注塑模具基礎(chǔ)知識(shí)3

1、第三章第三章 塑料注射模設(shè)計(jì)基礎(chǔ)塑料注射模設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 學(xué)習(xí)的目的和要求學(xué)習(xí)的目的和要求 第一節(jié)第一節(jié) 注射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、類(lèi)型與選用注射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、類(lèi)型與選用 第二節(jié)第二節(jié) 塑料注射成形原理與過(guò)程塑料注射成形原理與過(guò)程 第三節(jié)第三節(jié) 注射成形的主要工藝參數(shù)注射成形的主要工藝參數(shù) 第四節(jié)第四節(jié) 注射模的工作原理與基本結(jié)構(gòu)組成注射模的工作原理與基本結(jié)構(gòu)組成 第五節(jié)第五節(jié) 注射模的典型結(jié)構(gòu)注射模的典型結(jié)構(gòu) 第六節(jié)第六節(jié) 分型面的設(shè)計(jì)分型面的設(shè)計(jì) 第七節(jié)第七節(jié) 注射模的排氣注射模的排氣 第八節(jié)第八節(jié) 注射模與注射機(jī)的關(guān)系注射模與注射機(jī)的關(guān)系 學(xué)習(xí)的目的和要求學(xué)習(xí)的目的和要求 l 熟悉注射模具的分類(lèi)、注射

2、機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與類(lèi)型 l 掌握注射成形原理、了解注射生產(chǎn)過(guò)程 l 熟悉注射成形主要工藝參數(shù)的選擇和控制 l 掌握注射模具的典型結(jié)構(gòu) l 能夠熟練地默畫(huà)出圖3-12所示的模具結(jié)構(gòu) l 掌握分型面的選擇方法 l 掌握注射模型腔數(shù)量的確定方法 l 掌握注射模與注射機(jī)之間的關(guān)系 第一節(jié)第一節(jié) 注射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、類(lèi)型與選用注射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、類(lèi)型與選用 注射機(jī)是注射成形生產(chǎn)的主要設(shè)備，在注射機(jī)上， 利用注射成形模具，采用注射成形工藝獲取制品的方 法，稱(chēng)作注射成形。注射成形技術(shù)能夠一次成形形狀 復(fù)雜且質(zhì)量高的制品，生產(chǎn)效率及自動(dòng)化程度高、材 料的加工適應(yīng)性強(qiáng)，既可成形熱塑性塑料，又可成形 熱固性塑料，因而在塑

3、料制品加工業(yè)中被廣泛應(yīng)用， 是塑料制品的主要成形工藝方法之一。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界注射機(jī)的產(chǎn)量在近10年來(lái)增加了 10倍，產(chǎn)量占塑料機(jī)械產(chǎn)量的35 % 40 %，成為塑 料機(jī)械中增長(zhǎng)最快、產(chǎn)量最多的機(jī)種。目前用注射機(jī) 加工的塑料量約占塑料產(chǎn)量的30 %，這個(gè)比例還在擴(kuò) 大。注射機(jī)正朝著大型、高速、高效、精密、自動(dòng)化、 小型、微型、節(jié)能的方向發(fā)展。 3.1.1 注射機(jī)的基本組成注射機(jī)的基本組成 注射機(jī)全稱(chēng)塑料注射成形機(jī),它由注射裝置、合模裝置、 電氣和液壓控制系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、水路系統(tǒng)、機(jī)身等組成, 圖3-1和圖3-2所示分別是普通柱塞式和螺桿式注射機(jī)的結(jié) 構(gòu)示意圖。各組成部分的作用如下： 注射裝置注

4、射裝置 將固態(tài)塑料預(yù)塑為均勻的熔料,并以高速將 熔料定量地注入模腔。 合模裝置合模裝置 使模具打開(kāi)和閉合,并確保在注射時(shí)模具不 開(kāi)啟。在合模裝置內(nèi)還設(shè)有供推出制品用的推出裝置。 液壓、電氣控制系統(tǒng)液壓、電氣控制系統(tǒng) 使注射機(jī)按照工序要求準(zhǔn)確地動(dòng) 作,并精確地實(shí)現(xiàn)工藝條件要求(時(shí)間、溫度、壓力)。 潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng) 為注射機(jī)各運(yùn)動(dòng)部件提供潤(rùn)滑。 水路系統(tǒng)水路系統(tǒng) 用于注射機(jī)液壓油的油溫冷卻、料斗區(qū)域冷 卻以及模具冷卻。 機(jī)機(jī) 身身 它是一個(gè)穩(wěn)固的焊接構(gòu)件。機(jī)身上方左邊安 置合模機(jī)構(gòu),右邊安置注射裝置。機(jī)身下方安置電氣及液 壓控制系統(tǒng)。 3.1.2 注射機(jī)的工作過(guò)程注射機(jī)的工作過(guò)程 各種注射機(jī)完成

5、注射成形的動(dòng)作程度可能不 完全相同，但其成形的基本過(guò)程還是相同的。下 面以最常用的螺桿式注射機(jī)為例，說(shuō)明其工作過(guò) 程，如圖3-3所示。 1 合模合模 模具首先以低壓高速進(jìn)行閉合，當(dāng)動(dòng)模接近 定模時(shí)，合模裝置的液壓系統(tǒng)將合模動(dòng)作切換成 低壓低速(即試合模)，在確認(rèn)模具內(nèi)無(wú)異物存在時(shí)， 再切換成高壓低速?gòu)亩鴮⒛＞哝i緊。 2 注射裝置前移注射裝置前移 注射座移動(dòng)油缸工作使注射裝置前移，保證 噴嘴與模具主流道入口以一定的壓力貼合，為注 射工序做好準(zhǔn)備。 3 注射與保壓注射與保壓 完成上面兩項(xiàng)工作后，便可向注射油缸注入 壓力油，于是與注射油缸活塞桿相連接的螺桿便 以高壓高速將料筒內(nèi)的熔料注入模腔。熔料充

6、滿 模腔后，要求螺桿仍對(duì)熔料保持一定的壓力，以 防止模腔內(nèi)的熔料回流，并向模腔內(nèi)補(bǔ)充制品收 縮所需要的物料，避免制品產(chǎn)生縮孔等缺陷。保 壓時(shí)，螺桿因補(bǔ)縮會(huì)有少量的前移。 4 冷卻和預(yù)塑冷卻和預(yù)塑 一旦澆口料固化即卸除保壓壓力。此時(shí)，合模油缸的 高壓也可卸除，制品在模內(nèi)繼續(xù)冷卻定型。為了縮短成形 周期，將預(yù)塑程序安排在制品冷卻的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行。預(yù)塑 是指注射裝置對(duì)下一模用的塑料進(jìn)行塑化。經(jīng)過(guò)塑化，固 態(tài)塑料變成有流動(dòng)性的均勻的熔體，當(dāng)塑化量達(dá)到預(yù)定值 后，螺桿自動(dòng)停止塑化。 5 注射裝置后退注射裝置后退 成形時(shí)，為了避免噴嘴長(zhǎng)時(shí)間與冷模具接觸而使噴嘴 端口處形成冷料，影響下次注射和制品質(zhì)量，需要將

7、噴嘴 撤離模具，即安排注射裝置后退程序。當(dāng)模具溫度較高時(shí)， 可以取消此程序，使注射裝置固定不動(dòng)。 6 開(kāi)模和頂出制品開(kāi)模和頂出制品 模內(nèi)制品冷卻定型后，合模裝置即可開(kāi)模，頂出裝置 動(dòng)作使制品頂離模具。清理模具，為下一模成形做好準(zhǔn)備。 圖3-4所示為注射機(jī)工作過(guò)程循環(huán)框圖。 3.1.3 注射機(jī)的分類(lèi)注射機(jī)的分類(lèi) 隨著注射成形工藝技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用范圍的 不斷擴(kuò)大，注射機(jī)的類(lèi)型不斷增加。注射機(jī)的分 類(lèi)方法較多，常用的有以下幾種: 1按外形結(jié)構(gòu)特征分類(lèi)按外形結(jié)構(gòu)特征分類(lèi) 按照注射機(jī)的外形結(jié)構(gòu)，注射機(jī)可分為臥式、 立式和直角式三種類(lèi)型。 臥式注射機(jī) 臥式注射機(jī)是注射機(jī)產(chǎn)品中 最基本、最普通的形式，其結(jié)構(gòu)

