塑料件成型方法簡介

第1頁 塑料件成型方法簡介 2006 12 22 第2頁 前言塑料成型工藝 需要研究塑料的材料流動性 收縮率 成型方法 進膠點 注塑壓 涉及多方面的內容 塑料零件的設計者有必要了解這些 產(chǎn)品設計首先要保證的是零件的使用 塑料件也不例外 在滿足使用的前提條件下 由塑料產(chǎn)品工程師確定零件的成型方式 至于塑件制造 成型等其他具體的工藝參數(shù)完全可以由相應的模具商來選擇確定 但是零件結構設計得不合理必然要導致成型工藝的復雜化 甚至有可能導致零件制造成本的放大化 我們了解成型工藝的目的在于如何使零件生產(chǎn)制造更方便 如何使零件的制造成本盡可能的低 在此我只簡要地介紹一下用于塑料件成型的方法 主要介紹各種塑料模具的特點 培訓目標1 了解各種塑料成型方法的特點 2 掌握塑料零件設計時的一些必要的注意點 譬如脫模方向 分模線 3 了解一些塑料模具相關的專業(yè)術語 便于日后能夠更好地與模具商交流 第3頁 常見的塑料件成型方法注塑 注射 常規(guī)注射發(fā)泡注射BMC注射共注射模 多色注射 反應注射注塑 氣輔注塑 吹塑吹塑吸塑壓塑 模壓 板材加熱模壓模具加熱模壓 SMC模壓 擠塑搪塑 汽車上的塑料零件通常采用的成型方式采用注塑成型的有 轎車外裝飾件 前 后 保險杠 前格柵 水箱護柵 保險杠格柵 保險杠護條 防擦條 車門防擦條 車門外后視鏡外殼 車燈燈罩 燈體外殼 前圍上蓋板裝飾板 別名 通風蓋板 前圍格柵 車身側包圍下飾板 輪眉飾條 輪眉側圍防泥板 加油管護板 后牌照燈飾條 車尾 車頂 擾流板 別名 尾翼 車徽LOGO 車尾標致 字 等等 轎車內裝飾件 儀表板本體 儀表板上蓋板 儀表板側蓋板 大雜物箱本體 大雜物箱蓋 中控面板 各種空調風口框架 格柵 葉片 CD機面板 空調控制器面板 組合儀表罩 組合儀表透明罩 外殼 副儀表板本體 前 后 門內飾板本體 前 后 門上內飾板 車門開關面板 車門關門拉手 車門開啟手柄 各類內飾裝飾條 A柱上內飾板 A柱下內飾板 B柱上內飾板 B柱下內飾板 C柱內飾板 D柱內飾板 行李箱內飾板 前 后 門檻護板 尾門檻護板 尾門 上下左右 內飾板 等等 卡車外裝飾件 前圍面罩 前格柵 側擾流罩 輪罩護板 腳踏板護板 等等 附件 洗滌液壺 洗滌器噴嘴 助力油壺 空調機外殼 等等 車前和車尾的吸能緩沖泡沫是采用發(fā)泡注射模成型的 某些儀表板是采用分層發(fā)泡注射模成型的 某些車型的門內飾板采用了氣體輔助注塑成型法 第4頁 采用吹塑成型的有 空調風管 等等采用吸塑成型的有 輪罩擋泥板 發(fā)動機擋泥板 車底擋泥板 別名 阻風板 導流板 等等 某些車門內飾上飾板采用真空吸附的方法吸附覆皮 采用板材加熱壓塑成型的有 頂蓬 地毯 三箱轎車的后行李箱側內飾板 等等 采用模具加熱壓塑成型的有 汽車中常用的是SMC方式 主要有 卡車的前保險杠 頂蓋 頂導流罩 等等 采用擠塑成型的有 各種等截面的密封條或者管路 不等截面的需要分段擠出成型 然后用接口模連接起來 常見于各種橡膠密封條 也有少量PVC彈性飾條 搪塑 在汽車中不常見 常見于各種薄壁封閉塑件 如兒童玩具 第5頁 注塑成型 重點1 通用注塑機簡圖 又稱啤 音 別 機 第6頁 1 注塑機 2 公模側 3 母模側 4 進料斗 5 電機 2 常規(guī)注射模的模具結構 二板模 三板模 第7頁 上圖所示為二板模的典型結構 圖示1 