塑料注射模具設(shè)計(jì)CAI系統(tǒng)課件

塑料注射模具設(shè)計(jì)CAI系統(tǒng)塑料及其工藝特性塑料制品的設(shè)計(jì)原則塑料注射成型原理注射成型模具設(shè)計(jì)概述澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成型零部件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)?排氣系統(tǒng)攻略學(xué)習(xí)本章主要掌握以下內(nèi)容：塑料的概念，組成，分類，性質(zhì)和用途塑料的概念，組成，分類，性質(zhì)和用途塑料的加工性能塑料主要的成型方法熱塑性塑料的工藝性能注射的工藝性能緒論

上個(gè)世紀(jì)初以來，塑料由于原料來源廣泛，綜合性能優(yōu)良，成型方便，性能價(jià)格上占有優(yōu)勢，已成為原四大材料(鋼鐵、木材、煤、水泥)之后的又一大新型材料。迄今，塑料的體積產(chǎn)量已超過了金屬材料。在短短的80多年內(nèi)，走過了金屬材料兩千多年的發(fā)展歷程。塑料廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、宇航、艦船、電子電氣、化工、紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生、建筑、軍工、包裝、家具、文體用品以及生活用品等各個(gè)領(lǐng)域。特別是近年來，具有光、電、磁、生物等功能的高分子材料的出現(xiàn)，使得塑料的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大到信息民、生物等新興產(chǎn)業(yè)。塑料科技的高速發(fā)展，帶動(dòng)了塑料工業(yè)的蓬勃發(fā)展。

汽車工業(yè)

２１世紀(jì)初許多國家汽車工業(yè)重要改革措施之一是提高汽車速度、降低能耗，其主要對(duì)策是更多地采用塑料件以減輕車體重量。為此，塑料件在汽車中的用量迅速增長。據(jù)預(yù)測，２０１３年各類汽車中將有一半用可回收的塑料復(fù)合材料制造。電子電氣工業(yè)

目前，電子電氣產(chǎn)品結(jié)構(gòu)正向短、小、輕、薄方向發(fā)展，對(duì)高電磁性塑料合金、超導(dǎo)電塑料、電磁波屏蔽材料、光學(xué)性能材料、高性能復(fù)合料等，在量和質(zhì)方面都提出了更高要求。另外，高性能電線、電纜，通信用塑料，光學(xué)纖維，新型傳感器用塑料以及信息處理中用的各類記錄、存貯材料，ＣＡＤ用靜電記錄膜，縮微用膠片等在信息化社會(huì)中需求量日益增大，這些又大大促進(jìn)了塑料材料的發(fā)展。包裝工業(yè)

人們對(duì)包裝材料除了在性能方面（高阻透性、高耐熱性、保鮮、無菌等）有更高要求外，還要求節(jié)省原料、降低能耗。塑料包裝材料與傳統(tǒng)包裝材料比較具有較多優(yōu)越性。如生產(chǎn)同規(guī)格的制品，紙的能耗是塑料的３－５倍，生產(chǎn)過程中釋放的二氧化碳及氮氧化物均比塑料高。２１世紀(jì)初，塑料包裝材料仍將成為塑料的主要應(yīng)用領(lǐng)域。建材工業(yè)

塑料在建材工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用。從材料生產(chǎn)能耗比較，如聚氯乙烯為１，則鋼材為４．５，鋁材為８．８。從應(yīng)用中節(jié)能效果比較，塑料管比金屬管可減少輸水能耗５％，塑料窗比鋁窗節(jié)省采暖能耗約３０％。由此可見，２１世紀(jì)初塑料建材作為節(jié)能材料，在許多國家中的需求量將持續(xù)增長。

第一節(jié)

塑料材料及應(yīng)用一塑料的定義

塑料是指以高分子合成樹脂為主要成份、在一定溫度和壓力下具有塑性和流動(dòng)性，可被塑制成一定形狀，且在一定條件下保持形狀不變的材料。高分子結(jié)構(gòu) 高分子最普通、最重要的結(jié)構(gòu)是長鏈狀的，這就是人們發(fā)現(xiàn)的高分子的線型結(jié)構(gòu)（上圖Ⅰ）。例如，聚乙烯、聚氯乙烯的長鏈就是由C—C鍵二塑料的組成聚合物合成樹脂（40-100%）

由低分子化合物通過縮聚或聚合反應(yīng)合成的高分子化合物，是塑料的主要組成，決定塑料的類型及基本性能。添加劑

改善材料的使用性能與加工性能，節(jié)約樹脂材料（貴）固化劑促進(jìn)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而生成體型網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)，更堅(jiān)硬，穩(wěn)定增塑劑提高樹脂的可塑性和柔軟性穩(wěn)定劑防止受熱，光作用而過早老化潤滑劑防止成型過程中粘模著色劑著色阻燃劑阻燃填料等增強(qiáng)，性能改造增強(qiáng)劑石墨，三硫化鉬，石棉纖維和玻璃 纖維等。常用的添加劑三塑料的主要特性優(yōu)點(diǎn)：①大多數(shù)塑料質(zhì)輕，化學(xué)穩(wěn)定性好，不會(huì)銹蝕；②耐沖擊性好；③具有較好的透明性和耐磨耗性；④絕緣性好，導(dǎo)熱性低；⑤一般成型性、著色性好，加工成本低；四塑料的分類及特點(diǎn)