8、特征如圖3-1 和圖3-2所示，它們的特點(diǎn)是注射系統(tǒng)與合模 系統(tǒng)的軸線重合并與機(jī)器安裝底面平行，因此 機(jī)身較低、便于操作維修，且制品頂出脫模后 可自動(dòng)墜落，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化或自動(dòng)化。其缺 點(diǎn)是機(jī)床占地面積較大，向模內(nèi)安放嵌件比較 困難，而且模具安裝比較麻煩。如圖3-5所示 即為臥式注射機(jī)的實(shí)例。 （2）立式注射機(jī) 立式注射機(jī)的外形結(jié)構(gòu)特征 及實(shí)例如圖3-6所示。它的特點(diǎn)是注射系統(tǒng)與合模 系統(tǒng)的軸線重合并與機(jī)器安裝底面垂直。它的優(yōu) 點(diǎn)是占地面積小，安裝、拆卸模具方便，在下模 安裝嵌件時(shí)，嵌件不易傾斜或下落。其缺點(diǎn)是制 品由模具中推出后，需人工取出，有礙于自動(dòng)操 作，若要實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，必須采用機(jī)械手

9、進(jìn)行取 件。另外，還有機(jī)身高不穩(wěn)定、加料不方便、對(duì) 廠房高度有一定要求等缺點(diǎn)。目前，這類(lèi)注射機(jī) 主要用于生產(chǎn)注射量小于60cm3 的多嵌件制品， 它們的結(jié)構(gòu)也多為柱塞式結(jié)構(gòu)，塑化效果不佳。 （3）直角式注射機(jī) 直角式注射機(jī)的外形 結(jié)構(gòu)特征及實(shí)例如圖3-7所示。它們的特點(diǎn)是 合模系統(tǒng)與注射系統(tǒng)的軸線垂直，使用和安 裝特點(diǎn)介于前面兩類(lèi)注射機(jī)之間，使用也較 普遍，特別適用于生產(chǎn)形狀不對(duì)稱(chēng)的制品和 使用側(cè)澆口的模具。目前國(guó)內(nèi)角式注射機(jī)的 生產(chǎn)量小，但它是一種不可缺少的重要形式。 2 按注射機(jī)大小規(guī)格分類(lèi)按注射機(jī)大小規(guī)格分類(lèi) 按注射機(jī)規(guī)格可將注射機(jī)分為五種類(lèi)別， 如表3-1所示。 3 按成形制品精度的高

10、低分類(lèi)按成形制品精度的高低分類(lèi) 注射機(jī)分為普通(或通用)型、精密型和超精 密型。普通注射機(jī)用于成形一般精度的制品。而 精密和超精密型注射機(jī)不僅可以成形形狀更加復(fù) 雜、壁厚更薄、精度和質(zhì)量更高的制品，并且能 夠穩(wěn)定地控制制品的重復(fù)精度。但是精密注射機(jī) 的價(jià)格比普通注射機(jī)要昂貴得多。 此外還有各種各樣的為生產(chǎn)特定產(chǎn)品而設(shè)計(jì) 的專(zhuān)用注射機(jī)，例如眼鏡注射機(jī)。 3.1.4 注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)注射機(jī)的技術(shù)參數(shù) 1 公稱(chēng)注射量公稱(chēng)注射量 公稱(chēng)注射量是指在對(duì)空注射的條件下，注射 螺桿或柱塞作一次最大注射行程時(shí)，注射裝置所 能達(dá)到的最大注射量。它通常用兩種參數(shù)表示， 即“注射質(zhì)量”和“理論注射容量”，這兩者均 是

11、以注射聚苯乙烯( PS)塑料作為標(biāo)準(zhǔn)?！白⑸滟|(zhì) 量”是指注射機(jī)的螺桿(或柱塞)作一次最大行程所 注射出的熔料的質(zhì)量( g)?！袄碚撟⑸淙萘俊眲t為 注射機(jī)料筒的截面積與螺桿的最大行程的乘積， 單位為cm3 。 公稱(chēng)注射量反映了注射機(jī)能夠生產(chǎn)塑料制品 的最大質(zhì)量，常用作表征注射機(jī)規(guī)格的主要參數(shù)。 2 注射壓力注射壓力 注射時(shí)，料筒內(nèi)的螺桿或柱塞對(duì)熔料施加足 夠大的壓力，此壓力稱(chēng)為注射壓力。其作用是克 服熔料從料筒流經(jīng)噴嘴、流道和充滿型腔時(shí)的流 動(dòng)阻力，給予熔料充模的速率以及對(duì)模內(nèi)的熔料 進(jìn)行壓實(shí)。注射壓力大小對(duì)制品的尺寸和重量精 度，以及制品的內(nèi)應(yīng)力有著重要影響。為了滿足 不同加工需要，許多注射機(jī)

12、通過(guò)改變螺桿直徑或 調(diào)節(jié)注射系統(tǒng)的油壓來(lái)改變最大注射壓力。 3 鎖模力鎖模力 鎖模力又稱(chēng)合模力，是指熔料注入模腔時(shí)， 合模裝置對(duì)模具施加的最大夾緊力。當(dāng)高壓熔料 充滿模腔時(shí)，會(huì)在型腔內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)很大的力，力 圖使模具沿分型面脹開(kāi)，因此必須依靠鎖模力將 模具夾緊，使腔內(nèi)塑料熔料不外溢跑料。鎖模力 是保證制品質(zhì)量的重要參數(shù)，在一定程度上反映 注射機(jī)生產(chǎn)制品的能力，因此，鎖模力常用作表 示注射機(jī)規(guī)格大小的主要參數(shù)。 4 塑化能力塑化能力 塑化能力是指在一小時(shí)內(nèi)，塑化裝置所能塑 化的熔料量。 5 合模裝置的基本尺寸合模裝置的基本尺寸 （1）模板尺寸和拉桿內(nèi)距 模板尺寸是指模板外圍的長(zhǎng) 度和高度尺寸。拉桿

13、內(nèi)距是指兩拉桿之間(不包括拉 桿本身)的距離，用“水平距離/ mm垂直距離/mm” 表示，這兩個(gè)參數(shù)限制了模具外形尺寸和裝模方向。 （2）最大模厚和最小模厚 是指移動(dòng)模板關(guān)閉模具，達(dá) 到規(guī)定鎖模力時(shí)，動(dòng)模固定板與定模固定板間的最大 和最小距離。由這兩個(gè)參數(shù)可以了解設(shè)備允許容納模 具的厚度范圍。 （3）模板最大距離 是指動(dòng)模固定板與定模固定板臺(tái)面 之間的最大距離mm。 （4）開(kāi)模行程 是指動(dòng)模固定板能夠移動(dòng)的最大行程。 模具是依靠動(dòng)模固定板的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)合攏或打開(kāi)，確 定開(kāi)模行程的需要量時(shí)，應(yīng)以保證模具打開(kāi)后能順利 取出制品為度。 3.1.5 注射機(jī)的型號(hào)規(guī)格表示法注射機(jī)的型號(hào)規(guī)格表示法 注射機(jī)的

14、型號(hào)規(guī)格有三種表示方法：鎖模力、注射量/ 鎖模力、注射量。 鎖模力表示法是用注射機(jī)的最大鎖模力參數(shù)來(lái)表征該 機(jī)的型號(hào)規(guī)格。此表示法直觀、簡(jiǎn)單，可直接反映注射制 品的面積大小。注射量/鎖模力表示法是用理論注射容量 與鎖模力兩個(gè)參數(shù)共同表示注射機(jī)的型號(hào)規(guī)格，這種表示 方法能夠比較全面地反映注射機(jī)加工制品的能力。注射量 表示法是用注射機(jī)的理論注射容量參數(shù)來(lái)表征注射機(jī)的型 號(hào)規(guī)格。 這三種表示方法當(dāng)中，鎖模力法和注射量/鎖模力法在 國(guó)際上用的比較普遍。注射量法我國(guó)以前采用得較廣，現(xiàn) 在國(guó)產(chǎn)機(jī)用前兩種方法的居多。國(guó)產(chǎn)注射機(jī)的型號(hào)規(guī)格及 主要技術(shù)參數(shù)可參考其生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。 3.1.6 注射機(jī)的選用

15、原則注射機(jī)的選用原則 隨著工業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)中需注射成形的塑料 制品不斷增多，而注射成形必須用注射模在注射 機(jī)上進(jìn)行。因而在生產(chǎn)塑料制品、設(shè)計(jì)注射模具 時(shí)，選用合適的注射機(jī)是一項(xiàng)必不可少的工作。 所選擇的注射機(jī)與塑件大小、模具結(jié)構(gòu)、型腔數(shù) 目、位置等因素有關(guān)。在準(zhǔn)備塑料制品的生產(chǎn)、 設(shè)計(jì)注射模的各階段都要考慮選擇注射機(jī)的問(wèn)題。 1.注射機(jī)的選用原則與方法注射機(jī)的選用原則與方法 注射機(jī)選用的總原則是技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上 合理，確保產(chǎn)品質(zhì)量。以此來(lái)全面衡量機(jī)器的技 術(shù)經(jīng)濟(jì)特性，并以下列因素為選擇依據(jù)。 機(jī)器的生產(chǎn)效率 包括注射機(jī)的注射量、 循環(huán)時(shí)間和自動(dòng)化程度。 成形制品的質(zhì)量 以注射制品的內(nèi)在質(zhì)量

