第三章塑料成型工藝及成型制品結(jié)構(gòu)工藝性

塑料成型工藝與模具設計第三章塑料成型工藝及成型制品結(jié)構(gòu)工藝性第一節(jié)注射成型原理及工藝一、注射成型原理及分類

注射成型——又稱注塑成型(InjectionMolding)，主要用于熱塑性塑料的成型，也可用于熱固性塑料的成型。2/1/20232塑料成型工藝與模具設計一、注射成型原理及分類顆粒、粉狀塑料注射機料筒加熱熔融充模冷卻固化塑件2/1/20233塑料成型工藝與模具設計一、注射成型原理及分類2/1/20234塑料成型工藝與模具設計一、注射成型原理及分類注射成型特點：成型周期短，生產(chǎn)效率高，易于實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)。能一次成型形狀復雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件。對成型各種塑料的適應性強，到目前為止，幾乎所有的熱塑性塑料（除氟塑料外）及一些熱固性塑料均可用此方法成型。注射成型的設備價格及模具制造費用較高，對于單件及小批量的塑料件生產(chǎn)不宜采用此法。2/1/20235塑料成型工藝與模具設計一、注射成型原理及分類注射成型分類普通注射成型：主要針對要求較低的熱塑性塑料和一些熱固性塑料制品成型。精密注射成型：可以成型要求較高的塑料制品。特種注射成型：共注射成型、結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射成型等等。2/1/20236塑料成型工藝與模具設計二、注射成型設備（一）注射成型機的分類、應用注射機的主要作用：加熱熔融塑料，達粘流態(tài)。在一定壓力和速度下將塑料注入型腔。注射結(jié)束，進行保壓與補縮。開模與合模動作。頂出塑件。2/1/20237塑料成型工藝與模具設計注射機的分類按照注射機的注射方向和模具的開合方向分類：2/1/20238塑料成型工藝與模具設計典型臥式注射機2/1/20239塑料成型工藝與模具設計臥式注射機特點優(yōu)點：重心低，穩(wěn)定，加料、操作及維修均很方便，塑件推出后可自行脫落，便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。缺點：模具安裝較麻煩，嵌件放入模具有傾斜和脫落的可能，機床占地面積較大。是當前廣泛應用的一種。2/1/202310塑料成型工藝與模具設計立式注射機特點優(yōu)點：注射系統(tǒng)與合模系統(tǒng)軸線垂直于地面的注射機。這類注射機占地面積較小，模具裝卸方便，動模側(cè)安放嵌件便利。缺點：重心高、不穩(wěn)定，加料較困難推出的塑件要人工取出，不易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。注射系統(tǒng)一般為柱塞結(jié)構(gòu)，注射量小于60g。2/1/202311塑料成型工藝與模具設計角式注射機特點注射系統(tǒng)與合模系統(tǒng)軸線相互垂直布置的注射機。常見的角式注射機是沿水平方向合模，沿垂直方向注射。這類注射機結(jié)構(gòu)簡單，可利用開模時絲杠轉(zhuǎn)動對有螺紋的塑件實現(xiàn)自動脫卸。注射系統(tǒng)一般為柱塞結(jié)構(gòu)，采用齒輪齒條傳動或液壓傳動。缺點：機械傳動，無準確可靠的注射和保壓壓力及鎖模力，模具受沖擊和振動較大。2/1/202312塑料成型工藝與模具設計二、注射成型設備按照注射裝置分類：柱塞式注射機和螺桿式注射機柱塞式注射機：以加熱料筒、分流梭和柱塞實現(xiàn)成型物料的塑化及注射。2/1/202313塑料成型工藝與模具設計柱塞式注射機存在的缺點：①塑化不均：塑料靠料筒壁和分流梭傳熱，柱塞推動塑料無混合作用，易產(chǎn)生塑化不均的現(xiàn)象。②最大注射量受限：最大注射量取決于料筒的塑化能力（與塑料受熱面積有關(guān)）與柱塞直徑與行程。③注射壓力損失大：很大一部分壓力用在壓實固體塑料和克服塑料與料筒摩擦。④注射速度不均：從柱塞開始接觸塑料到壓實塑料，注射速度逐漸增加。⑤易產(chǎn)生層流現(xiàn)象且料筒難于清洗2/1/202314塑料成型工藝與模具設計螺桿式注射機：以同一螺桿實現(xiàn)成型物料的塑化和注射。雖然它的壓力損失較大，但成型物料的混煉塑化均勻，沒有材料滯流，構(gòu)造簡單，是當前應用廣泛的機型。

2/1/202315塑料成型工藝與模具設計螺桿式注射機原理圖：2/1/202316塑料成型工藝與模具設計螺桿式注射機與柱塞式注射機的比較：

螺桿式較柱塞式多一旋轉(zhuǎn)動作，產(chǎn)生分力(Ft)，可使材料在螺旋槽間產(chǎn)生混煉作用，增加了塑化能力。2/1/202317塑料成型工藝與模具設計螺桿式注射機的優(yōu)點：可成型形狀復雜、尺寸精度要求高及帶各種嵌件的塑件。塑化能力強，成型周期短、效率高，生產(chǎn)過程可實現(xiàn)自動化。由于加熱缸的壓力損失小，用較低的射出壓力也能成型。加熱缸內(nèi)的材料滯留處少，熱穩(wěn)定性差的材料也很少因滯留而分解。2/1/202318塑料成型工藝與模具設計螺桿預塑化型注射機：是雙料筒形式，螺桿料筒進行塑化，柱塞料筒進行注射。它能使塑化均勻，計量注射準確，適合于精密成型。但其結(jié)構(gòu)復雜，材料滯流大。2/1/202319塑料成型工藝與模具設計（二）注射機的組成注射機構(gòu)：主要作用是使固態(tài)的成型物料均勻地塑化成熔融狀態(tài)，并以足夠的壓力和速度將熔融物料注入到閉合的模具型腔中。注射機構(gòu)包括加料器、料筒、螺桿（或柱塞與分流梭）及噴嘴等部件。鎖模機構(gòu)：鎖模機構(gòu)的作用有三點：第一是鎖緊模具；第二是實現(xiàn)模具的開合動作；第三是開模時頂出模內(nèi)制品。液壓傳動和電器控制系統(tǒng)：液壓傳動和電器控制系統(tǒng)是保證注射成型過程按照預定的工藝要求（壓力、速度、時間、溫度）和動作程序能準確進行而設置的。

