第六章注射成型-2

1、塑料工藝塑料工藝第六章 注射成型 Injection Molding塑料工藝塑料工藝第六章 注射成型 Injection Molding本章重點：1.工藝過程及控制因素工藝過程及控制因素2.工藝條件分析討論工藝條件分析討論塑料工藝塑料工藝 注塑成型也叫注射成型注塑成型也叫注射成型, 或注射模塑。注塑件從或注射模塑。注塑件從1克到幾克到幾十千克不等。成型周期從幾秒到幾分鐘。是一種極重要的成十千克不等。成型周期從幾秒到幾分鐘。是一種極重要的成型方法。型方法。1868 John Wesley Hyatt became the first to inject hot celluloid into a

2、mold, producing billiard balls. He and his brother Isaiah patented an injection molding machine that used a plunger in 1872, and the process remained more or less the same until 1946, when James Hendry built the first screw injection molding machine, revolutionizing the plastics industry. Roughly 95

3、% of all molding machines now use screws to efficiently heat, mix, and inject plastic into molds.6.1 概述 Introduction 塑料工藝塑料工藝 Concept is simple: Melt plastic, flow into mold and take part shape, cool, demold Injection molding makes parts in discrete (discontinuous) processMore injection molding mach

4、ines used for plastic processing than any other equipment注射成型過程：注射成型過程： 在柱塞或螺桿加壓下在柱塞或螺桿加壓下加熱熔融（塑化）加熱熔融（塑化） 流動流動 流入模腔流入模腔 冷卻冷卻 （固化）（固化） 制品制品是是熱量、壓力、時間熱量、壓力、時間三個條件和三個條件和模塑材料、注塑機、注射模模塑材料、注塑機、注射模三個要素的有機結(jié)三個要素的有機結(jié)合。合。6.1 概述 Introduction 塑料工藝塑料工藝 1. Very complex parts can be made。能一次成型外形復(fù)雜、。能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精確可

5、帶有各種金屬嵌件的塑料制品尺寸精確可帶有各種金屬嵌件的塑料制品,制品的大小由鐘表制品的大小由鐘表齒輪到汽車保險杠；齒輪到汽車保險杠； 2. Almost all thermoplastic and some thermosets materials can be injection molded。是可加工的塑料種類繁多是可加工的塑料種類繁多,除聚四氟除聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯等極少數(shù)品種外乙烯和超高分子量聚乙烯等極少數(shù)品種外,幾乎所有的熱塑性幾乎所有的熱塑性塑料塑料(通用塑料、纖維增強塑料、工程塑料通用塑料、纖維增強塑料、工程塑料)、熱固性塑料和、熱固性塑料和彈性體都能用這種方法方便地成型

6、制品彈性體都能用這種方法方便地成型制品; 3. Process is automated and highly repeatable parts。是成。是成型過程自動化程度高型過程自動化程度高,其成型過程的合模、加料、塑化、注射、其成型過程的合模、加料、塑化、注射、開模和制品頂出等全部操作均由注射機自動完成。開模和制品頂出等全部操作均由注射機自動完成。6.1.1 注射成型的特點 塑料工藝塑料工藝6.1.2 注射成型的原理塑料工藝塑料工藝6.1.2 注射成型的原理示意圖示意圖1（zsjgzgc1.swf）塑料工藝塑料工藝6.1.2 注射成型的原理The Milacron Injection Mo

7、lding Laboratory塑料工藝塑料工藝 注塑成型的原理注塑成型的原理：粒狀或粉狀塑料通過螺桿的旋轉(zhuǎn)和外：粒狀或粉狀塑料通過螺桿的旋轉(zhuǎn)和外部的加熱作用，使它受熱熔化至流動狀態(tài)，然后在螺桿的部的加熱作用，使它受熱熔化至流動狀態(tài)，然后在螺桿的連續(xù)高壓下，熔融塑料被壓縮并向前移動，通過噴嘴射出連續(xù)高壓下，熔融塑料被壓縮并向前移動，通過噴嘴射出，注入一個溫度較低的閉合模具中，充滿模具的塑料經(jīng)冷，注入一個溫度較低的閉合模具中，充滿模具的塑料經(jīng)冷卻硬化，即可保持模具型腔所賦予的形狀，開啟模具，即卻硬化，即可保持模具型腔所賦予的形狀，開啟模具，即完成一個注射周期完成一個注射周期Molding Cyc

8、leMolding Cycle。 許多細部，諸如凸起部、肋、螺紋，都可以在注射許多細部，諸如凸起部、肋、螺紋，都可以在注射模塑一步操作中成型出來。模塑一步操作中成型出來。6.1.2 注射成型的原理塑料工藝塑料工藝6.1.3 注塑成型的基本過程1.1. 塑化塑化PlasticationPlastication 加熱塑料，使其達到熔化狀態(tài)，并具有良好的塑性。加熱塑料，使其達到熔化狀態(tài)，并具有良好的塑性。 要求：要求：1 1）提供足夠的注射量；）提供足夠的注射量； 2 2）溫度均勻；）溫度均勻； 3) 3)不產(chǎn)生降解不產(chǎn)生降解2. 2. 注射注射InjectionInjection 對熔融物料施加高

9、壓，使熔體充滿模具型腔。對熔融物料施加高壓，使熔體充滿模具型腔。3. 3. 模塑（冷卻定型）模塑（冷卻定型）molding,cooling,solidificationmolding,cooling,solidification 熔體在模具內(nèi)冷卻硬化熔體在模具內(nèi)冷卻硬化塑料工藝塑料工藝塑料工藝塑料工藝塑料工藝塑料工藝6.2 6.2 注塑成型設(shè)備注塑成型設(shè)備Injection Molding Machinery注塑成型設(shè)備由注塑成型設(shè)備由注射機注射機和和塑模塑模兩部分組成兩部分組成6.2.1 注塑機注塑機 Injection molding machines 注射機分為柱塞式和螺桿式注射機。都是