16、和外在質(zhì)量來(lái)考核。內(nèi)在質(zhì)量包括成形制品的物 理和化學(xué)性能及其均勻性；外在質(zhì)量為制品的幾 何形狀、尺寸、外觀和色澤等。成形制品的質(zhì)量 主要取決于注射機(jī)的熔融性能、熔融作用過(guò)程、 物料在機(jī)內(nèi)的塑化以及混合和分散的機(jī)能。注射 成形制品質(zhì)量的好壞與選擇的機(jī)型、螺桿以及工 藝配方、原料質(zhì)量、模具和加工工藝條件的控制 都有直接關(guān)系。 功率消耗 注射機(jī)的功率消耗主要由注 射螺桿的驅(qū)動(dòng)功率和加熱功率構(gòu)成。以高效、低 能耗注射機(jī)為優(yōu)選機(jī)型。 機(jī)器的使用壽命 主要取決于螺桿、料筒和減 速器的磨損情況以及傳動(dòng)箱止推軸承的使用壽命。設(shè) 計(jì)、選料和制造精良的塑化部件、傳動(dòng)減速系統(tǒng)和自 控系統(tǒng)，雖然使機(jī)組投資增加，但機(jī)組

17、使用壽命長(zhǎng)， 維修費(fèi)用低，產(chǎn)品質(zhì)量好。 注射機(jī)的通用性和專(zhuān)用性 要求加工范圍廣， 宜選用通用性強(qiáng)的注射機(jī)，如通用型螺桿注射機(jī)。如 用戶加工產(chǎn)品單一，宜選用專(zhuān)用注射機(jī)。如單注射多 模位注射機(jī)等。專(zhuān)用注射機(jī)有可能使機(jī)器性能優(yōu)異， 產(chǎn)品質(zhì)量提高，自動(dòng)化程度高，造價(jià)也較便宜，因此 經(jīng)濟(jì)性好。 注射機(jī)的選用一般可按三步法進(jìn)行：首先是注射 機(jī)形式的選擇，其次是注射螺桿形式的選擇；然后再 按照生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品質(zhì)量要求確定注射機(jī)的主要技術(shù) 參數(shù) 2. 注射機(jī)形式的選擇注射機(jī)形式的選擇 注射機(jī)按外形特征可分為臥式、立式、角式 和特殊式等四大類(lèi)。若工廠廠房較為寬敞，生產(chǎn) 一般性的塑料制品，又要求具有較高的自動(dòng)化程

18、度，宜選用臥式注射機(jī)；若工廠車(chē)間面積受到一 定限制，又加工尺寸較小的多嵌件制品，從嵌件 的安裝定位角度考慮，宜選擇注射量小的立式注 射機(jī)；對(duì)于一些小型的、又要求加工中心部分不 允許留有澆口痕跡的平面制品。較多地選用角式 注射機(jī)；有些塑料制品的冷卻定型時(shí)間較長(zhǎng)，或 對(duì)于安放嵌件需要較長(zhǎng)輔助時(shí)間的大批量塑料制 品的生產(chǎn)，為了能充分發(fā)揮注射裝置的塑化能力， 一般選用特殊形式的注射機(jī)，如多模轉(zhuǎn)盤(pán)式注射 機(jī)。 3. 根據(jù)產(chǎn)品要求選擇注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)根據(jù)產(chǎn)品要求選擇注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 注射機(jī)生產(chǎn)廠家給出的產(chǎn)品樣本上，有關(guān)的設(shè)備性能 分別記載在注射裝置、合模裝置和各附屬裝置等功能類(lèi)別 內(nèi)。當(dāng)準(zhǔn)備選用注

19、射機(jī)時(shí)，應(yīng)綜合考慮以下幾方面的性能， 以最終決定是否可以使用該設(shè)備。根據(jù)成形制品的大小 （尺寸、重量人），估算是否有足夠的成形能力。是否 有足夠的位置來(lái)安裝準(zhǔn)備使用的模具。是否有足夠快的 操作速度以達(dá)到預(yù)定的成形周期。 與塑料制品的大小有關(guān)的性能與塑料制品的大小有關(guān)的性能 注射量 根據(jù)塑件的尺寸和材料計(jì)算出塑件的最大 質(zhì)量mg, 再加上澆注系統(tǒng)塑料的質(zhì)量mj。即為一次注射到 模具內(nèi)所需的塑料量，考慮到注射系數(shù)，應(yīng)增大25左右。 因?yàn)樽⑸錂C(jī)的注射量是以聚苯乙烯塑料為標(biāo)準(zhǔn)的，因此， 若加工其他材料的塑料制品，應(yīng)根據(jù)其密度換算成聚苯乙 烯料的質(zhì)量。再根據(jù)型腔數(shù)N來(lái)選擇注射量。 即mmax=(Nmgm

20、j)1.25 注射壓力 不同尺寸和形狀的塑料制品， 以及不同的塑料品種，所需的注射壓力是各不相 同的。應(yīng)根據(jù)塑料的注射成形工藝來(lái)確定塑件的 注射壓力。所選擇的注射機(jī)其最大注射壓力能滿 足一該制品的成形需要。 合模力 注射成形時(shí)，熔體在模具型腔內(nèi) 的壓力很高，其作用在模具上的壓力也很大，易 使模具沿分型面脹開(kāi)。首先應(yīng)根據(jù)加工條件，確 定模腔壓力，作用在分型面上力的大小等于塑件 和澆注系統(tǒng)在分型面上投影面積之和乘以型腔內(nèi) 熔體的壓力。所選的注射機(jī)的額定合模力應(yīng)大于 作用在分型面上的力。 與模具大小有關(guān)的尺寸與模具大小有關(guān)的尺寸 注射機(jī)型號(hào)繁多，安裝模具的各種尺寸也不相同， 在設(shè)計(jì)注射模和選擇注射機(jī)

21、時(shí)必須考慮噴嘴尺寸、定 位圈大小、模厚、模板上安裝螺釘孔的位置與尺寸等 因素。一般來(lái)說(shuō)，模具外形尺寸應(yīng)在注射機(jī)動(dòng)、定模 板所規(guī)定的安裝模具的尺寸范圍內(nèi)；模具厚度應(yīng)在注 射機(jī)規(guī)定的最大和最小模厚范圍內(nèi)。所選的注射機(jī)的 開(kāi)合模行程必須大于制品最大高度的二倍以上。 與成形周期有關(guān)的性能與成形周期有關(guān)的性能 注射機(jī)動(dòng)作快慢的表示方法常用空循環(huán)時(shí)間這一 指標(biāo)來(lái)表示。它是指不供給注射機(jī)原料，使機(jī)器以最 高速度無(wú)負(fù)荷空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)循環(huán)所需要的實(shí)際動(dòng)作 時(shí)間。使用時(shí)可根據(jù)制品生產(chǎn)量的大小來(lái)選定。 綜上所述，選擇注射機(jī)時(shí)要遵守以下原則： 用戶要依據(jù)生產(chǎn)規(guī)模選擇注射機(jī)的臺(tái)數(shù)和 型號(hào)。 依制品結(jié)構(gòu)、材料的性質(zhì)選擇注

22、射機(jī)類(lèi)型、 螺桿形式和主要技術(shù)參數(shù)，兩者需彼此相適應(yīng)， 以求確保產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。 選擇的注射機(jī)類(lèi)型、型號(hào)和規(guī)格應(yīng)符合注 射機(jī)產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料的規(guī)定，否則按專(zhuān)用或 特殊機(jī)處理。 由于選擇注射機(jī)時(shí)所需考慮的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù) 較多，它們之間又是互相制約的，要盡量同時(shí)滿 足各方面的要求。 第二節(jié)第二節(jié) 塑料注射成形原理與過(guò)程塑料注射成形原理與過(guò)程 3.2.1 塑料的注射成形原理塑料的注射成形原理 注射成形是根據(jù)金屬壓鑄成形原理發(fā)展而來(lái) 的，其基本原理就是利用塑料的可擠壓性與可模 塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成形物料從注射 機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱、熔融、塑化， 使之成為粘流熔體，然后在柱塞或螺桿的