塑料的分類體系比較復(fù)雜，各種分類方法也有所交叉，按常規(guī)分類主要有以下三種： 按使用特性分類； 按理化特性分類； 按加工方法分類。?按使用特性分類通用塑料

一般是指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價(jià)格便宜的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等。工程塑料

一般脂能承受一定外力作用，具有良好的機(jī)械性能和耐高、低溫性能，尺寸穩(wěn)定性較好，可以用作工程結(jié)構(gòu)的塑料，如聚酰胺、聚砜等。特種塑料

一般是指具有特種功能，可用于航空、航天等特殊應(yīng)用領(lǐng)域的塑料。如氟塑料和有機(jī)硅具有突出的耐高溫、自潤滑等特殊功用，增強(qiáng)塑料和泡沫塑料具有高強(qiáng)度、高緩沖性等特殊性能，這些塑料都屬于特種塑料的范疇。熱塑性塑料分子結(jié)構(gòu)：分子成鏈狀或樹枝狀結(jié)構(gòu)。成型特點(diǎn)：加熱時(shí)軟化，可塑造成型，冷卻后復(fù)硬， 可反復(fù)進(jìn)行。優(yōu)點(diǎn)：加工成型簡便，機(jī)械性能較好，是塑料 中性能較好的工程塑料。缺點(diǎn)：耐熱性和剛性較差。典型品種：聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯及其共聚物 ABS（丙烯腈，丁二烯和苯乙烯），聚 甲醛，聚碳酸酯，聚苯醚等。熱固性塑料分子結(jié)構(gòu)：網(wǎng)狀或樹枝狀成型特點(diǎn)：初加熱時(shí)軟化，可塑造成型，固化之 后再加熱將不再軟化，不溶于溶劑。優(yōu)點(diǎn)：耐熱性好，受壓不易變形。缺點(diǎn)：機(jī)械性能不好（可加入填料來提高強(qiáng)度）典型品種：酚醛，環(huán)氧，氨基，不飽和聚酯，聚 硅醚樹脂等。第二節(jié)

塑料的可加工性能一塑料的加工適應(yīng)性熱塑性塑料在恒定壓力下，隨著加工溫度的變化呈現(xiàn)玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)三種狀態(tài)。玻璃態(tài)：此時(shí)塑料是堅(jiān)硬的固體。玻璃態(tài)塑料受外力作用有一定的變形能力，變形是可逆的，當(dāng)外力消失后，其變形也隨之消失。

高彈態(tài)：此時(shí)塑料變形能力增大，但變形仍是可逆的。在該狀態(tài)下可進(jìn)行真空成形、壓延成形、中空成形等。粘流態(tài)：測試塑料成形加工具有不可逆性，在成形和冷卻后，形狀永遠(yuǎn)保持下來。在該種狀態(tài)下可進(jìn)行注射、吹塑、擠塑等成形加工。?玻璃態(tài)

在玻璃化溫度以下，聚合物處于玻璃態(tài)(或結(jié)晶態(tài))，是堅(jiān)硬的固體。此時(shí)，由于分子運(yùn)動(dòng)能量低、鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，只能使主鏈內(nèi)的鍵長和鍵角有微小的改變；在宏觀上表現(xiàn)為聚合物在受力方向上有很小的普彈性變形，由于彈性模量高，形變值小，所以處于玻璃態(tài)的聚合物只能進(jìn)行一些車、銑、削、刨等機(jī)械加工。這一聚集態(tài)也是聚合物的使用態(tài)，材料使用的下限溫度稱為脆化溫度，低于脆化溫度時(shí)，材料受力容易發(fā)生斷裂破壞。?高彈態(tài)

此時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)能量增加；雖然，整個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)仍不可能，但鏈段可以通過主鏈中的單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)而不斷改變構(gòu)象，甚至可使部分鏈段滑移。由于高彈性模量比普彈性模量小四到五個(gè)數(shù)量級(jí)，所以對(duì)某些材料可進(jìn)行加壓、彎曲、中空或真空成型。由于高彈形變比普彈型變大一萬倍左右，且屬于與時(shí)間有依賴性的可逆形變，所以在成型加工中為求得符合形狀、尺寸要求的制品，往往將制品迅速冷卻到玻璃化溫度以下。對(duì)結(jié)晶型聚合物，可在玻璃化溫度至熔點(diǎn)的溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行薄膜吹塑和纖維拉伸。?粘流態(tài)