10、由注射系統(tǒng)注射機分為柱塞式和螺桿式注射機。都是由注射系統(tǒng)Injection unit、鎖模系統(tǒng)、鎖模系統(tǒng)Clamping unit和液壓傳動和電氣和液壓傳動和電氣控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)Hydraulic/Control三大部分組成。三大部分組成。 。塑料工藝塑料工藝塑料工藝塑料工藝塑料工藝塑料工藝注塑機的形式很多：注塑機的形式很多：1. 1. 按外形特征分：按外形特征分：立式、臥式、直角式等各種，其中立式立式、臥式、直角式等各種，其中立式和直角式國內(nèi)多用于小型注塑機（一次注射量和直角式國內(nèi)多用于小型注塑機（一次注射量30 cm330 cm3以下）以下）；臥式用于大、中型注塑機。；臥式用于大、中型注塑

11、機。圖示圖示2. 2. 傳統(tǒng)的分類：傳統(tǒng)的分類： 柱塞式柱塞式plunger:（料筒內(nèi)有分流梭，物料在其中間塑化）（料筒內(nèi)有分流梭，物料在其中間塑化） 預(yù)塑化式：預(yù)塑化式：（柱塞式，螺桿式（柱塞式，螺桿式19481948） 往復(fù)螺桿式往復(fù)螺桿式reciprocating screw:19591959年第一臺問世年第一臺問世目前主要為螺桿式注塑機，其中柱塞式注塑機已很少使用。目前主要為螺桿式注塑機，其中柱塞式注塑機已很少使用。6.2.1.1 注塑機的主要類型注塑機的主要類型塑料工藝塑料工藝3. 3. 按料筒個數(shù)分：按料筒個數(shù)分：螺桿式注塑機可以螺桿式注塑機可以有多套注塑系統(tǒng)，有多套注塑系統(tǒng)，以用

12、于多色塑料制以用于多色塑料制品共注射成型品共注射成型(Co-(Co-Injection Injection molding)molding)或多組分或多組分注塑成型注塑成型(Multi-(Multi-shot injection shot injection molding)molding)。6.2.1.1 注塑機的主要類型注塑機的主要類型塑料工藝塑料工藝4. 4. 按驅(qū)動形式分分：按驅(qū)動形式分分：螺桿式注塑機可以有電動式、液壓式和螺桿式注塑機可以有電動式、液壓式和混合式。混合式。Machines are classified primarily by the type of driving

13、systems they use: hydraulic, electric, or hybrid. Hydraulic presses have historically been the only option available to molders until introduced the first all-electric injection molding machine in 1983. Electric presses have been shown to be quieter, faster, and have a higher accuracy, however the m

14、achines are more expensive. Hybrid injection molding machines take advantage of the best features of both hydraulic and electric systems. Hydraulic machines are the predominant type in most of the world, with the exception of Japan.6.2.1.1 注塑機的主要類型注塑機的主要類型塑料工藝塑料工藝5. 5. 按機器功能分：按機器功能分： Machine functio

15、n Injection molding machines can be generally classified into three categories, based on machine function: General-purpose machines 通用注射機通用注射機Precision, tight-tolerance machines 精密注射機精密注射機High-speed, thin-wall machines 高速注射機高速注射機6.2.1.1 注塑機的主要類型注塑機的主要類型塑料工藝塑料工藝Clamping tonnage and shot size are comm

16、only used to Clamping tonnage and shot size are commonly used to quickly identify the size of the injection molding quickly identify the size of the injection molding machine for thermoplastics. Other parameters include machine for thermoplastics. Other parameters include injection rate, injection p

17、ressure, screw design, injection rate, injection pressure, screw design, mold thickness, and the distance between tie bars. mold thickness, and the distance between tie bars. 1 1 注射量注射量 shot size, shot size, Barrel capacity 注射機的容積，稱作公稱注射量。公稱注射量是指注射注射機的容積，稱作公稱注射量。公稱注射量是指注射螺桿或柱塞作一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的最螺桿

18、或柱塞作一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的最大物料體積。大物料體積。 注射量的表示方法有兩種注射量的表示方法有兩種: : 6.2.1.2注塑機的規(guī)格塑料工藝塑料工藝 一種是以一種是以PSPS為標準，用注射出熔融物料的重量單位為標準，用注射出熔融物料的重量單位( (克克) )表示，如表示，如6060克，即注射克，即注射PSPS的注射量是的注射量是6060克，因為克，因為PSPS的相對密的相對密度近于度近于1,1,注射注射PVCPVC就是就是60601.4 =841.4 =84克。克。 另一種是用注射出熔融物料的容積（立方厘米）表示，另一種是用注射出熔融物料的容積（立方厘米）表示，該法與相對密

19、度無關(guān)，較方便，現(xiàn)國產(chǎn)注射機多用容積的大該法與相對密度無關(guān)，較方便，現(xiàn)國產(chǎn)注射機多用容積的大小表示注射機的容量。小表示注射機的容量。 注射機中應(yīng)用最多的是注射機中應(yīng)用最多的是6060至至10001000立方厘米的中小型注射立方厘米的中小型注射機，約占注射機的機，約占注射機的70%70%。6.2.1.2注塑機的規(guī)格如如 X S Z Y 500 成成 塑塑 注注 螺螺 注注 射射 500立方厘米立方厘米 型型 料料 射射 桿桿 量量X S Z S 22成成 塑塑 注注 柱柱 注注 射射 22立方厘米立方厘米型型 料料 射射 塞塞 量量塑料工藝塑料工藝2 鎖模力（噸）鎖模力（噸） Clamping