23、高壓推 動(dòng)下，以很大的流速通過(guò)機(jī)筒前端的噴嘴注射進(jìn) 入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過(guò)一段保壓冷卻定 型時(shí)間后，即可保持模具型腔所賦予的形狀和尺 寸。開(kāi)合模機(jī)構(gòu)將模具打開(kāi)，在推出機(jī)構(gòu)的作用 下，即可取出注射成形的塑料制件。注射成形原 理如圖3-8所示。 注射成形是熱塑性塑料成形的重要方法之一， 到目前為止，除氟塑料以外，幾乎所有的熱塑性 塑料都可以用注射成形的方法成形，廣泛應(yīng)用于 各種塑料制件的生產(chǎn)。注射成形的優(yōu)點(diǎn)是：成形 周期短；能一次成形形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有 金屬或非金屬嵌件的塑料制件；注射成形的生產(chǎn) 率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。注射成形的缺點(diǎn)是所 用的注射設(shè)備價(jià)格較高，注射模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 生

24、產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，不適合于單件小批量 的塑件生產(chǎn)。除了熱塑性塑料外，一些流動(dòng)性好 的熱固性塑料也可用注射方法成形，其原因是這 種方法生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。 3.2.2 注射生產(chǎn)前的準(zhǔn)備注射生產(chǎn)前的準(zhǔn)備 為了使注射成形生產(chǎn)順利進(jìn)行和保證制品質(zhì) 量，在注射成形前應(yīng)作一定的準(zhǔn)備工作，如原料 預(yù)處理、清洗機(jī)筒、預(yù)熱嵌件和選擇脫模等。 1原料預(yù)處理原料預(yù)處理 生產(chǎn)前對(duì)成形原料進(jìn)行的預(yù)處理包括分析檢 驗(yàn)成形原料的質(zhì)量和預(yù)熱干燥。 （1）分析檢驗(yàn)成形原料的質(zhì)量 根據(jù)注射成形 對(duì)原料的工藝特性要求，檢驗(yàn)原料的含水量、色 澤、細(xì)度及均勻度、有無(wú)雜質(zhì)并測(cè)試其熱穩(wěn)定性、 流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)。如果檢驗(yàn)中出現(xiàn)

25、問(wèn)題， 應(yīng)及時(shí)采取措施加以解決。 （2）預(yù)熱干燥 對(duì)于吸濕性強(qiáng)或粘水性強(qiáng)的塑 料，如尼龍、聚碳酸酯、ABS 等，成形前應(yīng)根據(jù) 成形工藝允許的含水性要求，進(jìn)行充分的預(yù)熱干 燥，目的是除去物料中過(guò)多的水分和揮發(fā)物，以 防止成形后塑件出現(xiàn)氣泡和銀絲等缺陷，同時(shí)也 可以避免注射時(shí)發(fā)生水降解。對(duì)于吸濕性強(qiáng)或粘 水性不大的塑料，如果包裝儲(chǔ)存的好，也可以不 進(jìn)行預(yù)熱干燥。如圖3-9所示就是常用的熱風(fēng)干燥 機(jī)。 2 清洗料筒清洗料筒 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)成形過(guò)程中出現(xiàn)了熱分解或降解反應(yīng)，則應(yīng)對(duì)注射機(jī) 料筒進(jìn)行清洗。通常，柱塞式注射機(jī)料筒存量大，必須將 料筒拆卸清洗。對(duì)于螺桿式料

26、筒，可采用對(duì)空注射法清洗。 采用對(duì)空注射法清洗螺桿式料筒時(shí)，若欲更換的塑料的成 形溫度低于料筒內(nèi)殘料的成形溫度時(shí)，應(yīng)將料筒和噴嘴溫 度升高到欲換塑料的最高成形溫度，切斷電源，加入欲換 塑料的回料，并連續(xù)對(duì)空注射，直到將全部殘料排除為止； 若欲更換的塑料的成形溫度高于料筒內(nèi)殘料的成形溫度時(shí)， 應(yīng)將料筒和噴嘴溫度升高到欲換塑料的最低成形溫度，然 后加入欲換塑料或其回料，并連續(xù)對(duì)空注射，直到將全部 殘料排除為止。若欲更換的兩種塑料成形溫度相差不大時(shí)， 不必變更溫度，先用回料，然后用欲換之塑料對(duì)空注射即 可。殘料屬熱敏性塑料時(shí)，應(yīng)從流動(dòng)性好、熱穩(wěn)定性好的 聚乙烯、聚苯乙烯等塑料中選擇粘度較高的品級(jí)作為

27、過(guò)渡 料對(duì)空注射。 3 預(yù)熱嵌件預(yù)熱嵌件 對(duì)于有嵌件的塑料制件，由于金屬與塑料的 收縮率不同，嵌件周?chē)乃芰先菀壮霈F(xiàn)收縮應(yīng)力 和裂紋，因此，成形前可對(duì)嵌件進(jìn)行預(yù)熱，減小 它在成形時(shí)與塑料熔體的溫差，避免或抑制嵌件 周?chē)乃芰先菀壮霈F(xiàn)的收縮應(yīng)力和裂紋。在嵌件 較小時(shí)對(duì)分子鏈柔順性大的塑料也可以不預(yù)熱。 4 選擇脫模劑選擇脫模劑 注射成形生產(chǎn)中，為了使塑料制件容易從模 具內(nèi)脫出，有的模具型腔或模具型芯還需涂上脫 膜劑，常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟和硅 油等。對(duì)于含有橡膠的軟制品或透明制品不宜使 用脫模劑，否則將影響制品的透明度。 3.2.3 注射成形過(guò)程注射成形過(guò)程 完整的注射成形工藝過(guò)程可以

28、分為加料、塑 化計(jì)量、注射充模和冷卻定型等階段，如圖3-10 所示。下面分階段闡述成形各個(gè)階段的工作原理。 1 加料加料 將粒狀或粉狀塑料加入注射機(jī)料斗，由柱塞 或螺桿帶入料筒進(jìn)行加熱。 2塑化計(jì)量塑化計(jì)量 成形物料在注射機(jī)機(jī)筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、壓實(shí)以 及混合等作用以后，由松散的粉狀或粒狀固態(tài)轉(zhuǎn) 變成連續(xù)的均化熔體之過(guò)程稱(chēng)為塑化。所謂均化 包含四方面的內(nèi)容，即物料經(jīng)過(guò)塑化之后，其熔 體內(nèi)必須組分均勻、密度均勻、粘度均勻和溫度 分布均勻。所謂計(jì)量是指能夠保證注射機(jī)通過(guò)柱 塞或螺桿，將塑化好的熔體定溫、定壓、定量地 輸出機(jī)筒所進(jìn)行的準(zhǔn)備動(dòng)作，這些動(dòng)作均需注射 機(jī)控制柱塞或螺桿在塑化過(guò)程中完成。 3 注射

29、充模注射充模 柱塞或螺桿從機(jī)筒內(nèi)的計(jì)量開(kāi)始，通過(guò)注射油缸 和活塞施加高壓，將塑化好的塑料熔體經(jīng)過(guò)機(jī)筒前端 的噴嘴和模具中的澆注系統(tǒng)快速送入封閉模腔的過(guò)程 稱(chēng)為注射充模。注射充模又可細(xì)分為流動(dòng)充模、保壓 補(bǔ)縮和倒流三個(gè)階段。 （1）流動(dòng)充模 塑化好的塑料熔體在注射機(jī)柱塞 或螺桿的推進(jìn)作用下，以一定的壓力和速度經(jīng)過(guò)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(chēng) 為充模。很顯然，熔體在注射過(guò)程中會(huì)遭到一系列的 流動(dòng)阻力，這些阻力一部分來(lái)源于機(jī)筒、噴嘴、模具 澆注系統(tǒng)和模腔表壁對(duì)熔體的外摩擦，另一部分則來(lái) 源于熔體自身內(nèi)部產(chǎn)生的粘性內(nèi)摩擦。為了克服流動(dòng) 阻力，注射機(jī)必須通過(guò)螺桿或柱塞向熔體施加很

30、大的 注射壓力。 （2）保壓補(bǔ)縮 保壓補(bǔ)縮階段指從熔體充滿模腔至柱 塞或螺桿在機(jī)筒中開(kāi)始后退為止的階段為保壓補(bǔ)縮階段。 其中，保壓是指注射壓力對(duì)模腔內(nèi)的熔體繼續(xù)進(jìn)行壓實(shí)的 過(guò)程，而補(bǔ)縮則是指保壓過(guò)程中，注射機(jī)對(duì)模腔內(nèi)逐漸開(kāi) 始冷卻的熔體因成形收縮而出現(xiàn)的空隙進(jìn)行補(bǔ)料之動(dòng)作。 保壓補(bǔ)縮時(shí)間應(yīng)適當(dāng)，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)容易使塑料件產(chǎn)生應(yīng)力， 引起塑件翹曲或開(kāi)裂。 （3）倒流 倒流指柱塞或螺桿在機(jī)筒中向后倒退時(shí)， 模腔內(nèi)熔體朝著澆口和流道進(jìn)行的反方向流動(dòng)。很明顯， 整個(gè)倒流過(guò)程將從注射壓力撤退開(kāi)始，至澆口處熔體凍結(jié) 時(shí)為止。引起倒流的原因主要是注射壓力撤退后，模腔壓 力大于倒流壓力，且熔體與大氣相通所造成的結(jié)果

