塑料注射成型（一）

1、高分子教研室高分子教研室塑料注射成型廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 高分子教研室 塑料注射成型學(xué)習(xí)目的與要求：n1.掌握熱塑性塑料注射成型工藝過程與基本工藝參數(shù)n2.掌握注射成型設(shè)備、模具的主要結(jié)構(gòu)n3.掌握注射成型設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)n4.了解熱固性塑料注射成型工藝3 第一節(jié) 概述一.注射成型1.概念：n亦稱注塑，是使熱塑性或熱固性模塑料先在加熱機(jī)筒中均勻塑化，而后由螺桿或柱塞推擠到閉合模具中成型的一種方法2.原料：幾乎所有熱塑性塑料、幾種熱固性塑料3.制品：占制品總量的2030%，特別是工程結(jié)構(gòu)材料、主要工業(yè)配件、儀器儀表零件、殼體等，逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬和非金屬制品4二.成型原理及過程n 螺桿式注塑成型

2、，柱塞式注塑成型動(dòng)畫合模 注射保壓冷卻啟模 頂出預(yù)塑 制品5 第二節(jié) 注射成型設(shè)備一.注射機(jī)的分類：n按機(jī)器的外形特征分為： 立式注射機(jī) 臥式注射機(jī) 角式注射機(jī)6n按機(jī)器的傳動(dòng)方式分為：液壓式和機(jī)械式注射機(jī)n按塑化和注射方式分為：柱塞式注射機(jī)、螺桿式注射機(jī)等n生產(chǎn)模式：手動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)二.注射機(jī)的構(gòu)成：n以螺桿式注射機(jī)為例：n包括：注射裝置、合模裝置、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)781.注射裝置：n注射機(jī)的主要部分，其作用是使塑料塑化和均化，并在很高的壓力和較快的速度下，通過螺桿(或柱塞)的推擠將熔料注射入模具注射完畢后，并能對(duì)已注射到模具型腔中的熔料施行保壓n注射系統(tǒng)包括：塑化裝置、

3、傳動(dòng)裝置、注射及注射座移動(dòng)油缸9(1)加料裝置(2)料筒(3)螺桿：與擠出機(jī)螺桿有共同點(diǎn)n注射螺桿特點(diǎn)： 注射螺桿在旋轉(zhuǎn)時(shí)有軸向位移，因此螺桿的有效長(zhǎng)度是變化的 長(zhǎng)徑比和壓縮比較?。?一般L/D：1620，壓縮比為22.5 螺槽深度一般偏大，以提高生產(chǎn)率10 注射螺桿因有軸向位移因此加料段應(yīng)較長(zhǎng)，約為螺桿長(zhǎng)度的一半，而壓縮段和計(jì)量段則各為螺桿長(zhǎng)度的14 螺桿頭部的結(jié)構(gòu)：n為使螺桿對(duì)塑料施壓進(jìn)行注射時(shí)不致出現(xiàn)熔料積存或沿螺槽回流的現(xiàn)象，對(duì)螺桿頭部的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行考慮：n錐形(尖頭)螺桿頭：用于熔融黏度大的塑料n止逆型螺桿頭：用于注塑黏度較低的塑料 有：止回環(huán)螺桿頭、止逆球螺桿頭111213(4)噴嘴

4、：n 連接料筒和模具的過渡部分n注射時(shí)，料筒內(nèi)的熔料在螺桿或柱塞的推擠作用下，以高壓和快速流經(jīng)噴嘴而注入模具n注射噴嘴的結(jié)構(gòu)形式、噴孔大小、制造精度將直接影響熔料的壓力和溫度、射程、補(bǔ)縮作用的優(yōu)劣以及是否產(chǎn)生“流涎”等 14n直通式噴嘴(開式噴嘴)n自鎖式噴嘴(關(guān)式噴嘴) n特殊用途噴嘴15nPVC：宜選用流道阻力小，剪切作用比較小的大口徑直通式噴嘴nPA：為防止“流涎”現(xiàn)象，則宜選用帶有加熱裝置的彈簧針閥式或杠桿針閥式的噴嘴n形狀復(fù)雜的薄壁制品：選用小孔徑、射程遠(yuǎn)的噴嘴n厚壁制品：選用大孔徑、補(bǔ)縮作用大的噴嘴162.合模裝置(鎖模系統(tǒng))：n由固定模板、移動(dòng)模板、合模油缸、頂出裝置、拉桿等組成

