注射模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4

1、1、塑件工藝性設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是什么？2、塑料制品的工藝性的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循什么原則？3、塑料制品的幾何形狀包括哪些內(nèi)容？問題：目的和要求：1.了解注塑工藝過程及工藝條件的選擇；2.掌握工藝條件對塑件質(zhì)量的影響。重點(diǎn)難點(diǎn)：難點(diǎn)：工藝條件與各個因素之間的關(guān)系重點(diǎn)：成型時間 成型溫度 成型壓力注射成型工藝 第四章 在注射成型生產(chǎn)中，根據(jù)塑料制品的使用要求和形狀，選擇最適合的原材料與生產(chǎn)方式，選用最合適的生產(chǎn)設(shè)備，設(shè)計(jì)最合理的成型模具，然后使它們聯(lián)系起來形成生產(chǎn)能力所運(yùn)用的技術(shù)方法的過程。 一、注射成型工藝過程 注射成型工藝過程包括：成型前的準(zhǔn)備、注射成型過程以及塑件的后處理三個階段。 1、成型前的準(zhǔn)備 目的：

2、為使注射過程能順利進(jìn)行并保證塑料制件的質(zhì)量。在成型前應(yīng)做好以下準(zhǔn)備工作：（1）原料的檢驗(yàn)和預(yù)處理 原料的檢驗(yàn) 在注射成型前對原料進(jìn)行外觀和工藝性能檢驗(yàn)，檢驗(yàn)內(nèi)容包括對色澤、粒度及均勻性、流動性、熱穩(wěn)定性及收縮率的檢驗(yàn)。 原料的預(yù)處理 對于吸水性強(qiáng)的塑料，在成型前必須進(jìn)行干燥處理，除去物料中過多的水分和揮發(fā)物，以防止成型后塑件表面會出現(xiàn)斑紋和氣泡等缺陷，甚至發(fā)生降解，嚴(yán)重影響塑料制件的外觀和內(nèi)在質(zhì)量。 當(dāng)改變產(chǎn)品、更換原料及顏色時均需清洗料筒。通常，柱塞式料筒可拆卸清洗，而螺桿式料筒可采用對空注射法清洗。 （2）料筒的清洗 在成型帶金屬嵌件，特別是帶較大嵌件的塑件時，嵌件放入模具之前必須預(yù)熱，以

3、減少物料和嵌件的溫度差，降低嵌件周圍塑料的收縮應(yīng)力，保證塑件質(zhì)量。（3）嵌件的預(yù)熱 塑件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件和正確的模具設(shè)計(jì)。在生產(chǎn)上為順利脫模，通常使用脫模劑。（4）脫模劑的使用2、注射成型過程 完整的注射成型過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻定型、脫模等工序。但從實(shí)質(zhì)上講主要是塑化、注射充模和冷卻定型等基本過程。 （1）加料加料是指原料由注射機(jī)料斗落入到料筒或加料室內(nèi)的過程。 加料時應(yīng)注意以下問題： 若加料過多、受熱的時間過長，容易引起物料的熱降解，同時注射機(jī)功率損耗增多； 若加料過少，料筒內(nèi)缺少傳壓介質(zhì)，型腔中塑料塑料熔體壓力降低，難于補(bǔ)塑，容易引起制品出現(xiàn)收縮、凹陷、空洞

4、以及機(jī)械強(qiáng)度低等缺陷。（2）塑化 塑化是指粉狀或粒狀的物料，在料筒內(nèi)加熱熔融呈粘流態(tài)并具有良好的可塑性的全過程。 塑化直接關(guān)系到塑料制品的質(zhì)量和生產(chǎn)率。 重要性：對塑化的要求：塑料在進(jìn)入模腔之前，既要達(dá)到規(guī)定的成型溫度，又要使熔體各點(diǎn)溫度均勻一致，并能在規(guī)定時間內(nèi)提供上述質(zhì)量的足夠熔融塑料以保證生產(chǎn)連續(xù)順利地進(jìn)行。 （2）注射充模和冷卻定型 這是指柱塞或螺桿推動塑化后的塑料熔體注入并充滿塑料模具型腔，熔體在壓力下的冷卻凝固定型，直至塑料脫模的全過程。這一過程對塑料制品的質(zhì)量有重要影響。 塑料熔體進(jìn)入模具型腔內(nèi)的流動情況可分為充模、保壓補(bǔ)縮、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個階段。在這四個階段中，塑料熔