2/1/202320塑料成型工藝與模具設計2/1/202321塑料成型工藝與模具設計2/1/202322塑料成型工藝與模具設計習題1.螺桿式注射機與柱塞式注射機相比具有哪些優(yōu)點？2.簡述注射成型工藝過程？2/1/202323塑料成型工藝與模具設計（三）注射機基本參數(shù)及與注射模的關(guān)系1.最大注射量校核

所需一次注射量：完成一次注射所需從料筒中注射出的塑料熔體量，等于單個塑件質(zhì)量×型腔個數(shù)＋澆注系統(tǒng)消耗質(zhì)量。

0.2mmax≤nm＋m1≤0.8mmax

mmax：注射機額定最大注射量

n：型腔個數(shù)

m1：

澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量2/1/202324塑料成型工藝與模具設計2.注射壓力的校核注射機的額定注射壓力是否大于成型時所需的注射壓力

p公≥p注

p注——塑料成型時所需的注射壓力，一般在40～130MPa；

p公——注射機公稱注射壓力。2/1/202325塑料成型工藝與模具設計脹模力的產(chǎn)生：2/1/202326塑料成型工藝與模具設計3.鎖模力的校核

當高壓的塑料熔體充滿模具型腔時，會產(chǎn)生使模具分型面漲開的力，這個力的大小等于塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔的壓力，它應小于注射機的鎖模力F，才能保證注射時不發(fā)生溢料現(xiàn)象，即：

FZ——熔融塑料在分型面上的漲開力(N)；

A——單個塑件在模具分型面上的投影面積（mm2)；

A1——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（mm2）；

p——塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa），其大小一般是注射壓力的80%。2/1/202327塑料成型工藝與模具設計4.安裝部分尺寸校核（1）噴嘴尺寸澆口套球面R和噴嘴前端球面半徑R0噴嘴孔徑d0和澆口套小端孔徑d正確關(guān)系為：

d=d0+(0.5～1)mmR=R0+(1～2)mm2/1/202328塑料成型工藝與模具設計4.安裝部分尺寸校核（2）定位孔尺寸h:小型模具?。?～10)mm

大型模具取(10～15)mm2/1/202329塑料成型工藝與模具設計4.安裝部分尺寸校核（3）模具厚度Hmax≥Hm≥Hmin2/1/202330塑料成型工藝與模具設計4.安裝部分尺寸校核（4）安裝螺孔尺寸模具質(zhì)量較輕用壓板固定模具質(zhì)量較重的用螺釘固定2/1/202331塑料成型工藝與模具設計4.安裝部分尺寸校核（5）拉桿間距

模具的外形尺寸應小于注射機的拉桿間距，以保證模具能安裝到注射機工作臺面上。2/1/202332塑料成型工藝與模具設計5.開模行程和頂出機構(gòu)的校核（1）注射機最大開模行程（S）與模具厚度（Hm）無關(guān)2/1/202333塑料成型工藝與模具設計5.開模行程和頂出機構(gòu)的校核單分型面模具：S≥H1+H2+(5～10)mm雙分型面模具：S≥H1+H2+a+(5～10)mm2/1/202334塑料成型工藝與模具設計5.開模行程和頂出機構(gòu)的校核（2）注射機最大開模行程（S）與模具厚度（Hm）有關(guān)2/1/202335塑料成型工藝與模具設計5.開模行程和頂出機構(gòu)的校核單分型面模具：S0≥Hm+[H1+H2+(5～10)mm]雙分型面模具：S0≥Hm+[H1+H2+a+(5～10)mm]2/1/202336塑料成型工藝與模具設計5.開模行程和頂出機構(gòu)的校核側(cè)面分型抽芯機構(gòu)的最大開模程（S）當H4＞H1+H2時:S=H4+（5～10）mm當H4＜H1+H2時:S=H1+H2+（5～10）mm2/1/202337塑料成型工藝與模具設計6.頂出裝置的校核頂出裝置分類：中心頂桿機械頂出兩側(cè)雙頂桿機械頂出中心頂桿液壓頂出與兩側(cè)雙頂桿機械頂出中心頂桿液壓頂出與其它輔助油缸聯(lián)合作用2/1/202338塑料成型工藝與模具設計三、熱塑性塑料注射成型工藝（一）注射成型工藝過程1.成型前準備原料檢驗原料染色原料干燥質(zhì)量體積流動性水分及揮發(fā)物含量收縮率烘箱干燥紅外線干燥熱板干燥高頻干燥2/1/202339塑料成型工藝與模具設計（一）注射成型工藝過程2.注射工藝過程原料檢驗預處理合模注射裝入料斗保壓脫模裝入嵌件清理料筒清理模具涂脫模劑嵌件清理、預熱塑化塑件后處理冷卻2/1/202340塑料成型工藝與模具設計（一）注射成型工藝過程（1）加料（2）塑化加入的塑料在料筒中進行加熱，由固體顆粒轉(zhuǎn)換成粘流態(tài)并且具有良好的可塑性的過程。