5、17n作用：保證成型模具可靠的閉合、開啟并取出制品n完善的合模裝置，應(yīng)具備三個(gè)基本條件：n足夠的鎖模力，使模具在熔料壓力(即模腔壓力)的作用下，不發(fā)生開縫現(xiàn)象n有足夠的模板面積、模板行程和模板間的開距，以適應(yīng)不同外形尺寸制品的要求n模板的運(yùn)動(dòng)速度，應(yīng)滿足閉模時(shí)先快后慢，開模時(shí)慢、快、慢，以防止發(fā)生模具碰撞，實(shí)現(xiàn)制品平穩(wěn)頂出并提高生產(chǎn)能力18n頂出機(jī)構(gòu)為頂出模內(nèi)制品而設(shè)，主要有機(jī)械式、液壓式和氣動(dòng)式n多次頂出：采用液壓頂出裝置、模具有先行回程裝置3.液壓和電器控制系統(tǒng)n保證注射機(jī)按工藝要求和動(dòng)作程序準(zhǔn)確有效地工作附：模具n主要由澆注系統(tǒng)、成型零件和結(jié)構(gòu)零件等組成1920n澆注系統(tǒng)是指塑料從噴嘴進(jìn)

6、入型腔前的流道部分，包括主流道、冷料井、分流道和澆口主流道、冷料井、分流道和澆口等n成型零件是指構(gòu)成制品形狀的各種零件，包括動(dòng)模、定模和型腔、型芯、鑲塊等n結(jié)構(gòu)零件是指構(gòu)成模具結(jié)構(gòu)的各種零件，包括：導(dǎo)向部分：導(dǎo)柱、導(dǎo)向孔，保證動(dòng)、定準(zhǔn)確對(duì)中；導(dǎo)柱長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面高，以免凸模受損分型抽芯機(jī)構(gòu)頂出裝置：頂桿、頂板、拉料桿等。頂桿位置應(yīng)設(shè)在脫模阻力最大、制件較厚處排氣系統(tǒng)：（無排氣槽：利用分型面與頂桿孔排氣）塑模的加熱或冷卻裝置21三.注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)：1.公稱注射量：n指在對(duì)空注射條件下，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n在一定程度上反映注射機(jī)的加工能力、能成型

7、的最大塑料制品，是表征機(jī)器規(guī)格的重要參數(shù)n注射量有兩種表示方法： 以PS為標(biāo)準(zhǔn)，每次射出熔料的質(zhì)量(g) 每次射出熔料的容積(cm3)n我國注射機(jī)系列標(biāo)準(zhǔn)采用后一種表示方法：nXSZY500，即公稱注射量為500 cm3的螺桿式(Y)塑料(S)注射(z)成型(x)機(jī)222.注射壓力：n注射時(shí)螺桿或柱塞端面處作用于熔料單位面積上的力，MPan注射壓力過高：制品產(chǎn)生飛邊、脫模困難，影響制品的光潔度，使制品產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，甚至成為廢品n過低：物料充不滿型腔，或根本不能成型3.注射速率(注射時(shí)間、注射速度)：n注射速率要適當(dāng)，以獲得較短的成型周期，減少制品的尺寸公差。若過低會(huì)使制品形成熔接痕，不易充滿