5、體溫度將不斷降低，而壓力的變化如圖所示。 塑化好的塑料熔體在注射機(jī)柱塞或螺桿的推動作用下，以一定的壓力和速度經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入并充滿模具型腔，這一階段稱為充模。 充模 這一階段時間從零到t1，壓力變化為：當(dāng)熔體未注入模具型腔時，模腔內(nèi)沒有壓力，待型腔充滿時，壓力達(dá)到最大值p0。 保壓補(bǔ)縮（t1t2） 對這一階段是從熔體充滿型腔時起至柱塞或螺桿退回時為止。在注射機(jī)柱塞或螺桿推動下，熔體仍然保持壓力進(jìn)行補(bǔ)料，使料筒中的熔料繼續(xù)進(jìn)入型腔，以補(bǔ)充型腔中塑料的收縮需要。 po-型腔內(nèi)最大壓力 ps-澆口凍結(jié)時壓力 pr-脫模時殘余壓力 t-時間 p-壓力 在這段時間內(nèi)，模腔內(nèi)熔體壓力仍為最大值

6、。保壓補(bǔ)縮階段對提高塑料制品的密度,以減少塑料制品收縮和克服塑料制品表 面缺陷都有重要影響。 po-型腔內(nèi)最大壓力 ps-澆口凍結(jié)時壓力 pr-脫模時殘余壓力 t-時間 p-壓力從柱塞或螺桿開始后退時起至澆口處熔體凍結(jié)時為止。 倒流(t2t3)。 這時模腔中的熔料壓力比澆口前方的高，因此就會發(fā)生型腔中熔體通過澆口流向澆注系統(tǒng)的倒流現(xiàn)象，從而使模腔內(nèi)壓力迅速下降，倒流將一直進(jìn)行到澆口處熔料凍結(jié)時為止，ps為澆口凍結(jié)時的壓力。如果柱塞或螺桿后退時澆口處的熔料已經(jīng)凍結(jié)，或者在噴嘴中裝有止逆閥，則倒流階段就不存在，也就不會出現(xiàn)t1t2壓力下降的曲線。po-型腔內(nèi)最大壓力 ps-澆口凍結(jié)時壓力 pr-脫

7、模時殘余壓力 t-時間 p-壓力 這一階段是從澆口處塑料完全凍結(jié)起到制件脫模取出時為止。這時，倒流不再繼續(xù)進(jìn)行。模腔內(nèi)的塑料繼續(xù)冷卻并凝固定型。當(dāng)脫模時，塑件應(yīng)具有足夠的剛度，不致產(chǎn)生翹曲或變形。 倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻(t3t4)在冷卻階段中，隨著溫度的迅速下降，模腔內(nèi)的塑料體積收縮，壓力也逐漸下降。開模時，模腔內(nèi)的壓力不一定等于外界大氣壓。模腔內(nèi)壓力與外界壓力之差稱為殘余壓力（即圖中p2）。當(dāng)殘余壓力為正值時，脫模比較困難，塑件容易被刮傷甚至破裂；當(dāng)殘余壓力為負(fù)值時，塑件表面出現(xiàn)凹陷或內(nèi)部產(chǎn)生真空泡；當(dāng)殘余壓力接近零時，塑件不僅脫模方便，而且質(zhì)量較好。po-型腔內(nèi)最大壓力 ps-澆口凍結(jié)時

8、壓力 pr-脫模時殘余壓力 t-時間 p-壓力（4）制品的后處理 由于塑化不均勻或由于塑料在型腔內(nèi)的結(jié)晶、取向和冷卻不均勻；或由于金屬嵌件的影響或由于塑件的二次加工不當(dāng)?shù)仍?，塑件?nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應(yīng)力，從而導(dǎo)致塑件在使用過程中產(chǎn)生變形或開裂。為消除內(nèi)應(yīng)力常需要對制品進(jìn)行后處理。 退火熱處理是將塑件在定溫的加熱液體介質(zhì)（如熱水、熱的礦物油、甘油等）或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時間。 退火處理退火目的： 消除塑件的內(nèi)應(yīng)力，提高塑件的性能。 應(yīng)控制在塑件使用溫度1020以上。退火溫度：取決于塑料品種加熱介質(zhì)溫度塑件的形狀和成型條件。退火時間： 調(diào)濕處理是將剛脫模的塑件放入熱水中，以隔絕空氣，防

