注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件

第二篇注射成型工藝及模具第四章注射成型工藝

一、熱塑性塑料工藝性能

二、注射機基本結(jié)構(gòu)及規(guī)格

三、注射成型原理及其工藝過程

四、注射成型工藝條件選擇與控制

五、幾個慣用塑料注射成型特點重點掌握注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第1頁什么是注射成型工藝？

注射成型生產(chǎn)中，利用一定技術(shù)方法，將塑料原料、注射設(shè)備和注射所用模具聯(lián)絡(luò)起來形成生產(chǎn)能力，這種方法就叫做注射成型工藝。第一節(jié)熱塑性塑料工藝性能一、塑料成型收縮

塑料收縮性：指塑料制件從模具中取出發(fā)生尺寸收縮特征。

塑料成型收縮：與塑料本身熱脹冷縮性質(zhì)、模具結(jié)構(gòu)及成型工藝條件等原因相關(guān)塑料制件收縮統(tǒng)稱為成型收縮。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第2頁

成型收縮大?。嚎捎盟芰现萍嶋H收縮率S實表示，即（4-1）式中a——成型溫度時制件尺寸；

b——常溫時制件尺寸

成型溫度時制件尺寸無法測量，故常采取常溫時型腔尺寸取代，有

(4-2)

式中c——常溫時型腔尺寸；

S計——塑料制件計算收縮率。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第3頁

收縮率選擇標(biāo)準(zhǔn)：

①收縮率范圍較小塑料品種，可按收縮率范圍取中間值，此值稱平均縮率。

②收縮率范圍較大塑料品種，應(yīng)依據(jù)制件形狀，尤其是依據(jù)制品壁厚來確定收縮率，壁厚取上限(大值)，壁薄取下限(小值)。當(dāng)S計為已知時，可用S計來計算型腔尺寸，即

c=b(1+S計)(4-3)注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第4頁收縮率1．5％乘以比值0．7，內(nèi)徑取大值1．6％，外徑取小值1．4％，以留有試模后修正余地（對高精度塑件或?qū)δ撤N塑料收縮率缺乏準(zhǔn)確數(shù)據(jù)時，慣用這種留有修模余量設(shè)計方法）。

③制件各部分尺寸收縮率不盡相同，應(yīng)依據(jù)實際情況加以選擇。圖4—1塑件材料為尼龍—1010，壁厚4mm，查表4—2得，高度方向收縮小于水平方向收縮，其百分比為70％，收縮率范圍為1．4％～1．6％，高度方向取平均注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第5頁

④收縮量很大塑料，可利用現(xiàn)有或者材料供給部門提供計算收縮率圖表來確定收縮率。也可搜集一些包含該塑料實際收縮率及對應(yīng)成型工藝條件等數(shù)據(jù)，然后用比較法進(jìn)行估算。必要時應(yīng)設(shè)計、制造一副試驗?zāi)＞?，實測在類似成型條件下塑料收縮率。二、塑料流動性

塑料流動性：比較塑料成型加工難易一項指標(biāo)，與黏度一樣，依賴于成型條件、聚合物性質(zhì)。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第6頁衡量塑料流動性指標(biāo)：聚合物相對分子質(zhì)量、熔融指數(shù)、阿基米德螺旋線長度、表觀黏度以及流動比(流程長度/制品壁厚)。相對分子質(zhì)量小、熔融指數(shù)高、螺旋線長度長、表觀黏度小、流動比大則流動性好。

慣用熱塑性塑料流動性分為三類。①流動性好，有尼龍、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纖維素。②流動性普通，有ABS、有機玻璃、聚甲醛、聚氯醚。③流動性差，有聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第7頁

塑料流動性隨成型工藝條件改變而改變，熔體成型溫度高則流動性好，注射壓力大流動性好。模具結(jié)構(gòu)也影響流動性大小。成型時還可經(jīng)過控制溫度、模溫、注射壓力及注射速率等原因來調(diào)整注射成型過程以滿足對制件質(zhì)量要求。三、塑料結(jié)晶性

①結(jié)晶形塑料須加熱至熔點溫度以上才能到達(dá)軟化狀態(tài)。結(jié)晶熔解需要熱量，結(jié)晶形塑料到達(dá)成型溫度要比無定形塑料到達(dá)成型溫度需要更多熱量。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第8頁②制件在模內(nèi)冷卻時，結(jié)晶形塑料要比無定形塑料放出更多熱量，所以結(jié)晶形塑料在冷卻時需要較長冷卻時間。

③結(jié)晶形塑料固態(tài)密度與熔融時密度相差較大，結(jié)晶形塑料成型收縮率大，到達(dá)0.5％一3.0％;無定形塑料成型收縮率普通為0.4％一0.6％。