20、Clamping tonnagetonnage 施加于模具上的最大加緊力，施加于模具上的最大加緊力，直接反應(yīng)成型制品面積的大小直接反應(yīng)成型制品面積的大小3 鎖模力與注射量表示法鎖模力與注射量表示法 分數(shù)表示：分數(shù)表示： 注射量鎖模力注射量鎖模力 6.2.1.2注塑機的規(guī)格塑料工藝塑料工藝6.2.1.2注塑機的規(guī)格注塑機的規(guī)格Pressure Required: Total force = projected area times injection pressure (A X P) Rule of thumb: 4 to 5 tons/in2 can be used for most plas

21、tics. Example Part is 10 in by 10 in by 10 in Projected area = Surface area = 10 in x 10 in = 100 in2 Injection Pressure = 15,000 psi for PC Tonnage required to keep mold closed is 100 in2 x 15,000 psi= 1,500,000 lbs = 750 tons (note : 2000lbs = 1 ton)塑料工藝塑料工藝 1 1注射系統(tǒng)注射系統(tǒng)Injection system ： 它的作用主要（它的

22、作用主要（1)1)加熱加熱塑化；（塑化；（2)2)加壓注射；（加壓注射；（3)3)保壓補縮。首先使塑料均勻地塑化保壓補縮。首先使塑料均勻地塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠的壓力和速度將一定量的熔融塑料注射成熔融狀態(tài)，并以足夠的壓力和速度將一定量的熔融塑料注射到膜腔內(nèi)。因此，注射裝置應(yīng)具有塑化良好、計量準確的性能，到膜腔內(nèi)。因此，注射裝置應(yīng)具有塑化良好、計量準確的性能，并且能在注射時多熔料提供足夠的壓力和速度。注射裝置一般并且能在注射時多熔料提供足夠的壓力和速度。注射裝置一般由塑化部件（機筒、螺桿、噴嘴等）、料斗、計量裝置、螺桿由塑化部件（機筒、螺桿、噴嘴等）、料斗、計量裝置、螺桿傳動裝置、注射和移動油

23、缸等組成。傳動裝置、注射和移動油缸等組成。The injection system consists of a hopper, a reciprocating screw and barrel assembly, and an injection nozzle, as shown in Fig. 5. This system confines and transports the plastic as it progresses Figure 5 through the feeding, compressing, degassing, melting, injection, and packi

24、ng stages. 6.2.1.3 注射機的結(jié)構(gòu)注射機的結(jié)構(gòu)塑料工藝塑料工藝6.2.1.3 注射機的結(jié)構(gòu)注射機的結(jié)構(gòu)FIGURE 5. A single screw injection molding machine for thermoplastics, showing the plasticizing screw, a barrel, band heaters to heat the barrel, a stationary platen, and a movable platen. 塑料工藝塑料工藝 （1 1）加料裝置：）加料裝置：一般小型注射機的加料裝置是一個錐形一般小型注射機的加料

25、裝置是一個錐形料斗料斗hopper與機筒相聯(lián)，料斗的容量一般為與機筒相聯(lián)，料斗的容量一般為1 1至至2 2小時的用量，小時的用量，容量過大，塑料易吸濕。而有附加加熱裝置的料斗，容量可容量過大，塑料易吸濕。而有附加加熱裝置的料斗，容量可適當(dāng)增加。適當(dāng)增加。 料斗的下料口應(yīng)足夠大，防止料斗的下料口應(yīng)足夠大，防止“架橋架橋”，應(yīng)有冷卻裝置防，應(yīng)有冷卻裝置防止過熱結(jié)塊。止過熱結(jié)塊。Thermoplastic material is supplied to molders in the form of small pellets. The hopper on the injection molding

26、machine holds these pellets. The pellets are gravity-feed from the hopper through the hopper throat into the barrel and screw assembly. 6.2.1.3 注射機的結(jié)構(gòu)注射機的結(jié)構(gòu)塑料工藝塑料工藝（2 2）機筒）機筒Cylinder,barrelCylinder,barrel 為塑料受熱，受壓的容器，因此要求耐壓，耐腐蝕，為塑料受熱，受壓的容器，因此要求耐壓，耐腐蝕，耐熱及傳熱好。機筒尺寸的大小決定了注射機的塑化量。耐熱及傳熱好。機筒尺寸的大小決定了注射機的塑化量

27、。螺桿式注射機，螺桿在機筒內(nèi)對塑料進行攪拌和推擠。螺桿式注射機，螺桿在機筒內(nèi)對塑料進行攪拌和推擠。傳熱效率高，塑化均勻。機筒容積一般只需要最大注射傳熱效率高，塑化均勻。機筒容積一般只需要最大注射量的量的2 2至至3 3倍。倍。 注射機機筒內(nèi)壁應(yīng)光滑，呈流線型，避免死角，避注射機機筒內(nèi)壁應(yīng)光滑，呈流線型，避免死角，避免存料，機筒外部有加熱裝置，并能分段加熱和控制。免存料，機筒外部有加熱裝置，并能分段加熱和控制。一般注射機近料斗處溫度低，近噴嘴處溫度高。一般注射機近料斗處溫度低，近噴嘴處溫度高。6.2.1.3 注射機的結(jié)構(gòu)注射機的結(jié)構(gòu)塑料工藝塑料工藝 (3) (3) 螺桿螺桿ScrewScrew：

28、螺桿的結(jié)構(gòu)，形式及作用與擠出成型用螺桿螺桿的結(jié)構(gòu)，形式及作用與擠出成型用螺桿相同。相同。 螺桿強度要求很高，因為注射螺桿處于比較惡劣的條件螺桿強度要求很高，因為注射螺桿處于比較惡劣的條件下工作，它要承受注射時的高壓，注射熔融物料回流時的腐下工作，它要承受注射時的高壓，注射熔融物料回流時的腐蝕的作用，預(yù)塑時頻繁的負載啟動。注射螺桿的磨損相當(dāng)嚴蝕的作用，預(yù)塑時頻繁的負載啟動。注射螺桿的磨損相當(dāng)嚴重，為提高耐磨能力，表面噴涂重，為提高耐磨能力，表面噴涂碳化鈦或離子氮化碳化鈦或離子氮化處理。處理。 6.2.1.3 注射機的結(jié)構(gòu)注射機的結(jié)構(gòu)塑料工藝塑料工藝注射螺桿與擠出螺桿的主要差異在于：注射螺桿與擠出