9、止對塑料制件的氧化，加快吸濕平衡速度的一種后處理方法。 調(diào)濕處理 使塑件顏色、性能以及尺寸得到穩(wěn)定，防止塑件使用中尺寸變化，制品盡快達(dá)到吸濕平衡。 調(diào)濕目的：調(diào)濕一般溫度為100120C。 調(diào)濕溫度： 取決于塑料品種以及塑料制品的形狀與壁厚和結(jié)晶度大小。調(diào)濕時間：二、注射成型工藝參數(shù) 正確的注射成型工藝可以保證塑料熔體良好塑化，順利充模、冷卻與定型，從而生產(chǎn)出合格的塑件。重要性：注射成型的主要工藝參數(shù)是溫度、壓力和時間。 在注射成型中需控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。前二種溫度主要影響塑料的塑化和流動；而后一種溫度主要是影響塑料的充模和冷卻定型。1、溫度料筒溫度的選擇與塑料的特性、

10、注射機(jī)的類型、塑料制品和模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等因素有關(guān)。（1）料筒溫度 料筒溫度是保證塑化質(zhì)量的關(guān)鍵工藝參數(shù)之一。合理的料筒溫度應(yīng)保證塑料塑化良好，能順利實(shí)現(xiàn)注射而不引起塑料分解。重要性：料筒溫度的選擇原則：1、料筒溫度必須低于塑料的分解溫度。 2、柱塞式注射機(jī)比螺桿式注射機(jī)高1020C。 3、薄壁塑件料筒溫度應(yīng)選擇高一些。 4、形狀復(fù)雜或帶有嵌件的塑件應(yīng)取高一些。 （2）噴嘴溫度 噴嘴溫度通常是略低于料筒最高溫度的，這是為了防止熔料在噴嘴處產(chǎn)生流涎現(xiàn)象。 重要性：噴嘴溫度不能過低，否則熔料在噴嘴處會出現(xiàn)早凝而將噴嘴堵塞，或者有早凝料注入模腔而影響塑件的質(zhì)量。 料筒溫度和噴嘴溫度最佳值的確定，一般是通

11、過試模來確定的。 （3）模具溫度 重要性：模具溫度對塑料熔體在型腔內(nèi)的流動和塑料制品的內(nèi)在性能與表面質(zhì)量影響很大。 模具溫度的高低決定于塑料的特性、塑件尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求及其它工藝條件等。 成型周期長，脫模后翹曲變形，影響尺寸 精度； 產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，開裂，表面質(zhì)量下降。溫度過高溫度太低2、壓力塑化壓力的大小影響著塑料在料筒內(nèi)的塑化質(zhì)量和塑化能力；注射壓力的大小與注射速率相輔相成，主要對塑料的流動性充模起決定性作用。 注射成型工藝過程中的壓力,包括塑化壓力和注射壓力。重要性：塑化壓力是指采用螺桿式注射機(jī)時，螺桿頂部熔體在螺桿旋轉(zhuǎn)后退時所受的壓力，也稱為背壓，該壓力的大小可以通過液壓系統(tǒng)中的溢

12、流閥來調(diào)整。（1）塑化壓力 塑化壓力大小對熔體實(shí)際溫度、塑化效率及成型周期等均有影響。在其他條件相同的情況下，增加塑化壓力，會提高熔體的溫度及其均勻性、使色料的混合均勻并排出熔體中的氣體。但增加塑化壓力會降低塑化速率，從而延長成型周期，而且增加了塑料分解的可能性。所以，塑化壓力應(yīng)在保證塑件質(zhì)量的前提下越低越好，其具體數(shù)值是隨所用塑料的品種而異的，一般不超過2MPa。 注射機(jī)的注射壓力是指柱塞或螺桿頂部對塑料熔體所施加的壓力。 （2）注射壓力 作用是克服熔體流動充模過程中的流動阻力，使熔體具有一定的充模速率及對熔體進(jìn)行壓實(shí)。 在注射機(jī)常用表壓指示注射壓力的大小，一般在40130Mpa之間。 射壓