④結(jié)晶形塑料結(jié)晶度與冷卻速度親密相關(guān)，在結(jié)晶形塑料成型時應(yīng)按要求控制好模具溫度。

⑤結(jié)晶形塑料各向異性顯著，內(nèi)應(yīng)力大。脫模后制品內(nèi)未結(jié)晶分子有繼續(xù)結(jié)晶傾向，易使制品變形和翹曲。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第9頁熱敏性：指一些塑料對熱較為敏感，在高溫下受熱時間較長或澆口截面過小、剪切作用大時，料溫增高易發(fā)生變色、降解傾向。包含：熱敏性、水敏性、應(yīng)力敏感性、吸濕性、粒度以及塑料各種熱性能指標(biāo)。四、塑料其它工藝性能

水敏性：指有塑料(如聚碳酸酯等)即便含有少許水分，在高溫和高壓下也輕易分解。

應(yīng)力敏感性：指有塑料對應(yīng)力敏感，成型時質(zhì)脆易裂。對應(yīng)力敏感塑料，除在原料內(nèi)加人添加劑提升抗裂性外，還應(yīng)合理設(shè)計制件和模具，選擇有利成型條件，以降低內(nèi)應(yīng)力。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第10頁

粒度：指塑料粒料細(xì)度和均勻度。依據(jù)技術(shù)要求，各種塑料應(yīng)有一定技術(shù)指標(biāo)。

熱性能指標(biāo)：塑料比熱容、熱導(dǎo)率、熱變形溫度等。比熱容高塑料熔融時需要更多熱量，熱變形溫度高塑料冷卻時間可縮短，熱導(dǎo)率低塑料必須注意充分冷卻。第二節(jié)注射機基本結(jié)構(gòu)及規(guī)格注射機為塑料注射成型所用主要設(shè)備。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第11頁

注射成型時注射模具安裝在注射機動模板和定模板上，由鎖模裝置合模并鎖緊，塑料在料筒內(nèi)加熱呈熔融狀態(tài)，由注射裝置將塑料熔體注入型腔內(nèi)，塑料制品固化冷卻后由鎖模裝置開模，并由推出裝置將制件推出。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第12頁

注塑機分以下幾部分：

1．注射裝置

主要作用：使固態(tài)塑料顆粒均勻地塑化呈熔融狀態(tài)，并以足夠壓力和速度將塑料熔體注入到閉合型腔中。

組成：料斗、料筒、加熱器、計量裝置、螺桿(柱塞式注射機為柱塞和分流梭)及驅(qū)動裝置、噴嘴等部件。

2．鎖模裝置

作用：①實現(xiàn)模具開閉動作，②在成型時提供足夠夾緊力使模具鎖緊，③開模時推出模內(nèi)制件。

鎖緊裝置類型：機械式，液壓式或者液壓機械聯(lián)合作用方式。

推出機構(gòu)類型：機械式和液壓式推出。液壓式推出有單點推出、多點推出。

注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第13頁3．液壓傳動和電器控制

作用：確保注射成型按照預(yù)定工藝要求(壓力、速度、時間、溫度)和動作程序準(zhǔn)確進(jìn)行。液壓傳動系統(tǒng)是注射機動力系統(tǒng)；電器控制系統(tǒng)則是控制各個動力液壓缸完成開啟、閉合和注射、推出等動作系統(tǒng)。一、注射機分類按外形特征可分為以下三類。1.立式注射機

特點：注射裝置和定模板設(shè)置在設(shè)備上部，而鎖模裝置、動模板、推出機構(gòu)均設(shè)置在設(shè)備下部。

優(yōu)點：占地面積小，模具裝拆方便，安裝嵌件和活動型芯簡便可靠；缺點：不輕易自動操作，只適合用于小注射量場所，普通注射量為10—60g。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第14頁2.臥式注射機

特點：注射裝置和定模板在設(shè)備一側(cè)，而鎖模裝置、動模板、推出機構(gòu)均設(shè)置在另一側(cè)。這是注射機最普通、最主要形式。

優(yōu)點：機體較矮，輕易操作加料，制件推出后能自動落下，便于實現(xiàn)自動化操作；缺點：設(shè)備占地面積大，模具安裝比較麻煩。3.直角式注射機

特點：注射裝置為立式布置，鎖模、頂出機構(gòu)以及動模板、定模板按臥式排列，二者互為直角，適合用于中心部分不允許留有澆口痕跡塑件。缺點：加料較困難，嵌件或活動型芯安放不便，只適合用于小注射量場所，注射量普通為20～45g。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第15頁按塑料在料筒中塑化方式分為兩類。

1.柱塞式注射機

工作原理：示意圖4—4。柱塞是直徑約為20～100mm金屬圓桿，在料筒內(nèi)僅作往復(fù)運動，將熔融塑料注人模具。分流梭是裝在料筒靠前端中心部分，形如魚雷金屬部件，其作用是將料筒內(nèi)流經(jīng)該處塑料分成薄層，使塑料分流，以加緊熱傳遞。同時塑料熔體分流后，在分流梭表面流速增加，剪切速率加大，剪切發(fā)燒使料溫升高、黏度下降，塑料得到深入混合和塑化。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第16頁

