注塑成型知識(shí)

注塑成型知識(shí)第一頁，共五十一頁，2022年，8月28日一射出機(jī)組件

典型的射出成形機(jī)如圖1所示，主要包括了射出系統(tǒng)、模具系統(tǒng)、油壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、和鎖模系統(tǒng)等五個(gè)單元。圖1第二頁，共五十一頁，2022年，8月28日1.1射出系統(tǒng)射出系統(tǒng)包括了料斗(hooper)、回轉(zhuǎn)螺桿與料筒(barrel)組合，和噴嘴(nozzle)，如圖2。圖2第三頁，共五十一頁，2022年，8月28日1.2模具系統(tǒng)

模具系統(tǒng)包括了導(dǎo)桿、固定模板、移動(dòng)模板、和容納模穴、豎澆道、流道系統(tǒng)、頂出銷和冷卻管路的范本.圖3第四頁，共五十一頁，2022年，8月28日1.3射出成形系統(tǒng)

通常包括：豎澆道、冷料井、主流道、分枝流道、澆口和穴位。如圖4圖4第五頁，共五十一頁，2022年，8月28日1.4射出機(jī)操作順序(a)關(guān)閉模具；(b)充填模穴；(c)保壓；(d)螺桿后退；(e)頂出塑件；(f)關(guān)閉模具圖5第六頁，共五十一頁，2022年，8月28日1.5射出成形的周期射出成形的周期時(shí)間根據(jù)制程的塑件重量、肉厚、塑料性質(zhì)、機(jī)器設(shè)定參數(shù)而改變。典型的周期時(shí)間可能從數(shù)秒鐘到數(shù)十秒。1--充填（射出階段）2--保壓與冷卻3--開啟模具4--頂出塑件5--關(guān)閉鎖具圖6第七頁，共五十一頁，2022年，8月28日澆口

料斗分枝流道

主流道

噴嘴

豎澆道

料筒

回轉(zhuǎn)式螺桿

模穴二原料在注塑機(jī)里的路徑第八頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.1回轉(zhuǎn)式螺桿回轉(zhuǎn)式螺桿分為進(jìn)料區(qū)、壓縮區(qū)、和計(jì)量區(qū)，如圖7圖7第九頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.1.1螺桿旋轉(zhuǎn)速度

螺桿旋轉(zhuǎn)速度是塑化螺桿的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速越快，塑料螺桿溝槽壓縮得越激烈，產(chǎn)生更大量的剪切熱。壓縮比（TF/TM）：指進(jìn)料段與計(jì)量段每節(jié)螺紋溝槽的容積比，TF/TM一般取2-3，壓縮比越大，剪切作用越大。長徑比（L/D）:是指螺桿的有效長度L與直徑D的比，這個(gè)比值越大就能達(dá)到混煉良好的樹脂，L/D比一般取16-20。第十頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.1.2.射出壓力（1）射出壓力的作用克服塑料熔體從料筒流向模具型腔的流動(dòng)阻力，給予熔體一定的充模速度及對熔體進(jìn)行壓實(shí)、補(bǔ)縮。（2）射出壓力對注塑過程的影響在一定程度上決定塑料的充模速率；適當(dāng)提高充模階段的注射壓力，可提高充模速率、增加熔體的流動(dòng)長度和制品的熔接痕強(qiáng)度，制品密實(shí)、收縮率下降，但制品易取向，內(nèi)應(yīng)力增加。射出壓力較低時(shí)，塑料熔體呈鋪展流動(dòng)，流速平穩(wěn)、緩慢，但延長了注射時(shí)間，制品易產(chǎn)生熔接痕、密度不勻等缺陷；當(dāng)注射壓力較高，而澆口又偏小時(shí)，熔體為噴射式流動(dòng)，這樣易將空氣帶入制品中，形成氣泡、銀紋等缺陷，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)灼傷制品。（3）射出壓力的設(shè)定流動(dòng)比大，形狀復(fù)雜，熔體流動(dòng)阻力大，用較高射出壓力；熔體粘度高、潤滑性差，宜用較高的射出壓力；第十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日射出壓力與設(shè)計(jì)、成形參數(shù)、材料的關(guān)系

