PE注射成型課程設(shè)計

1、 專業(yè)方向課程設(shè)計題 目： PE注塑成型工藝設(shè)計 學(xué) 院： 化學(xué)化工學(xué)院 專 業(yè):高分子材料與工程 班級: 0801學(xué)號:200806190102學(xué)生姓名： 唐杰 導(dǎo)師姓名： 黃先威 劉擁君 劉艷麗 禹新良 完成日期： 2011年 7 月 2日 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書學(xué)院： 化學(xué)化工學(xué)院 專業(yè)： 高分子材料與工程 班級： 0801 姓名： 唐杰 同組人員姓名： 唐文軍 劉衛(wèi) 唐堯 張磊 鄧鋒 一 課程設(shè)計題目：注塑工藝設(shè)計二 課程設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計要求：1.查閱文獻(xiàn)資料，了解注塑工藝的原理及參數(shù)，設(shè)計實(shí)驗方案，提交開題報告；2.采用聚乙烯主要原料，采用注塑機(jī)注塑成型制備測試樣品，改變注塑的參數(shù)

2、優(yōu)化注塑工藝條件，作好實(shí)驗的詳細(xì)真實(shí)記錄并及時小結(jié)分析；3.歸納、分析總結(jié)實(shí)驗研究數(shù)據(jù)，撰寫課程設(shè)計論文；三課程設(shè)計時間安排： 6 月 19 日至 7 月 2 日第 18 周查閱文獻(xiàn)，了解吸水性樹脂的研究進(jìn)展，設(shè)計實(shí)驗方案，并開始實(shí)驗研究。第 19 周繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗研究，精選實(shí)驗樣品并進(jìn)行測試，歸納總結(jié)寫出課程設(shè)計論文。四 主要參考資料：指導(dǎo)教師： 黃先威 劉擁君 劉艷麗 禹新良教研室主任： 黃先威 教學(xué)副院長： 陳建芳 2011 年 6 月 17 日目錄1實(shí)驗?zāi)康?實(shí)驗原理2.1聚乙烯特點(diǎn)2.2聚乙烯的成型加工性能2.3聚乙烯的主要成型條件3實(shí)驗步驟4實(shí)驗數(shù)據(jù)與分析4.1 PE拉伸樣條的工藝參

3、數(shù)4.2PE扁平試樣的注塑工藝參數(shù)4.3制品圖像4.4數(shù)據(jù)分析PE注射成型工藝設(shè)計1實(shí)驗?zāi)康?.1解塑料熔體流動速率（MFR）的概念，熟悉其測定原理及操作。1.2了解螺桿式注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、操作規(guī)程及注塑工藝參數(shù)的設(shè)定及整，掌握注塑機(jī)的基本操作技能。1.3解塑料沖擊性能的測試原理、制樣方法及操作。2實(shí)驗原理：注射機(jī)的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即黏流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。注射成型是一個循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施壓注射沖模冷卻啟模取件。取出塑料后又再閉模，進(jìn)行下一個循環(huán)。2

4、.1聚乙烯的特點(diǎn)由于聚乙烯是結(jié)晶聚合物，其熔融時結(jié)晶品核還需要吸收一部分熱量，故所選用的機(jī)筒溫度通常高于熔點(diǎn)數(shù)十度。 模具的溫度對制品結(jié)晶狀況有較大的影響，溫度高、熔體冷卻速度慢，制品的結(jié)晶度便高，制品強(qiáng)度高，但是制品的收縮率會隨著溫度的增高而增大，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力及變形，因此需按高低密度情況不同確定模具溫度，通常LDPE 模具溫度在3045 ,而HDPE 相應(yīng)再提高1020 。 注射壓力選取主要是考慮流動狀況，一般情況聚乙烯在熔融狀態(tài)下具有較好的流動性，因此除薄壁細(xì)長的制品外，盡量選擇低的注射壓力，一般在6080MPa。2.2 PE的成型加工性能 PE為結(jié)晶性原料，吸濕性極小，不超過0.01，因