適用場所：塑料導(dǎo)熱性差，若料筒內(nèi)塑料層過厚，塑料外層熔融塑化時，它內(nèi)層還未塑化，若要等到內(nèi)層熔融塑化，則外層就會因受熱時間過長而分解。所以，柱塞式注射機注射量不宜過大，普通為30—60g，且不宜用來成型流動性差、熱敏性強塑料制件。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第17頁2．螺桿式注射機

工作原理：示意圖4-5。螺桿作用是送料、壓實、塑化與傳壓。當(dāng)螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，將料斗中塑料卷入，并逐步將其壓實、排氣、塑化，不停地將塑料熔體推向料筒前端，積存在料筒前部與噴嘴之間，螺桿本身受到熔體壓力而緩緩后退。當(dāng)積存

螺桿式注射機中螺桿既可旋轉(zhuǎn)又可前后移動，因而能夠勝任塑料塑化、混合和注射工作。熔體到達(dá)預(yù)定注射量時，螺桿停頓轉(zhuǎn)動，并在液壓油缸驅(qū)動下向前移動，將熔體注入模具。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第18頁

①國際上趨于用注射容量／鎖模力來表示注射機主要特征。這里所指注射容量是指注射壓力為100MPa時理論注射容量。

②我國習(xí)慣上采取注射量來表示注射機規(guī)格，如XS-ZY500，表示注射機在無模具對空注射時最大注射容量不低于500cm3螺桿式(Y)塑料(S)注射(Z)成型(X)機。我國制訂注射機國家標(biāo)準(zhǔn)草案要求能夠采取注射容量表示法和注射容量／鎖模力表示法來表示注射機型號。

注射機主要技術(shù)參數(shù)包含注射、合模、綜合性能等三個方面，如公稱注射量、螺桿直徑及有效長度、注射行程、注射壓力、注射速度、塑化能力、合模力、開模力、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)時間、機器功率、體積和質(zhì)量等。注射機規(guī)格：二、注射機規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第19頁第三節(jié)注射成型原理及其工藝過程

基本原理：利用塑料可擠壓性和可模塑性，將渙散粒料或粉狀成型物料從注射機料斗送人高溫機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為黏流態(tài)熔體，在柱塞或螺桿高壓推進(jìn)下，以很大流速經(jīng)過機筒前端噴嘴注射進(jìn)入溫度較低閉合模具中，經(jīng)過一段保壓冷卻定型時間后，開啟模具便可從模腔中脫出含有一定形狀和尺寸塑料制件。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第20頁注射成型原理圖4-6

。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第21頁一、生產(chǎn)前準(zhǔn)備工作

l.原料預(yù)處理

(1)分析檢驗成型物料質(zhì)量

依據(jù)注射成型對物料工藝特征要求，檢驗物料含水量、外觀色澤、顆粒情況、有沒有雜質(zhì)并測試其熱穩(wěn)定性、流動性和收縮率等指標(biāo)。假如檢測中出現(xiàn)問題，應(yīng)及時處理。對于粉狀物料，在注射成型前，經(jīng)常還需要將其配制成粒料，所以其檢驗工作應(yīng)放在配料后進(jìn)行-生產(chǎn)工藝過程圖4—7。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第22頁

作用：往塑料成型物料中添加一個稱為色料或著色劑物質(zhì)，借助這種物質(zhì)改變塑料原有顏色或賦予塑料特殊光學(xué)性能。(2)著色著色劑按其在塑料中分散能力分為：染料和顏料兩大類。

染料：含有著色力強、色彩鮮艷和色譜齊全特點，但因為對熱、光和化學(xué)藥品穩(wěn)定性比較差，在塑料中較少應(yīng)用；當(dāng)塑料成型溫度不高又希望制品透明時，可采取耐熱性很好蒽醌類和偶氮類染料。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第23頁

顏料：主要著色劑。按化學(xué)組成又分成無機和有機顏料。

無機顏料：對熱、光和化學(xué)藥品穩(wěn)定性都比較高，且價格低廉，但色澤都不十分鮮艷，只能用于不透明塑料制件著色。

有機顏料：著色特征介于染料和無機顏料之間，對熱、光和化學(xué)藥品穩(wěn)定性普通不及無機顏料，但所著色制件色彩較鮮艷，用這種顏料低濃度著色可得到彩色半透明制件。

粉狀或粒狀熱塑性塑料著色工藝實現(xiàn)方法：直接法和間接法兩種。

注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第24頁

對于吸濕性或粘水性不強成型物料，假如包裝貯存很好，也可無須預(yù)熱干燥。

目標(biāo)：為了除去物料中過多水分及揮發(fā)物，預(yù)防成型后制品出現(xiàn)氣泡和銀紋等缺點，同時也能夠防止注射時發(fā)生水降解。(3)預(yù)熱干燥