第十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日續(xù)表第十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.1.3.保壓壓力（1）在模腔充滿后，為了對模內(nèi)熔體進(jìn)行壓實(shí)、補(bǔ)縮而通過螺桿繼續(xù)施加的注射壓力稱為保壓壓力。（2）保壓壓力對注塑的影響通常，保壓壓力較高時(shí)，制品的收縮率減小，密度增加；表面光潔度、熔接痕強(qiáng)度提高，缺點(diǎn)是：脫模時(shí)制品中的殘余應(yīng)力較大、易產(chǎn)生溢邊。（3）保壓壓力的設(shè)定可與注射壓力相等，一般稍低于注射壓力。第十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日背壓（塑化壓力）

螺桿頭部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力稱背壓或塑化壓力。預(yù)塑時(shí)，只有螺桿頭部的熔體壓力，克服了螺桿后退時(shí)的系統(tǒng)阻力后，螺桿才能后退。（1）背壓的作用及其對預(yù)塑的影響①有助于螺槽中物料的密實(shí)，驅(qū)趕走物料中的氣體，減慢螺桿退回速度，延長物料在螺桿中的熱歷程與剪切歷程，改善塑化質(zhì)量，但過高背壓會(huì)增加螺桿計(jì)量段熔體的反流與漏流，延長預(yù)塑完成的時(shí)間；②增加熔體內(nèi)壓力，加強(qiáng)剪切效果，形成剪切熱，使大分子熱能增加，從而有助于提高熔體溫度及其均勻性。但過高背壓易引起過熱而使物料發(fā)生降解。（2）背壓的設(shè)定①熱敏性塑料、高粘度塑料、過低熔體粘度塑料都不宜用高背壓；②熱穩(wěn)定性較好、熔體粘度適中的塑料，可適當(dāng)提高背壓；③背壓高低的設(shè)定，還需視噴嘴類型與加料方式而作相應(yīng)調(diào)整。第十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.1.5.注射速率（1）單位時(shí)間內(nèi)注入模腔中的塑料熔體的容積。（2）注射速率對注塑過程的影響①高速注射可以減少模腔內(nèi)的熔體溫差，改善壓力傳遞效果，可得到密度均勻、內(nèi)應(yīng)力小的精密制品；②高速注射可采用低溫模塑，縮短成型周期，特別在成型薄壁、長流程制品時(shí)能獲得較優(yōu)良的制品。③注射速率過高，熔體流經(jīng)噴嘴澆口等處時(shí)，易產(chǎn)生大量的磨擦熱，導(dǎo)致物料燒焦以及吸入氣體和排氣不良等現(xiàn)象，影響到制品的表面質(zhì)量，產(chǎn)生銀紋、氣泡。④高速注射不易保證注射與保壓壓力穩(wěn)定地切換，會(huì)因過填充而使制品出現(xiàn)溢邊。（3）注射速率的設(shè)定（應(yīng)綜合塑料品種、其它工藝條件、制品及模具狀況而定）如熔體粘度的剪切變稀行為較強(qiáng)，宜用高速充模。對薄壁長流程制品，宜用高速充模。第十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.1.6緩沖量緩沖量(cushion)是螺桿的最大允許前進(jìn)位置與最末端的前進(jìn)位置之間的差值。假如允許螺桿行程設(shè)為最大值，緩沖量為零，螺桿將前進(jìn)至碰到噴嘴后才停止。通常，緩沖量設(shè)定為3~6mm（1/8~1/4英）。第十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.1.7流動(dòng)比塑料在模穴中的流動(dòng)性與黏度有密切關(guān)係，黏度愈低、流動(dòng)性愈佳，當(dāng)然流動(dòng)的距離(L)也越長。流動(dòng)的距離越長，阻力越大，越不易流動(dòng)，成品的厚度越薄，流動(dòng)阻力也相對提高。流動(dòng)比即指塑料流動(dòng)的長度(L)與成品厚度(t)之比。塑料在模穴中的流動(dòng)比應(yīng)小於物性表之?dāng)?shù)值，否則會(huì)有充填不良的現(xiàn)象。模溫、料溫高、模穴拋光度佳時(shí)，流動(dòng)比值可取高(上限)。第十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.2料筒注塑過程中需要控制的溫度有：料筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度和油溫。2.2.1.料筒溫度－－料筒表面的加熱溫度（1）料筒溫度控制的初步規(guī)則①加料段用較低的溫度，一般在熔點(diǎn)附近，并在料斗座處通冷卻水，防止物料“架橋”，保證較高的固體輸送效率。②壓縮段溫度一般比所用塑料的熔點(diǎn)高15－30℃；③計(jì)量段溫度一般比壓縮段溫度高15－30℃；料筒最高溫度區(qū)必須低于塑料的分解溫度Td；對于Tf～Td