31、。由此 可見(jiàn)，倒流是否發(fā)生或倒流的程度如何，均與保壓時(shí)間有 關(guān)。一般來(lái)講，保壓時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，保壓壓力對(duì)模腔內(nèi)的熔 體作用時(shí)間也越長(zhǎng)，倒流較小，塑件的收縮情況會(huì)有所減 輕。而保壓時(shí)間短時(shí)，情況則剛好相反。 4 冷卻定型冷卻定型 冷卻定型從澆口凍結(jié)時(shí)間開(kāi)始，到制品脫模為止， 是注射成形工藝過(guò)程的最后一個(gè)階段。在此階段，補(bǔ) 縮或倒流均不再繼續(xù)進(jìn)行，型腔內(nèi)的塑料繼續(xù)冷卻、 硬化和定型。當(dāng)脫模時(shí)，塑料制件具有足夠的剛度， 不致產(chǎn)生翹曲和變形。隨著冷卻過(guò)程的進(jìn)行，溫度繼 續(xù)下降，型腔內(nèi)塑料收縮，壓力下降，到開(kāi)模時(shí)，型 腔內(nèi)的壓力下降到最低值（但不一定等于外界大氣 壓）。型腔內(nèi)壓力與外界大氣壓力之差值稱(chēng)為殘余

32、壓 力，殘余壓力大小與塑件保壓階段的長(zhǎng)短有關(guān)。殘余 壓力為正值時(shí)，脫模較困難，塑件易刮傷或崩裂；殘 余壓力為負(fù)值時(shí)，塑件表面有缺陷或內(nèi)部有真空泡。 所以，只有在殘余壓力接近零時(shí)，脫模才較便利，并 能獲得滿意的塑件。 塑件冷卻冷卻定型后即可開(kāi)模，在推出機(jī)構(gòu)的作 用下，將塑料制件推出模外，完成注射成形過(guò)程。 3.2.4 塑件的后處理塑件的后處理 由于成形過(guò)程中塑料熔體在溫度和壓力作用下的 變形流動(dòng)行為非常復(fù)雜，再加上流動(dòng)前塑化不均以及 充模后冷卻速度不同，制品內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、 取向和收縮，導(dǎo)致制品內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收 縮應(yīng)力，脫模后除引起時(shí)效變形外，還會(huì)使制品的力 學(xué)性能、光學(xué)性能及

33、表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)開(kāi)裂。 為了解決這些問(wèn)題，可對(duì)制品進(jìn)行一些適當(dāng)?shù)暮筇幚恚?常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。 退火是將塑件放在定溫的加熱介質(zhì)（如熱水、熱 油、熱空氣和液體石蠟等）中保溫一段時(shí)間的熱處理 過(guò)程。利用退火時(shí)的熱量，能加速塑料中大分子松弛， 從而消除或降低制品成形后的殘余應(yīng)力。生產(chǎn)中的退 火溫度一般都在制品的使用溫度以上1020C至熱變 形溫度以下1020C之間進(jìn)行選擇和控制。保溫時(shí)間 與塑料品種和制品厚度有關(guān)，如無(wú)數(shù)據(jù)資料，也可按 每毫米厚度約需半小時(shí)的原則估算。退火冷卻時(shí)，冷 卻速度不易過(guò)快，否則還有可能重新產(chǎn)生溫度應(yīng)力。 調(diào)濕處理是一種調(diào)整制品含水量的后處理工 序，主要

34、用于吸濕性很強(qiáng)、且又容易氧化的聚酰 胺等塑料制品，它除了能在加熱和保溫條件下消 除殘余應(yīng)力之外，還能促使制品在加熱介質(zhì)中達(dá) 到吸濕平衡，以防它們?cè)谑褂眠^(guò)程中發(fā)生尺寸變 化。調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸 鉀溶液（沸點(diǎn)為121C），加熱溫度為100 121C（熱變形溫度高時(shí)取上限，反之取下限）， 保溫時(shí)間與制品厚度有關(guān)，通常約取29h。 應(yīng)該指出，并非所有塑料制品都要進(jìn)行后處 理，通常，只是對(duì)于帶有金屬嵌件、使用溫度范 圍變化較大、尺寸精度要求高和壁厚大的制品才 有必要進(jìn)行后處理。 第三節(jié)第三節(jié) 注射成形的主要工藝參數(shù)注射成形的主要工藝參數(shù) 在塑料原材料、注射機(jī)和模具結(jié)構(gòu)確定之后，注 射

35、成形工藝條件的選擇與控制，便是決定成形質(zhì)量的 主要因素。一般來(lái)講，注射成形具有三大主要工藝參 數(shù)，即溫度、壓力和時(shí)間。下面分別予以闡述。 3.3.1 溫度溫度 注射成形時(shí)的溫度條件主要指料溫和模溫兩方面 的內(nèi)容，其中料溫影響塑化和注射充模，而模溫則同 時(shí)影響充模與冷卻定型。 1 料溫料溫 料溫指塑化物料的溫度和從噴嘴注射出的熔體溫 度，其中，前者稱(chēng)為塑化溫度，而后者稱(chēng)為注射溫度。 因此，料溫主要取決于料筒和噴嘴兩部分的溫度。使 物料具有良好的流動(dòng)性且不產(chǎn)生變質(zhì)的溫度為最佳料 溫。 （1）料筒溫度 使用注射機(jī)時(shí)，需對(duì)注射機(jī)的料筒 按照后段、中段和前段三個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行分別加熱與 控制。后段指加料料

36、斗附近，該段加熱的溫度要求最 低，是對(duì)物料起始加熱，若過(guò)熱則會(huì)使物料粘結(jié)，影 響順利加料；前段指靠近料筒內(nèi)螺桿（或螺桿）前端 的一段區(qū)域，一般這段溫度為最高；中段即指前段與 后段之間的區(qū)域，對(duì)該段溫度控制介于前、后段溫度 之間?？偟膩?lái)說(shuō)，料筒加熱是由后段至前段溫度逐漸 升高，以實(shí)現(xiàn)塑料逐漸升溫達(dá)到良好的熔融狀態(tài)要求。 為了避免熔料在料筒里過(guò)熱降解，除必須嚴(yán)格控 制熔體的最高溫度外，還必須控制熔料在料筒里的滯 留時(shí)間。通常，提高料筒溫度以后，都要適當(dāng)縮短熔 體在料筒里的滯留時(shí)間。螺桿式和柱塞式注射機(jī)由于 其塑化過(guò)程不同，因而選擇的料筒溫度也不同。在注 射同一種塑料時(shí)，螺桿式料筒溫度可比柱塞式料筒

37、溫 度低。 判斷料筒溫度是否合適，可采用對(duì)空注射法 觀察或直接觀察塑件質(zhì)量的好壞。對(duì)空注射時(shí)， 如果料流均勻、光滑、無(wú)泡、色陣均勻，則說(shuō)明 料溫合適；如果料流毛糙、有銀絲或變色現(xiàn)象， 則說(shuō)明料溫不合適。 （2）噴嘴溫度 為了防止噴嘴處的塑料熔體發(fā) 生冷凝而阻塞噴嘴或冷料被注入模腔內(nèi)影響制品 質(zhì)量，噴嘴溫度不能過(guò)低，只可略低于料筒前段 溫度，否則會(huì)使熔體產(chǎn)生早凝，其結(jié)果不是堵塞 噴嘴孔，就是將冷料充入模具型腔，最終導(dǎo)致成 品缺陷。噴嘴溫度也不能過(guò)高，否則會(huì)發(fā)生“流 涎”現(xiàn)象。 2模具溫度模具溫度 模具溫度指和制品接觸的模腔表壁溫度，它直接 影響熔體的充模流動(dòng)行為、制品的冷卻速度和成形后 的制品性