5、此在加工前無需進(jìn)行干燥處理。 PE分子聯(lián)鏈柔性好，鍵間作用力小，熔體粘性低，流動性極好，因此成型時無需太高壓力就能成型出薄壁長流程制品。 PE的收縮率范圍大，收縮值大，方向性明顯，LDPE收縮率為1.22左右，HDPE收縮率在1.5左右。因此容易變形翹曲，模具冷卻條件對收縮率的影響很大，故應(yīng)該控制好模具溫度，保持冷卻均勻、穩(wěn)定。 PE的結(jié)晶能力高，模具的溫度對塑件的結(jié)晶狀況有很較大的影響。模溫高，熔體冷卻慢，塑件結(jié)晶度高，強(qiáng)度也就高。 PE的熔點(diǎn)不高，但比熱容較大，因此塑化時仍需要消耗較多的熱量，故要求塑化裝置要有較大的加熱功率，以便提高生產(chǎn)效率。PE的軟化溫度范圍較小，且熔體易氧化，因此在成

6、型加工中應(yīng)盡可能避免熔體與氧發(fā)生接觸，以免降低塑件質(zhì)量。 PE制件質(zhì)地較軟，且易脫模，因此當(dāng)塑件有淺側(cè)凹槽時可以強(qiáng)力脫模。 PE熔體的非牛頓性不明顯，剪切速率的改變對粘度的影響較小，PE熔體粘度受溫度的影響也較小。 PE熔體的冷卻速度較慢，因此必須充分冷卻。模具應(yīng)該有較好的冷卻系統(tǒng)。 若PE熔體在注射時采用直接進(jìn)料口進(jìn)料，易增大應(yīng)力和產(chǎn)生搜索不均勻及方向性明顯的增大變形，因此應(yīng)注意選擇進(jìn)料口參數(shù)。 PE的成型溫度較寬，在流動狀態(tài)下，溫度的少許波動對注塑成型沒有影響。 PE的熱穩(wěn)定性較好，一般在300度以下無明顯的分解現(xiàn)象，對質(zhì)量沒什么影響。2.3 PE的主要成型條件 料筒溫度：料筒溫度主要是與

7、PE的密度高低和熔體流動速率大小有關(guān)，另外還與注塑機(jī)的類型和性能，一級塑件的形狀有關(guān)。由于PE為結(jié)晶型聚合物，在熔融時晶粒要吸收一定熱量，因此料筒溫度應(yīng)高于它的熔點(diǎn)10度。度于LDPE來說，料筒溫度控制在140-200，HDPE的料筒溫度控制在220，料筒后部取最小值，前端取最大值。 模具溫度：模溫對塑件的結(jié)晶狀況有較大影響，模溫高，熔體結(jié)晶度高，強(qiáng)度高，但收縮率也會增大。通常LDPE的模具溫度控制在30-45，而HDPE的溫度相應(yīng)再高10-20。 注塑壓力：提高注塑壓力有利于熔料的充模，由于PE的流動性很好，因此除薄壁細(xì)長制品外，應(yīng)該精良選擇較低的注射壓力，一般注射壓力為50-100MPa。

8、形狀簡單。壁后較大的塑件，注射壓力可以低些，反之則高。3.注射機(jī)運(yùn)作過程 閉模及鎖緊  注射成型過程是周期性的操作過程。注塑機(jī)的成型周期一般是從模具閉合開始的。模具先在液壓及電氣自動控制系統(tǒng)處于高壓狀態(tài)下進(jìn)行快速閉合，當(dāng)動模與定模快要接觸時，液壓及電氣自動控制系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換成低壓(即試合模壓力)、低速狀態(tài)，在確認(rèn)模內(nèi)無異物存在時，再轉(zhuǎn)換成高壓并將模具鎖緊。注射裝置前移及注射  確認(rèn)模具鎖緊之后，注射裝置前移，使噴嘴和模具吻合，然后液壓系統(tǒng)驅(qū)動螺桿前移，在所設(shè)定的壓力、注射速度條件下，將機(jī)筒內(nèi)螺桿頭部已均勻塑化和定量的熔體注人模具型腔中。此時螺桿頭部作用于熔體上的壓力