繼續(xù)升溫至粘流溫度(或熔點(diǎn))以上，聚合物大分子鏈相互滑移而轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)。呈粘流態(tài)的聚合物熔體在粘流溫度以上稍高的溫度范圍內(nèi)，常用來進(jìn)行壓延成型和某些擠出、吹塑成型。比粘流溫度更高的溫度，使聚合物大分子熱運(yùn)動(dòng)大大激化，產(chǎn)生不可逆粘性形變占絕對(duì)優(yōu)勢，這一溫度范圍常用于進(jìn)行紡絲、注射、擠出、吹塑、貼合等成型加工。過高的溫度使聚合物粘度降低會(huì)給成型帶來困難并使產(chǎn)品質(zhì)量變劣；當(dāng)溫度高到分解溫度時(shí)，會(huì)引起聚合物的分解變質(zhì)。二塑料的可擠壓性?可擠壓性：聚合物通過擠壓作用形變時(shí)獲得一定形狀并保持這種形狀的能力。

在塑料成型過程中，常見的擠壓作用有物料在擠出機(jī)和注射機(jī)料筒中、壓延機(jī)輥筒間以及在模具中所受到的擠壓作用。衡量聚合物可擠壓性的物理量：熔體的粘度(剪切粘度和拉伸粘度)。熔體粘度過高，則物料通過形變而獲得形狀的能力差(固態(tài)聚合物是不能通過擠壓成型的)；反之，熔體粘度過低，雖然物料具有良好的流動(dòng)性，易獲得一定形狀，但保持形狀的能力較差。聚合物的可擠壓性不僅與其分子結(jié)構(gòu)、相對(duì)分子質(zhì)量和組成有關(guān)，而且與溫度、壓力等成型條件有關(guān)。熔融指數(shù)：評(píng)價(jià)熱塑性塑料可擠壓性的一種方法。 在給定溫度和剪切應(yīng)力(定負(fù)荷)下，測定10min內(nèi)熱塑性塑料經(jīng)出料孔擠出的質(zhì)量以[MFR]表示。由于實(shí)測的熔體流動(dòng)速率其剪切速率僅為10-2—10-1s-1，遠(yuǎn)比實(shí)際注射或擠出成型中通常的剪切速率(10-2—10-4s-1)要低，因此[MFR]不能說明實(shí)際成型時(shí)聚合物的流動(dòng)情況。由于方法簡便易行，對(duì)成型塑料的選擇和適用性有參考價(jià)值。三塑料的可模塑性可模塑性：聚合物在溫度和壓力作用下發(fā)生形變并在模具型腔中模制成型的能力。成型方法對(duì)可模塑性的要求：能充滿模具型腔獲得制品所需尺寸精度，有一定的密實(shí)度，滿足制品合格的使用性能等。取決因素：聚合物本身的屬性(如流變性、熱性能、物理力學(xué)性能以及熱固性塑料的化學(xué)反應(yīng)性能等)，工藝因素(溫度、壓力、成型周期等)以及模具的結(jié)構(gòu)尺寸。螺旋流動(dòng)試驗(yàn)：評(píng)價(jià)聚合物的可模塑性的好壞。聚合物熔體在注射壓力作用下，由阿基米德螺旋形槽的模具的中部進(jìn)入，經(jīng)流動(dòng)而逐漸冷卻硬化為螺旋線，以螺旋線的長度來判斷聚合物流動(dòng)性的優(yōu)劣。

螺旋流動(dòng)實(shí)驗(yàn)的意義在于幫助人們了解聚合物的流變性質(zhì)，確定壓力、溫度、模塑周期等最佳工藝條件，反映聚合物相對(duì)分子質(zhì)量和配方中各助劑的成分和用量以及模具結(jié)構(gòu)，尺寸對(duì)聚合物可模塑性的影響。

為求得較好的可模塑性，要注意各影響因素之間的相互匹配和相互制約的關(guān)系；在提高可模塑性的同時(shí)，要兼顧到諸因素對(duì)制品使用性能的影響。壓力過高會(huì)引起溢料,過低充模不足,成型困難；溫度過高會(huì)使制品收縮率增大，甚至引起聚合物的分解，過低則物料流動(dòng)困難，交聯(lián)反應(yīng)不足，制品性能變劣。所以，圖中四條曲線所構(gòu)成的的面積，才是模塑的最佳區(qū)域。第三節(jié)

塑料的主要的成型方法一、注射成型原理：借助螺桿或柱塞的推力，特已塑化的塑料熔體以一定的壓力和速率注入閉合的棋具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻固化定型后開模而獲得制品。地位：注射成型在整個(gè)塑料制品生產(chǎn)中占有重要位置。除少數(shù)幾種塑料外，幾乎所有的塑料都可以注射成型。適用：注射模應(yīng)用十分廣泛，且結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。注塑的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)速度快、效率高，操作可自動(dòng)化，能成型形狀復(fù)雜的零件，特別適合大量生產(chǎn)。缺點(diǎn)是設(shè)備及模具成本高，注塑機(jī)清理較困難等。