8、復(fù)雜的型腔：若過高，則有可能使物料分解變色和制品出現(xiàn)氣體燒焦的現(xiàn)象234.塑化能力：n1h內(nèi)所能塑化物料的千克數(shù)(以PS計(jì))n應(yīng)與注射機(jī)的成型周期相配合，若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間太長(zhǎng)，則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之會(huì)使塑料制品的成型周期延長(zhǎng) 5.鎖模力(合模力)：n注射機(jī)合模裝置對(duì)模具所能施加的最大夾緊力n鎖模力足夠大，才能鎖住模具，使制品順利成型，不產(chǎn)生溢料等不正?，F(xiàn)象6.合模裝置的基本尺寸：n規(guī)定了機(jī)器加工制品所用模具的尺寸范圍，從而間接地規(guī)定了制品的尺寸范圍和生產(chǎn)效率247.開合模速度：n主要影響制品的生產(chǎn)速度，并且使塑料制品在開模時(shí)不被損壞，閉模時(shí)運(yùn)行平穩(wěn) 8.空循環(huán)時(shí)間：n在沒

9、有塑化、注射保壓、冷卻取出制品等動(dòng)作的情況下，完成一次循環(huán)所需要的時(shí)間(秒)n是表征機(jī)器綜合性能的參數(shù)、衡量機(jī)器生產(chǎn)能力的指標(biāo)模具設(shè)計(jì)應(yīng)校核：n公稱注射量、合模力、拉桿空間、模板尺寸、最大模厚、最小模厚、模板最大開距、動(dòng)模板行程25 第三節(jié) 注射成型工藝過程及因素控制n過程包括：成型前準(zhǔn)備、注射成型過程、制品后處理及回收料使用一、成型前準(zhǔn)備n原料檢驗(yàn)、著色、造粒、粒料的預(yù)熱與干燥、嵌件的預(yù)熱與安放、試模及清洗料筒1.原料的準(zhǔn)備 (1)干燥n需干燥的物料：PA、ABS、PMMA、PET、PC、AS、PSF(聚砜)等n干燥方法： 熱風(fēng)循環(huán)、真空、沸騰床干燥、紅外線干燥或高頻電熱干燥26n干燥溫度：

10、 一般不超過熱變形溫度或Tm ABS：7085、90變黃，PA：100 PC：120 料層厚：25mm，不用翻動(dòng)(2)粒料著色： 粒料白礦油色粉：粒料色漿(膏)： 粒料色母粒272.輔助操作準(zhǔn)備 (1)模具安裝n檢查、熟悉模結(jié)構(gòu)、開模方式、卸件辦法、安裝要求n裝模：定模定模板，動(dòng)模動(dòng)模板，對(duì)中n緊固：極慢速閉模，上緊壓板n調(diào)模：頂出距離、合模力的調(diào)節(jié)n接通冷卻、加熱 (2)清理料筒n柱塞式機(jī)：比螺桿式難、存料多不易轉(zhuǎn)動(dòng)，最好用專用料筒或拆卸清理28n螺桿式機(jī)：n例1：以PC換PP：n欲換料(PC)溫度高，料筒內(nèi)的(PP)溫度低n成型溫度：PP： 200270 PC： 270330n換料時(shí)：料筒

11、噴嘴調(diào)至270，換料后調(diào)至295n例2：以PS換PA1010n欲換料(PS)溫度低，料筒內(nèi)的料(PA1010)溫度高n成型溫度：PS：180215 PA1010： 210225n換料時(shí)：料筒噴嘴調(diào)至210，然后用PS進(jìn)行降溫清洗。換料后調(diào)至19529n例3：以PC換POM：n欲換料(PC)溫度高黏度大，n料筒內(nèi)的料(POM)為熱敏性料n成型溫度：PC：270330nPOM ：190200n換料時(shí)：195以LDPE或PS換POMn270用PC換LDPE或PSn換料后：調(diào)至300生產(chǎn)30 (3)嵌件的處理n需預(yù)熱的嵌件： 用于剛性分子鏈的塑料(PS、PC、PSF)的嵌件 大金屬尺寸嵌件n預(yù)熱溫度