9、稱為注射壓力(Pa)，又稱一次壓力。螺桿移動的速度稱為注射速度(cms)。壓力保持(保壓)  注射操作完成以后，在螺桿頭部還保存有少量熔體。液壓系統(tǒng)通過螺桿對這部分熔體繼續(xù)施加壓力，以填補(bǔ)因型腔內(nèi)熔體冷卻收縮產(chǎn)生的空間，保證制件密度。保壓一直持續(xù)到澆口封閉。此時，螺桿作用于熔體上面的壓力稱為保壓壓力(Pa)，又稱二次壓力，保壓壓力一般等于或者低于注射壓力。保壓過程中，僅有少量熔體補(bǔ)充注入模具型腔。保壓過程以持續(xù)到澆口剛好封閉為宜。過早卸壓，澆口未封閉，模腔中熔體會發(fā)生倒流，制件密度不足；保壓過程過長或保壓壓力過大，會使?jié)部诟浇a(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，也會增大制件的內(nèi)應(yīng)力，造成脫模困難。制件

10、冷卻  塑料熔體經(jīng)噴嘴注射入模具型腔后即開始冷卻。當(dāng)保壓進(jìn)行到澆口封閉以后，保壓壓力即卸去，此時物料進(jìn)一步冷卻定型。冷卻速度影響到聚合物的聚集態(tài)轉(zhuǎn)變過程，最終會影響到制件成型質(zhì)量和成型效率。制件在模具型腔中的冷卻時間應(yīng)以制件在開模頂出時具有足夠的剛度，不致引起制件變形為限。過長的冷卻時間不僅會延長生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)效率；而且會使制件產(chǎn)生過大的型腔包附力，造成脫模阻力增大。原料預(yù)塑化  為了縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率，當(dāng)澆口冷卻及保壓過程結(jié)束時，注塑機(jī)螺桿在液壓馬達(dá)的驅(qū)動下開始轉(zhuǎn)動，將來自料斗的粒狀塑料向前輸送。在機(jī)筒外加熱和螺桿剪切熱的共同作用下，使粒狀塑料逐步均勻融化最終

11、成為熔融粘流態(tài)的流體。在螺桿的輸送作用下存積于螺桿頭部的機(jī)筒中，從而實(shí)現(xiàn)塑料原料的塑化。螺桿的轉(zhuǎn)動方面使塑料塑化并向其頭部輸送，另一方面也使存積在頭部的塑料熔體產(chǎn)生壓力，這個壓力稱為塑化壓力(Pa)。由于這個壓力的作用，使得螺桿向后退移，螺桿后移的距離反映出螺桿頭部機(jī)筒中所存積的塑料熔體體積，注塑機(jī)螺桿的這個后退距離，即每次預(yù)塑化的熔體體積，也就是注射熔體計量值是根據(jù)成型制件所需要的注射量進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)定。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動而后退到設(shè)定的計量值時，在液壓和電氣控制系統(tǒng)的控制下就停止轉(zhuǎn)動，完成塑料的預(yù)塑化和計量，即完成預(yù)塑化程序。注射螺桿的尾部是與注射油缸連接在一起的，在螺桿后退的過程中，螺桿要受到各種摩擦

12、阻力及注射油缸內(nèi)液壓油回流阻力的作用，注射油缸內(nèi)液壓油回流阻力產(chǎn)生的壓力稱為螺桿背壓(Pa)。注射螺桿能否后退及后退的速度取決于螺桿后退時受到的各種摩擦阻力和螺桿背壓。塑料原料在預(yù)塑過程中的各種工藝參數(shù)(各部分的壓力、溫度等)是根據(jù)不同制件的塑料材料進(jìn)行設(shè)定的。注射裝置后退、開模及制件頂出   預(yù)塑程序完成后，注射裝置后退，為了避免噴嘴長時間與模具接觸散熱而形成凝料，使噴嘴離開模具。當(dāng)模腔內(nèi)的成型制件冷卻到具備一定剛度后，合模裝置帶動動模板開模，在開模的過程中完成側(cè)向抽芯的動作，最后頂出機(jī)構(gòu)頂脫制件，準(zhǔn)備開始下一個成型周期。4熱塑性塑料注射成型常見問題及原因4.1制品填充不