13、力的大小取決于注射機(jī)的類型、塑料的品種、模具結(jié)構(gòu)、模具溫度、塑件的壁厚及流程的大小等尤其是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和尺寸： 射壓力的選擇要點(diǎn)：對于熔體粘度高的塑料，其注射壓力應(yīng)比粘度低的塑料高；對薄壁、面積大、形狀復(fù)雜及成型時熔體流程長的塑件，注射壓力也應(yīng)該高；模具結(jié)構(gòu)簡單，澆口尺寸較大的，注射壓力可以較低； 對于柱塞式注射機(jī)，因料筒內(nèi)壓力損失較大，故注射壓力應(yīng)比螺桿式注射機(jī)的高； 料筒溫度高、模具溫度高的，注射壓力也可以較低 型腔充滿后，注射壓力的作用就是對模內(nèi)熔料進(jìn)行保壓補(bǔ)縮，使熔體得以壓實(shí)。 在生產(chǎn)中，保壓壓力等于或小于注射時所用的注射壓力。如果注射時和壓實(shí)時的壓力相等，則可以使塑件的收縮率減小，

14、并且尺寸穩(wěn)定性及力學(xué)性能較好。 缺點(diǎn)是會造成脫模時的殘余壓力過大，塑件脫模困難和成型周期長。 （3）時間（成型周期）完成一次注射成型所需要的時間，稱為成型周期。它是決定注射成型生產(chǎn)率及塑件質(zhì)量的一項(xiàng)重要因素。注射成型周期時間的組成：成型周期直接影響生產(chǎn)效率和設(shè)備利用率，應(yīng)在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡量縮短成型周期中各階段的時間，以提高生產(chǎn)率。 在整個成型周期中，注射時間和冷卻時間是基本組成部分，注射時間和冷卻時間的多少對塑料制品的質(zhì)量有決定性影響。注射時間中的充模時間不長，一般不超過10；保壓時間較長，一般為20120（特厚塑件可達(dá)510min），通常以塑料制品收縮率最小為保壓時間的最佳值。冷卻

15、時間主要決定于塑料制品的壁厚、模具溫度、塑料的熱性能和結(jié)晶性能。冷卻時間的長短應(yīng)以保證塑料制品脫模時不引起變形為原則，一般為30120s。冷卻時間過長，不僅會使生產(chǎn)率降低，還會因?qū)е旅撃＠щy。 注射速度對熔體的流動、充模及其制品質(zhì)量也有接影響。注射速度過大時，會在模具型腔內(nèi)引起噴射流動，導(dǎo)致塑料制品質(zhì)量變差。此外，高速注射時還存在排氣問題，即在適當(dāng)?shù)母咚俪淠l件下，如果排氣不良，模腔內(nèi)的空氣將會受到嚴(yán)重的壓縮，這不僅會使原來高速流動的熔體流速減慢，而且還會因壓縮氣體放熱而灼傷制品或產(chǎn)生熱降解。注射速度過低時，塑料制品表層冷卻快，對繼續(xù)充模不利，容易造成制品缺料，分層和明顯的熔接痕等缺陷。（4）

16、注射速度注射速度一般取1520cm/s,對于厚度和尺寸都很大的制品，注射速度可取812cm/s。如果生產(chǎn)批量較大，需要縮短成型周期，調(diào)整過程可將注射速度盡量朝數(shù)值較高的方向調(diào)整，但必須保證制品質(zhì)量不能因注射速度過快而變差。 常用熱塑性塑料注射成型的工藝參數(shù)見下面 思考與練習(xí)：4、何謂注射成型壓力？注射成型壓力的大小取決于哪些因素？ 3、注射成型工藝參數(shù)有哪四個方面？1. 注射成型前要做哪些準(zhǔn)備工作？2.完整的注射成型過程包括哪些工序 ？1. 注射成型前要做哪些準(zhǔn)備工作？答：注射成型前要做的準(zhǔn)備工作有：1、原料的檢驗(yàn)和預(yù)處理 ；2、料筒的清洗； 3、嵌件的預(yù)熱 ；4、脫模劑的使用。 答：完整的注射成型過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻定型、脫模等工序 2.完整的注射成型過程包括哪些工序 ？3、注射成型工藝參數(shù)有哪四個方面？答：注射成型工藝參數(shù)有溫度、壓力、時間和速度四個方面答案：注射機(jī)的注射壓力是指柱塞或螺桿頂部對塑料熔體所施加的壓力。