預(yù)熱干燥成型物料方法：①在空氣循環(huán)干燥箱中進(jìn)行。②多品種、小批量物料，也可采取循環(huán)熱風(fēng)、紅外線及遠(yuǎn)紅外線等較為簡單設(shè)備預(yù)熱干燥。③大批量物料可采取抽濕干燥機或采取負(fù)壓沸騰干燥法。④高溫下易氧化變色塑料(如聚酰胺等)，可采取真空干燥法。⑤采取料斗干燥新工藝(圖4-8)，使干燥設(shè)備與注射機相連，簡化生產(chǎn)工序，可預(yù)防吸濕性塑料再次吸濕。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第25頁2.清洗料筒

生產(chǎn)中如遇以下情況均應(yīng)對注射機料筒進(jìn)行清洗：改變塑料品種、更換物料、調(diào)換顏色，或發(fā)覺成型過程中出現(xiàn)了熱分解或降解反應(yīng)。

清洗方法：①柱塞式機筒存料量大，須將機筒拆卸清洗。②螺桿式機筒，可采取對空注射法清洗。③最近研制成功了一個機筒清洗劑，是一個粒狀無色高分子熱彈性材料，100℃時含有橡膠特征，但不熔融或粘結(jié)，將它經(jīng)過機筒，能夠像軟塞一樣把機筒內(nèi)殘料帶出，這種清洗劑主要適合用于成型溫度在180～280℃內(nèi)各種塑性塑料以及中小型注射機。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第26頁

采取對空注射清洗螺桿式機筒時，應(yīng)注意以下事項。

①欲換料成型溫度高于機筒內(nèi)殘料成型溫度時，應(yīng)將機筒和噴嘴溫度升高到欲換料最低成型溫度，然后加入欲換料或其回頭料，并連續(xù)對空注射，直到全部殘料除盡止。

②欲換料成型溫度低于機筒內(nèi)殘料成型溫度時，應(yīng)將機筒和噴嘴溫度升高到欲換最高成型溫度，切斷電源，加入欲換料回頭料后，連續(xù)對空注射，直到全部殘料除盡止。

③兩種物料成型溫度相差不大時，無須變更溫度，先用回頭料，后和欲換料對空注射可。

④殘料屬熱敏性塑料時，應(yīng)從流動性好、熱穩(wěn)定性高聚乙烯、聚苯乙烯等塑料中選黏度較高品級作為過渡料對空注射。

注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第27頁

有嵌件塑料制件，因為金屬與塑料二者收縮率不一樣，嵌件周圍塑料輕易出現(xiàn)收縮應(yīng)力和裂紋。若成型前對嵌件預(yù)熱，可減小它在成型時與塑料熔體溫差，防止或抑制嵌件周圍塑料發(fā)生收縮應(yīng)力和裂紋。為何要預(yù)熱嵌件？

3．預(yù)熱嵌件什么情況下嵌件需預(yù)熱？①分子鏈剛性大塑料(如聚苯乙烯、聚苯醚、聚碳酸酯和聚砜等)，普通均需預(yù)熱嵌件，因它們本身很輕易產(chǎn)生應(yīng)力開裂。②分子鏈柔順性大塑料，且嵌件較小時，能夠不預(yù)熱，原因在于小嵌件輕易在模內(nèi)加熱。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第28頁

嵌件預(yù)熱溫度：

普通取110～130℃，并以不破壞嵌件表面鍍層為限。對鋁、銅等有色金屬嵌件，預(yù)熱溫度可提升到150℃。

4．選擇脫模劑

目標(biāo)：使成后制件輕易從模內(nèi)脫出。

慣用脫模劑：硬酯酸鋅、液體石蠟(白油)和硅油等。硅油脫模效果最好，只要對模具施用一次，即可長期有效脫膜，但價格很貴。硬酯酸鋅（不能用于聚酰胺）多用于高溫模具，而液體石蠟多用于中低溫模具。

注意；含有橡膠軟制品或透明制品不宜采取脫模劑，不然影響制品透明度。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第29頁二、注射成型原理及其工藝過程

工藝過程分為：塑化計量、注射充模和冷卻定型三個階段。

l.塑化計量

(1)塑化概念什么是塑化？

成型物料在注射成型機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、壓實以及混合等作用以后，由渙散粉狀或粒狀固體轉(zhuǎn)變成連續(xù)均化熔體過程稱為塑化。均化包含四方面內(nèi)容：

熔體內(nèi)組分均勻、密度均勻、黏度均勻和溫度分布均勻。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第30頁(2)計量計量：指能夠確保注射機經(jīng)過柱塞或螺桿，將塑化好熔體定溫、定壓、定量地輸出(即注射出)機筒所進(jìn)行準(zhǔn)備動作，這些動作均需注射機控制柱塞或螺桿在塑化過程中完成。