塑料經(jīng)塑化要達到的要求：塑料熔體在進入型腔之前要充分塑化，既要達到規(guī)定的成型溫度，又要使塑化料各處的溫度盡量均勻一致，還要使熱分解物的含量達到最小值。2/1/202341塑料成型工藝與模具設計（一）注射成型工藝過程（3）注射注射過程中型腔內(nèi)壓力的變化：充模：t＝t1保壓：t1～t2倒流：t2～t3澆口凍結(jié)后的冷卻：t3～t4脫模2/1/202342塑料成型工藝與模具設計（一）注射成型工藝過程3.制品的后處理放在一定溫度的紅外線或循環(huán)熱風烘箱、液體介質(zhì)中（礦物油，石蠟）一段時間，再緩慢冷卻。將剛從模具中脫出的塑件放在熱水中(100～120℃)，隔絕空氣，進行防氧化處理，達到吸濕平衡。調(diào)濕后緩冷至室溫。退火：調(diào)濕：

退火的溫度：高于使用溫度10～20℃，低于相變溫度10～20℃。2/1/202343塑料成型工藝與模具設計（二）注射成型工藝參數(shù)注射成型工藝參數(shù)有：溫度、壓力、時間1.溫度料筒溫度、噴嘴溫度：影響塑料的塑化和流動模具溫度：影響塑料的流動和冷卻2/1/202344塑料成型工藝與模具設計（二）注射成型工藝參數(shù)（1）料筒溫度（料溫）：

Tf（Tm）～Td溫度分布：由料斗一側(cè)至噴嘴一側(cè)逐步升高。料溫對制件質(zhì)量影響：注射溫度強度、密度溫度過低：不利于塑化，熔融后粘度較大，流動成型困難，成型后制件容易出現(xiàn)熔接痕、表面無光澤和缺料。溫度過高：易引起降解?？偟倪x擇原則：在不發(fā)生降解前提下，適當升高料溫。2/1/202345塑料成型工藝與模具設計（二）注射成型工藝參數(shù)注意要點：螺桿式注射機料溫可比柱塞式注射機料溫低。薄壁形狀復雜制件可適當取較高溫度。判斷料溫是否合適，采取對空注射，料溫合適料流狀態(tài)應是：連續(xù)、光滑、色澤均勻。（2）噴嘴溫度噴嘴溫度一般略低于料筒的最高溫度，以防止直通式噴嘴發(fā)生“流涎現(xiàn)象”。2/1/202346塑料成型工藝與模具設計（二）注射成型工藝參數(shù)（3）模具溫度

模具溫度指和制件接觸的型腔表壁溫度，直接影響熔體充模流動行為，制件的冷卻速度和成型后的制件性能。模具溫度越高，熔體流動性能越好，能增強塑件密度，提高塑件結(jié)晶度，減小所需充模壓力，提高制件表面質(zhì)量。但冷卻時間、收縮率、脫模后的翹曲變形會增大。2/1/202347塑料成型工藝與模具設計（二）注射成型工藝參數(shù)選擇和控制原則模具必須低于塑料熱變形溫度（避免脫模被頂穿或發(fā)生較大翹曲變形）對高粘度塑料為保證流動充模性能，選擇高模溫，對粘度小的塑料選較低模溫，提高生產(chǎn)率厚壁件不宜采用較低模溫（避免應力和氣泡）2/1/202348塑料成型工藝與模具設計（二）注射成型工藝參數(shù)2.壓力（1）塑化壓力又稱“背壓”，是指注射機螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力。增加背壓能增加塑化時的剪切作用，摩擦熱量增多，提高熔體溫度并使溫度均勻，但會降低塑化的速度，增大背壓的同時應相應提高螺桿轉(zhuǎn)速。2/1/202349塑料成型工藝與模具設計（二）注射成型工藝參數(shù)（2）注射壓力

作用：用以克服熔體從料筒流向型腔的流動阻力、提供充模速度以及對熔料進行壓實等。

影響：與注射速度密切相關(guān)，對塑料熔體的流動和充模起決定作用。如果注射壓力選擇過小，成型過程中壓力損失過大可致模腔壓力不足，不能充滿。如果注射壓力過大，可能出現(xiàn)漲模、溢料等現(xiàn)象。2/1/202350塑料成型工藝與模具設計（二）注射成型工藝參數(shù)注射壓力對料流的影響：注射壓力過小，充模速度慢，甚至可使型腔難于充滿。注射壓力很大澆口又較小時，出現(xiàn)噴射流動，容易在制件表面出現(xiàn)銀絲。注射壓力對塑件質(zhì)量影響：壓力取向程度、料流長度、密度、強度收縮率2/1/202351塑料成型工藝與模具設計（二）注射成型工藝參數(shù)注射壓力選擇原則粘流溫度高和粘度大的塑料，宜用較大注射壓力。尺寸大，形狀復雜的，薄壁制件，流動阻力大，需要較大的注射壓力。熔體溫度較低時，適當增加注射壓力。2/1/202352塑料成型工藝與模具設計（二）注射成型工藝參數(shù)3.時間注射成型周期注射時間流動充模時間保壓時間閉模冷卻時間其它操作時間：包括開模、脫模、合?！偫鋮s時間成型周期：完成一次注射成型過程所需的時間流動充模時間：柱塞或螺桿前進時間保壓時間：柱塞或螺桿停留在前進位置的時間2/1/202353塑料成型工藝與模具設計（二）注射成型工藝參數(shù)