38、能等。模具溫度的高低取決于塑料是否結(jié)晶 和結(jié)晶程度、塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸、性能要求和其他工 藝條件（熔料溫度、注射速度、注射壓力和模塑周期 等）。 一般來(lái)講，提高模具溫度可以改善熔體在模內(nèi)的 流動(dòng)性、增加制品的密度和結(jié)晶度，以及減小充模壓 力和制品中的應(yīng)力。但制品的冷卻時(shí)間、收縮率和脫 模后的翹曲變形將延長(zhǎng)或增大，且生產(chǎn)率也會(huì)因冷卻 時(shí)間延長(zhǎng)而下降。反之，若降低模溫，雖能縮短冷卻 時(shí)間和提高生產(chǎn)率，但在溫度過(guò)低的情況下，熔體在 模內(nèi)的流動(dòng)性能將會(huì)變差，并使制品產(chǎn)生較大的應(yīng)力 或明顯的熔接痕跡等缺陷。此外，除了模腔表壁的粗 糙度之外，模溫還是影響制品表面質(zhì)量的因素，適當(dāng) 地提高模溫，制品的表面粗糙度

39、也會(huì)隨之下降。 模具溫度通常是由通入定溫的冷卻介質(zhì)來(lái)控 制的，也有靠熔料注入模具自然升溫和自然散熱 達(dá)到平衡的方式來(lái)保持一定的溫度。在特殊情況 下，也可用電阻加熱絲和電阻加熱棒對(duì)模具加熱 來(lái)保持模具的定溫。但不管采用什么方法對(duì)模具 保持定溫，對(duì)塑料熔體來(lái)說(shuō)，都是冷卻的過(guò)程， 其保持的定溫都低于塑料的玻璃化溫度或工業(yè)上 常用的熱變形溫度，這樣才能使塑料成形和脫模。 采用較高模具溫度的塑料品種有聚碳酸酯、 聚砜和聚苯醚等，采用較低模具溫度的塑料品種 有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚酰 胺等。 為了縮短成形周期，確定模具溫度時(shí)可采用 兩種方法。一種方法是把模具溫度取得盡可能低， 以加快冷卻速

40、度縮短冷卻時(shí)間。另一種方法則需 要模溫保持在比熱變形溫度稍低的狀態(tài)下，以求 在比較高的溫度下將塑件脫模，然后由其自然冷 卻，這樣做也可以縮短塑件在模內(nèi)的冷卻時(shí)間。 具體采用何種方法，需要根據(jù)塑料品種和塑件的 復(fù)雜程度確定。 3脫模溫度脫模溫度 制品由模內(nèi)脫出即測(cè)得的溫度稱(chēng)為脫模溫度， 它應(yīng)低于成形塑料的熱變形溫度。 3.3.2 壓力壓力 注射成形時(shí)需要選擇與控制的壓力包括注射壓力、 保壓力和塑化壓力。其中，注射壓力又與注射速度相 輔相成，對(duì)塑料熔體的流動(dòng)和充模具有決定作用；保 壓力和保壓時(shí)間密切相關(guān)，主要影響模腔壓力以及最 終的成形質(zhì)量；背壓力的大小影響物料的塑化過(guò)程、 塑化效果和塑化能力，并

41、與螺桿轉(zhuǎn)速有關(guān)。 1 注射壓力注射壓力 注射壓力是指注射時(shí)在螺桿頭部產(chǎn)生的熔體壓強(qiáng)。 其作用是克服塑料流經(jīng)噴嘴、流道、澆口及模腔內(nèi)的 流動(dòng)阻力，并使型腔內(nèi)塑料受到一定壓力的壓實(shí)作用。 注射壓力不僅是熔體充模的必要條件，同時(shí)還影響制 品質(zhì)量，如制品成形尺寸、性能等，且對(duì)模具工作順 利和安全性方面造成影響。注射壓力過(guò)高易產(chǎn)生溢料 或使模具的強(qiáng)度或剛性不足。注射壓力與料溫又有緊 密聯(lián)系。料溫高時(shí)需較低注射壓力，料溫低時(shí)需較高 的注射壓力，彼此經(jīng)恰當(dāng)?shù)慕M合而獲得滿意的效果。 注射壓力的大小取決于注射機(jī)的類(lèi)型、塑料的品種、 模具澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、尺寸與表面粗糙度、模具溫度、塑 件的壁厚及流程的大小等，關(guān)系

42、十分復(fù)雜，目前難以作出 具有定量關(guān)系的結(jié)論。在注射機(jī)上常用表壓指示注射壓力 的大小，一般在MPa 之間，壓力的大小可 通過(guò)注射機(jī)的控制系統(tǒng)來(lái)調(diào)整。 2 保壓力保壓力 在注射成形的保壓補(bǔ)縮階段，為了對(duì)模腔內(nèi)的塑料熔 體進(jìn)行壓實(shí)以及為了維持向模腔內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)料流動(dòng)所需要的 注射壓力叫做保壓力。在保壓階段中，模腔內(nèi)的塑料因冷 卻收縮而讓出些許空間，這時(shí)若交口未凍結(jié)，螺桿在保壓 壓力的作用下緩慢前進(jìn)，使塑料可繼續(xù)注入型腔進(jìn)行補(bǔ)縮。 一般取保壓壓力等于或略低于注射壓力。 保壓力的大小取決于模具對(duì)熔體的靜水壓力，并與制 品的形狀、壁厚有關(guān)。一般來(lái)講，對(duì)形狀復(fù)雜和薄壁的制 品，為了保證成形質(zhì)量，采用的注射壓力往

43、往比較大，即 保壓力稍低于注射壓力。對(duì)于厚壁制品，保壓力的選擇比 較復(fù)雜，需要根據(jù)制品使用要求靈活處理保壓力的選擇與 控制問(wèn)題。 3塑化壓力塑化壓力 塑化壓力（有稱(chēng)背壓）是指采用螺桿式注射 機(jī)生產(chǎn)時(shí)，注射機(jī)螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后 退時(shí)所受到的壓力。背壓是通過(guò)調(diào)節(jié)注射液壓缸 的回油阻力來(lái)控制的。背壓增加了熔體的內(nèi)壓力， 加強(qiáng)了剪切效果，由于塑料的剪切發(fā)熱，因此而 提高了熔體的溫度。背壓的增加使螺桿退回速度 減慢，延長(zhǎng)了塑料在料筒中的受熱時(shí)間，塑化質(zhì) 量可以得到改善。但背壓不能過(guò)大，否則會(huì)產(chǎn)生 熔體反流和漏流的現(xiàn)象，從而降低了熔體的輸送 能力，減少塑化量，增加功率消耗。同時(shí)，背壓 過(guò)高可能造成

44、物料剪切發(fā)熱或切應(yīng)力過(guò)大，以致 熔體發(fā)生降解。一般操作中，在保證塑件質(zhì)量的 前提下，塑化壓力應(yīng)越低越好，其具體數(shù)值隨所 用塑料的品種而定，一般為MPa 左右，通常很 少超過(guò)MPa。 3.3.3 成形周期成形周期 注射成形周期指一次注射成形工藝過(guò)程所需的時(shí)間,它 包含著注射成形過(guò)程中所有的時(shí)間問(wèn)題,直接關(guān)系到生產(chǎn) 效率的高低。注射成形周期的時(shí)間組成如圖3-11所示，下 面主要闡述成形周期中最重要的注射時(shí)間、保壓時(shí)間和冷 卻時(shí)間，至于其他操作時(shí)間,可根據(jù)生產(chǎn)條件靈活掌握。 1 注射時(shí)間注射時(shí)間 注射時(shí)間指注射活塞在注射油缸內(nèi)開(kāi)始向前 運(yùn)動(dòng)至保壓補(bǔ)縮結(jié)束為止所經(jīng)歷的全部時(shí)間,它的 長(zhǎng)短與塑料的流動(dòng)性

45、能、制品的幾何形狀和尺寸 大小、模具澆注系統(tǒng)的形式、成形所用的注射速 度和其他一些工藝條件等許多因素有關(guān)。注射時(shí) 間由流動(dòng)充模時(shí)間和保壓時(shí)間兩部分組成,對(duì)于普 通制品,注射時(shí)間大致為5-130s，特厚制品可長(zhǎng)達(dá) 10-15min，其中主要花費(fèi)在保壓上面，而流動(dòng)充 模時(shí)間所占比例很小，如普通制品的流動(dòng)充模時(shí) 間僅為2-10s。 （1）流動(dòng)充模時(shí)間 注射機(jī)螺桿完成一次推進(jìn) 動(dòng)作，將塑料注滿型腔所用的時(shí)間叫流動(dòng)充模時(shí) 間。在生產(chǎn)中流動(dòng)充模時(shí)間極短，一般在35秒， 大型塑件也不過(guò)在10秒以內(nèi)結(jié)束。 （2）保壓時(shí)間 指從塑料充滿型腔開(kāi)始至注射螺 桿后退時(shí)為止的這一段時(shí)間。保壓時(shí)間應(yīng)恰當(dāng)，過(guò)長(zhǎng) 對(duì)提高制品