據(jù)估計(jì)，注塑制品占所有模塑件總產(chǎn)量的三分之一；注塑模具占塑料成型模具數(shù)量的二分之一以上。

二、中空成型原理：吹塑又稱中空吹塑或中空成型。吹塑是借助壓縮空氣的壓力使閉合在模具中的熱的樹脂型坯吹脹為空心制品的一種方法，吹塑包括吹塑薄膜及吹塑中空制品兩種方法。制品：用吹塑法可生產(chǎn)薄膜制品、各種瓶、桶、壺類容器及兒童玩具等。三、壓縮成型原理：壓縮模塑又稱模壓成型或壓制。把上下（凸凹模）組成的模具安裝在壓力機(jī)上下模板之間，塑料粒料（預(yù)制坯料或粉料）在受熱或受壓作用下充滿閉合型腔，固化定型得到塑料制品適用：主要用于熱固性塑料。四、壓注成型原理：塑料粒料/坯料裝入模具的加料室，加熱加壓，熔融的塑料通過模具加料室底部的澆注系統(tǒng)充滿閉合的模具型腔，固化成型。適用：熱固性主要的成型方法之一。五、擠塑成型原理：擠塑成型又稱擠出成型，是使用擠塑機(jī)（擠出機(jī)）將加熱的樹脂連續(xù)通過模具，擠出所需形狀的制品的方法。適用：擠塑有時(shí)用于熱固性塑料的成型，也可用于泡沫塑料的成型。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是可擠出各種形狀的制品，生產(chǎn)效率高，可自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)；缺點(diǎn)是熱固性塑料不能廣泛采用此 加工，制品尺寸容易產(chǎn)生偏差。制品：管材、棒材、板材、片材以及單絲、薄膜、電線電纜的包覆和涂層制品等。六、固相成型原理：在熔融溫度下成型，沒有明顯的流動(dòng)狀態(tài)。多用于板材的二次成型加工，例如真空成型，壓縮空氣成型和壓力成型。適用：薄壁制品的成型加工，現(xiàn)在也可用于厚壁制品。此外還有壓延成型，澆鑄成型，滾塑成型，泡沫成型等。本課程主要針對(duì)在機(jī)械，電子輕工業(yè)中應(yīng)用最多的注射成型工藝和模具展開討論第四節(jié)

熱塑性塑料的工藝性能

熱塑性塑料品種每繁多，即使同一品種也由于樹脂分子及附加物配比不同而使其使用及工藝特性也有所不同。另外，為了改變?cè)衅贩N的特性，常用共聚、交聯(lián)等各種化學(xué)方法在原有的樹脂結(jié)構(gòu)中導(dǎo)入一定百分比量的其它單體或高分子等，以改變?cè)袠渲慕Y(jié)構(gòu)成為具有新的改進(jìn)物性和加工性的改性產(chǎn)品。例如，ABS即為在聚苯乙烯分子中導(dǎo)入了丙烯腈、丁二烯等第二和第三單體后成為改性共聚物，可看作稱改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯優(yōu)異綜合性能，工藝特性。由于熱塑性塑料品種多、性能復(fù)雜，即使同一類的塑料也有僅供注塑用和擠出用之分，故本章節(jié)主要介紹各種注塑用的熱塑性塑料。?收縮率

定義：塑料制品從模具中取出發(fā)生的尺寸收縮特性稱為塑料的收縮性。收縮形式：

線尺寸收縮

由于冷卻大分子鏈段運(yùn)動(dòng)困難、自由體積縮小所引起的收縮。 方向性收縮

由于熔體在充模過程中受到很大的切應(yīng)力，致使大分子鏈段沿流動(dòng)方向被“梳展”排列，冷卻時(shí)大分子力圖恢復(fù)其卷曲狀態(tài)，致使流動(dòng)方向的收縮率大子其垂直方向的收縮率。玻璃纖維增強(qiáng)塑料有其相反的效果。此外，多組分的復(fù)合塑料，由于某種原因亦有收縮異向的現(xiàn)象發(fā)生。

后收縮

當(dāng)塑件在貯存和使用條件下發(fā)生應(yīng)力松弛致使塑件發(fā)生再收縮稱為后收縮。一般塑件要經(jīng)30一60天后尺寸才能最后穩(wěn)定。通常熱塑性塑件的后收縮比熱固性大，壓注及注射成形塑件的后收縮比壓縮成形大。

后處理收縮

某些結(jié)晶性塑件讓其自然失效，完成后收縮，往往需要很長時(shí)間，故通常采用熱處理工藝，讓其有充分條件完善其結(jié)晶過程，使之尺寸盡快穩(wěn)定下來。在這一過程中塑件所發(fā)生的收縮稱之為后處理收縮。影響收縮因素：

塑料品種

塑料品種不同，其成形收縮值迥異。同一品種塑料，由于其分子量、填料及其配比的不同，則其收縮值及其各向異性的程度也不相同。熱塑性塑料的收縮值比熱因性塑料大，且收縮范圍寬、方向性更明顯。結(jié)晶性熱塑性塑料，因存在有結(jié)晶過程引起體積的縮小，內(nèi)應(yīng)力增強(qiáng)，分子取向傾向增大，導(dǎo)致其收縮方向性差別增加。另外成形后的收縮、退火或調(diào)濕處理的后收縮，一般均比熱固性塑料大。