影響計量準(zhǔn)確性原因：①注射機控制系統(tǒng)精度；②機筒(即塑化室)和螺桿幾何要素及其加工質(zhì)量影響。(3)塑化效果和塑化能力塑化效果：指物料轉(zhuǎn)變成熔體之后均化程度。塑化能力：指注射機在單位時間內(nèi)能夠塑化物料質(zhì)量或體積。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第31頁

塑化效果與物料受熱方式和注射機結(jié)構(gòu)相關(guān)：

①柱塞式注射機，物料在機筒內(nèi)只能接收柱塞推擠力，幾乎不受剪切作用，塑化所用熱量主要從外部裝有加熱裝置高溫機筒上取得。②螺桿式注射機，螺桿在機筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)會對物料起到強烈攪拌和剪切作用，造成物料之間進(jìn)行猛烈摩擦，并所以而產(chǎn)生很大熱量，物料塑化時熱量既可同時起源于a、高溫機筒和本身產(chǎn)生出摩擦熱，也能夠b、只憑摩擦熱單獨供給。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第32頁

塑化效果對比：a稱為普通螺桿塑化；b稱為動力熔融。顯然，在動力熔融條件下，強烈攪拌與剪切作用不但有利于熔體中各組分混合均化，而且還防止了波動機筒溫度對熔體溫度影響，有利于熔體黏度均化和溫度分布均化，能夠得到良好塑化效果。而柱塞式注射機塑化物料時，既不能產(chǎn)生攪拌和剪切混合作用，又受機筒溫度波動影響，故熔體組分、黏度和溫度分布均化程度都比較低，其塑化效果既不如動力熔融。也不如介于中間狀態(tài)部分依靠機筒熱量普通螺桿塑化。

注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第33頁

試驗驗證：圖4—9為柱塞式和普通螺桿式注射機塑化相同物料時機筒中物料和熔體溫度分布曲線。能夠看出：I、用螺桿式注射機塑化物料時，噴嘴附近熔體徑向溫度分布要比柱塞式注射機來得均勻。II、不一樣結(jié)構(gòu)注射機，塑化能力不相同：注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第34頁①柱塞式注射機理論塑化能力（4-4）式中mpp——柱塞式注射機塑化能力，kg／h；

α——熱擴(kuò)散率，m2／h；

Ap——塑化物料接收傳熱面積，與機筒內(nèi)徑和分流錐直徑相關(guān)，m2；

ρ——物料密度，kg／m3；

Kt——熱流動系數(shù)，與加熱系數(shù)相關(guān)，參見圖4-10，ξ——常數(shù)，無分流錐時ξ=1，有分流錐時ξ=2；

V——受熱物料總體積，m3。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第35頁

②螺桿式注射機理論塑化能力，用螺桿計量段對熔體輸送能力表示，即有

（4-5）mps——螺桿式注射機塑化能力，cm3／s；

D——螺桿基本直徑，cm；

Lm——計量段長度，cm；

hm——計量段螺槽深度,cm；

φ——螺桿螺旋升角,(?)；ηm——熔體在計量段螺槽中黏度，Pa·s；

N——螺桿轉(zhuǎn)速,r/s；

pb——塑化時熔體對螺桿產(chǎn)生反向壓力，通常稱為背壓，Pa.。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第36頁

分析上兩式：①柱塞式注射機塑化能力與機筒結(jié)構(gòu)和物料體積相關(guān)，提升塑化能力，需增大傳熱面積AP或減小物料總體積V，而增大AP時常會使V跟著增大，V增大將造成熔體不易均化；②螺桿式注射機塑化能力與物料體積無關(guān)，塑化能力普通都比柱塞式注射機大，這也是普通柱塞式注射機為何只能成型小型制品主要原因之一。

影響螺桿式注射機塑化效果和塑化能力主要原因除了成型物料本身特征之外，還與機筒結(jié)構(gòu)、筒加熱溫度、螺桿轉(zhuǎn)速、螺桿行程(或計量段長度)、螺桿幾何參數(shù)以及熔體對螺桿產(chǎn)生背壓等原因相關(guān)。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第37頁2．注射充模什么是注射充模？

柱塞或螺桿從機筒內(nèi)計量位置開始，經(jīng)過注射油缸和活塞施加高壓，將塑化好塑料熔體經(jīng)過機筒前端噴嘴和模具中澆注系統(tǒng)快速進(jìn)入封閉模腔過程稱為注射充模。分三個階段：流動充模、保壓補料、倒流。

(1)流動充模指注射機將塑化好熔體注射進(jìn)入模腔過程。

熔體注射過程中會碰到機筒、噴嘴、模具澆注系統(tǒng)、模腔表壁對熔體外摩擦，及熔體內(nèi)部產(chǎn)生黏性內(nèi)摩擦。為了克服這些流動阻力，注射機須經(jīng)過螺桿或柱塞向熔體施加很大注射壓力。要掌握熔體流動充模規(guī)律，須了解注射壓力在此過程中改變特點以及與它相關(guān)熔體溫度、流速和充模特征問題。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第38頁①注射壓力改變