29、螺桿的主要差異在于： 注射用螺桿的注射用螺桿的L/DL/D較小，壓縮比較小，壓縮比e e小，背壓調(diào)整明顯，小，背壓調(diào)整明顯，L/DL/D一般為一般為15-1815-18，L/DL/D小，清理方便，分解減少。小，清理方便，分解減少。 均化段螺槽深，比擠出螺桿均化斷螺槽深均化段螺槽深，比擠出螺桿均化斷螺槽深15%15%至至2020，深螺槽具有較好的塑化能力，降低螺桿的功率消耗，深螺槽具有較好的塑化能力，降低螺桿的功率消耗，因注射無穩(wěn)定擠出的要求。因注射無穩(wěn)定擠出的要求。 加料段長，均化段短，無均勻塑化的要求。加料段長，均化段短，無均勻塑化的要求。 螺桿頭微尖頭，不能像擠出螺桿為圓頭、半圓頭。螺桿頭

30、微尖頭，不能像擠出螺桿為圓頭、半圓頭。加工黏度大的用尖錐型（加工黏度大的用尖錐型（30-4030-40）；黏度小的頭部裝）；黏度小的頭部裝止逆環(huán)止逆環(huán)non-return check valve。 6.2.1.3 注射機的結(jié)構(gòu)注射機的結(jié)構(gòu)塑料工藝塑料工藝6.2.1.3 注射機的結(jié)構(gòu)a.錐形螺桿頭錐形螺桿頭b.止逆環(huán)螺桿頭止逆環(huán)螺桿頭1.止逆環(huán)止逆環(huán) 2.環(huán)座環(huán)座 3.螺桿螺桿塑料工藝塑料工藝 (4) 噴嘴噴嘴 nozzle 噴嘴是機筒與模具的過渡部分。在注射中，物料以高壓、噴嘴是機筒與模具的過渡部分。在注射中，物料以高壓、高速流經(jīng)噴嘴，因此，它的結(jié)構(gòu)、尺寸對注射過程的壓力損高速流經(jīng)噴嘴，因此，

31、它的結(jié)構(gòu)、尺寸對注射過程的壓力損失溫度上升，注射長度和補料作用都有直接的影響。失溫度上升，注射長度和補料作用都有直接的影響。 6.2.1.3 注射機的結(jié)構(gòu)注射機的結(jié)構(gòu)FIGURE 9. (a) Nozzle with barrel in processing position. (b) Nozzle with barrel backed out for purging. 塑料工藝塑料工藝(4) 噴嘴噴嘴 nozzle 作用：作用：塑料工藝塑料工藝通常根據(jù)加工塑料的性能和制品形狀來選用噴嘴的形式。噴通常根據(jù)加工塑料的性能和制品形狀來選用噴嘴的形式。噴嘴的結(jié)構(gòu)形式很多，最常用的是以下三種：嘴的結(jié)構(gòu)

32、形式很多，最常用的是以下三種： 開式噴嘴、鎖開式噴嘴、鎖式噴嘴、特殊用途的噴嘴。式噴嘴、特殊用途的噴嘴。開式噴嘴開式噴嘴Open nozzle1)直通式直通式 straight-through nozzle 其特點為：其特點為：a.壓力損失小壓力損失小b. 不易產(chǎn)生滯料和熱分解不易產(chǎn)生滯料和熱分解c.結(jié)構(gòu)簡單，制造方便結(jié)構(gòu)簡單，制造方便d.適宜粘度較高的物料，適宜粘度較高的物料，PVC，PS，ABS，PP。 6.2.1.3 注射機的結(jié)構(gòu)注射機的結(jié)構(gòu)塑料工藝塑料工藝2)延伸式噴嘴延伸式噴嘴a long nozzle,Extended nozzle 是通用式噴嘴的改進型。結(jié)構(gòu)比較簡單，制造方便，有

33、加是通用式噴嘴的改進型。結(jié)構(gòu)比較簡單，制造方便，有加熱裝置，注射壓力較小，適用于有機玻璃、聚甲醛、聚砜、聚熱裝置，注射壓力較小，適用于有機玻璃、聚甲醛、聚砜、聚碳酸酯等高粘度樹脂。碳酸酯等高粘度樹脂。鎖式噴嘴鎖式噴嘴A shutoff nozzle, anti-drool nozzle, Reverse taper nozzle 主要用于低粘度物料主要用于低粘度物料(PA、PET)，以防止熔體，以防止熔體“流涎流涎”，自鎖式噴嘴常見形式是彈簧針閥式和自鎖式噴嘴常見形式是彈簧針閥式和液壓桿針閥式液壓桿針閥式其特點：其特點： a.防止熔料回流防止熔料回流 b.壓力損失大，熔體射程短壓力損失大，熔體