塑件特性

塑件形狀、尺寸、壁厚、有無嵌件、數(shù)量及其布局等對(duì)塑件的收縮值亦有重大影響。

模具的影響

進(jìn)料口形式、尺寸、分布這些因素直接影響料流方向、密度分布、保壓補(bǔ)縮作用及成型時(shí)間。直接進(jìn)料口、進(jìn)料口截面大（尤其截面較厚的）則收縮小但方向性大，進(jìn)料口寬及長度短的則方向性小。距進(jìn)料口近的或與料流方向平行的則收縮大。

成形條件的影響

模溫高收縮值大，反之收縮值減小。注射壓力高、保壓時(shí)間長，塑件收縮值降低，反之收縮值增大。就熱固性塑料而言，隨預(yù)熱情況、成形溫度、成形壓力、保持時(shí)間、填料類型及硬化特性的不同，亦會(huì)對(duì)其收緒值及其收縮方向性造成影響?？傊?，成形條件不僅影響塑料的可橫塑性，且對(duì)制品的力學(xué)性能、外觀、收縮以及塑件中的結(jié)晶和取向等都有廣泛的影響。收縮率的計(jì)算：塑料制品的實(shí)際收縮率

a——成型溫度時(shí)制品的尺寸；

b——常溫時(shí)的制品尺寸；由于制品尺寸無法測量，因此常采用型腔尺寸取代：

c——常溫型腔尺寸；S計(jì)——塑料制品的計(jì)算收縮率；

當(dāng)S計(jì)已知時(shí)，可用S計(jì)來計(jì)算型腔的尺寸

c=b(1+S計(jì))a-b

bS實(shí)=S計(jì)=c-b

b塑料收縮率的選取原則：收縮率較小的塑料品種按照收縮率范圍取中間值，此值稱為平均收縮率。收縮率較大的塑料品種根據(jù)制品的形狀，特別是根據(jù)制品的壁厚來確定，厚的取上限（大值），薄的取下限（小值）。各部分尺寸收縮率不同

根據(jù)實(shí)際情況選擇。

收縮率很大的塑料

利用現(xiàn)有的或者材料部門提供的計(jì)算收縮率圖表來確定收縮率。也可以搜集一些包括該塑料實(shí)際收縮率何相應(yīng)的成型工藝條件等數(shù)據(jù)，然后用比較方法來評(píng)估。必要時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)制造一個(gè)試驗(yàn)?zāi)＞邷y出收縮率。?流動(dòng)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)： 熱塑性塑料流動(dòng)性大小，一般可從分子量大小、熔融指數(shù)、阿基米德螺旋線流動(dòng)長度、表現(xiàn)粘度及流動(dòng)比（流程長度/塑件壁厚）等一系列指數(shù)進(jìn)行分析。分子量小，分子量分布寬，分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性差，熔融指數(shù)高、螺流動(dòng)長度長、表現(xiàn)粘度小，流動(dòng)比大的則流動(dòng)性就好，對(duì)同一品名的塑料必須檢查其說明書判斷其流動(dòng)性是否適用于注塑成型。

按模具設(shè)計(jì)要求可將常用塑料的流動(dòng)性分為三類：

流動(dòng)性好——尼龍、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纖維素、聚（4）甲基戍烯； 流動(dòng)性中等——聚苯乙烯系列樹脂（如ABS、AS）、有機(jī)玻璃、聚甲醛、聚苯醚；

流動(dòng)性差——聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。影響因素：?溫度

塑料溫高則流動(dòng)性增大，但不同塑料也各有差異，聚苯乙烯（尤其耐沖擊型及MFR值較高的）、聚丙烯、尼龍、有機(jī)玻璃、改性聚苯乙烯（如ABS、AS）、聚碳酸酯、醋酸纖維素等塑料的流動(dòng)性隨溫度變化較大。對(duì)聚乙烯、聚甲醛、則溫度增減對(duì)其流動(dòng)性影響較小。所以前者在成型時(shí)宜調(diào)節(jié)溫度來控制流動(dòng)性。

?

壓力

注塑壓力增大則熔融料受剪切作用大，流動(dòng)性也增大，特別是聚乙烯、聚甲醛較為敏感，所以成型時(shí)宜調(diào)節(jié)注塑壓力來控制流動(dòng)性。?結(jié)晶 熱塑性塑料按其冷凝時(shí)無出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象可劃分為結(jié)晶型塑料與非結(jié)晶型（又稱無定形）塑料兩大類。

所謂結(jié)晶現(xiàn)象即為塑料由熔融狀態(tài)到冷凝時(shí)，分子由獨(dú)立移動(dòng)，完全處于無次序狀態(tài)，變成分子停止自由運(yùn)動(dòng)，按略微固定的位置，并有一個(gè)使分子排列成為正規(guī)模型的傾向的一種現(xiàn)象。判別這兩類塑料的外觀標(biāo)準(zhǔn)：