注射壓力改變可用注射成型壓力-時間曲線描述，圖4—11。

t0，柱塞或螺桿開始注射熔體時刻；t1，熔體開始流入模腔時刻；t2，熔體充滿模腔時刻。時間t0～t2代表整個充模階段，其中t0～t1稱為流動期；t1～t2稱為充模期。

注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第39頁a、流動期內(nèi)，注射壓力和噴嘴處壓力急劇上升，而模腔(澆口末端)壓力卻近似等于零，注射壓力主要用來克服熔體在模腔以外阻力。如，t1時刻壓力差Δpl=pi1—pg1代表熔體從機筒到噴嘴時所消耗注射壓力而噴嘴壓力pg1則代表熔體從噴嘴至模腔之間消耗注射壓力。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第40頁

b、充模期內(nèi)，熔體流入模腔，模腔壓力急劇上升；注射壓力和噴嘴壓力也會隨之增加到最大值(或最大值附近)，然后停頓改變或平緩下降，這時注射壓力對熔體起兩方面作用，一是克服熔體在模腔內(nèi)流動阻力，二是對熔體進(jìn)行一定程度壓實。壓力隨時間呈非線性改變，注射壓力對熔體作用必須充分，不然，熔體流動會因阻力過大而中止，造成生產(chǎn)出現(xiàn)廢品。流動充模階段，注射注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第41頁

a、剪切速率一定，壓力—溫度曲線分為三段，左邊一段熔體熱分解區(qū)，注射壓力隨溫度升高快速下降，不能在此區(qū)注射成型；右邊一段高彈變形流動區(qū)，注射壓力伴隨溫度降低快速增大，也不適于注射成型；只有中間一段溫度區(qū)，曲線相對平緩，溫度和注射壓力都較適中，易于注射成型，溫度升高有利于降低熔體黏度，注射壓力可隨之減小一定幅度.。②注射壓力與熔體溫度、熔體流速關(guān)系注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第42頁b、溫度一定時，剪切速度增大，注射壓力也要增大，完全符合流體力學(xué)壓力與流速關(guān)系。反之，過大注射壓力引發(fā)很高剪切速率時，熔體內(nèi)剪切摩擦熱也隨之增大，很可能引發(fā)熱分解或熱降解。另外，過大剪切速率又很輕易使熔體發(fā)生過分剪切稀化，從而造成成型過程出現(xiàn)溢料飛邊。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第43頁

注射壓力對流動充模時噴嘴處熔體溫度也有影響。

注射壓力上升階段，噴嘴處熔體溫度也伴隨升高，圖4—13。AC段和圖4—11噴嘴壓力曲線上AC段對應(yīng)?？梢?，引發(fā)溫升主要原因是注射壓力增大。生產(chǎn)中應(yīng)盡可能防止采取過大注射壓力，不然會造成熔體熱降解。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第44頁

熔體充模流動形式與充模速度相關(guān)，充模速度受注射工藝條件和模具結(jié)構(gòu)影響。注射成型時不希望充模期發(fā)生高速噴射流動，而希望取得中速或低速擴(kuò)展流動，為此，需經(jīng)過分析充模期流動取向，了解注射壓力對于熔體充模特征影響。③注射壓力與熔體充模特征

實際中，擴(kuò)展流動時，料頭前沿低溫熔膜對熔體阻滯作用較大，先進(jìn)入模腔熔體溫度下降得很快，黏度也隨之增大，這加劇后面熔體進(jìn)模時流動阻力。如此時注射壓力不大，很輕易使充模流動中止，造成注射成型出現(xiàn)廢品。為此，往往需提升注射壓力。而注射壓力提升后，熔體內(nèi)剪切作用加強，流動取向效應(yīng)將增大，最終可能造成制品出現(xiàn)比較顯著各向異性并引發(fā)熱穩(wěn)定性變差。在這種情況下生產(chǎn)出制品，若在溫度改變大環(huán)境中工作，很有可能發(fā)生與取向一致裂紋。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第45頁

注意：在一定模具結(jié)構(gòu)條件下，只要確保充模時不發(fā)生高速噴射流動，充模速度盡可能取快一些，這么不但防止使用較大注射壓力造成制品使用性能不良，而且對提升生產(chǎn)率也有好處。(2)保壓補縮

保壓補縮階段：指從熔體充滿模腔至柱塞或螺桿在機筒中開始后撤為止，圖4—11t2～t3段。

保壓，指注射壓力對模腔內(nèi)熔體繼續(xù)進(jìn)行壓實過程；補縮，指保壓過程中，注射機對模腔內(nèi)逐步開始冷卻熔體因成型收縮而出現(xiàn)空隙進(jìn)行補料動作。分析：①保壓補縮階段，如柱塞或螺桿停頓在原位保持不動，模腔壓力曲線會略有下降(圖4—11EF段)；反之，若要使模腔壓力保持不變，則需要柱塞或螺桿在保壓過程中繼續(xù)向前少許移動，這時壓力曲線將與時間坐標(biāo)軸平行。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第46頁②保壓力和保壓時間對模腔壓力影響。如保壓力不足，補縮流動受澆口摩擦阻力限制不易進(jìn)行，模腔壓力因補料不足快速下降(圖4—14)；如保壓時間不充分，模腔內(nèi)熔體倒流，也會造成模腔壓力快速下降(圖4—15)。保壓時間足夠長，可使?jié)部诨蚰Ｇ粌?nèi)熔體完全固化，倒流不易發(fā)生，模腔壓力將伴隨圖4—15中虛線遲緩下降。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第47頁