的范圍較窄的塑料，料筒溫度應(yīng)偏低些，比Tf稍高即可；而對于Tf～Td的范圍較寬的塑料，料筒溫度可適當(dāng)高些，即比Tf高得多一些。如PVC、POM塑料，受熱后易分解，因此料筒溫度設(shè)定低一些；而PS、PE塑料的Tf～Td

范圍較寬，料筒溫度應(yīng)可以相應(yīng)設(shè)定得高些。第十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日（2）料筒溫度控制的進(jìn)一步考慮①雖同一塑料品種，但牌號(hào)不同，分子量高、分子量分布窄者，宜用較高的料筒溫度；②填充、增強(qiáng)塑料，隨填充劑、增強(qiáng)纖維的用量增加，宜用較高的料筒溫度；③加有增塑劑或提高流動(dòng)性的助劑時(shí)，隨著用量的增加，宜用較低的料筒溫度；④注塑薄壁長流程制品、形狀復(fù)雜或帶有金屬嵌件的制品、其它充模時(shí)間較長或?yàn)樾璺乐谷哿线M(jìn)入模腔后過早冷凝以保證順利充模的情況下，宜用較高的料筒溫度；⑤根據(jù)“對空注射法”料條，確定較佳的料筒的溫度。⑥根據(jù)制品的質(zhì)量情況進(jìn)行細(xì)調(diào)，如表面光潔度或其它外觀狀況、收縮率、取向程度、內(nèi)應(yīng)力大小等。第二十頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.3噴嘴（1）噴嘴的作用－－加速熔體流動(dòng)、調(diào)整熔體溫度和使物料均化。（2）控制噴嘴溫度原因在注射過程中，噴嘴與模具直接接觸，由于噴嘴本身熱慣性很小，與較低溫度的模具接觸后，會(huì)使噴嘴溫度很快下降，導(dǎo)致熔料在噴嘴處冷凝而堵塞噴嘴孔或模具的澆注系統(tǒng)，而且冷凝料注入模具后也會(huì)影響制品的表面質(zhì)量及性能。（3）噴嘴溫度的設(shè)定①噴嘴溫度通常要略低于料筒的最高溫度。一方面可防止或減輕“流涎”現(xiàn)象，另一方面，部分抵消注射時(shí)熔體流經(jīng)噴嘴收斂流道引起的摩擦溫升，防止實(shí)際料溫過高而使塑料發(fā)生分解。②隨噴嘴類型、噴嘴加熱圈的安裝狀況、其它注塑工藝參數(shù)作相應(yīng)調(diào)整。③根據(jù)“對空注射”和對制品的“直觀分析”，確定較佳的噴嘴溫度。第二十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.4豎澆道豎澆道尺寸主要決定于塑件尺寸，特別是塑件的肉厚。圖8是建議的豎澆道設(shè)計(jì)規(guī)范。不具有銳角的系統(tǒng)有助于塑料的流動(dòng)，所以，應(yīng)該將豎澆道根部設(shè)計(jì)成半徑r2的圓角。其它的設(shè)計(jì)規(guī)格如下列：Dco≧tmax+1.5(mm)Ds≧Dn+1.0(mm)α≧1°~2°tan(α)=(Dco–D)/2L圖8豎澆道根部的圓角可以改善熔膠的流動(dòng)第二十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.5流道系統(tǒng)流道系統(tǒng)將熔膠從豎澆道引導(dǎo)到模穴內(nèi)，要推動(dòng)熔膠流過流道系統(tǒng)就需要額外的壓力。當(dāng)熔膠流經(jīng)流道系統(tǒng)時(shí)，產(chǎn)生的剪切熱（摩擦熱）使熔膠溫度升高，有助于熔膠的流動(dòng)。