34、射程短 c.結(jié)構(gòu)較復(fù)雜結(jié)構(gòu)較復(fù)雜6.2.1.3 6.2.1.3 注射機的結(jié)構(gòu)注射機的結(jié)構(gòu)塑料工藝塑料工藝黏度大、熱穩(wěn)定性差的塑料，選用直通式噴嘴黏度大、熱穩(wěn)定性差的塑料，選用直通式噴嘴黏度小的塑料，選用自鎖式噴嘴黏度小的塑料，選用自鎖式噴嘴形狀復(fù)雜的制品，選用噴孔小，射程遠的噴嘴，如形狀復(fù)雜的制品，選用噴孔小，射程遠的噴嘴，如遠程直射式遠程直射式1. 厚制品，選用噴孔尺寸大，補縮作用強的噴嘴厚制品，選用噴孔尺寸大，補縮作用強的噴嘴噴嘴選擇的原則：噴嘴選擇的原則：塑料工藝塑料工藝 2 2鎖模系統(tǒng)鎖模系統(tǒng) 也稱鎖模裝置，它是保證成型模具可靠地閉合和實現(xiàn)模具啟閉動作，也稱鎖模裝置，它是保證成型模具可

35、靠地閉合和實現(xiàn)模具啟閉動作，即成型制品的工作部件。合模裝置主要由模板、拉桿、合模機構(gòu)、制品即成型制品的工作部件。合模裝置主要由模板、拉桿、合模機構(gòu)、制品頂出裝置和安全門等組成。頂出裝置和安全門等組成。 在注射機上實現(xiàn)鎖和模具、啟閉模具和頂出制件的機構(gòu)總稱為鎖模在注射機上實現(xiàn)鎖和模具、啟閉模具和頂出制件的機構(gòu)總稱為鎖模系統(tǒng)。系統(tǒng)。 鎖模力鎖模力 FPAFPA 其中其中P P為注射壓力即克服物料經(jīng)過噴嘴澆口流道進入模腔的流動阻為注射壓力即克服物料經(jīng)過噴嘴澆口流道進入模腔的流動阻力。力。A A為與施壓方向呈垂直的制品的投影面積。為與施壓方向呈垂直的制品的投影面積。（一）鎖模系統(tǒng)的作用（一）鎖模系統(tǒng)的

36、作用提供足夠大的鎖模力，防止溢料提供足夠大的鎖模力，防止溢料實現(xiàn)模具的可靠啟閉（慢快慢）實現(xiàn)模具的可靠啟閉（慢快慢）頂出成型制件頂出成型制件6.2.1.3 注射機的結(jié)構(gòu)注射機的結(jié)構(gòu)塑料工藝塑料工藝（二）鎖模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（二）鎖模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Clamping system The clamping system opens and closes the mold, supports and carries the constituent parts of the mold, and generates sufficient force to prevent the mold from opening.

37、Clamping force can be generated by a mechanical (toggle) lock, hydraulic lock, or a combination of the two basic types. 有機械式、液壓式和機械有機械式、液壓式和機械液壓聯(lián)動式液壓聯(lián)動式6.2.1.3 6.2.1.3 注射機的結(jié)構(gòu)注射機的結(jié)構(gòu)塑料工藝塑料工藝機械式鎖模裝置機械式鎖模裝置 這種鎖模裝置一般是以電動機帶動相關(guān)聯(lián)的機械裝置，如齒這種鎖模裝置一般是以電動機帶動相關(guān)聯(lián)的機械裝置，如齒輪或蝸輪、蝸桿減速傳動曲臂或以杠桿作動曲臂的機構(gòu)來實現(xiàn)輪或蝸輪、蝸桿減速傳動曲臂或以杠桿作

38、動曲臂的機構(gòu)來實現(xiàn)模具的開啟、關(guān)閉及鎖緊的。模具的開啟、關(guān)閉及鎖緊的。優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、維修方便，結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、維修方便，缺點：缺點：電動機頻繁啟動，機器受到的沖擊振動大，磨損嚴重，電動機頻繁啟動，機器受到的沖擊振動大，磨損嚴重，開、閉模速度不易調(diào)節(jié)開、閉模速度不易調(diào)節(jié)目前只限于在小型注射機上使用。目前只限于在小型注射機上使用。6.2.1.3 6.2.1.3 注射機的結(jié)構(gòu)注射機的結(jié)構(gòu)塑料工藝塑料工藝液壓式鎖模裝置液壓式鎖模裝置 這種鎖模裝置全部鎖模力都由液壓產(chǎn)生，并經(jīng)油缸柱塞這種鎖模裝置全部鎖模力都由液壓產(chǎn)生，并經(jīng)油缸柱塞傳給活動模板，依靠柱塞作簡單的往復(fù)運動來實現(xiàn)模具的啟

39、傳給活動模板，依靠柱塞作簡單的往復(fù)運動來實現(xiàn)模具的啟閉。閉。單缸直壓式液壓鎖模裝置的特點是：單缸直壓式液壓鎖模裝置的特點是：1.1.與其他結(jié)構(gòu)形式相比，動模板行程大，動、靜模板與其他結(jié)構(gòu)形式相比，動模板行程大，動、靜模板間開檔大，可成型高（深）度較大的制件；間開檔大，可成型高（深）度較大的制件；2.2.動模板可在油缸行程范圍內(nèi)的任意位置停止，易于動模板可在油缸行程范圍內(nèi)的任意位置停止，易于安裝和調(diào)整模具；安裝和調(diào)整模具；3.3.移模速度及鎖模力易調(diào)整；移模速度及鎖模力易調(diào)整；4.4.機器運行平穩(wěn)，可靠。機器運行平穩(wěn)，可靠。6.2.1.3 6.2.1.3 注射機的結(jié)構(gòu)注射機的結(jié)構(gòu)塑料工藝塑料工藝