結(jié)論：a、保壓力、保壓時間與模腔壓力間關(guān)系，對冷卻定型時制品密度、收縮及表面缺點等問題產(chǎn)生主要影響。b、保壓補縮階段熔體仍有流動，且其溫度亦在不停下降，此階段是大分子取向以及熔體結(jié)晶主要時期，保壓時間長短和冷卻速度快慢均對取向和結(jié)晶程度有影響。(3)倒流

倒流：指柱塞或螺桿在機筒中向后倒退時(即撤除保壓力以后)，模腔內(nèi)熔體朝著澆口和流道進(jìn)行反向流動。整個倒流過程將從注射壓力撤出開始，至澆口處熔體凍結(jié)（簡稱澆口凍結(jié)）時為止，圖4—11,t3～t4。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第48頁

保壓力、保壓時間與倒流關(guān)系：如撤除壓力時，澆口已經(jīng)凍結(jié)或噴嘴帶有止逆閥，倒流現(xiàn)象不存在。保壓時間較長，保壓力對模腔熔體作用時間也長，倒流較小，制品收縮情況有所減輕；而保壓時間短，情況剛好相反。

引發(fā)倒流原因：主要是注射壓力撤除后，模腔壓力大于流道壓力，且熔體與大氣相通所造成。

倒流對于注射成型不利：a、使制品內(nèi)部產(chǎn)生真空泡或表面出現(xiàn)凹陷等成型缺點。b、對制件內(nèi)大分子取向也有一定影響，原因是倒流本身也是一個熔體流動行為，從原理上講，也能提升大分子取向能力，但實際上倒流產(chǎn)生取向結(jié)構(gòu)在制品內(nèi)并不太多(因倒流涉及區(qū)域不太大)，且倒流期內(nèi)，熔體溫度還比較高，取向結(jié)構(gòu)很可能被分子熱運動解除。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第49頁

3．冷卻定型

冷卻定型：從澆口凍結(jié)時間開始，到制品脫模為止。圖4—11,t4-t5，注射成型工藝過程最終階段。(1)冷卻定型時模腔壓力

與保壓時間有很大關(guān)系，圖4—16，溫度—壓力曲線。圖中曲線1代表模腔壓力很低情況，曲線2為正常工藝條件下情況。F和F’是保壓力撤除位置；G、G’分別是與F、F’對應(yīng)澆口凍結(jié)位置；H、H’分別與G、G’對應(yīng)，但模腔壓力相同時脫模位置。從F處撤除從F’處撤除保壓力時，保壓時間就會短一些。保壓力時，保壓時間要長一些，注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第50頁

分析推論：①假如保壓時間短，則保壓作用終止時模內(nèi)熔體溫度較高，澆口凍結(jié)溫度也高；開始冷卻定型時模腔壓力低，情況相反。②保壓時間不一樣時，若在模腔壓力相同條件下脫模，則保壓時間短時，脫模溫度高，制件在模內(nèi)冷卻時間短(從澆口凍結(jié)算起)輕易因剛度不足而變形；保壓時間長，情況則相反。③若將溫度—壓力曲線中因保壓時間不一樣而產(chǎn)生澆口凍結(jié)位置連成曲線，則該曲線為澆口凍結(jié)曲線，在注射工藝條件正常和穩(wěn)定條件下，凍結(jié)曲線呈直線狀。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第51頁(2)冷卻定型時制品密度

冷卻定型階段，澆口凍結(jié)，熔體不再向模腔內(nèi)補充，可用聚合物狀態(tài)方程描述模腔內(nèi)壓力、溫度和比體積(或密度)關(guān)系。對于確定聚合物，比體積(或密度)一定時，溫度和壓力呈直線關(guān)系。將這種關(guān)系反應(yīng)在溫度—壓力坐標(biāo)系中，可得到許多比容不等直線，圖4—17中l(wèi)、l’、2、2’四條直線，它們統(tǒng)稱為等比體積線。其中，1和l’分別經(jīng)過澆口凍結(jié)位置G和G’，2和2’分別經(jīng)過脫模位置H和H’。很顯著，四條直線斜率均與比體積(或密度)相關(guān)，斜率越大比體積越大，而密度越小。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第52頁

