第三章塑料注射模具設(shè)計的基本知識

2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計本節(jié)重點內(nèi)容：塑料注射成型工藝過程；塑料注塑機與注射模具的配合關(guān)系。

第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計1-1塑料成型第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計1-1-1注射成型注射成型——又稱注塑成型(InjectionMolding)，主要用于熱塑性塑料的成型，也可用于熱固性塑料的成型。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計一、注射成型特點成型周期短，生產(chǎn)效率高，易于實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)；能一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件；對成型各種塑料的適應(yīng)性強，到目前為止，幾乎所有的熱塑性塑料（除氟塑料外）及一些熱固性塑料均可用此方法成型；注射成型的設(shè)備價格及模具制造費用較高，對于單件及小批量的塑料件生產(chǎn)不宜采用此法。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計二、注射成型分類：普通注射成型：主要針對要求較低的熱塑性塑料和一些熱固性塑料塑料制品成型；精密注射成型：可以成型要求較高的塑料制品；特種注射成型：共注射成型、結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射成型等等。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計三、注射成型設(shè)備1、注塑機的主要作用：加熱熔融塑料，達粘流態(tài)；在一定壓力和速度下將塑料注入型腔；注射結(jié)束，進行保壓與補縮；開模與合模動作；頂出塑件。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計2、注塑機的分類：兩種分類方法A、按照注塑機的注射方向和模具的開合方向分類：第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計典型臥式注塑機第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計臥式注塑機特點：優(yōu)點：重心低，穩(wěn)定，加料、操作及維修均很方便，塑件推出后可自行脫落，便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)；缺點：模具安裝較麻煩，嵌件放入模具有傾斜和脫落的可能，機床占地面積較大；是當(dāng)前廣泛應(yīng)用的一種。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計立式注塑機特點：注射系統(tǒng)與合模系統(tǒng)軸線垂直于地面的注塑機。優(yōu)點：這類注塑機占地面積較小，模具裝卸方便，動模側(cè)安放嵌件便利；缺點：重心高、不穩(wěn)定，加料較困難推出的塑件要人工取出，不易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)；注射系統(tǒng)一般為柱塞結(jié)構(gòu)，注射量小于60g。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計角式注塑機特點：注射系統(tǒng)與合模系統(tǒng)軸線相互垂直布置的注塑機。常見的角式注塑機是沿水平方向合模，沿垂直方向注射，這類注塑機結(jié)構(gòu)簡單。缺點：機械傳動無準(zhǔn)確可靠的注射和保壓壓力及鎖模力，模具受沖擊和振動較大。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計B、按注射裝置分類：柱塞式注塑機和螺桿式注塑機（1）柱塞式注塑機：以加熱料筒、分流梭和柱塞實現(xiàn)成型物料的塑化及注射。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計柱塞式注塑機存在的缺點：①塑化不均：塑料靠料筒壁和分流梭傳熱，柱塞推動塑料無混合作用，易產(chǎn)生塑化不均的現(xiàn)象。②最大注射量受限：最大注射量取決于料筒的塑化能力（與塑料受熱面積有關(guān)）與柱塞直徑和行程。③注射壓力損失大：很大一部分壓力用在壓實固體塑料和克服塑料與料筒摩擦。④注射速度不均：從柱塞開始接觸塑料到壓實塑料，注射速度逐漸增加。⑤易產(chǎn)生層流現(xiàn)象且料筒難于清洗第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計

（2）螺桿式注塑機：以同一螺桿實現(xiàn)成型物料的塑化和注射。成型物料的混煉塑化均勻，沒有材料滯流，構(gòu)造簡單，是當(dāng)前應(yīng)用廣泛的機型。