13、足1)料桶，噴嘴及模具的溫度偏低2)加料量不足3)料桶內(nèi)的剩料太多4)注射壓力太小5)注射速度太慢6)流道和澆口尺寸太小，澆口數(shù)量不夠，切澆口位置不恰當(dāng)7)型腔排氣不良8)注射時間太短9)澆注系統(tǒng)發(fā)生堵塞1)塑料的流動性太差 4.2制品有溢邊1)料桶，噴嘴及模具溫度太高2)注射壓力太大，鎖模力太小3)模具密合不嚴(yán)，有雜物或模板已變形4)型腔排氣不良5)塑料的流動性太好6)加料量過大 4.3制品有氣泡1)塑料干燥不夠，含有水分2)塑料有分解3)注射速度太快4)注射壓力太小5)麻煩溫太底，充模不完全6)模具排氣不良7)從加料端帶入空氣 4.4制品凹陷 1)加料量不足2)料溫太高3)制品壁厚與壁厚相

14、差過大4)注射和保壓的時間太短5)注射壓力太小6)注射速度太快7)澆口位置不恰當(dāng) 4.5制品有明顯的熔合紋1)料溫太低，塑料的流動性差2)注射壓力太小3)注射速度太慢4)模溫太低5)型腔排氣不良6)塑料受到污染 4.6制品的表面有銀絲及波紋1)塑料含有水分和揮發(fā)物2)料溫太高或太低3)注射壓力太小4)流道和澆口的尺寸太大5)嵌件未預(yù)熱回溫度太低6)制品內(nèi)應(yīng)力太大 4.7制品的表面有黑點(diǎn)及條紋 1)塑料有分解2)螺桿的速度太快，背壓力太大3)噴嘴與主流道吻合不好，產(chǎn)生積料4)模具排氣不良5)塑料受污染或帶進(jìn)雜物6)塑料的顆粒大小不均勻 4.8制品翹曲變形 1)模具溫度太高，冷卻時間不夠2)制品厚

15、薄懸殊3)澆口位置不恰當(dāng)，切澆口數(shù)量不合適4)推出位置不恰當(dāng)，且受力不均5)塑料分子定向作用太大 4.9制品的尺寸不穩(wěn)定1)加料量不穩(wěn)定2)塑料的確顆粒大小不均勻3)料桶和噴嘴的溫度太高4)注射壓力太小5)充模和保壓的時間不夠6)澆口和流道的尺寸不恰當(dāng)7)模具的設(shè)計尺寸不恰當(dāng)8)模具的設(shè)計尺寸不準(zhǔn)確9)推桿變形或磨損10)注射機(jī)的電氣，液壓系統(tǒng)不穩(wěn)定 4.10制品粘模1)注射壓力太大，注射時間太長2)模具溫度太高3)澆口尺寸太大，且澆口位置不恰當(dāng)5.數(shù)據(jù)與分析5.1PE拉伸樣條的工藝參數(shù)溫度溫度噴嘴一段二段三段四段五段實(shí)際2092102121833836設(shè)定21021021018000上限+3

16、0+30+30+30+50+50下限303030305050注射壓力注射四段三段二段一段壓力（bar）50506065流量（%）35353540時間（s）0.00.01.51.5保壓壓力保壓三段二段一段壓力bar355540流量()253935時間（s）0.00.02.0鎖模設(shè)定鎖模慢速快速低壓高壓壓力bar205040100流量()25322522位置（mm）180.080.035.0開模設(shè)定鎖模低速中速快速壓慢速壓力bar18304580流量()21232815位置（mm）200.0120.0100.030.0開鎖模限時：10.0s儲料設(shè)定儲料前抽熔一熔二熔三壓力bar1804050背壓b