40、液壓液壓- -機械式鎖模裝置機械式鎖模裝置 這種鎖模裝置以液壓為動力操縱機械式曲肘機構(gòu)運動來實這種鎖模裝置以液壓為動力操縱機械式曲肘機構(gòu)運動來實現(xiàn)模具的啟、閉及鎖緊?，F(xiàn)模具的啟、閉及鎖緊。單曲肘式鎖模裝置的優(yōu)點：單曲肘式鎖模裝置的優(yōu)點： 1. 1. 曲肘有增力作用，當(dāng)其伸直呈一條直線時又具有自鎖作曲肘有增力作用，當(dāng)其伸直呈一條直線時又具有自鎖作用，這時即使撤除油壓，鎖模力也不會降低，鎖?？煽?；用，這時即使撤除油壓，鎖模力也不會降低，鎖?？煽?； 2. 2. 機構(gòu)的運動特性能滿足對鎖模裝置的要求，即閉模時先機構(gòu)的運動特性能滿足對鎖模裝置的要求，即閉模時先快后模，開模時先慢后快?？旌竽?，開模時先慢后

41、快。 3. 3. 增力倍數(shù)小（一般為十幾倍），承載能力有限，模板受增力倍數(shù)?。ㄒ话銥槭畮妆叮?，承載能力有限，模板受力不均。力不均。 4. 4. 機構(gòu)易磨損，調(diào)模困難。機構(gòu)易磨損，調(diào)模困難。6.2.1.3 6.2.1.3 注射機的結(jié)構(gòu)注射機的結(jié)構(gòu)塑料工藝塑料工藝 3液壓傳動和電氣控制系統(tǒng)液壓傳動和電氣控制系統(tǒng)Hydraulic systemControl system 注射成型是由塑料熔融、模具閉合、注射入模、壓力保注射成型是由塑料熔融、模具閉合、注射入模、壓力保持、制品固化成型、開模取出制品等工序所組成的連續(xù)生產(chǎn)持、制品固化成型、開模取出制品等工序所組成的連續(xù)生產(chǎn)過程。液壓和電氣則是為了保證注

42、射成型即按工藝過程規(guī)定過程。液壓和電氣則是為了保證注射成型即按工藝過程規(guī)定的要求和動作程序，準確無誤地進行工作而設(shè)置的的要求和動作程序，準確無誤地進行工作而設(shè)置的動力和控動力和控制系統(tǒng)。制系統(tǒng)。 The hydraulic system on the injection molding machine provides the power to open and close the mold, build and hold the clamping tonnage, turn the reciprocating screw, drive the reciprocating screw, and

43、 energize ejector pins and moving mold cores. A number of hydraulic components are required to provide this power, which include pumps, valves, hydraulic motors, hydraulic fittings, hydraulic tubing, and hydraulic reservoirs. 6.2.1.3 6.2.1.3 注射機的結(jié)構(gòu)注射機的結(jié)構(gòu)塑料工藝塑料工藝 Mold（動畫） The mold system consists of

44、tie bars, stationary and moving platens, as well as molding plates (bases) that house the cavity, sprue and runner systems, ejector pins, and cooling channels, as shown in Figure 4. The mold is essentially a heat exchanger in which the molten thermoplastic solidifies to the desired shape and dimensi

45、onal details defined by the cavity.6.2.2 模具模具Mold systemFig 4 A typical (three-plate) molding system 塑料工藝塑料工藝6.2.2 模具模具Mold system塑料工藝塑料工藝A typical molded system consists of the A typical molded system consists of the delivery delivery systemsystem 澆鑄系統(tǒng)澆鑄系統(tǒng)and the and the molded partmolded part(s)(s

46、)成型零件成型零件. . 模具其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為：模具其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為：1 1 模腔：模腔：注意收縮性、加工精度、一定的強度。注意收縮性、加工精度、一定的強度。2 2 主流道：主流道：與噴嘴相連，進口直徑應(yīng)稍大于噴嘴直徑，呈圓與噴嘴相連，進口直徑應(yīng)稍大于噴嘴直徑，呈圓錐體。錐體。3 3 分流道：分流道：連接主流道與模腔的通道連接主流道與模腔的通道4 4 澆口澆口gategate：為流道末端的收斂部分，有點澆口、扇澆口等。：為流道末端的收斂部分，有點澆口、扇澆口等。 澆口的作用澆口的作用： 早期冷卻防止倒流早期冷卻防止倒流 控制料流速度，是通過強剪切使料溫升高改善流動性控制料流速度，是通過強剪切使

47、料溫升高改善流動性 使制品與流道分離。使制品與流道分離。其形式有側(cè)澆口、潛伏式澆口和圓環(huán)狀澆口等。其形式有側(cè)澆口、潛伏式澆口和圓環(huán)狀澆口等。6.2.2 模具模具Mold system塑料工藝塑料工藝6.2.2 模具模具Mold system塑料工藝塑料工藝6.2.2 模具模具Mold system塑料工藝塑料工藝6.2.2 模具模具Mold system塑料工藝塑料工藝澆口尺寸的選擇要點：澆口尺寸的選擇要點： 易熱分解的塑料不宜采用小澆口，如易熱分解的塑料不宜采用小澆口，如PVCPVC。 高粘度熔體和非剪敏性材料不宜采用小澆口，如聚砜、高粘度熔體和非剪敏性材料不宜采用小澆口，如聚砜、聚碳酸酯。

48、聚碳酸酯。 尺寸精度要求較高，而材料收縮率大的塑料不宜采用尺寸精度要求較高，而材料收縮率大的塑料不宜采用小澆口。小澆口。 大型、厚壁制件不宜采用小澆口。大型、厚壁制件不宜采用小澆口。5 5 冷料井：可收集噴嘴端部在兩次注射之間的冷料，一般直冷料井：可收集噴嘴端部在兩次注射之間的冷料，一般直徑為徑為8 8至至10mm10mm，深，深6mm6mm。 6 6 排氣口：目的為排除模腔內(nèi)的氣體排氣口：目的為排除模腔內(nèi)的氣體6.2.2 模具模具Mold system塑料工藝塑料工藝6.2.2 模具模具Mold system塑料工藝塑料工藝6.2.2 模具模具塑料工藝塑料工藝 6.3.1 6.3.1 成型前