第二十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日良好的流道系統(tǒng)有下列好處：可以決定最佳的模穴數(shù)目確定熔膠可以填飽模穴可以達(dá)成多模穴系統(tǒng)之平衡充填可以達(dá)成多澆口之模穴的平衡充填可以使廢料最少化使塑件頂出較容易達(dá)成能源使用效率最佳化可控制充填時(shí)間／保壓時(shí)間／成形周期時(shí)間第二十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日模穴數(shù)目模穴數(shù)目的多寡取決于可應(yīng)用的生產(chǎn)時(shí)間射出機(jī)射出量的大小、所需之塑件品質(zhì)、射出機(jī)塑化能力、塑件形狀與尺寸。（1）產(chǎn)品數(shù)量一定量塑件所需的時(shí)間（tm）、每批次的塑件數(shù)量（L）、生產(chǎn)一模塑件所需的時(shí)間（tc）、和淘汰因子（K）

K=1/（1-不良率）模穴數(shù)=L×K×tc/tm第二十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日(2)射出量能射出機(jī)的射出量能也是決定模穴數(shù)目的一個(gè)重要因素，取射出量能的80﹪為射出重量(S)，再除以塑件重量（W），即可計(jì)算出模穴數(shù)目。模穴數(shù)目=S/W(3)塑化能力射出機(jī)的塑化能力是影響模穴數(shù)目的另一個(gè)重要因素。將射出機(jī)的塑化能力（P）除以每分鐘估計(jì)的射出次數(shù)(X)和塑件重量(W)，即可計(jì)算出模穴數(shù)目。模穴數(shù)目=P/(X×W)第二十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.5.2流道配置標(biāo)準(zhǔn)流道系統(tǒng)（魚骨形）H形流道系統(tǒng)（H-bridge，或分枝形）輻射流道系統(tǒng)（radial，或星形）圖9第二十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日各流道系統(tǒng)的特點(diǎn)：H形和幅射流道系統(tǒng)模穴相同的流動(dòng)距離和流道尺寸相同的充填條件自然平衡魚骨形流道系統(tǒng)非自然平衡相同的模具內(nèi)塞進(jìn)更多模穴改變流道直徑與長度，澆口尺寸第二十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日改變流道直徑與長度，澆口尺寸改變澆口尺寸影響澆口的冷凝時(shí)間太小的流道口徑流道內(nèi)的熔膠提前凝固影響塑件的均質(zhì)造成短射快速充填熔膠黏滯性降低增加剪切熱非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的流道口徑會(huì)增加模具的制作成本與維修成本第二十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日使用不同射出速度之不平衡流道系統(tǒng)的流動(dòng)模式：①低進(jìn)澆速率將先充飽遠(yuǎn)離豎澆道的模穴②高進(jìn)澆速率則先充飽靠近豎澆道的模穴圖10第三十頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.5.3流道截面常見的流道截面如圖11，包括：.圓形流道.梯形流道.改良梯形流道（圓形與梯形之組合）.半圓形流道.長方形流道圖11常用的流道截面形狀圓形流道①優(yōu)點(diǎn)：最大體積與表面積比值具；最小的壓力降和熱損失。②缺點(diǎn)：須在兩側(cè)模板都進(jìn)行加工，模具加工成本通常較高昂，而且合模時(shí)兩側(cè)的半圓也必須對齊。