17、ar1520流量（）25806035位置（mm）0.070.00.075.0冷卻時間：10.0s 熔膠時間：10.0s自動清料 清料次數(shù):10清料射膠熔膠抽膠壓力bar6512060流量（）708555時間（s）1.10.00.0座臺設(shè)定進(jìn)慢座進(jìn)座退壓力bar303030流量（）252525時間（s）0.05.2PE扁平試樣的注塑工藝參數(shù)第一組實(shí)驗參數(shù)溫度溫度噴嘴一段二段三段四段五段實(shí)際2082282312143535設(shè)定2102302303215050上限+30+30+30+30+30+30下限-30-3-30-30-30-30注射壓力注射四段三段二段一段壓力bar65657580流量()3

18、5353540時間（s）0.00.01.51.5保壓壓力保壓三段二段一段壓力bar355540流量()253935時間（s）0.00.02.0第二組實(shí)驗溫度溫度噴嘴一段二段三段四段五段實(shí)際2362492472333737設(shè)定2402502502205050上限+30+30+30+30+30+30下限-30-3-30-30-30-30注射壓力注射四段三段二段一段壓力bar9595105110流量()50505055時間（s）0.00.02.02.0保壓壓力保壓三段二段一段壓力bar355540流量()253935時間（s）0.00.02.0第三組實(shí)驗工藝參數(shù) 溫度溫度噴嘴一段二段三段四段五段實(shí)際

19、2362462462203838設(shè)定2402502502205050上限+30+30+30+30+30+30下限-30-3-30-30-30-30注射壓力注射四段三段二段一段壓力bar105110110115流量()70707075時間（s）2.02.0保壓壓力保壓三段二段一段壓力bar556555流量()304540時間（s）3.0第四組實(shí)驗工藝參數(shù)溫度溫度噴嘴一段二段三段四段五段實(shí)際2482572502433939設(shè)定2502602502405060上限+30+30+30+30+30+30下限-30-3-30-30-30-30注射壓力注射四段三段二段一段壓力bar105105115115流

20、量()65656570時間（s）2.02.0保壓壓力保壓三段二段一段壓力bar707575流量()304540時間（s）3.05.3制品圖像（1）（2）（3）(4)4.4數(shù)據(jù)分析注射成型的關(guān)鍵控制因素主要有溫度，注射壓力，保壓壓力，在PE扁平試樣中，通過一組數(shù)據(jù)得到的制品存在嚴(yán)重缺料現(xiàn)象，第二組試驗中通過提到溫度和注射壓力改善熔體的流動性能，從而在第二次試驗得到的制品的尺寸有明顯增大，而且透明度增加了，但制品還是不完全飽滿。第三組通過提高保壓壓力和保壓時間和流量，適當(dāng)提高注射壓力得到的制品尺寸又有了進(jìn)一步提高，第四組再稍微升高點(diǎn)溫度，提高保壓壓力，得到的制品已十分飽滿。5結(jié)論5.1溫度的影響成

21、型溫度指注射料筒溫度、模具溫度等。PE加工時應(yīng)特別注意噴頭溫度 ，一 般控制在前端溫度的70%左右。溫度過高，雖然熔體流動較好，但會出現(xiàn)熔料的收縮甚至縮孔物料韌性變差 ，對斜主流道脫模不利 ；溫度過低會使制品粘接不牢強(qiáng)度較差，對斜主流道脫模也不利。料筒溫度通常應(yīng)控制在 180-260，模具溫度控制為45-60,此時 ，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，應(yīng)力小，指標(biāo)均好 。5.2注射壓力的影響注射速度對產(chǎn)品的表面質(zhì)量和產(chǎn)品尺寸有著較大的影響。降低注射速度，保證模具內(nèi)部應(yīng)力相對均勻，保證零件尺寸的穩(wěn)定性，速度過慢又會增大表面應(yīng)力，電鍍工藝性變差。注射速度過快 ， 熔體流動過程中會夾雜部分氣體 ， 在產(chǎn)品表面形成氣泡等 ，同時產(chǎn)品的致密度下降，易形成縮癟和尺寸偏小。注射壓力的 設(shè)定主要是起到保護(hù)模具和設(shè)備的作用，注過程控制以速度控制為主 。