第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計（3）螺桿式注塑機與柱塞式注塑機的比較：

螺桿式較柱塞式多一旋轉(zhuǎn)動作，產(chǎn)生分力，可使材料在螺旋槽間產(chǎn)生混煉作用，增加了塑化能力。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計（4）螺桿式注塑機的優(yōu)點：可成型形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高及帶各種嵌件的塑件；塑化能力強，成型周期短、效率高，生產(chǎn)過程可實現(xiàn)自動化；由于加熱筒的壓力損失小，用較低的射出壓力也能成型；加熱筒內(nèi)的材料滯留處少，熱穩(wěn)定性差的材料也很少因滯留而分解。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計四、注塑機的組成注塑機構(gòu)：主要作用是使固態(tài)的成型物料均勻地塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠的壓力和速度將熔融物料注入到閉合的模具型腔中。注塑機構(gòu)包括加熱器、料筒、螺桿（或柱塞與分流梭）及噴嘴等部件。鎖模機構(gòu)：鎖模機構(gòu)的作用有三點：第一是鎖緊模具；第二是實現(xiàn)模具的開合動作；第三是開模時頂出模內(nèi)制品。液壓傳動和電氣控制系統(tǒng)：液壓傳動和電氣控制系統(tǒng)是保證注射成型過程按照預(yù)定的工藝要求（壓力、速度、時間、溫度）和動作程序能準(zhǔn)確進行而設(shè)置的。

第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計以螺桿式注塑機為例：第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計五、注塑機基本參數(shù)1.額定注射量

所需一次注射量：完成一次注射所需從料筒中注射出的塑料熔體量，等于(單個塑件質(zhì)量×型腔個數(shù)＋澆注系統(tǒng)消耗質(zhì)量)。

0.2mmax≤nm＋m1≤0.8mmax

mmax：注塑機額定最大注射量

n：型腔個數(shù)

m1：澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計

2、額定注射壓力

注塑機的額定注射壓力是否大于成型時所需的注射壓力

p公≥p注其中:P注——塑料成型時所需的注射壓力，一般在40～130MPaP公——注塑機公稱注射壓力第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計脹模力

的產(chǎn)生：第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計

3、額定鎖模力

當(dāng)高壓的塑料熔體充滿模具型腔時，會產(chǎn)生使模具分型面脹開的力，這個力大小等于塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔的壓強，它應(yīng)小于注塑機的鎖模力F，才能保證注射時不發(fā)生溢料現(xiàn)象，即：

式中FZ——熔融塑料在分型面上的脹開力(N)；

A——單個塑件在模具分型面上的投影面積（mm2)A1——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（mm2）

P——塑料熔體對型腔的成型壓強（MPa）,其大小一般是注射壓力的80%

常用塑料注射成型時所選用的型腔壓強值詳見表1-4，通常取20~40MPa（注：1MPa=1×106N/m2）。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計顆粒、粉狀塑料注塑機料筒加熱熔融充模冷卻固化塑件六、注射成型的過程第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計1.成型前準(zhǔn)備原料檢驗原料染色原料干燥質(zhì)量體積流動性水分及揮發(fā)物含量收縮率烘箱干燥紅外線干燥熱板干燥高頻干燥第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計2.注射工藝過程原料檢驗預(yù)處理合模注射裝入料斗保壓脫模裝入嵌件清理料筒清理模具涂脫模劑嵌件清理、預(yù)熱塑化塑件后處理冷卻第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計3.制品的后處理

