塑料注射成型原理及工藝

塑料注射成型原理及工藝第一頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日3.1注射成型原理與工藝

注射成型又稱注射模塑，是熱塑性塑料制品的一種主要成型方法。注射成型模具占整個(gè)塑料模的90%左右。設(shè)備及模具制造費(fèi)用較高，不適用單件及小批量的塑料制品的生產(chǎn)。第二頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日一、注射成型原理及注射機(jī)

1.原理將顆粒狀或粉狀塑料從注射機(jī)的料斗送進(jìn)加熱的料筒中，經(jīng)過(guò)加熱熔融塑化成為粘流態(tài)熔體，在注射機(jī)柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過(guò)噴嘴注入模具型腔，經(jīng)一定時(shí)間的保壓、冷卻定型后可保持模具型腔所賦予的形狀，然后開模分型獲得成型塑件。第三頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日2、結(jié)構(gòu)組成注射裝置----塑化、注射合模裝置----也稱鎖模裝置，保證注射模具可靠地閉合，實(shí)現(xiàn)模具開、合動(dòng)作以及頂出制件。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)----保證注射機(jī)按預(yù)定工藝過(guò)程的要求(如壓力、溫度、速度和時(shí)間)和動(dòng)作程序準(zhǔn)確有效工作。第四頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日第五頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日按外形特征分：按塑化方式分：立式臥式直角式柱塞式螺桿式4、注射機(jī)的分類按可成型塑件的精度分：一般注塑機(jī)精密注塑機(jī)按鎖模機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)方式分：液壓式液壓-機(jī)械聯(lián)合式第六頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日第七頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日⑴立式注塑機(jī)

它的注射裝置垂直裝設(shè)，并與鎖模機(jī)構(gòu)移動(dòng)方向成一條軸線。優(yōu)點(diǎn)：占地面積小，拆裝模具方便，易于安放嵌件等。缺點(diǎn)：塑件推出后需由人工取出，不易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。第八頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日⑵臥式注塑機(jī)它的注射裝置軸線與鎖模機(jī)構(gòu)軸線呈一條直線并水平排列。優(yōu)點(diǎn)：機(jī)身較低，利于操作和加料，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作，機(jī)床因重心低而穩(wěn)定。缺點(diǎn)：模具裝拆與嵌件安放都比較麻煩，機(jī)床占地面積較大。第九頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日⑶直角式注塑機(jī)其注射裝置軸線與鎖模機(jī)構(gòu)軸線相互正交垂直。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于自制，適于一模僅成型一件，而中心部位不留有澆口痕跡，適用于帶有自動(dòng)回轉(zhuǎn)脫螺紋機(jī)構(gòu)的模具。缺點(diǎn)：占地面積介于立式和臥式兩者之間，注射量的提高也受到限制。第十頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日1)柱塞式注射機(jī)

柱塞式注射機(jī)的注射量不宜太大，而且不宜用來(lái)成型流動(dòng)性差，熱敏性強(qiáng)的塑料制件。

柱塞在料筒內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將熔融塑料注入模具，分流梭是形如魚雷的部件，其作用是將料筒內(nèi)流經(jīng)該處的塑料分成薄層，使塑料分流，以加快熱傳遞。同時(shí)塑料分流后，在分流梭表面流速增加，剪切速率加大，粘度下降，塑料得到進(jìn)一步的混合和塑化。第十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日2)螺桿式注射機(jī)

螺桿即可以旋轉(zhuǎn)又可前后移動(dòng)，因而能夠勝任塑料的塑化、混合和注射工作。第十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日5.注射機(jī)的規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)

國(guó)際上通常采用注射容量/鎖模力來(lái)表示注射機(jī)的主要特征。

注射容量為注射壓力為100MPa時(shí)的理論注射容量。如SZ-160/1000,表示該注射機(jī)是理論注射容量約為160cm3，鎖模力約為1000kN的塑料（S)注射(Z)成型機(jī)。