49、的準備成型前的準備 原材料分析檢驗、造粒、著色、原料干燥等；嵌件預(yù)熱，預(yù)熱溫原材料分析檢驗、造粒、著色、原料干燥等；嵌件預(yù)熱，預(yù)熱溫度一般為度一般為110110至至130130 ； 脫模劑選擇；機筒清洗。脫模劑選擇；機筒清洗。原料的預(yù)處理：原料的預(yù)處理：干燥處理。有些含親水基團的塑料如干燥處理。有些含親水基團的塑料如PCPC、PMMAPMMA、ABSABS等容等容易吸濕，使制品表面產(chǎn)生水紋內(nèi)部產(chǎn)生氣泡。易吸濕，使制品表面產(chǎn)生水紋內(nèi)部產(chǎn)生氣泡。料筒的清洗料筒的清洗: : 應(yīng)注意若原來使用物料為熱敏性樹脂或工程塑料；或現(xiàn)在使應(yīng)注意若原來使用物料為熱敏性樹脂或工程塑料；或現(xiàn)在使用的物料為工程塑料或用

50、的物料為工程塑料或PPPP、PEPE等料應(yīng)用較穩(wěn)定的樹脂等料應(yīng)用較穩(wěn)定的樹脂PEPE清洗。若原來清洗。若原來使用熔點高的物料而現(xiàn)在使用使用熔點高的物料而現(xiàn)在使用熔點低的熱敏性塑料熔點低的熱敏性塑料則應(yīng)用較穩(wěn)定的則應(yīng)用較穩(wěn)定的PEPE清理高熔點的物料再用熔點低的物料清理清理高熔點的物料再用熔點低的物料清理PEPE。 嵌件的處理嵌件的處理: :嵌件預(yù)熱嵌件預(yù)熱, ,對于剛性分子鏈的塑料如聚碳酸酯、聚砜和聚苯醚對于剛性分子鏈的塑料如聚碳酸酯、聚砜和聚苯醚等應(yīng)將嵌件加熱至等應(yīng)將嵌件加熱至110-150110-150。盡量使嵌件與塑料收縮率減少差別。盡量使嵌件與塑料收縮率減少差別. .減少應(yīng)力集中。減少

51、應(yīng)力集中。6.3 注塑成型工藝過程注塑成型工藝過程塑料工藝塑料工藝 從塑料的運動和形態(tài)變化，我們可以把注射成型分為四個從塑料的運動和形態(tài)變化，我們可以把注射成型分為四個階段：階段： 塑料在注射機螺桿和機筒中輸送，熔融塑化。塑料在注射機螺桿和機筒中輸送，熔融塑化。 注射開始，物料通過噴嘴和澆注系統(tǒng)。注射開始，物料通過噴嘴和澆注系統(tǒng)。 熔體的充模過程。熔體的充模過程。 物料在模內(nèi)的冷卻、固化。物料在模內(nèi)的冷卻、固化。注射成型工藝過程6.3.2 6.3.2 注射過程注射過程塑料工藝塑料工藝 塑化是指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達到流動狀態(tài)并具有良好塑化是指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達到流動狀態(tài)并具有良好可塑性的全過程

52、?？伤苄缘娜^程。 此階段物料有兩個途徑吸收熱量一是料筒外部的加熱，此階段物料有兩個途徑吸收熱量一是料筒外部的加熱，與塑料的導(dǎo)熱性、熱容量、密度和溫差有關(guān)；二是剪切熱，與塑料的導(dǎo)熱性、熱容量、密度和溫差有關(guān)；二是剪切熱，剪切熱是由機械能轉(zhuǎn)化為熱能，其大小取決于摩擦系數(shù)的大剪切熱是由機械能轉(zhuǎn)化為熱能，其大小取決于摩擦系數(shù)的大小。對于柔性高分子：小。對于柔性高分子：PPPP、PEPE、POMPOM等對剪切較敏感；剛性高等對剪切較敏感；剛性高分子：分子：PCPC、 PMMAPMMA等對溫度較敏感。等對溫度較敏感。（一）工藝上對塑料塑化的基本要求（一）工藝上對塑料塑化的基本要求a.a.熔體達到規(guī)定的溫

53、度熔體達到規(guī)定的溫度b.b.在規(guī)定時間，達到足夠數(shù)量的熔體在規(guī)定時間，達到足夠數(shù)量的熔體c.c.熔體的溫度均勻，沒有或很少有分解物熔體的溫度均勻，沒有或很少有分解物一、塑化一、塑化塑料工藝塑料工藝 （二）塑化過程的工藝控制（二）塑化過程的工藝控制（1 1）料筒的溫度控制有人曾對注射機料筒溫度與其塑化能）料筒的溫度控制有人曾對注射機料筒溫度與其塑化能力之間的關(guān)系進行了研究力之間的關(guān)系進行了研究 由此可以看出，軟化溫度低、粘度高的塑料（如由此可以看出，軟化溫度低、粘度高的塑料（如PVCPVC、PSPS、ABSABS）外加熱溫度不宜過高，塑化熱量主要靠剪切摩擦）外加熱溫度不宜過高，塑化熱量主要靠剪切

54、摩擦熱；而對于軟化溫度高、粘度低或中等的物料（如熱；而對于軟化溫度高、粘度低或中等的物料（如PAPA、HDPEHDPE、PPPP），外加熱溫度需較高，塑化主要靠外加熱。），外加熱溫度需較高，塑化主要靠外加熱。一、塑化一、塑化塑料工藝塑料工藝 (2) (2)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速螺桿轉(zhuǎn)速螺桿轉(zhuǎn)速nn塑化能力塑化能力（剪切熱量增加），但熔體溫度不（剪切熱量增加），但熔體溫度不均勻性增加。均勻性增加。(3)(3)塑化壓力塑化壓力 塑化壓力：又稱背壓，是在塑化過程中，熔體所受的壓塑化壓力：又稱背壓，是在塑化過程中，熔體所受的壓力。力。 背壓背壓塑化時間塑化時間熔體溫度熔體溫度塑化質(zhì)量好，溫度均勻，塑化質(zhì)量好，溫度均