放在一定溫度的紅外線或循環(huán)熱風(fēng)烘箱、液體介質(zhì)中（礦物油，石蠟）一段時間，再緩慢冷卻。

將剛從模具中脫出的塑件放在熱水中(100～120℃)，隔絕空氣，進行防氧化處理，達到吸濕平衡。調(diào)濕后緩冷至室溫。退火：調(diào)濕：

退火的溫度：高于使用溫度10～20℃，低于相變溫度10～20℃。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計七、注射成型工藝參數(shù)：溫度、壓力、時間1.溫度料筒溫度、噴嘴溫度：影響塑料的塑化和流動模具溫度：影響塑料的流動和冷卻第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計（1）料筒溫度（料溫）：Tf（Tm）～Td溫度分布：由料斗一側(cè)至噴嘴一側(cè)逐步升高。料溫對制件質(zhì)量影響：注射溫度強度、密度溫度過低：不利于塑化，熔融后粘度較大，流動成型困難，成型后制件容易出現(xiàn)熔接痕、表面無光澤和缺料。溫度過高：易引起降解?？偟倪x擇原則：在不發(fā)生降解前提下，適當(dāng)升高料溫。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計注意要點：螺桿式注塑機料溫可比柱塞式注塑機料溫低；薄壁形狀復(fù)雜制件可適當(dāng)取較高溫度；判斷料溫是否合適，采取對空注射，料溫合適料流狀態(tài)應(yīng)是：連續(xù)、光滑、色澤均勻。（2）噴嘴溫度噴嘴溫度一般略低于料筒的最高溫度，以防止直通式噴嘴發(fā)生“流涎現(xiàn)象”。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計（3）模具溫度

模具溫度指和制件接觸的型腔表壁溫度，直接影響熔體充模流動行為、制件的冷卻速度和成型后的制件性能。模具溫度，熔體流動性，塑件密度，結(jié)晶度，所需充模壓力，制件表面質(zhì)量。但冷卻時間、收縮率、脫模后的翹曲變形。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計選擇和控制原則：模溫必須低于塑料熱變形溫度（避免脫模被頂穿或發(fā)生較大翹曲變形）；對高粘度塑料為保證流動充模性能，選擇高模溫，對粘度小的塑料選較低模溫，提高生產(chǎn)率厚壁件不宜采用較低模溫（避免應(yīng)力和氣泡）第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計2.壓力（1）塑化壓力：又稱“背壓”，是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力。增加背壓能增加塑化時的剪切作用，摩擦熱量增多，提高熔體溫度并使溫度均勻，但會降低塑化的速度，增大背壓的同時應(yīng)相應(yīng)提高螺桿轉(zhuǎn)速。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計（2）注射壓力

作用：用以克服熔體從料筒流向型腔的流動阻力、提供充模速度以及對熔料進行壓實等。

影響：與注射速度密切相關(guān)，對塑料熔體的流動和充模起決定作用。如果注射壓力選擇過小，成型過程中壓力損失過大可致模腔壓力不足，不能充滿；如果注射壓力過大，可能出現(xiàn)漲模、溢料等現(xiàn)象。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計注射壓力對料流的影響：注射壓力過小，充模速度慢，甚至可使型腔難于充滿。注射壓力很大澆口又較小時，出現(xiàn)噴射流動，容易在制件表面出現(xiàn)銀絲。注射壓力對塑件質(zhì)量影響：壓力取向程度、料流長度、密度、強度收縮率第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計注射壓力選擇原則：粘流溫度高和粘度大的塑料，宜用較大注射壓力；尺寸大、形狀復(fù)雜的、薄壁制件，流動阻力大，需要較大的注射壓力；熔體溫度較低時，適當(dāng)增加注射壓力。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計3.時間注射成型周期注射時間流動充模時間保壓時間冷卻時間其它操作時間：包括開模、脫模、合?！偫鋮s時間成型周期：完成一次注射成型過程所需的時間流動充模時間：柱塞或螺桿前進時間保壓時間：柱塞或螺桿停留在前進位置的時間第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計

冷卻時間：指注射結(jié)束到開啟模具這一階段所經(jīng)歷的時間。其長短受熔體溫度、模具溫度、脫模溫度、制件厚度影響。

不能過短：應(yīng)保證制件在脫模時具有一定剛度，不因溫度過高發(fā)生翹曲和變形。

不能過長：制件在模內(nèi)冷卻時間過長會造成制件收縮量大而抱緊模具，致使脫模困難。第一章塑料注射模具設(shè)計的基本知識2023年2月6日塑料成型工藝與模具設(shè)計1-2注塑機與模具一、噴嘴尺寸澆口套球面R和噴嘴前端球面半徑R0噴嘴孔徑d0和澆口套小端孔徑d正確