為上固定板2 為母模板 3 為公模板 4 為導柱 5 上頂針板 6 為下頂針板 7 下固定板 8 模腳 第8頁 二板模三維外形圖 第9頁 而一套模具又分為公模側和母模側 如下圖所示 第10頁 上圖表示注射模在地上放置時的狀態(tài) 圖中上半部分為母模側 下半部分為公模側 在成形時母模側是固定在注塑機機臺上不動的所以也叫固定側 而公模側在成形完成時會通過注塑機的開模系統(tǒng)運動而運動從而打開模具所以公模側也叫可動側 當模具打開后注塑機的頂出系統(tǒng)通過頂棍推動頂針板從而頂出制品 請注意模具在注塑機上是前后方向安裝的 頂棍是前后方向運動的 所以母模又稱前模或者定模 公模又稱后?；蛘邉幽?第11頁 下面演示在塑件成型時的模具運動過程 如圖所示 模具是前后方向裝在注塑機上的 圖示為合模狀態(tài) 第12頁 圖示為開模狀態(tài) 第13頁 圖示為頂出產(chǎn)品狀態(tài) 第14頁 模具通過定位環(huán)定位在注塑機臺上 用螺絲鎖緊 在合模時 頂出板是通過回位針和彈簧來進行復位的 即模具可以自動回位 第15頁 下面通過三維立體模型展示開模過程 第16頁 開模 推出制品 頂棍退開 再次合模 一模四腔模具動模側內部結構圖 第17頁 第18頁 如產(chǎn)品上有倒勾時 需使用滑塊或斜頂來進行抽芯 滑塊的作動過程如下圖所示 下圖為合模狀態(tài) 第19頁 下圖為開模狀態(tài) 第20頁 如倒扣位于產(chǎn)品內部則需做斜頂 下圖所示為斜頂?shù)淖鲃舆^程 圖示為合模狀態(tài) 第21頁 圖示為開模時的狀態(tài) 第22頁 圖示為開模頂出時的狀態(tài) 由圖示可見斜頂既起脫倒扣的作用同時也起頂出的作用 第23頁 下圖所示為斜頂?shù)男谐蘏1為脫倒扣行程 S2為頂出行程 S1等于脫倒扣所需的行程加1 3mm 所以在設計塑件內部倒扣結構時要檢驗周圍的間隙是否足夠滿足脫倒扣行程 另外 斜頂?shù)捻斆鎸挾纫话悴恍∮诿摰箍坌谐痰?倍 如圖 第24頁 三板模 三板模就是在上固定板和母模板之間加了一塊水口板 即剝料板 且導柱也和二板模不同 如下圖所示 第25頁 一般來說三板模分三次開模 圖示為第一次開模 第一次開模時當注塑機的機頭和機尾之間壓力減小 剝料板和母模板之間就會通過彈性橡膠或彈簧來自動彈開 第26頁 然后模具隨著注射機的開模系統(tǒng)繼續(xù)運動開動母模板和公模板 同時剝料板和母模板之間也繼續(xù)打開 如下圖示 第27頁 當公模板和母模板 剝料板和母模板之間完全打開后通過小拉桿的推動作用從而打開固定板和剝料板 如圖示 第28頁 由上面可知模具第一次開模為剝料板和母模板之間 第二次開模為公模板和母模板之間 第三次開模為上固定板和剝料板之間 最后是通過頂出板頂出產(chǎn)品 模具在第一次開模時的主要作用是切斷進膠 第三次開模是剝動料頭 以做便于拿出料頭 注 上述過程是公母模板之間使用拉板的開模過程 如果使用鎖模器 則二 三次開模順序相反 普通注射模總結 不論二板式還是三板式注塑模具 他們在成型塑件時都是前后方向開模的 其他的斜滑塊 斜頂?shù)瘸樾緳C構全部依附于這個主脫模方向 所以我們在設計注塑成型的零件時 要首先確定零件的主脫模方向 所有的拔模角都要以此方向為基準確定 產(chǎn)品設計時應該使盡可能多的特征沿主脫模方向能夠成型 分模線即公模和母模的分界線 分模線的確定原則是首先要保證外觀面及裝車后的外觀總體效果 