閉模冷卻時間：是指注射結(jié)束到開啟模具這一階段所經(jīng)歷的時間。其長短受熔體溫度、模具溫度、脫模溫度、制件厚度影響。

不能過短：應保證制件在脫模時具有一定剛度，不因溫度過高發(fā)生翹曲和變形。

不能過長：制件在模內(nèi)冷卻時間過長會造成制件收縮量大而抱緊模具，致使脫模困難。2/1/202354塑料成型工藝與模具設計四、熱固性塑料注射成型工藝熱固性塑料注射成型是在近些年來發(fā)展起來的，其注射成型工藝過程與熱塑性塑料注射成型工藝相仿，主要差異表現(xiàn)在熔體注入模具后的固化成型階段，熱塑性塑料固化是一個從高溫液相到低溫固相轉(zhuǎn)變的物理過程，而熱固性塑料固化卻是必須依賴于高溫下的交聯(lián)化學反應。2/1/202355塑料成型工藝與模具設計四、熱固性塑料注射成型工藝（一）溫度1.料溫：料溫需嚴格控制，既要保持良好的流動性保證注射充型又不能接近硬化溫度臨界值有利用硬化定型。

溫度選擇：料筒后段低于料筒前段低于噴嘴2.模具溫度：直接影響成型質(zhì)量的好壞和生產(chǎn)效率的高低。模溫過低，硬化時間長；模溫過高，硬化速度過快難于排出低分子揮發(fā)氣體，導致塑件出現(xiàn)組織疏松、氣泡和顏色發(fā)暗等缺陷。2/1/202356塑料成型工藝與模具設計四、熱固性塑料注射成型工藝（二）壓力1.注射壓力與注射速度由于填料多粘性大，因此應選擇較大注射壓力和注射速度。2.保壓力和保壓時間熱固性塑料硬化速度較快，且模具大多采用點澆口，澆口凍結(jié)迅速，所以保壓力可略低于注射壓力，保壓時間比熱塑性塑料注射略短些。3.背壓和螺桿轉(zhuǎn)速宜選擇小背壓和低螺桿轉(zhuǎn)速，防止早期硬化。2/1/202357塑料成型工藝與模具設計四、熱固性塑料注射成型工藝（三）成型周期時間長短主要取決于硬化定型時間，其時間可用該種塑料硬化速度（s/mm）×塑料制件壁厚（mm）。2/1/202358塑料成型工藝與模具設計四、熱固性塑料注射成型工藝（四）其它成型工藝條件1.物料在機筒中存留時間及其注射量

mi

＝（0.7~0.8）×mz

ts—物料在料筒中停留時間

mz——料筒中容納物料總量

mi——注射機每次注射量

T—成型周期2/1/202359塑料成型工藝與模具設計四、熱固性塑料注射成型工藝2.排氣由于熱固性塑料注射會有大量反應氣體揮發(fā)，需要在模具中設置排氣系統(tǒng)或在注射過程中卸壓開模放氣。2/1/202360塑料成型工藝與模具設計五、其它塑料注射成型工藝方法（一）BMC注射成型

將不飽和聚酯、苯乙烯樹脂、礦物填料、著色劑和10～30％（質(zhì)量百分比）的玻璃纖維增強材料等組成的塊狀塑料（命名為BMC，屬增強熱固性塑料）通過液壓活塞壓入塑化料筒內(nèi)，在螺桿旋轉(zhuǎn)作用下進行輸送和塑化，并注射成型。制品具有很高的電阻值、耐熱性、優(yōu)良的機械性能及較小的收縮率?？捎脕砩a(chǎn)厚截面的制品、各種殼體和小零件等，在電子工業(yè)和家電方面應用廣泛。

2/1/202361塑料成型工藝與模具設計五、其它塑料注射成型工藝方法

當型腔中注射了部分塑料熔體后，緊接著通過噴嘴、流道將壓縮空氣（通常為）注入熔體中形成氣體夾心制品。這類制品在汽車、建材及日用工業(yè)中的應用前景十分廣闊。

（二）氣體輔助注射成型2/1/202362塑料成型工藝與模具設計五、其它塑料注射成型工藝方法（三）共注射成型1.雙色注射成型2.雙層注射成型2/1/202363塑料成型工藝與模具設計五、其它塑料注射成型工藝方法（四）結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射成型

結(jié)構(gòu)發(fā)泡塑料塑件：在塑料中加入發(fā)泡劑，發(fā)泡倍數(shù)為1～2倍，采用特殊要求的注射機、模具和成型工藝所成型的塑件。

結(jié)構(gòu)發(fā)泡塑料塑件特點：表面平整無凹陷和翹曲，無內(nèi)應力；具有一定的剛度和強度、成型加工簡便；質(zhì)量小，比一般塑料的質(zhì)量減少15～50％；表面粗糙、顏色不鮮艷。

應用：廣泛用于家具、汽車、電器部件、建材、儀表外殼、工藝品框架、樂器和包裝箱等方面。2/1/202364塑料成型工藝與模具設計五、其它塑料注射成型工藝方法結(jié)構(gòu)發(fā)泡注射成型工藝方法：1.高壓法：一次將模具注滿，模具開模一小段，使芯層發(fā)泡。2.低壓法：塑料以高壓、高速注入整個型腔容積的75～80％，靠塑料在型腔內(nèi)發(fā)泡而充滿型腔。2/1/202365塑料成型工藝與模具設計課后作業(yè)1.何為注射成型，簡述注射成型工藝過程？2.注射成型過程中工藝參數(shù)有哪些，各參數(shù)應如何選擇？3.注射成型所用注射機如何選擇？2/1/202366塑料成型工藝與模具設計第二節(jié)壓縮成型與傳遞成型原理及工藝一、壓縮成型原理

壓縮成型又稱為壓制成型、壓塑成型、模壓成型等。它的基本原理是將粉狀或松散狀的固態(tài)成型物料直接加入到模具中，通過加熱、加壓方法使它們逐漸軟化熔融，然后根據(jù)模腔形狀進行流動成型，最終經(jīng)過固化轉(zhuǎn)變?yōu)樗芰现萍?。粉粒狀、纖維狀的料置于成型溫度的型腔中合模加壓成型固化2/1/202367塑料成型工藝與模具設計一、壓縮成型原理與注射成型比較壓縮成型特點