可視塑料的厚壁塑件的透明性而定。一般結(jié)晶性料為不透明或半透明（如聚甲醛等），無定形料為透明（如有機(jī)玻璃等）。但也有例外情況，如聚(4)甲基戍烯為結(jié)晶型塑料卻有高透明性，ABS為無定形料但卻并不透明。在模具設(shè)計(jì)及選擇注塑機(jī)時(shí)應(yīng)注意對(duì)結(jié)晶型塑料有下列要求及注意事項(xiàng)：

①料溫上升到成型溫度所需的熱量多，要用塑化能力大的設(shè)備。

②冷卻回化時(shí)放出熱量大，要充分冷卻。

③熔融態(tài)與固態(tài)的比重差大，成型收縮大，易發(fā)生縮孔、氣孔。

④冷卻快，結(jié)晶度低，收縮小，透明度高。結(jié)晶度與塑件壁厚有關(guān)，壁厚則冷卻慢，結(jié)晶度高，收縮大，物性好。所以結(jié)晶性料應(yīng)按要求必須控制模溫。 ⑤各向異性顯著，內(nèi)應(yīng)力大。脫模后未結(jié)晶化的分子有繼續(xù)結(jié)晶化傾向，處于能量不平衡狀態(tài)，易發(fā)生變形、翹曲。 ⑥結(jié)晶化溫度范圍窄，易發(fā)生未熔粉末注入模具或堵塞進(jìn)料口。

?熱敏性熱敏性系指某些塑料對(duì)熱較為敏感，在高溫下受熱時(shí)間較長或進(jìn)料口截面過小，剪切作用大時(shí)，料溫增高易發(fā)生變色、降解，分解的傾向，具有這種特性的塑料稱為熱敏性塑料。如硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物，聚甲醛，聚三氟氯乙烯等。熱敏性塑料在分解時(shí)產(chǎn)生單體、氣體、固體等副產(chǎn)物，特別是有的分解氣體對(duì)人體、設(shè)備、模具都有刺激、腐蝕作用或毒性。因此，模具設(shè)計(jì)、選擇注塑機(jī)及成型時(shí)都應(yīng)注意，應(yīng) 選用螺桿式注塑機(jī)，澆注系統(tǒng)截面宜大，模具和料筒應(yīng)鍍鉻，不得有死角滯料，必須嚴(yán)格控制成型溫度、塑料中加入穩(wěn)定劑，減弱其熱敏性能。?水敏性有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，但在高溫、高壓下也會(huì)發(fā)生分解，這種性能稱為易水解性，對(duì)此必須預(yù)先加熱干燥。?應(yīng)力敏感性

有的塑料對(duì)應(yīng)力敏感，成型時(shí)易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力并質(zhì)脆易裂，塑件在外力作用下或在溶劑作用下即發(fā)生開裂現(xiàn)象。為此，除了在原料內(nèi)加入添加劑提高開抗裂性外，對(duì)原料應(yīng)注意干燥，合理的選擇成型條件，以減少內(nèi)應(yīng)力和增加抗裂性。并應(yīng)選擇合理的塑件形狀，不宜設(shè)置嵌件等措施來盡量減少應(yīng)力集中。模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)增大脫模斜度，選用合理的進(jìn)料口及頂出機(jī)構(gòu)，成型時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)? 調(diào)節(jié)料溫、模溫、注塑壓力及冷卻時(shí)間，盡量避免塑件過于冷脆時(shí)脫模，成型后塑件還宜進(jìn)行后處理提高抗開裂性，消除內(nèi)應(yīng)力并禁止與溶劑接觸。

當(dāng)一定融熔體流動(dòng)速率的聚合物熔體，在恒溫下通過噴嘴孔時(shí)其流速超過某值后，熔體表面發(fā)生明顯橫向裂紋稱為熔體破裂，有損塑件外觀及物性。故在選用熔體流動(dòng)速率高的聚合物等，應(yīng)增大噴嘴、澆道、進(jìn)料口截面，減少注塑速度，提高料溫。?熱性能及冷卻速度

各種塑料有不同比熱、熱傳導(dǎo)率、熱變形溫度等熱性能。比熱高的塑化時(shí)需要熱量大，應(yīng)選用塑化能力大的注塑機(jī)。熱變形溫度高塑料的冷卻時(shí)間可短，脫模早，但脫模后要防止冷卻變形。熱傳導(dǎo)率低的塑料冷卻速度慢（如離子聚合物等冷卻速度極慢），故必須充分冷卻，要加強(qiáng)模具冷卻效果。熱澆道模具適用于比熱低，熱傳導(dǎo)率高的塑料。比熱大、熱傳導(dǎo)率低，熱變形溫度低、冷卻速度慢的塑料則不利于高速成型，必須選用適當(dāng)?shù)淖⑺軝C(jī)及加強(qiáng)模具冷卻。