12、對(duì)有鍍層嵌件：110130 無鍍層鋁合金或銅嵌件：150左右31 (4)脫模劑的選用n脫模劑：使塑料制件易于從模具中脫出而涂在模具表面上的一種助劑 nZnSt、液體石蠟(白礦油)、硅油、現(xiàn)采用霧化脫模劑效果好3. 注射機(jī)開機(jī)操作n開機(jī)前必須檢查n對(duì)機(jī)筒進(jìn)行預(yù)熱，達(dá)到塑化溫度后，恒溫半小時(shí)n裝好模具后試模n開機(jī)必須按設(shè)備的規(guī)定程序進(jìn)行，空車時(shí)，手動(dòng)操作半自動(dòng)操作自動(dòng)操作的試車32二、注射成型過程 1.加料 (1)加料量對(duì)加工、產(chǎn)品質(zhì)量的影響n加料量過多：料受熱長(zhǎng)，易分解，耗能大n加料量過少：缺少傳壓介質(zhì)，模具型腔中壓力，補(bǔ)縮難，制品易產(chǎn)生收縮、凹陷、空洞等缺陷，料充不滿模具 (2)加料量的控制：

13、n柱塞式：料筒中有68個(gè)產(chǎn)品的料n螺桿式：預(yù)塑化料比制品多15332.塑化n指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)并且有良好的可塑性的全過程n要求：進(jìn)入模具型腔前提供足夠數(shù)量的、組分及溫度均勻一致的、達(dá)到規(guī)定成型溫度的熔融塑料，不發(fā)生或極少發(fā)生熱分解 (1)熱均勻性 (2)塑化量：指單位時(shí)間內(nèi)注射機(jī)熔化塑料的重量343.注射與冷卻n指柱塞或螺桿推動(dòng)、將具有流動(dòng)性和溫度均勻性的熔料注入模具開始，而后注滿型腔，熔體在控制條件下凝固定型、直到制品從型腔中脫出為止的全過程 (1)塑料在料筒內(nèi)移動(dòng)的阻力： (2)熔體進(jìn)入模腔的流動(dòng)和冷卻：n充模、壓實(shí)、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個(gè)階段 3536n充模階段：指柱塞

14、或螺桿開始向前移動(dòng)起，至模腔被熔體充滿止n保壓(壓實(shí))階段：指熔體充滿模腔起至柱塞或螺桿撤回時(shí)為止 作用：補(bǔ)縮、防止倒流 溫度：不斷下降 壓力：壓力下降(柱塞或螺桿停止不動(dòng)) 或壓力不變(柱塞或螺桿向前移動(dòng)) 壓實(shí)時(shí)間越長(zhǎng)、分子取向程度越大37n倒流階段：從柱塞或螺桿后退開始到澆口凝封時(shí)止 柱塞或螺桿后退，模腔壓力比流道高、模內(nèi)熔體向流道倒流，模腔壓力，倒流至澆口凍結(jié)為止 保壓時(shí)間短(澆口未凍結(jié))：倒流大、殘余壓力小 倒流不發(fā)生：柱塞或螺桿后退前澆口己凍結(jié)38n澆口凍結(jié)時(shí)的壓力和溫度是影響制品平均收縮率的主要因素，由壓實(shí)時(shí)間決定n澆口凍結(jié)后的冷卻階段：澆口凝結(jié)時(shí)起到制品從模腔中脫出時(shí)止n制品在

15、模內(nèi)繼續(xù)冷卻，以使制品在脫模時(shí)有足夠剛度不致發(fā)生扭曲變形n殘余壓力：制品脫模時(shí)，模內(nèi)壓力與外界壓力的差值nPrP內(nèi)P外nPr0，脫模難、制品易刮傷：nPr0，制品表面易有陷痕或內(nèi)有真空泡、收縮大nPr0，理想，易脫模39三.制品的后處理 1.退火處理n為消除制件的內(nèi)應(yīng)力或控制結(jié)晶過程，將制件加熱到適當(dāng)?shù)臏囟炔⒈３忠欢〞r(shí)間，而后慢慢冷卻的操作 (1)退火處理方法n將制品在定溫的加熱介質(zhì)(熱水、熱礦物油、熱甘油、熱液體石蠟、熱空氣等)中靜置一定時(shí)間，然后將制品與介質(zhì)一起緩慢冷卻至室溫n需退火處理的制件：分子鏈剛性較大、壁厚較大、帶金屬嵌件、溫度范圍寬、尺寸精度高或內(nèi)應(yīng)力大而又不易自行消除的制件40(2)條件n溫度：高于制品使用溫