優(yōu)點：是可以使用普通壓力機進行生產(chǎn)；壓縮模沒有澆注系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)比較簡單；塑件內(nèi)取向組織少，取向程度低性能比較均勻；成型收縮率小等。

缺點：是成型周期長、勞動強度大、生產(chǎn)環(huán)境差、生產(chǎn)操作多用手工而不易實現(xiàn)自動化；高度方向的尺寸精度不易控制；模具易磨損，因此使用壽命較短。

應用：主要用于熱固性塑料塑件的生產(chǎn)。2/1/202368塑料成型工藝與模具設計二、壓縮成型設備1.模壓設備作用2.模壓設備的種類按傳動方式分機械式壓機：螺旋式壓力機液壓機：水壓機和油壓機提供所需的壓力開模頂件合模某些情況下也傳遞壓縮過程中所需的熱量2/1/202369塑料成型工藝與模具設計二、壓縮成型設備液壓機按機身結(jié)構(gòu)分框架式用于中小型壓機立柱式用于大中型壓機2.模壓設備的種類2/1/202370塑料成型工藝與模具設計二、壓縮成型設備2.模壓設備的種類液壓機按加壓形式分上壓式：工作液壓缸位于上端，下部是固定工作臺下壓式：工作液壓缸位于下端，操作不便，很少使用為了保證壓縮模塑的正常進行，應選用適當?shù)膲簷C，并校核模具與壓機的關(guān)系。2/1/202371塑料成型工藝與模具設計二、壓縮成型設備液壓機選擇參數(shù)：1.成型總壓力FM—模具成型所需的成型總壓力（N）；

Fp—液壓機的公稱壓力（N）；K—修正系數(shù)，一般取0.75～0.90。2/1/202372塑料成型工藝與模具設計二、壓縮成型設備2.脫模力的計算

Fd－液壓機的頂出力（N）；Ft－塑件從模具中脫出所需的力（N）。Ac—塑件側(cè)面積之和（m2）；

pj——塑件與金屬的結(jié)合力（MPa）。

2/1/202373塑料成型工藝與模具設計二、壓縮成型設備3.開模行程校核1)2)2/1/202374塑料成型工藝與模具設計二、壓縮成型設備4.液壓機工作臺有關(guān)尺寸模具設計應符合液壓機上下工作臺T形槽安裝尺寸。5.液壓機頂出機構(gòu)的形式模具設計頂出結(jié)構(gòu)與液壓機頂出形式及尺寸相符合。2/1/202375塑料成型工藝與模具設計三、壓縮成型工藝模壓前的準備壓縮成型過程模壓后處理預熱和干燥預壓嵌件的安放加料合模排氣保壓與固化脫模模具清理整形去應力修飾拋光特殊處理壓縮模塑工作循環(huán)圖(一）壓縮成型工藝過程2/1/202376塑料成型工藝與模具設計三、壓縮成型工藝為方便操作和提高塑件的質(zhì)量，先用預壓模將粉狀、纖維狀的塑料粉在預壓機上壓成重量一定、形狀一致的錠料。1.模壓前的準備⑴預壓①預壓方法：②采用預壓錠料的優(yōu)點：加料快而準確。降低壓縮率，減小壓料腔尺寸，空氣含量少，不僅傳熱快且氣泡少。2/1/202377塑料成型工藝與模具設計三、壓縮成型工藝生產(chǎn)過程復雜，實際生產(chǎn)中一般不進行預壓。1.模壓前的準備②采用預壓錠料的優(yōu)點：避免加料過程粉塵飛揚，改善勞動條件。可提高預熱溫度，縮短預熱和固化時間。錠料與塑件形狀類似，便于成型復雜或帶細小嵌件的塑件。2/1/202378塑料成型工藝與模具設計三、壓縮成型工藝1.模壓前的準備③對壓塑粉的要求：④預壓條件：顆粒最好大小相間。壓縮率（塑料／錠料）宜為3.0左右。含有潤滑劑。壓力：壓力范圍40～200MPa。溫度：室溫或50～90℃預壓。原則：錠料的密度達到塑件最大密度的80%。2/1/202379塑料成型工藝與模具設計三、壓縮成型工藝1.模壓前的準備⑵預熱和干燥塑料成型前加熱的目的：干燥預熱塑料成型前加熱的方法：高頻加熱紅外線預熱烘箱預熱熱板預熱為壓縮模提供熱塑料去除水分和揮發(fā)物2/1/202380塑料成型工藝與模具設計三、壓縮成型工藝作為塑件中導電部分或使塑件與其它零件相連接的零件。1.模壓前的準備⑶嵌件的安放嵌件的安放要求位置正確、平穩(wěn)嵌件——