第三十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.5.4流道尺寸最初估算的流道直徑為：其中，D=流道直徑(mm)；W=塑件重量(g)；L=流道長度(mm)。大尺寸流道可低壓力長冷卻時(shí)間較多廢料流道的直徑和長度會(huì)影響流動(dòng)阻力。流動(dòng)阻力愈大的流道，充填就會(huì)造成愈大的壓力降。長冷卻時(shí)間降低流動(dòng)阻力大尺寸流道較多廢料小尺寸流道在使用原料和消耗能源等方面可以達(dá)到最高效率第三十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日流道設(shè)計(jì)的基本規(guī)范：（1）在流道尺寸方面，流道截面面積不應(yīng)該小于豎澆道截面面積，以便熔膠可以快速流到澆口區(qū)域。（2）每當(dāng)流道有分支，其分支流道的直徑應(yīng)該要小于主流道的直徑，當(dāng)主流分流到Ｎ個(gè)分支流道時(shí)，主流道直徑和分支流道直徑的關(guān)系為：（3）所有的流道必須在交接處設(shè)計(jì)一冷料井(coldslugwell)，充填階段，熔膠波前的較低溫塑料不會(huì)進(jìn)到模穴。圖12冷料井第三十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.6澆口澆口是熔膠流進(jìn)模穴處的小開口多澆口系統(tǒng)：熔膠的流動(dòng)長度超過實(shí)用上的限制，通常會(huì)產(chǎn)生縫合線和熔合線的問題。單澆口系統(tǒng)：確保材料、溫度的均勻分布和均勻的保壓，以及較佳的分子鏈配向性。最初加工成本較高，但是廢料少。小澆口截面：容易去除大澆口截面：低進(jìn)澆速度，較高的保壓壓力進(jìn)行較長時(shí)間的保壓，以提高塑件的材料密度，須考慮塑件的外觀、低殘留應(yīng)力和較佳尺寸穩(wěn)定性等因素。第三十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日澆口位置澆口應(yīng)遠(yuǎn)離塑件之薄截面區(qū)域或肉厚突然化區(qū)域。（避免遲滯現(xiàn)象或產(chǎn)生凹痕與空洞）；遠(yuǎn)離塑件承受來高應(yīng)力的區(qū)域（熔膠流動(dòng)的高壓力和高流動(dòng)速度使得澆口附近產(chǎn)生極高的殘留應(yīng)力）確保均勻快速地充填，而且將縫合線／熔合線和排氣孔安排到最不影響塑件外觀或強(qiáng)度的區(qū)域。第三十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日2.6.2澆口種類去除澆口方式方類可以區(qū)分為:人工去除式澆口和自動(dòng)去除式澆口。1.人工去除式澆口人工去除式澆口包括：直接澆口、凸片澆口、邊緣澆口重迭式澆口、扇形澆口、盤狀澆口、環(huán)狀澆口、輻狀澆口、和薄膜澆口。其使用的原因包括：①澆口太大，必須移到模具外面再予以剪除。②對于剪切應(yīng)力很敏感的塑料（例如PVC），應(yīng)避免采用自動(dòng)去除式澆口。③來自不同方向的熔膠同時(shí)流過大的截面積，而且要求纖維的配向性時(shí)，應(yīng)避免自動(dòng)去除式澆口。第三十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日(1)直接澆口直接澆口（directgate）又稱為豎澆道澆口（spruegate）通常使用于單模穴模具，塑料以最小的壓力降直接從豎澆道填入模穴。此類澆口于剪除后容易在塑件表面留下澆口痕跡。塑件在直接澆口區(qū)域的收縮不大，但在直接澆口處有大量的收縮，結(jié)果造成澆口處的大量拉伸應(yīng)力。圖13直接澆口第三十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日(2)凸片澆口凸片澆口如圖14，通常使用于扁平塑件或薄塑件，以減小模穴內(nèi)的剪應(yīng)力。