46、密度非但無(wú)效用，反而易使制品產(chǎn)生內(nèi)應(yīng) 力，引起制品翹曲或開(kāi)裂。過(guò)短會(huì)引起模腔的塑料倒 流，從而使制品產(chǎn)生縮陷、中空等缺陷。 保壓時(shí)間一般取20120s，大型和厚壁制品可達(dá) 15分鐘，甚至更長(zhǎng)。保壓時(shí)間與料溫、模溫、制品 壁厚以及模具的流道和澆口大小有關(guān)。合理恰當(dāng)?shù)谋?壓時(shí)間應(yīng)在保壓力和注射溫度條件確定以后，根據(jù)制 品的使用要求試驗(yàn)確定。確定保壓時(shí)間的具體方法為： 先用較短的保壓時(shí)間成形制品，脫模后檢驗(yàn)制品的體 積質(zhì)量，然后逐次延長(zhǎng)保壓時(shí)間繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，直到 制品體積質(zhì)量達(dá)到制品的使用要求或不再隨保壓時(shí)間 延長(zhǎng)而增大時(shí)為止，然后就以此時(shí)的保壓時(shí)間為最佳 值進(jìn)行選取。 2 模內(nèi)冷卻時(shí)間模內(nèi)冷卻時(shí)間

47、 模內(nèi)冷卻時(shí)間指注射結(jié)束到開(kāi)啟模具這一階 段所經(jīng)歷的時(shí)間，它的長(zhǎng)短受注進(jìn)模腔的熔體溫 度、模具溫度、脫模溫度和制品厚度等因素的影 響，對(duì)于一般制品約取30120s。確定閉模冷卻 時(shí)間終點(diǎn)的原則為：制品脫模時(shí)應(yīng)具有一定剛度， 不得因溫度過(guò)高發(fā)生翹曲和變形。在保證此原則 的條件下，冷卻時(shí)間應(yīng)盡量取短一些。 第四節(jié)第四節(jié) 注射模的工作原理與基本結(jié)構(gòu)組成注射模的工作原理與基本結(jié)構(gòu)組成 注射模的結(jié)構(gòu)，與塑料品種、制品的結(jié)構(gòu)形 狀、尺寸精度、生產(chǎn)批量、注射工藝條件和注射 機(jī)的種類(lèi)等許多因素有關(guān)，因此其結(jié)構(gòu)可以千變 萬(wàn)化，種類(lèi)十分繁多。但是，在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐 中，我們?yōu)榱苏莆兆⑸淠５脑O(shè)計(jì)規(guī)律和設(shè)計(jì)方法， 通

48、過(guò)歸納、分析之后發(fā)現(xiàn)，無(wú)論各種注射模結(jié)構(gòu) 之間差別多大，但在工作原理和基本結(jié)構(gòu)組成方 面都有一些普遍的規(guī)律和共同點(diǎn)。下面以圖3-12 所示的注射模典型結(jié)構(gòu)為例，分析注射模的工作 原理和基本結(jié)構(gòu)組成。 3.4.1 注射模的工作原理注射模的工作原理 任何注射模都可以分為定模和動(dòng)模兩大部分。 定模部分安裝固定在注射機(jī)的固定模板（定模固 定板）上，在注射成形過(guò)程中始終保持靜止不動(dòng)： 動(dòng)模部分則安裝固定在注射機(jī)的移動(dòng)模板（動(dòng)模 固定板）上，在注射成形過(guò)程中可隨注射機(jī)上的 合模系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。開(kāi)始注射成形時(shí)，合模系統(tǒng)帶動(dòng) 動(dòng)模部分朝著定模方向移動(dòng)，并在分型面處與定 模部分對(duì)合，其對(duì)合的精確度由合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)， 即

49、由導(dǎo)柱8和固定在定模板2上的導(dǎo)套來(lái)保證。 動(dòng)模和定模對(duì)合之后，加工在定模板中的凹模型 腔與固定在動(dòng)模板1上的凸模7構(gòu)成與制品形狀和尺寸 一致的閉合模腔，模腔在注射成形過(guò)程中可被合模系 統(tǒng)提供的合模力鎖緊，以避免它在塑料熔體的壓力下 漲開(kāi)。注射機(jī)從噴嘴中注射出的塑料熔體經(jīng)由開(kāi)設(shè)在 澆口套6中的主流道進(jìn)入模具，再經(jīng)由分流道和澆口 進(jìn)入模腔，待熔體充滿模腔并經(jīng)過(guò)保壓、補(bǔ)縮和冷卻 定型之后，合模系統(tǒng)便帶動(dòng)動(dòng)模后撤復(fù)位，從而使動(dòng) 模和定模兩部分從分型面處開(kāi)啟。當(dāng)動(dòng)模后撤到一定 位置時(shí)，安裝在其內(nèi)部的頂出脫模機(jī)構(gòu)將會(huì)在注射機(jī) 頂桿21的推頂作用下與動(dòng)模其他部分產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 于是制品和澆口及流道中的凝料將

50、會(huì)被它們從凸模7 上以及從動(dòng)模一側(cè)的分流道中頂出脫落，就此完成一 次注射成形過(guò)程。 3.4.2 注射模的結(jié)構(gòu)組成注射模的結(jié)構(gòu)組成 通過(guò)分析圖3-12可知，該模具的主要功能結(jié)構(gòu)由 成形零部件（凸、凹模）、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng) （主、分流道及澆口等）、脫模機(jī)構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 以及支承零部件（定、動(dòng)模座，定、動(dòng)模板和支承板 等）組成，但在許多情況下，注射模還必須設(shè)置排氣 結(jié)構(gòu)和側(cè)向分型或側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。因此，一般都認(rèn)為， 任何注射模均可由上述八大部分功能結(jié)構(gòu)組成。下面 主要結(jié)合圖3-12簡(jiǎn)介這些結(jié)構(gòu)在注射模的作用。 1 成形零部件成形零部件 成形零部件是指定、動(dòng)模部分中組成模腔的零件。 通常由凸模（

51、或型芯）、凹模、鑲件等組成，合模時(shí) 構(gòu)成模腔，用于填充塑料熔體，它決定塑件的形狀和 尺寸，如圖3-12所示的模具中，動(dòng)模板1和凸模7成形 塑件的內(nèi)部形狀，定模板2成形塑件的外部形狀。 2澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具模腔 所流經(jīng)的通道，它由主流道、分流道、澆口和冷料穴 組成。 3導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分為動(dòng)模與定模之間的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和頂出 機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)兩類(lèi)。前者是保證動(dòng)模和定模在合模 時(shí)準(zhǔn)確對(duì)合，以保證塑件形狀和尺寸的精確度，如圖 3-12中導(dǎo)柱8、導(dǎo)套9；后者是避免頂出過(guò)程中推出板 歪斜而設(shè)置的，如圖3-12中推板導(dǎo)柱16、推板導(dǎo)套17。 4脫模機(jī)構(gòu)脫模機(jī)構(gòu) 用于

52、開(kāi)模時(shí)將塑件從模具中脫出的裝置，又稱(chēng)頂 出機(jī)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)形式很多，常見(jiàn)的有推桿脫模機(jī)構(gòu)、 推板脫模機(jī)構(gòu)和推管脫模機(jī)構(gòu)等。圖3-12中推桿13、 推桿固定板14、拉料桿15、推桿18和復(fù)位桿19組成 頂桿脫模機(jī)構(gòu)。 5加熱和冷卻系統(tǒng)加熱和冷卻系統(tǒng) 為了滿足注射工藝對(duì)模具的溫度要求，必須 對(duì)模具溫度進(jìn)行控制，所以模具常常設(shè)有冷卻系 統(tǒng)并在模具內(nèi)部或四周安裝加熱元件。冷卻系統(tǒng) 一般在模具上開(kāi)設(shè)冷卻水道（圖3-12冷卻水道3）。 6 排氣系統(tǒng)排氣系統(tǒng) 在注射成形過(guò)程中，為了將型腔內(nèi)的空氣排 出，常常需要開(kāi)設(shè)排氣系統(tǒng)，通常是在分型面上 有目的地開(kāi)設(shè)若干條溝槽，或利用模具的推桿或 型芯與模板之間的配合間隙進(jìn)