常用嵌件有軸套、螺釘、螺母、接線柱等等大嵌件在模具裝上壓機后要先預熱2/1/202381塑料成型工藝與模具設計三、壓縮成型工藝2.模壓過程⑴加料①加料的關(guān)鍵是加料量②定量的方法：③合理堆放塑料，粉料或粒料的堆放要做到中間高四周低，便于氣體排放。容量法：方便但不很準重量法：準確、麻煩計件法：預壓錠料，計數(shù)放入2/1/202382塑料成型工藝與模具設計三、壓縮成型工藝2.模壓過程⑵合模②凸模觸及塑料之后：減慢合模速度（利于排氣）①凸模觸及塑料之前：盡量加快合模速度（縮短周期，避免塑料過早固化）加料后即可合模，合模時間一般從幾秒到幾十秒不等。合模過程分為兩個部分：2/1/202383塑料成型工藝與模具設計三、壓縮成型工藝合模后加壓至一定壓力，立即卸壓，凸模稍微抬起，連續(xù)１～３次。2.模壓過程⑶排氣排除水分和揮發(fā)物變成的氣體及化學反應的副產(chǎn)物，以免影響塑件性能與表面質(zhì)量。流動性好的塑料采用遲壓法，即從凸模與塑料接觸到壓模完全閉合的過程中停頓15～30s。塑件帶有小型金屬嵌件則不采用排氣操作，以免移位或損壞。方法：目的：2/1/202384塑料成型工藝與模具設計三、壓縮成型工藝在成型壓力與溫度下保持一定的時間，使交聯(lián)反應進行到要求的程度。從壓模閉合加壓至卸壓取出塑件所用的時間。2.模壓過程⑷保壓與固化欠熟過熟不足過度保壓時間長短受塑料類型、預熱情況、塑件形狀及壓縮程度的影響。保壓時間：固化階段的要求：固化程度2/1/202385塑料成型工藝與模具設計三、壓縮成型工藝2.模壓過程⑸脫模復雜塑件在壓力下冷卻至一定溫度后再脫模塑件脫模方法：模外手動推出推出機構(gòu)機自動推出2/1/202386塑料成型工藝與模具設計三、壓縮成型工藝3.模壓后處理用銅鏟或壓縮空氣清理，以免損模具外觀⑴模具清理⑵整形去應力在整形模中冷卻脫模后放入一定溫度的油池或烘箱中緩慢冷卻，或者進行退火處理大型、厚壁件對薄壁易變形件2/1/202387塑料成型工藝與模具設計三、壓縮成型工藝3.模壓后處理⑶修飾拋光⑷特殊處理二次加工：防潮、美觀(電鍍、噴涂)去飛邊、毛刺、表面拋光2/1/202388塑料成型工藝與模具設計三、壓縮成型工藝檢查塑料質(zhì)量預壓、預熱、干燥稱料清洗嵌件，嵌件預熱清理壓模涂脫模劑放嵌件加料合模加熱加壓排氣加熱卸壓固化保溫保壓開模卸壓脫模塑件整形去應力處理塑件送至下一工序壓縮模塑工作循環(huán)2/1/202389塑料成型工藝與模具設計三、壓縮成型工藝液壓機在壓縮成型工藝過程中的作用：2/1/202390塑料成型工藝與模具設計（二）壓縮成型工藝參數(shù)模壓壓力（成型壓力）模壓溫度（成型溫度）模壓時間要生產(chǎn)出高質(zhì)量塑件，除了合理的模具結(jié)構(gòu)，還要正確選擇工藝參數(shù)。2/1/202391塑料成型工藝與模具設計（二）壓縮成型工藝參數(shù)1.成型壓力——指壓縮塑件時凸模對塑料熔體和固化時在分型面單位投影面積上的壓力（單位MPa）成型壓力施加成型壓力的目的：使模具閉合，防止飛邊克服塑料在成型過程中產(chǎn)生的各種漲模力使粘流態(tài)物質(zhì)在一定壓力下固化使塑料充滿型腔2/1/202392塑料成型工藝與模具設計（二）壓縮成型工藝參數(shù)1.成型壓力A——凸模與塑料接觸部分在分型面上的投影面積（mm）計算公式：p

=式中p

——成型壓力（MPa）pb——壓力機工作液壓缸壓力（MPa）D——壓力機主缸活塞直徑（m）成型壓力與塑料種類、塑件結(jié)構(gòu)、模具溫度等因素有關(guān)。2/1/202393塑料成型工藝與模具設計（二）壓縮成型工藝參數(shù)2.成型溫度

——指壓縮時所需的模具溫度，對塑件質(zhì)量、模壓時間影響很大成型溫度熱固性塑料的模內(nèi)溫度高于模具溫度硬化速度慢、周期長，硬化不足；塑件表面無光；物理、力學性能差模具溫度太高樹脂、有機物分解；塑件外層先硬化高成型周期短，生產(chǎn)率提高過低2/1/202394塑料成型工藝與模具設計（二）壓縮成型工藝參數(shù)3.模壓時間

——指塑料在閉合模具中固化變硬所需的時間。與塑料品種、含水量、塑件形狀尺寸、成型溫度、壓縮模具結(jié)構(gòu)、預壓預熱、成型壓力等因素有關(guān)。模壓時間塑件性能反而下降模壓時間短硬化不足，外觀及力學性能差，易變形過長在保證塑件質(zhì)量的前提下，應力求縮短模壓時間。2/1/202395塑料成型工藝與模具設計四、傳遞成型原理及工藝1.傳遞成型原理及特點在壓縮成型基礎上發(fā)展起來的一種熱固性塑料的成型方法，又稱壓注成型、擠膠成型。模具閉合熱固性塑料放入加料室受熱熔融塑料在壓力下經(jīng)澆注系統(tǒng)充滿型腔固化成型開模取件2/1/202396塑料成型工藝與模具設計四、傳遞成型原理及工藝1.加料前模具處于閉合狀態(tài)。4.模具結(jié)構(gòu)相對復雜，制造成本較高，成型壓力較大，操作復雜，耗料比壓縮模多。2.塑件飛邊很薄，尺寸準確，性能均勻，質(zhì)量較高。3.可以成型深孔、形狀復雜、帶有精細或易碎嵌件的塑件。5.氣體難排除，一定要在模具上開設排氣槽。與壓縮成型相比其特點：2/1/202397塑料成型工藝與模具設計四、傳遞成型原理及工藝2.傳遞成型工藝過程或壓塑粉預壓錠料合模擠塑固化開模脫模制品預熱加壓加熱保壓保溫卸壓清模與壓縮成型區(qū)別是：傳遞：合?！恿蠅嚎s：加料——合模2/1/202398塑料成型工藝與模具設計四、傳遞成型原理及工藝3.傳遞成型工藝參數(shù)