注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)包括公稱注射量、螺桿直徑及有效長(zhǎng)度、注射行程、注射壓力、注射速度、塑化能力、合模力、開鎖力、開模合模速度、開模行程、模板尺寸、推出行程、推出力、空循環(huán)時(shí)間、機(jī)器的功率、體積和質(zhì)量等。第十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日注射加料塑化充模保壓倒流冷卻脫模成型前的準(zhǔn)備注射過(guò)程塑件的后處理注射成型工藝退火處理調(diào)濕處理原料外觀檢驗(yàn)及工藝性能測(cè)定塑料預(yù)熱和干燥料筒清洗嵌件預(yù)熱脫模劑的選用二、注射成型工藝過(guò)程第十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日1.注射前的準(zhǔn)備

對(duì)物料進(jìn)行外觀（指色澤、粒度大小及均勻性等）和工藝性能（熔融指數(shù)、流動(dòng)性、收縮率等）檢驗(yàn)。2)著色(1)原料的預(yù)處理1)分析檢驗(yàn)成型物料的質(zhì)量

著色劑：按在塑料中的分散能力可分為染料和顏料。著色方法：浮染法、混合法、造粒法3)預(yù)熱干燥對(duì)于吸濕性強(qiáng)的塑料如尼龍、ABS等，為了防止出現(xiàn)氣泡和銀紋等缺陷，避免水降解，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母稍?。小批量生產(chǎn)用塑料：紅外線干燥和熱風(fēng)循環(huán)烘箱干燥。高溫下受熱時(shí)間長(zhǎng)容易氧化變色的塑料：真空烘箱干燥。大批量生產(chǎn)用塑料：負(fù)壓沸騰干燥。第十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日（2）清洗料筒

在注射成型前，如需改變塑料品種、更換物料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)，都需要對(duì)料筒進(jìn)行清洗。對(duì)于螺桿式注射機(jī)，可采用對(duì)空注射法清洗。（3）預(yù)熱嵌件

嵌件預(yù)熱后可減少熔料與嵌件的溫度差，從而在成型中，使嵌件周圍的熔料緩慢冷卻，均勻收縮，防止嵌件周圍產(chǎn)生過(guò)大的內(nèi)應(yīng)力。小嵌件可不預(yù)熱。

預(yù)熱溫度以不損傷金屬表面所鍍層為限。

施加脫模劑，目的是為了使成型后的零件容易從模中脫出，常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟和硅油等。（4）選用脫模劑第十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日2.注射過(guò)程（1）塑化、計(jì)量階段

完整的注射成型工藝過(guò)程可分為塑化計(jì)量、注射充模和冷卻定型三個(gè)階段。

1）塑化：成型物料在注射成型機(jī)筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱，由松散的粉狀或粒狀固體轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)的過(guò)程。2）計(jì)量：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、定量的輸出機(jī)筒所進(jìn)行的準(zhǔn)備動(dòng)作。這些動(dòng)作均需要注射機(jī)控制柱塞或螺桿在塑化過(guò)程中完成。第十七頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日3）塑化效果和塑化能力塑化效果的好壞及塑化能力的大小均與物料受熱方式和注射機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。

柱塞式注射機(jī)的熱量?jī)H僅來(lái)自與高溫機(jī)筒中，而螺桿式注射機(jī)塑化時(shí)的熱量同時(shí)來(lái)自與高溫機(jī)筒和自身的摩擦熱。強(qiáng)烈的攪拌與剪切作用不僅有利于熔體的各組分混合均勻,而且還避免了波動(dòng)的機(jī)筒溫度對(duì)熔體溫度的影響,故有利于熔體的粘度均化和溫度分布均化,所以螺桿式注射機(jī)塑化效果好。第十八頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日（2）注射充型

柱塞或螺桿從機(jī)筒的計(jì)量位置開始，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)快速進(jìn)入模腔的過(guò)程稱為注射充模。又可細(xì)分為流動(dòng)充型、保壓補(bǔ)縮和倒流三個(gè)階段。（3）冷卻定型第十九頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日3.塑件的后處理

制件從模具中脫出后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，借以改善和提高塑件的性能。?）退火處理

塑件在一定溫度的加熱液體介質(zhì)（如熱水、甘油和液體石蠟）或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時(shí)間，然后緩慢冷卻的過(guò)程。