分模線兩側的拔模方向是相反的 外觀面應該設計得盡量簡潔 使塑件能夠留在動模一側 相關術語 CAVITY 定模 母模 陰模 前模 CORE 動模 公模 陽模 后模 頂針 頂桿 頂梢 頂塊 頂方 斜滑塊 行位 斜頂 斜方 司筒 第29頁 3 結構發(fā)泡注射模結構發(fā)泡注射模在主體上與普通注射模沒有什么區(qū)別 只是使用的注塑材料中添加有發(fā)泡劑 其一 低壓法 注射熔膠時只填充模腔的80 左右 然后由發(fā)泡劑作用發(fā)泡膨脹填充滿整個型腔 充模時高壓高速 主要靠注模壓保證充模的物料均勻 另外要求發(fā)泡劑發(fā)泡膨脹迅速 成品件外表面粗糙 其二 高壓二次開模法 要求注塑機具備二次移動模板的機構 當熔融塑料填滿模腔后 瞬間移動模板 模具打開一小段距離使芯層發(fā)泡 這樣制作的泡沫塑料發(fā)泡率是可調的 其三 雙組分 夾芯 注射法 注射機采用雙料斗 單噴嘴進料方式成型 先將第一種熔膠注入模腔 模板退開設定距離 然后將可發(fā)泡的第二種熔膠注入模腔 再次注入少量第一種熔膠將第二種熔膠完全包圍 當模腔完全注滿后模板退開一段距離 以便芯層發(fā)泡 普力馬儀表板采用了局部雙組分發(fā)泡結構 在成型發(fā)泡區(qū)域時只需要發(fā)泡的局部區(qū)域做一個可動滑塊即可 注意 發(fā)泡劑靠生成氣體而形成發(fā)泡層 所以模具上要設計排氣孔排出多余氣體 常用于發(fā)泡的塑料有 PS ABS PE PP 等等 第30頁 沖填熔膠一次開模 發(fā)泡成型二次開模 下圖顯示了二次開模法結構發(fā)泡模的開模過程 下圖是普力馬儀表板主體 中央的粉色區(qū)域局部發(fā)泡 第31頁 4 BMC注射模前面所述的普通注射模主要針對的是熱塑性塑料的注塑成型 下面將要講述的BMC注射模是針對熱固性塑料的成型的 與普通注射模最大的不同點在于 其他注射模都是需要加冷卻水以便熔融塑膠盡快固化成型的 BMC注射模卻需要保證模具溫度在140 170 而進料斗的溫度反而要保持在30 60 左右 主要原因是BMC 塊狀玻璃纖維增強塑料 屬于熱固性塑料的一種 加熱才能固化 又要保證在塑料進入模腔之前不能固化 關于熱塑性塑料與熱固性塑料的區(qū)別將會在下次的培訓中詳解 第32頁 第33頁 5 共注射模分為多色多模注射成型 多色單模分層注射成型 多色單?；焐⑸涑尚?注意不論哪一種多色共注射模 每種材料的進料斗都是分開有多個 多色多模注射成型要求注塑機能夠裝上多套模具 旋轉工作臺 一個產(chǎn)品共用同一個公模和多套母模 任意兩套母模與公模之間的間隙不等 當公模和第一套母模合模注完一種材料后 開模但不頂出塑料制品 工作臺旋轉 塑料制品與公模一起再與第二套母模合模注入下一種材料 直到所有的配色材料全部注射完畢 冷卻定型后再頂出塑料成品件 多色單模分層注射成型類似于結構發(fā)泡模的二次開模法 只是熔融塑膠中沒有添加發(fā)泡劑 二次開模只是為了注入下一種熔融塑膠 多色單模混色注射成型與普通注射模幾乎相同 只是進料噴嘴是特制的 兩種熔融塑膠混合后同時注入模腔 而且材料的配比是可以調整的 第34頁 6 反應注射模是一種廣義的多色單?；焐⑸淠?