Ｔ傳遞﹤Ｔ壓縮，塑料在壓力和溫度的作用下，因為流經(jīng)澆口時的料少，加熱快而均勻，化學反應也均勻，所以塑料進入型腔時已臨近樹脂固化的最后溫度。①

模具溫度比壓縮成型低15～30℃，一般在130～190℃。加料室和下模溫度低于中框的溫度。②

成型壓力經(jīng)澆注系統(tǒng)壓力有消耗，p傳遞＝(2～3)p壓縮，要保證塑料10～30s內(nèi)充滿型腔。③

保壓時間2/1/202399塑料成型工藝與模具設計四、傳遞成型原理及工藝4.成型設備5.傳遞成型對塑料的要求1.未達到硬化溫度前塑料應有較大流動性2.達到硬化溫度后應具有較快的硬化速度如：酚醛、三聚氰胺甲醛、環(huán)氧樹脂等普通液壓機專用液壓機（雙壓式液壓機）2/1/2023100塑料成型工藝與模具設計第三節(jié)擠出成型原理及工藝一、擠出成型原理將熔融的塑料自模具內(nèi)以擠壓的方式往外推出，而得到與?？谙嗤瑤缀涡螤畹牧黧w，冷卻固化后，得到所要的零件。2/1/2023101塑料成型工藝與模具設計第三節(jié)擠出成型原理及工藝擠出成型原理：應用：生產(chǎn)管材、棒材、板材、薄膜、單絲、電線與電纜護套等2/1/2023102塑料成型工藝與模具設計第三節(jié)擠出成型原理及工藝二、擠出成型設備——擠出機2/1/2023103塑料成型工藝與模具設計第三節(jié)擠出成型原理及工藝控制系統(tǒng)擠出機組擠出系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)、機身

機頭、定型裝置、冷卻裝置、牽引裝置、切割裝置、卷取裝置輔機：擠出機：2/1/2023104塑料成型工藝與模具設計第三節(jié)擠出成型原理及工藝三、擠出成型工藝塑化成型定型1.原料的準備干燥、去雜質(zhì)處理2.擠出成型擠出機預熱——加入塑料——熔融塑化——由機頭擠出成型3.塑件的定型與冷卻管材的定徑方法：定徑套、定徑環(huán)、定徑板2/1/2023105塑料成型工藝與模具設計第三節(jié)擠出成型原理及工藝3.塑件的定型與冷卻2/1/2023106塑料成型工藝與模具設計第三節(jié)擠出成型原理及工藝4.塑件的牽引、卷取和切割不同的塑件，牽引速度不同。牽引速度略大于擠出速度在冷卻得同時，連續(xù)均勻地將塑件引出。2/1/2023107塑料成型工藝與模具設計第三節(jié)擠出成型原理及工藝擠出成型工藝參數(shù)：溫度壓力擠出速度牽引速度2/1/2023108塑料成型工藝與模具設計第三節(jié)擠出成型原理及工藝1.溫度2.壓力合理控制螺桿轉(zhuǎn)速，保證溫控系統(tǒng)的精度，以減小壓力波動。口模的溫度比機頭溫度可稍低一些，但要保證塑料有良好的流動性。機頭的溫度控制在塑料熱分解溫度以下加料段的溫度不宜過高，壓縮段和均化段的溫度可高一些。2/1/2023109塑料成型工藝與模具設計第三節(jié)擠出成型原理及工藝

——牽引速度與擠出速度的比值，其值等于或大于1。3.擠出速度4.牽引速度單位時間內(nèi)由擠出機頭和口模中擠出的塑化好的物料量或塑件長度。它表示擠出能力的高低。牽引速度與擠出速度相當，可略大于擠出速度。牽引比2/1/2023110塑料成型工藝與模具設計課后習題1.何為壓縮成型，簡述壓縮成型工藝過程?2.何為傳遞成型，簡述傳遞成型工藝過程?3.何為擠出成型，簡述擠出成型工藝過程?4.如何選用壓縮成型模具用液壓機?5.壓縮成型工藝參數(shù)有哪些，各參數(shù)應如何選擇?2/1/2023111塑料成型工藝與模具設計第四節(jié)塑料成型制品結(jié)構(gòu)工藝性塑件結(jié)構(gòu)設計遵循的原則：應考慮原材料的成型工藝性，如流動性、收縮率等。應考慮其模具的總體結(jié)構(gòu)，使模具型腔易于制造，模具抽芯和推出機構(gòu)簡單。在保證塑件使用性能、物理性能與力學性能、電氣性能、耐化學腐蝕性能和耐熱性能等的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡單，壁厚均勻，使用方便。當設計的塑件外觀要求較高時，應先通過造型，而后逐步繪制圖樣。2/1/2023112塑料成型工藝與模具設計一、塑料制品的尺寸精度和表面質(zhì)量（一）塑件尺寸的大小塑件的尺寸

——指塑件的總體尺寸塑件的尺寸受下面兩個因素影響：塑料的流動性（大而薄的塑件充模困難）設備的工作能力（注射量、鎖模力、工作臺面）2/1/2023113塑料成型工藝與模具設計一、塑料制品的尺寸精度和表面質(zhì)量（二）影響尺寸精度的因素塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度，即所獲塑件尺寸的準確度。影響塑件尺寸精度的因素:塑件成型后的時效變化塑料收縮率的波動以及成型時工藝條件的變化模具的制造精度、磨損程度和安裝誤差2/1/2023114塑料成型工藝與模具設計一、塑料制品的尺寸精度和表面質(zhì)量從模具設計和制造的角度看，影響塑料制品尺寸精度的因素主要有以下五個方面：（1）模具成型零部件的制造誤差；（2）模具成型零件的表面磨損；（3）由塑料收縮率波動所引起的塑料制品的尺寸誤差；（4）模具活動成型部件的配合間隙變化引起的誤差；（5）模具成型部件的安裝誤差。