目的：減少由于塑件在料筒內(nèi)塑化不均勻或在型腔內(nèi)冷卻速度不一致，而形成的內(nèi)應(yīng)力；對(duì)結(jié)晶型塑料調(diào)整結(jié)晶度，或加速二次結(jié)晶或后結(jié)晶的過(guò)程；還可以解取向，并降低制件硬度和提高韌度。

一般退火溫度控制在塑件使用溫度以上10～20℃，或低于塑料的熱變形溫度10～20℃。第二十頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日（2）調(diào)濕處理

主要用于吸濕性很強(qiáng)且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件，它除了能在加熱和保溫條件下消除殘余應(yīng)力以外，還能促使制件在加熱介質(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)濕介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀溶液，加熱溫度為1000C，保濕時(shí)間與制品厚度有關(guān)。通常對(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件才有必要。第二十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日三、注射成型工藝參數(shù)1.溫度料筒溫度噴嘴溫度模具溫度（1）料筒溫度塑料的塑化流動(dòng)充型和冷卻粘流溫度Tf（結(jié)晶型為Tm）與熱分解溫度Td之間（2）噴嘴溫度

為避免流涎現(xiàn)象，噴嘴溫度可比料筒最高溫度略低即大致與料筒中端溫度相同。由噴嘴低溫產(chǎn)生的不利影響可以從塑料注射時(shí)所產(chǎn)生的摩擦熱中得到一定的補(bǔ)償。第二十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日

模溫提高，熔體流動(dòng)性改善，制件密度和結(jié)晶度加大，充模壓力和制件中的壓力減小，但冷卻時(shí)間延長(zhǎng)，制件收縮率加大，脫模后的翹曲變形加大，生產(chǎn)率降低。模具溫度降低，流動(dòng)性變差，制件易產(chǎn)生較大應(yīng)力或明顯熔接痕等缺陷，并且使制件表面粗糙度加大。

（3）模具溫度

模具溫度指和制件接觸的模腔表壁溫度。模具溫度會(huì)直接影響熔體的充模流動(dòng)行為、制件的冷卻速度和成型后制件的性能等。第二十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)于厚壁制件，模具溫度低，容易產(chǎn)生真空泡和內(nèi)應(yīng)力，一般采用較高模溫。模具溫度TM一般籍通入定溫的冷卻介質(zhì)或加熱介質(zhì)來(lái)控制。為保證制件具有較高的形狀和尺寸精度，模溫必須低于塑料的熱變形溫度。對(duì)于高粘度的塑料，如聚碳酸酯，一般采用較高的模溫，以提高其流動(dòng)性和充模能力，提高組織致密度。對(duì)于粘度較小的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，可采用較低的模溫。第二十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日2.壓力

注射成型時(shí)的壓力主要包括塑化壓力、注射壓力、保壓壓力和型腔壓力。1）塑化壓力

塑料塑化過(guò)程中所承受的壓力。也指螺桿式注射成型時(shí)，螺桿頭部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的阻力，又稱背壓。

背壓的大小靠調(diào)節(jié)排油閥，改變排油速度來(lái)控制。在保證塑件質(zhì)量的前提下一般不大于2MPa。第二十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日（2）注射壓力

柱塞或螺桿頂部對(duì)塑料熔體所施加的壓力。作用：克服熔體流動(dòng)充型過(guò)程中的流動(dòng)阻力，使熔體具有一定的充型速率。控制注射壓力的原則：

實(shí)際工業(yè)上：熔體粘度高、冷卻速度快的塑料以及成型薄壁和長(zhǎng)流程的塑件，采用高壓注射有利于充滿型腔。成型玻璃纖維增強(qiáng)塑料采用高壓注射，有利于塑件表面光潔、均勻。其它均應(yīng)選用低壓慢速注射為宜。第二十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，2022年，8月28日（3）保壓壓力

在注射成型過(guò)程中，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作保壓壓力。

生產(chǎn)中，保壓壓力等于或小于注射時(shí)所用的注射壓力。（4）型腔壓力

注射壓力在經(jīng)過(guò)注射機(jī)噴嘴、模具的流道、澆口等的壓力損失后，作用在型腔單位面積