55、勻，但塑化效率但塑化效率一般背壓不易太高。一般背壓不易太高。一、塑化塑料工藝塑料工藝 （1 1）擴展流動和噴射流動）擴展流動和噴射流動 熔體進入模腔后的流動有兩種情況：熔體進入模腔后的流動有兩種情況：1.1.當(dāng)澆口厚度遠遠小于模腔厚度當(dāng)澆口厚度遠遠小于模腔厚度時，熔體進入模腔后，直時，熔體進入模腔后，直射模腔底部，料流由模腔底部向模腔前部充模，這種充模射模腔底部，料流由模腔底部向模腔前部充模，這種充模方式是一種不穩(wěn)定的充模過程，在工藝上稱為噴射現(xiàn)象，方式是一種不穩(wěn)定的充模過程，在工藝上稱為噴射現(xiàn)象，是對成型極為不利的。是對成型極為不利的。Jetting: A turbulent flow in

56、 the melt caused by an undersized gate or where a thin section rapidly becomes thicker.2.當(dāng)澆口厚度和模腔厚度接近當(dāng)澆口厚度和模腔厚度接近時，熔體進入模腔后膨脹很快時，熔體進入模腔后膨脹很快與模腔壁接觸，被冷卻黏度增加，流速減慢，形成擴展流與模腔壁接觸，被冷卻黏度增加，流速減慢，形成擴展流Fountain flowFountain flow。二、 熔體的充模過程塑料工藝塑料工藝二、 熔體的充模過程塑料工藝塑料工藝二、 熔體的充模過程GateFree fluidlMetal meltPlastic meltg

57、ateMetal CastPlastic InjectionFluid frontBild 7:Fllvorgang beim Spritzgieen 塑料工藝塑料工藝 噴射流的危害：噴射流的危害：易卷入空氣，會使模腔中空氣無法排出，而在制品中形成氣易卷入空氣，會使模腔中空氣無法排出，而在制品中形成氣泡，焦痕；泡，焦痕；噴射流熔體量小，冷卻快，不易與后卷入模腔的熔體充分混噴射流熔體量小，冷卻快，不易與后卷入模腔的熔體充分混合，制品熔接縫增多，機械性能明顯下降；合，制品熔接縫增多，機械性能明顯下降； 流速快，剪切大，易出現(xiàn)熔體破裂和不穩(wěn)定流動，影響外觀，流速快，剪切大，易出現(xiàn)熔體破裂和不穩(wěn)定流動

58、，影響外觀，制品顏色不均勻制品顏色不均勻因此在模具設(shè)計和工藝控制中要防止噴射現(xiàn)象。因此在模具設(shè)計和工藝控制中要防止噴射現(xiàn)象。避免噴射現(xiàn)象的方法：避免噴射現(xiàn)象的方法：澆口大小和位置選擇合理。澆口大小和位置選擇合理。采用扇形澆口，增大流動面積，降低流速和動能。采用扇形澆口，增大流動面積，降低流速和動能。適當(dāng)改變工藝條件，降低注射速度、注射壓力。適當(dāng)改變工藝條件，降低注射速度、注射壓力。二、 熔體的充模過程塑料工藝塑料工藝 (2) (2)充模料流運動機理充模料流運動機理 我們根據(jù)充模中料流前緣運動的特點，通常將整個充模我們根據(jù)充模中料流前緣運動的特點，通常將整個充模過程分為三個區(qū)域：過程分為三個區(qū)域

59、：澆口區(qū)、過渡區(qū)、充分發(fā)展區(qū)澆口區(qū)、過渡區(qū)、充分發(fā)展區(qū). .澆口區(qū)澆口區(qū)：熔體料流前緣以澆口為圓心以等曲率向四周擴展。：熔體料流前緣以澆口為圓心以等曲率向四周擴展。過渡區(qū)過渡區(qū)：料流前緣的曲率開始發(fā)生變化到直至曲率為零的區(qū)：料流前緣的曲率開始發(fā)生變化到直至曲率為零的區(qū)域，在此區(qū)域中我們可以發(fā)現(xiàn)靠近側(cè)壁的料流前沿速度逐漸域，在此區(qū)域中我們可以發(fā)現(xiàn)靠近側(cè)壁的料流前沿速度逐漸大于中心料流速度，這是使原來為圓形料流前沿轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€大于中心料流速度，這是使原來為圓形料流前沿轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€型的原因。型的原因。充分發(fā)展區(qū)充分發(fā)展區(qū)：在此區(qū)域中料流前緣以相同速度平直地向前運：在此區(qū)域中料流前緣以相同速度平直地向前運

60、動，在此區(qū)域中料流運動是比較平穩(wěn)的。動，在此區(qū)域中料流運動是比較平穩(wěn)的。二、 熔體的充模過程塑料工藝塑料工藝二、 熔體的充模過程塑料工藝塑料工藝三、流動與冷卻三、流動與冷卻 物料進入模腔內(nèi)的流動可以分為四個階段：物料進入模腔內(nèi)的流動可以分為四個階段：充模、壓實、倒流、澆口充模、壓實、倒流、澆口凍結(jié)后的冷卻凍結(jié)后的冷卻t0 t1 t3 t2 t4塑料工藝塑料工藝三、流動與冷卻三、流動與冷卻 1. 1. 注射充模流動階段注射充模流動階段 充模時間：充模時間：t t0 0-t-t1 1。充模時間長充模時間長，物料溫差大會產(chǎn)生熔合縫，因為先，物料溫差大會產(chǎn)生熔合縫，因為先進入模具的物料料溫低，黏度大，