各種塑料按其種類特性及塑件形狀，要求必須保持適當(dāng)?shù)睦鋮s速度。所以模具必須按成型要求設(shè)置加熱和冷卻系統(tǒng)，以保持一定模溫。當(dāng)料溫使模溫升高時(shí)應(yīng)予冷卻，以防止塑件脫模后變形，縮短成型周期，降低結(jié)晶度。當(dāng)塑料余熱不足以使模具保持一定溫度時(shí)，則模具應(yīng)設(shè)有加熱系統(tǒng)，使模具保持在一定溫度，以控制冷卻速度，保證流動(dòng)性，改善填充條件或用以控制塑件使其緩慢冷卻，防止厚壁塑件內(nèi)外冷卻不勻及提高結(jié)晶度等。對(duì)流動(dòng)性好，成型面積大、料溫不勻的則按塑件成型情況有時(shí)需加熱或冷卻交替使用或局部加熱與冷卻并用。為此模具應(yīng)設(shè)有相應(yīng)的冷卻或加熱系統(tǒng)。

?吸濕性 塑料中因有各種添加劑，使其對(duì)水分有不同的親疏程度，所以塑料大致可分為吸濕、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的兩種，料中含水量必須控制在允許范圍內(nèi)，不然在高溫、高壓下水分變成氣體或發(fā)生水解作用，使樹脂起泡、流動(dòng)性下降、外觀及力學(xué)性能不良。所以吸濕性塑料必須按要求采用適當(dāng)?shù)募訜岱椒耙?guī)范進(jìn)行預(yù)熱，在使用時(shí)還需用紅外線輻照以防止再吸濕。第四節(jié)

注射的工藝過程注射成型工藝過程主要包括以下三個(gè)過程：

成形前的準(zhǔn)備 注射 塑件后處理成型前的準(zhǔn)備為了使注射成型生產(chǎn)順利進(jìn)行和保證制品質(zhì)量，生產(chǎn)前需要進(jìn)行： 原料預(yù)處理 清洗機(jī)筒 預(yù)熱嵌件 選擇脫模劑等一系列準(zhǔn)備工作。原料預(yù)處理

生產(chǎn)前對(duì)成型物料所要進(jìn)行的預(yù)處理工作大體包括以下兩項(xiàng)內(nèi)容。?分析檢驗(yàn)成型物料的質(zhì)量

根據(jù)注射成型對(duì)物料的工藝特性要求，檢驗(yàn)物料的含水量、外觀色澤、顆粒情況、有無雜質(zhì)并測試其熱穩(wěn)定性、流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)。如果檢測中出現(xiàn)問題，應(yīng)及時(shí)采取措施解決。對(duì)于粉狀物料，在注射成型前，經(jīng)常還需將其配制成粒料，因此其檢驗(yàn)工作應(yīng)放在配料后進(jìn)行。?預(yù)熱干燥 對(duì)于吸濕性或粘水性強(qiáng)的成型物料(聚酰胺等)，應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的含水量要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥。目的是為了除去物料中過多的水分及揮發(fā)物，以防止成型后制品出現(xiàn)氣泡和銀紋等缺陷，同時(shí)也可以避免注射時(shí)發(fā)生水降解。對(duì)于吸濕性或粘水性不大的成型物料，如果包裝貯存較好，也可不必預(yù)熱干燥。干燥成型物料預(yù)熱干燥成型物料的方法很多，通?？稍诳諝庋h(huán)干燥箱中進(jìn)行，但要注意物料厚度以18一19mm左右為宜，最厚也不要超過30mm，以利于空氣循環(huán)流通。?對(duì)于多品種、小批量物料：循環(huán)熱風(fēng)、紅外線及遠(yuǎn)紅外線等較為簡單的設(shè)備預(yù)熱于燥。?大批量物料：抽濕干燥機(jī)或采用負(fù)壓沸騰干燥法。高溫下易氧化變色的塑料(如聚酰腦等)，可采用真空干燥法。除了上述方法外，還可采用料斗干燥新工藝，這種方法不僅能使干燥設(shè)備與注射機(jī)相連，簡化生產(chǎn)工序，而且還兼起除濕作用。清洗機(jī)筒

?原因：生產(chǎn)中如需改變塑料品種、更換物料、調(diào)換顏色，或發(fā)現(xiàn)成型過程中出現(xiàn)了熱分解或降解反應(yīng)，均應(yīng)對(duì)注射機(jī)的機(jī)筒進(jìn)行清洗。

?方法：通常，柱塞式機(jī)筒存料量大，必須將機(jī)筒拆卸清洗。對(duì)于螺桿式機(jī)筒，可采用對(duì)空注射法清洗。

?注意事項(xiàng)：

?

欲換物料的成型溫度高于機(jī)衙內(nèi)殘料的成型溫度時(shí)，應(yīng)將機(jī)筒和噴嘴溫度升高到欲換物料的最低成型溫度，然后加入欲換物料，并連續(xù)對(duì)空注射，直到全部殘料除盡為止。

?

欲換物料的成型溫度低于機(jī)筒內(nèi)殘料的成型溫度時(shí)，應(yīng)將機(jī)筒和噴嘴溫度升高到欲換物料的最高成型溫度，切斷電源、加入欲換物料。

?

