長度對壁厚之比為基礎(chǔ)，典型的薄壁比率應(yīng)用范圍從100:1 到 150:1 或更多。薄壁成型在便攜式通訊儀器和電腦設(shè)備中更為流行，要求塑料外殼

13、更薄更輕，但仍然如傳統(tǒng)產(chǎn)品一樣提供相同的機械性能。,2020/11/6,Page25,特殊注射成型方法簡介,GE Plastics,Plastic Injection Molding Troubleshooting,e,Injection Molding Troubleshooting,Warpage,Burning,Gloss,Voids,Shorts,Shrinkage,Flash,Splay,Streaking,Overpacking,Fingerprinting,POLLING SLIDE What is the first step in the troubleshooting pr

14、ocess?A. Change a parameter you think may be the causeB. Observe the process and settings attempting to get a better understanding of the problem.C. Make sure the hopper is full.D. Reboot the machine.,Correct answer is B,Injection Molding Troubleshooting,What is the first thing you do to your proces

15、s when a problem occurs?,We Believe. It is POOR Processing or Tooling!,Customer Assume. IT MUST BE BAD MATERIAL!,Injection Molding Troubleshooting,Sinks,Caused by material shrinkage and is more likely in heavy sections. Can also be due to flow obstructions or mold hot spots,Injection Molding Trouble

16、shooting,Sinks,Ways to Minimize Sink Marks,Reduce Injection Speed Reduce Mold Temperature Increase Injection Pressure Profile Injection Speed Increase Injection Hold Time,Cool Melt Temperature Provide Adequate Venting Have Proper Nozzle Orifice Enlarge Runner And Gate Gate Into Heavy Sections,Inject

17、ion Molding Troubleshooting,Voids,Voids are Caused by shrinking of molten material when outside walls have solidified.,Injection Molding Troubleshooting,Voids,Ways to Minimize Voids,Check the Part Design Check Feed Rate Increase Injection Hold Time Increase Injection Speed Increase Mold Temperature,

18、Check Melt Temperature Increase Back Pressure Maintain Sufficient Venting Increase Runner/Gate Dimensions Increase Injection Pressure,Injection Molding Troubleshooting,Short Shots,A Short Shot Is A Part That Is Not Completely Filled,Injection Molding Troubleshooting,Short Shots,Ways to Minimize Shor

19、t Shots,Check for Nozzle Restriction Increase Injection Pressure Increase Stock Temperature Increase Venting Increase Mold Temperature Enlarge Gate and Runner,Injection Molding Troubleshooting,Flash,Flash is the condition whereby molten material flows beyond the normal confines of the mold,Injection

20、 Molding Troubleshooting,Flash,Not Enough Clamp Injection Pressure Too High Obstruction in The Mold Injection Speed Too Fast Melt Temperature Too High Improper Feed Rate Damaged Mold,Injection Molding Troubleshooting,Overpacking a Part,Overpacking results from forcing too much material into the mold

21、. The consequences of overpacking are heavier parts and molded-in stress.,Injection Molding Troubleshooting,Warpage,A Warpage is caused by Uneven Wall Thickness Unequal Cooling Rate Unequal Pressure Anisotropy (Uneven Shrinkage Cause Warp),POLLING SLIDE Which of the following can affect warp in a pa

22、rt?A. Mold temperatureB.Type of material.C. Gate locationD. Uneven wall sections (thick, thin).E. All the above,Correct answer is E,Injection Molding Troubleshooting,Warpage,Ways to Minimize Warpage,Change Mold Temperature Increase or Reduce Injection Pressure Increase Holding or Cooling Time Review

23、 Part Design Change Gate Location Increase Gate and Runner Dimension,Injection Molding Troubleshooting,Burn Mark,Gas Burn is caused by the compression of trapped air and gasses at elevated temperatures and pressures,Injection Molding Troubleshooting,Gas Burn,Improper clamp tonnage Lack of adequate v

24、enting Injection speed too fast Injection pressure too high Melt temperature too high,Injection Molding Troubleshooting,Poor Ejection,Caused By: Roughness or undercuts Overpacking Inadequate knockout pins Poor cooling,Injection Molding Troubleshooting,Gate Blush,Blush is the Result of Melt Fracture

25、Material temperature too low Injection speed too slow or too fast Improper gate design Mold too cold Material viscosity too high,Injection Molding Troubleshooting,Jetting,Stock Too Cold Mold too cold Injection Speed Too Fast Gates Too Small Wrong Gate Location: (Directly into Wall or Pin),Injection