兩種材料熔融后可以發(fā)生化學反應從而固化成型 所以一定要保證化學反應在模腔內進行 進料噴嘴內部設有分流道 或者兩種材料就是通過多個流道進入模腔內部 每個流道的注射速度和注射壓都可以單獨調整 某些反應注射的過程中會生成氣體 故也要設計排氣孔 塑料可以是多種成分共混發(fā)生化學反應制成的 舉一個簡單的例子以證明 大家在高中化學課中都做過一個試驗 酚醛實驗 酚醛樹脂基塑料又稱電木 多用于各種電燈開關 插座等 第35頁 7 注塑 氣輔簡稱氣輔成型 主要針對塑件產(chǎn)品需要兩邊同時保證相鄰的兩個外觀面但又會導致局部材料過厚的情形 或者局部需要增加厚度以增加強度的情形 屬于一種夾芯注射 但這個夾芯是氣體 通常是N2 一般會出現(xiàn)在模具的中央 需要增加進氣裝置 某些可能需要設置排氣和溢料回收裝置 原理是利用了大截面處緊貼模腔的部分會先于內部固化 在內部沒有固化的時候利用高壓氣體將內部填充 防止由于內外冷卻速度不同導致的表面縮痕 常見于門內飾板 見下頁圖 普力馬后背門側內飾板 由于脫模方向與側壁之間夾角是銳角 但又要保證兩個外觀面 由于邊界較長而且扭曲 使用滑塊的方案顯然不現(xiàn)實 所以只有采用氣輔成型 第36頁 普力馬后背門側內飾板 第37頁 8 注塑 吹塑其實這種成型方法汽車零件中不常見 類似于氣輔成型 但氣輔不需要將零件吹膨脹成薄壁 使用了注塑可以避免單純的吹塑精度不高的缺點 舉例 可樂瓶 下圖是可樂瓶注塑吹模示意圖 主動吹氣法成型 第38頁 吹塑成型吹塑成型的成型機理就是讓氣體作為型芯 膨脹的氣體將熔態(tài)塑膠壓緊在模具側壁 最終形成封閉 或者筒狀封閉 的薄壁零件 這種氣芯可以實現(xiàn)注塑模不能實現(xiàn)的各種扭曲的變截面的內芯 而且只需要外側壁的模具 成本可以大大降低 由于內部氣壓很高 為了防止氣芯壓力過大將表面吹破 模具上要設計放氣裝置 缺點就是外表面的質量不高 而且不能成型很精確的尺寸 通常不能成型較小的R角 通常情況下普通吹塑方式制成的塑件的厚度為1 0 1 5mm 不能太薄也不能太厚 吹塑零件通常要在邊界留出裕量 便于手工剪除非功能性部分 下面簡要介紹空調風管的成型過程 熔膠筒狀進料將下端封閉合模成型 第39頁 吸塑成型與吹塑相同的是模具體上要開孔安裝氣針 所不同的是吹塑模的氣針是平衡氣壓向外放氣的 但吸塑模的氣針是用來從模腔內向外主動抽氣的 因此吸塑模中的塑料制品必須壓緊在模具開模線上 以保證在抽氣時塑料制品能夠很好地貼附在模具壁上 同樣吸塑模制品的表面質量不高 制品的尺寸精度也不易保證 不易成型較小的R角 吸塑成型的零件也是薄壁制品 首先加熱使薄壁板材軟化 然后放入模具中壓緊四周邊界 最后模具背面氣針抽氣從而成型 吸塑零件在壓合邊界也要留出剪除的裕量 部分簡易的吸塑模只有一邊模腔 甚至可以是泥土胎膜 所以制造同樣的制品 吸塑模的成本比用注塑模的辦法節(jié)省大約80 針對門飾板這種外觀要求較高的零件常采用真空吸附的辦法貼合覆皮 這種辦法對模具的密封性要求較高 否則覆皮不能很好貼附 這種時候可以有兩側模腔 其一增加模具的密封性 其二減少吸附點 只吸附邊界部位和容易變形脫落或者會影響外觀的地方 沒有吸附的地方可以靠兩側模腔壓合 舉例 福美來二代的門內飾板 第40頁 下面簡要介紹輪罩擋泥板的成型過程 第41頁 模壓成型1 板材加熱模壓成型將板材加熱使其軟化 然后用兩側模具將板材壓塑成型 注意 熱壓模也同樣要求加熱軟化后的薄壁塑料板材的四周邊界要先壓緊在模具開模線上 然后上下合模將零件壓制成型 某些車底擋泥板也是采用吸塑成型的 通常采用這種辦法成型的模具 凸模在下 凹模在上 頂蓬 地