澆口周遭的高剪應(yīng)力只發(fā)生在輔助凸片，并且將于成形后剪除。凸片的最小寬度是6.4mm，最小厚度為模穴肉厚的75%。圖14凸片澆口第三十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日(3)邊緣澆口邊緣澆口又稱為標(biāo)準(zhǔn)澆口如圖15所示，通常位于模具的分模在線，而且從塑件的側(cè)邊、上方或下方充填。典型邊緣澆口尺寸為塑件厚度的6%~75%，或是0.4~6.4mm，寬度為1.6~12.7mm，澆口面長度不應(yīng)超過1.0mm，最佳值為0.5mm。圖15邊緣澆口第三十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日(4)重迭澆口重迭澆口與邊緣澆口類似，如圖16所示，但是重迭澆口與塑件側(cè)壁或表面有重迭。重迭澆口通常用來防止噴流效應(yīng)。典型重迭澆口尺寸為0.4～6.4mm厚，1.6~12.7mm寬。圖16重迭澆口第四十頁，共五十一頁，2022年，8月28日(5)扇形澆口扇形澆口（fangate）如圖17，是厚度逐漸改變的寬邊澆口，大充填面積，熔膠迅速和均勻地充填大型塑件，低翹曲問題和尺寸的穩(wěn)定性。扇形澆口的最大厚度不超過塑件的肉厚的75％。典型的扇形澆口厚度0.25~1.6mm，寬度從6.4mm到模穴側(cè)邊長度的25%。圖17扇口澆口第四十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日(6)盤狀澆口盤狀澆口（diskgate）如圖18所示，常用在內(nèi)側(cè)有開口的圓柱體或圓形，并且需要高度同軸性的塑件，或是不容許有縫合線的塑件?；旧?，盤狀澆口是在塑件的內(nèi)緣使用毛邊狀的澆口，熔膠從同軸的豎澆道充填進(jìn)入模穴，很容易獲得熔膠均勻流動(dòng)的塑件。盤狀澆口厚度通常是0.25~1.27mm。圖18盤狀澆口第四十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日(7)環(huán)狀澆口環(huán)狀澆口（ringgate）如圖19，也應(yīng)用于圓柱體或圓形塑件，塑料先沿著模心環(huán)繞，然后再沿著圓管向下充填。環(huán)狀澆口并不適用在所有的塑件。環(huán)狀澆口的厚度通常為0.25~1.6mm。圖19環(huán)狀澆口第四十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日(8)輻狀澆口輻狀澆口如圖20，也稱為四點(diǎn)澆或者十字澆口它適用于管狀塑件，具有容易去除澆口和節(jié)省塑料的優(yōu)點(diǎn)。但是可能會(huì)造成縫合線，也無法獲得完美的真圓度。輻狀澆口通常是0.8~4.8mm厚，1.6~6.4mm寬。圖20輻狀澆口第四十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日(9)薄膜澆口薄膜澆口（filmgate）如圖21，又稱為毛邊澆口（flashgate），使用于邊緣平直的塑件，它具有平直的澆口，澆口寬度可以跨接整個(gè)模穴邊緣或是部份的模穴。薄膜澆口適用于壓克力塑件，而且常常用在又大又平整的塑件，以保持最小量的翹曲。薄膜澆口尺寸很小，厚度大約是0.25~0.63mm寬度大約為0.63mm。圖21薄膜澆口第四十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日(B)自動(dòng)式去除式澆口自動(dòng)去除式澆口與模具動(dòng)作配合，在頂出塑件時(shí)剪斷澆口。它們應(yīng)用于：避免去除澆口的二次加工。維持均一的周期時(shí)間使?jié)部诤圹E最小化。自動(dòng)去除式澆口包括下列各類型：針狀澆口、潛式澆口、熱流道澆口、和閥澆口。