26、Molding Troubleshooting,Fingerprints,Cavity Pressure Too Low,Injection Molding Troubleshooting,Weld Lines,Weld lines Occur When Two or More Melt Fronts Merge. Typically, These Will Be Melt Fronts from Different Gates, or a Single Melt Front Forced to Split Around an Obstruction Such as a Core pin.,I

27、njection Molding Troubleshooting,Splay (Silver Streaking),Splay or silver streaks are caused by volatiles within the melt. These can be due to moisture, degraded material, contamination or excessive decompression.,Injection Molding Troubleshooting,Splay (Silver Streaking),Stock Temperature Too High

28、Shear Burning at Gate Trapped Volatiles - Vent Mold Excessive Moisture Contaminated Material Degraded Material,Injection Molding Troubleshooting,Color Deviation,Injection Molding Troubleshooting,Color Deviation,Stock Temperature Too High Shear at Gate or Runner Lack of Packing Mold Temperature Too L

29、ow Not Sufficient Drying,Injection Molding Troubleshooting,Dark Spots due to Thermal Damage,Black Specks,Injection Molding Troubleshooting,Pick Up of Degraded Material at Barrel Wall Stock Temperature Too High Barrel Too Large for the Part Not Sufficient Drying Material Contamination Machine Downtim

30、e Too Long Damaged Barrel and Screw,Black Specks,Injection Molding Troubleshooting,Cold Material,A Flow Mark, Dull or Milky Spot Near the Gate due to Cold Material,Injection Molding Troubleshooting,Cold Material,Drooling at Nozzle Nozzle Too Cold Nozzle Temperature Control Problem Nozzle Opening Too

31、 Small Screw Pull Back Too Small Back Pressure Too High,Injection Molding Troubleshooting,Delamination分層,The separation of a molded part into layers. This can be caused by contamination or by improper processing of blends or alloys.,Injection Molding Troubleshooting,High Shear at Gate, Runner & Nozz

32、le Injection Speed Too High Mold Temperature Too Low Material Contamination,Delamination,十大成型加工技巧,保壓時間太短 不良表面的修復(fù) 錯誤的澆口位置；澆口的位置 錯誤的模具溫度 錯誤的熔融溫度 模具供料系統(tǒng)過小 翹曲 塑料顆粒料中的水分 與熱流道有關(guān)的問題 制品的模垢,成型參數(shù)變化重點之一：保壓,保壓分析,什么是合理的收縮 相關(guān)術(shù)語 收縮最佳化 最佳化的步驟 精確調(diào)整,什么是合理的收縮水準(zhǔn)? 可以在幫助中找到材料典型的收縮水準(zhǔn) 如果使用的材料沒有收縮數(shù)據(jù) 對照材料種類、填充物種類、粘度和熱數(shù)據(jù) 僅搜索收

33、縮等級,保壓分析,Conventional packing 有一到兩段恒壓 用兩段時與profiled packing相似 當(dāng)機器沒有能力進行profiled packing時使用 如果產(chǎn)品肉厚變化比較大時使用該保壓方法可能是比較好的 Profiled packing 壓力隨時間而變化,Conventional和Profiled Packing,Profiled Packing可達成的效果,使產(chǎn)品的體積收縮(volumetric shrinkage)分布更均勻 當(dāng)塑料冷卻凝固時體積收縮由作用于塑料上的壓力決定 壓力越大收縮越小 在產(chǎn)品上總是存在壓力梯度的 隨時間降低壓力一直降到澆口處為零,何時

34、采用保壓曲線 當(dāng)機器有能力時 當(dāng)產(chǎn)品肉厚變化不大時 當(dāng)翹曲很重要時,Profiled Packing,Constant,Decay,Packing Time,Cooling Time,Actual Injection Time,Time,Pres.,Moldflow的定義,Packing,Holding,Cooling,Actual Injection Time,Time,Pres.,Machine的定義,保壓術(shù)語,最佳化 產(chǎn)品充填 流道平衡 冷卻 確定初始保壓壓力 以機器最大鎖模力的80%作為保壓壓力最大值(公式單位為公制),制作保壓曲線,以恒定保壓壓力運行保壓分析 初始的保壓時間取希望得到的保壓時間與冷卻時間的總和 此分析確保澆口已經(jīng)完全凝固 如果冷卻分析已經(jīng)運行過，在此分析中使用相同的保壓時間與冷卻時間的總和,制作保壓曲線,查看結(jié)果來繪制曲線 初始體積收縮分布 從收縮綜合報表中取得資料與典型收縮數(shù)值做比較 確定恒定壓力、恒定保壓時間、壓力衰減時間和冷卻時間 采用以下項目隨時間變化的軌跡 溫度(temperature) 凝固層比率(% frozen layer) 注入點的壓力(pressure of injection location node)、澆口或產(chǎn)品上的nodes和element