累積誤差：2/1/2023115塑料成型工藝與模具設計一、塑料制品的尺寸精度和表面質(zhì)量（三）尺寸精度和公差的確定選用參照：SJ/T10628-1995，共分8級孔類尺寸的公差取正值，軸類尺寸的公差取負值，中心距尺寸公差取表中數(shù)值之半并冠以±號；一般配合部分尺寸精度高于非配合部分尺寸精度；模具尺寸精度比塑件尺寸精度高2~3級。2/1/2023116塑料成型工藝與模具設計（四）表面粗糙度的確定表面質(zhì)量表面粗糙度、光亮程度色彩均勻性表面缺陷：縮孔、凹陷推桿痕跡對拼縫、熔接痕、毛刺等一般模具表面粗糙度數(shù)值要比塑件的要求低

1～2級，需要拋光處理。2/1/2023117塑料成型工藝與模具設計（四）表面粗糙度的確定光潔如鏡的制品表面很易劃傷，制品與模具表面還易形成真空吸附而使脫模困難。并且，在成型過程中產(chǎn)生的疵點、絲痕和波紋會在制品的光潔表面上暴露無遺。因此常常利用化學腐蝕的方法在模具型腔表面形成諸如凹槽紋、皮革紋、桔皮紋、木紋等裝飾花紋，對塑料制件進行表面裝飾。制品表面經(jīng)裝飾后可以隱蔽制品表面在成型過程中產(chǎn)生的缺陷，使外形美觀，并且由于型腔表面細小的凹紋，在制品表面與型腔表面直接能容納少許的空氣，不致形成真空吸附而造成脫模困難。

2/1/2023118塑料成型工藝與模具設計二、注射、壓縮、傳遞成型制品的幾何形狀（一）塑料制件的選材（1）塑料的力學性能，如強度、剛性、韌性、彈性、彎曲性能、沖擊性能及對應力的敏感性。

（2）塑料的物理性能，如對使用環(huán)境溫度變化的適用性、光學特性、絕熱和電氣絕緣的程度、精加工和外觀的圓滿程度等。

（3）塑料的化學性能，如對接觸物（水、溶劑、油、藥品）的耐性、衛(wèi)生程度以及使用上的安全性等。

（4）必要的精度，如收縮率的大小及各向收縮率的差異。

（5）成型工藝性，如塑料的流動性、結(jié)晶性、熱敏性等。

2/1/2023119塑料成型工藝與模具設計（二）成型工藝對制品幾何形狀的要求1.塑料制品的內(nèi)外形狀應盡可能有利于成型，盡量避免側(cè)向凸凹簡化模具結(jié)構(gòu)。2/1/2023120塑料成型工藝與模具設計（二）成型工藝對制品幾何形狀的要求2/1/2023121塑料成型工藝與模具設計（二）成型工藝對制品幾何形狀的要求2/1/2023122塑料成型工藝與模具設計（二）成型工藝對制品幾何形狀的要求2/1/2023123塑料成型工藝與模具設計（二）成型工藝對制品幾何形狀的要求2.脫模斜度為了使制品易于從模具內(nèi)脫出，設計時必須保證制品的內(nèi)外壁具有足夠的斜度，以確保塑件脫模，該斜度叫脫模斜度。

脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料的收縮率，一般取30′～1°30′。2/1/2023124塑料成型工藝與模具設計脫模斜度標注方法：脫模斜度方向內(nèi)形以小端為基準，斜度由擴大方向取得外形以大端為基準，斜度由縮小方向取得2/1/2023125塑料成型工藝與模具設計標注方法：2/1/2023126塑料成型工藝與模具設計脫模斜度設計要點：塑件精度高，采用較小脫模斜度尺寸高的塑件，采用較小脫模斜度塑件形狀復雜不易脫模，選用較大斜度收縮率大，斜度加大增強塑料采用較大的脫模斜度2/1/2023127塑料成型工藝與模具設計3.制品厚度壁厚過小壁厚過大強度及剛度不足，塑料流動困難原料浪費，冷卻時間長，易產(chǎn)生缺陷塑件壁厚設計原則：滿足成型時熔體充模所需的壁厚保證貯存、搬運過程中強度所需的壁厚制品連接緊固處、嵌件埋入處等具有足夠的厚度能承受推出機構(gòu)等的沖擊和振動滿足塑件結(jié)構(gòu)和使用性能要求下取小壁厚2/1/2023128塑料成型工藝與模具設計3.制品厚度改善塑件厚度典型實例：2/1/2023129塑料成型工藝與模具設計3.制品厚度2/1/2023130塑料成型工藝與模具設計3.制品厚度2/1/2023131塑料成型工藝與模具設計4.加強肋及其它防變形結(jié)構(gòu)

加強肋的主要作用是增加塑件強度和避免塑件變形翹曲。

加強肋必須有足夠斜度，肋的底部應呈圓弧過渡。加強肋以設計得矮一些、多一些為好。2/1/2023132塑料成型工藝與模具設計加強肋設計的典型實例：2/1/2023133塑料成型工藝與模具設計2/1/2023134塑料成型工藝與模具設計2/1/2023135塑料成型工藝與模具設計容器底與蓋的加強：容器邊緣的加強：2/1/2023136塑料成型工藝與模具設計5.支承面及凸臺以塑件的整個底面作為支承面是不合理的，因為塑件稍許翹曲或變形就會使底面不平。通常采用的是底腳（三點或四點）支承或邊框支承

2/1/2023137塑料成型工藝與模具設計凸臺是用來增強孔或裝配附件底凸出部分的。設計凸臺時，除應考慮前面所述的一般問題外，在可能情況下，凸臺應當位于邊角部位，其幾何尺寸應小，高度不應超過其直徑的兩倍，并應