殘料屬熱敏性塑料時(shí)，應(yīng)從流動(dòng)性好、熱穩(wěn)定性高的聚乙烯、聚苯乙烯等塑料中選擇粘度較高的品級(jí)作為過渡料對(duì)空注射。預(yù)熱嵌件

為了滿足導(dǎo)電和強(qiáng)度的要求，塑件內(nèi)常要嵌入鑲嵌件。成形后鑲嵌件周圍由于鑲嵌件與熔料之間的溫差產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致鑲嵌件四周強(qiáng)度下降，甚至出現(xiàn)裂紋。因此，成形前需對(duì)金屬鑲嵌件進(jìn)行預(yù)熱，以降低溫差，減小內(nèi)應(yīng)力。對(duì)于成形時(shí)容易開裂的塑料，如聚碳酸酯、聚礬、聚苯醚等，其鑲嵌件尤其需要預(yù)熱。較大型鑲嵌件也要預(yù)熱。對(duì)于成形時(shí)不易產(chǎn)生裂紋的塑料，在鑲嵌件較小時(shí)可以不預(yù)熱。預(yù)熱溫度因不同材料而異，鍍鋅或鍍鉻件一般為110—130℃，無鍍層的鋁合金、飼合金為150℃。選擇脫模劑原因：在注射成形后，如果工藝條件合理，模具設(shè)計(jì)正確，塑件起模較順利。如果工藝條件控制欠佳或塑件形狀復(fù)雜，起模就更困難。為此，在實(shí)際生產(chǎn)中常使用起模劑，減小起模中的困難。常用的起模劑：

?硬脂酸鋅，除聚酰胺外，一般塑料均可使用； ?液體石蠟(白泊)，用于聚酷胺塑件； ?硅泊，它的潤滑效果良好，但價(jià)格較貴，使用較麻煩，需配制成甲苯溶液，涂抹在模腔表面，并且還要加熱干燥。注射

塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱，塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具的型腔，其過程可以分為充型，壓實(shí)，保壓，倒流和冷卻五個(gè)階段。

充模準(zhǔn)備期

由于注射成型是一個(gè)間歇過程，因而需定入模準(zhǔn)備期也稱柱塞或螺桿的空載期，相當(dāng)于右圖上的t0到tA這段時(shí)間。特點(diǎn)是：柱塞或螺桿在t0時(shí)刻雖已開始前進(jìn)，但由于使料簡前端的熔體升壓并流過噴孔與模具的澆道系統(tǒng)需要一定的時(shí)間，故在tl時(shí)刻前熔體尚未進(jìn)入模腔。由于熔體高速通過截面很小的噴孔和澆道受到很大的流動(dòng)阻力并產(chǎn)生大量的剪切摩擦熱，故在這一時(shí)期結(jié)束時(shí)物料溫度明顯升高而作用在柱塞上的壓力和噴孔內(nèi)的壓力均迅速升高。充模期

這一時(shí)期從tA時(shí)刻開始，至熔體到達(dá)模腔末端的時(shí)刻tB結(jié)束。在這一時(shí)期柱塞或螺桿繼續(xù)快速前進(jìn)，直至熔體完全充滿模腔。

由于充模期的時(shí)間很短，模具對(duì)熱熔體的冷卻作用不顯著，加之充模速度很高的熔體在模腔內(nèi)流動(dòng)時(shí)仍有一定量的剪切摩擦熱產(chǎn)生，故充模結(jié)束時(shí)物料溫度有一定升高，達(dá)到成型周期內(nèi)的最高值。在模腔未完全充滿之前，熔體在其中流動(dòng)的阻力不大，故模腔內(nèi)的壓力仍比較低，但作用在柱塞上的壓力和噴孔內(nèi)的壓力均上升到最高值。

壓實(shí)期

這一時(shí)期從tB時(shí)刻開始，至柱塞到達(dá)其前進(jìn)行程的最大位置的時(shí)刻tC結(jié)束。

在此之前模腔雖已為熔體充滿，但由于充模期結(jié)束時(shí)噴嘴內(nèi)的壓力遠(yuǎn)高于模腔內(nèi)的壓力，故進(jìn)入這一時(shí)期后仍有少量熔體被擠進(jìn)模腔，使模腔內(nèi)熔體密度增大而壓力急劇升高，壓實(shí)期結(jié)束時(shí)模腔內(nèi)壓力達(dá)到成型周期內(nèi)的最高值。因受到低溫模具的冷卻，物料溫度在這一時(shí)期開始下降。保壓期 這一時(shí)期從tC時(shí)刻開始，到柱塞開始退回的時(shí)刻tD結(jié)束。壓實(shí)期結(jié)束后校塞并不立即退回，而需要在最大前進(jìn)位置再保持一段時(shí)間，在此期間作用在柱塞上的壓力和噴孔內(nèi)的壓力保持最大值不變，而由于模具的冷卻作用使模腔內(nèi)料溫下