53、行排氣。小型塑件 的排氣量不大，因此可直接利用分型面排氣，而 不必另設(shè)排氣槽。 7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 當(dāng)塑件上的側(cè)向有凹凸形狀的孔或凸臺(tái)時(shí)，就 需要有側(cè)向的凸?；蛐托緛?lái)成形。在開(kāi)模推出塑件 之前，必須先將側(cè)向凸?；騻?cè)向型芯從塑件上脫出 或抽出，塑件才能順利脫模。使側(cè)向凸模或側(cè)向型 芯移動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。圖3-13為一斜導(dǎo) 柱驅(qū)動(dòng)型芯滑塊側(cè)向抽芯的注射模，側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu) 是8斜導(dǎo)柱10、側(cè)型芯滑決11、鎖緊塊9和側(cè)型芯滑 塊的定位裝置（擋塊5、滑塊拉桿8、彈簧7）等組 成。 8 支承零部件支承零部件 用來(lái)安裝固定或支承成形的零部件及前述的 各部分機(jī)構(gòu)的零部件均稱(chēng)為支承零

54、部件。支承零 部件組裝在一起，可以構(gòu)成注射模具的基本骨架。 根據(jù)注射模中各零部件與塑料的接觸情況， 上述八大部分的功能結(jié)構(gòu)也可以分為成形零部件 和結(jié)構(gòu)零部件兩大類(lèi)。其中，成形零部件系指與 塑料接觸，并構(gòu)成模具型腔的各種零部件；結(jié)構(gòu) 零部件則包括支承、導(dǎo)向、排氣、推出塑件、側(cè) 向分型與抽芯、溫度調(diào)節(jié)等功能構(gòu)件。在結(jié)構(gòu)零 部件中，合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與支承零部件合稱(chēng)為基本 結(jié)構(gòu)零部件，因?yàn)槎呓M裝起來(lái)可以構(gòu)成注射模 架（GB/T12553-2006塑料注射模模架已做 出具體的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定）。任何注射模均可以以這 種模架為基礎(chǔ)，再添加成形零部件和其他必要的 功能結(jié)構(gòu)件來(lái)形成。 專(zhuān)家提醒專(zhuān)家提醒 圖3-12是學(xué)

55、習(xí)和掌握塑料注射模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)， 相當(dāng)于比著葫蘆畫(huà)瓢中的葫蘆，非常非常重要， 一定要熟練掌握，要求能夠背誦著畫(huà)出來(lái)，時(shí)間 控制在30分鐘之內(nèi)。 第五節(jié)第五節(jié) 注射模的典型結(jié)構(gòu)注射模的典型結(jié)構(gòu) 注射模結(jié)構(gòu)形式多種多樣，分類(lèi)方法很多，按成形工 藝特點(diǎn)可分為熱塑性塑料注射模、熱固性塑料注射模、低 發(fā)泡塑料注射模和精密注射模；按其使用注射機(jī)的類(lèi)型可 分為臥式注射機(jī)用注射模、立式注射機(jī)用注射模和角式注 射機(jī)用注射模；按模具澆注系統(tǒng)可分為冷流道注射模、絕 熱流道注射模、熱流道注射模和溫流道注射模；按模具安 裝方式可分為移動(dòng)式注射模和固定式注射模等。若根據(jù)注 射模的結(jié)構(gòu)特征可分為以下幾類(lèi)： 1單分型面注射模單

56、分型面注射模 開(kāi)模時(shí)，動(dòng)模和定模分開(kāi)，從而取出塑件，稱(chēng)單分型 面模具，又稱(chēng)雙板式模具，其典型結(jié)構(gòu)如圖3-12所示。單 分型面注射模是注射模具中最簡(jiǎn)單最基本的一種形式，它 根據(jù)需要可以設(shè)計(jì)成單型腔注射模，也可以設(shè)計(jì)成多型腔 注射模，是應(yīng)用最廣泛的一種注射模。如圖3-14所示即為 單分型面注射模的實(shí)例。 2雙分型面注射模雙分型面注射模 雙分型面注射模有兩個(gè)分型面，如圖3-15所 示。A-A為第一分型面，分型后澆注系統(tǒng)凝料由 此脫出；B-B為第二分型面，分型后塑件由此脫 出。與單分型面注射模具相比較，雙分型面注射 模具在定模部分增加了一塊可以局部移動(dòng)的中間 板（又叫活動(dòng)澆口板，其上設(shè)有澆口、流道及定

57、 模所需要的其他零件和部件），所以也叫三板式 （動(dòng)模板、中間板、定模板）注射模具，它常用 于點(diǎn)澆口進(jìn)料的單型腔或多型腔的注射模具。開(kāi) 模時(shí)，中間板在定模的導(dǎo)柱上與定模板作定距離 分離，以便在這兩個(gè)模板之間取出澆注系統(tǒng)凝料。 雙分型面注射模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高，零 部件加工困難，一般不用于大型或特大型塑料制品 的成形。如圖3-16所示即為雙分型面注射模的實(shí)例。 3帶有側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的注射模帶有側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的注射模 當(dāng)塑件有側(cè)孔或側(cè)凹時(shí)，需采用可側(cè)向移動(dòng)的 型芯或滑塊成形。圖3-13所示為利用斜導(dǎo)柱進(jìn)行側(cè) 向抽芯的注射模。圖3-17為利用彎銷(xiāo)進(jìn)行側(cè)向分型 的立式注射模。注射成形后，動(dòng)模

58、首先向下移動(dòng)一 段距離，然后固定于定模板2上的彎銷(xiāo)4的斜面段迫 使滑塊3向外移動(dòng)，與此同時(shí)脫模機(jī)構(gòu)的推桿8推動(dòng) 推件板5使塑件自型芯上脫下。 4.帶有活動(dòng)成形零部件的注射模 由于塑件的某些特殊結(jié)構(gòu)，要求注射模設(shè)置可活動(dòng)的成 形零部件，如活動(dòng)凸模、活動(dòng)凹模、活動(dòng)鑲件、活動(dòng)螺紋型 芯或型環(huán)等，在脫模時(shí)可與塑件一起移出模外，然后與塑件 分離。圖3-18所示即為帶有活動(dòng)鑲塊的注射模。 開(kāi)模時(shí)，塑件包在型芯8和活動(dòng)鑲件9上隨動(dòng)模部分 向左移動(dòng)而脫離定模板11，分型到一定距離，脫出機(jī)構(gòu)開(kāi) 始工作，設(shè)置在活動(dòng)鑲件9上的推桿3將活動(dòng)鑲件連同塑件 一起推出型芯脫模。合模時(shí)，推桿3在彈簧4的作用下復(fù)位， 推桿復(fù)位

59、后動(dòng)模板停止移動(dòng)然后人工將活動(dòng)鑲件重新插入 鑲件定位孔中，再合模后進(jìn)行下一次的注射過(guò)程。 5自動(dòng)卸螺紋注射模自動(dòng)卸螺紋注射模 對(duì)帶有螺紋的塑件，當(dāng)要求自動(dòng)脫模時(shí)，可在模具上 設(shè)置能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的螺紋型芯或型環(huán)，利用開(kāi)模動(dòng)作或注射機(jī) 的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，或設(shè)置專(zhuān)門(mén)的傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)螺紋型芯或螺 紋型環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而脫出塑件。圖3-19所示為自動(dòng)卸螺紋型 芯的直角式注射模。開(kāi)模時(shí)，A分型面分型，同時(shí)螺紋型 芯隨著注射機(jī)開(kāi)合模絲杠的后退而自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，此時(shí)， 螺紋塑件由于定模板的止轉(zhuǎn)而并不移動(dòng)，仍然留在模腔 內(nèi)。當(dāng) A分型面分開(kāi)一段距離，螺紋型芯在塑件內(nèi)還有最 后一牙時(shí)，定距螺釘拉動(dòng)動(dòng)模板使 B 分型面分型。此 時(shí)，塑件隨

60、著型芯一道離開(kāi)定模型腔，然后從 B 分型面兩 側(cè)的空間取出。 6 無(wú)流道注射模無(wú)流道注射模 無(wú)流道注射模是指采用對(duì)流道進(jìn)行絕熱或加熱 的方法，保持從注射機(jī)噴嘴到型腔之間的塑料呈熔 融狀態(tài)，使開(kāi)模取出塑件時(shí)無(wú)澆注系統(tǒng)凝料。前者 稱(chēng)絕熱流道注射模，后者稱(chēng)熱流道注射模。圖3-20 所示為熱流道注射模。 7直角式注射模直角式注射模 直角式注射模具僅適用于角式注射機(jī)。與其 他注射模截然不同的是該類(lèi)模具在成形時(shí)進(jìn)料的 方向與開(kāi)合模方向垂直。圖3-21所示是典型的直 角式注射模，開(kāi)模時(shí)，帶有流道凝料的塑件包緊 在凸模8上與動(dòng)模部分一起向左移動(dòng)，經(jīng)過(guò)一定距 離后，推出機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，以推桿11推動(dòng)推件板6 將塑