分析結(jié)論：①保壓時間長時，澆口凍結(jié)溫度低冷卻定型開始時模腔壓力比較高，冷卻定型時制件密度比較大。②保壓時間一定時，若采取較高脫模溫度，冷卻定型時模腔壓力比較大，脫模后制件會進(jìn)行較大收縮，脫模制件密度較低，尚待在模外繼續(xù)收縮，制件會因這種模外收縮在其內(nèi)部產(chǎn)生較大殘余應(yīng)力，發(fā)生翹曲變形。

注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第53頁圖中，H模腔厚度，h固化層厚度，冷卻過程中h不停加大。θM模腔表壁溫度，θs固化層與熔體之間界面溫度，模腔內(nèi)溫度分布如θ(y)曲線，y是模腔厚度坐標(biāo)。假設(shè)熔體密實，h增加很慢，固化層內(nèi)溫度呈直線改變，熱傳導(dǎo)限定在固化層范圍內(nèi)，則溫度分布曲線用下式表示(3)熔體在模腔內(nèi)冷卻情況(4-6)注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第54頁

若再設(shè)熔體在固化過程中面密度改變速度為Vc，則有平衡方程

式中qm——熔融潛熱；

λs——固化層導(dǎo)熱系數(shù)。其中（4-8）式中ρs——固化層密度；

tc——冷卻時間。

將式(4—8)代人式(4—7)得

（4-9）(4-7)注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第55頁

利用初始條件tc=0時，h=0，將上式積分后可得固化層厚度與冷卻時間關(guān)系為

(4-10)

上式實際上隱含熔體在模腔內(nèi)冷卻速度，利用它能夠計算冷卻時間。（4）脫模條件

聚合物狀態(tài)方程表明，冷卻定型階段有壓力、比容和溫度三個可變參數(shù)，但外部無熔體向模腔補給，比容只與溫度改變引發(fā)體積收縮相關(guān)，獨立參數(shù)只有模腔壓力和溫度，它們均與脫模條件相關(guān)。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第56頁

脫模溫度：不宜太高，不然，制件脫模后會產(chǎn)生較大收縮，輕易在脫模后發(fā)生熱變形。受模溫限制，脫模溫度也不能太低。適當(dāng)脫模溫度應(yīng)在塑料熱變形溫度θH和模具溫度θM之間，圖4-19，低于熱變形溫度。

注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第57頁

脫模壓力：模腔壓力和外界壓力差值不要太大，應(yīng)在圖4-19中—pH～十pH脫模壓力范圍（其值可由經(jīng)驗或試驗確定）。不然制件脫模后內(nèi)部產(chǎn)生較大殘余應(yīng)力，造成使用過程中發(fā)生形狀尺寸改變或產(chǎn)生其它缺點。①保壓時間較長，模腔壓力下降慢，脫模時殘余應(yīng)力偏向+pH一邊，當(dāng)殘余應(yīng)力超出+pH，則開啟模具時可能產(chǎn)生爆鳴現(xiàn)象，制件脫模時輕易被刮傷或破裂；注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第58頁②未進(jìn)行保壓或保壓時間較短，模腔壓力下降快，倒流嚴(yán)重，模腔壓力甚至可能下降到比外界壓力要低，這時殘余應(yīng)力偏向—pH一邊，制品將會所以產(chǎn)生凹陷或真空泡。∴生產(chǎn)中應(yīng)盡可能調(diào)整好保壓時間，使脫模時殘余應(yīng)力靠近或等于零，以確保制件含有良好質(zhì)量。三、制件后處理為何要進(jìn)行制件后處理？

成型過程中塑料熔體在溫度和壓力作用下變形流動行為非常復(fù)雜，再加上流動前塑化不均及充模后冷卻速度不一樣，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻結(jié)晶、取向和收縮，造成制件內(nèi)產(chǎn)生對應(yīng)結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，除引發(fā)脫模后時效變形外，還使制件力學(xué)性能、光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時還會開裂。為了處理這些問題，可對制件進(jìn)行一些適當(dāng)后處理。后處理方法：退火和調(diào)濕。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第59頁

將制品加熱到θg～θf(θm)間某一溫度后，進(jìn)行一定時間保溫?zé)崽幚磉^程。

什么是退火？對于：①結(jié)晶形塑料制件，利用退火對它們結(jié)晶度大小進(jìn)行調(diào)整，或加速二次結(jié)晶和后結(jié)晶過程；②對制品進(jìn)行解取向，降低制件硬度和提升韌度。利用退火時熱量，加速塑料中大分子松弛，消除或降低制件成型后殘余應(yīng)力。

退火原理：注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第60頁保溫時間：與塑料品種和制件厚度相關(guān)，如無數(shù)據(jù)資料，也可按每毫米厚度約需半小時標(biāo)準(zhǔn)估算。退火溫度：制件使用溫度以上10～20℃至熱變形溫度以下10～20℃間選擇和控制。退熾熱源或加熱保溫介質(zhì)：紅外線燈、鼓風(fēng)烘箱以及熱水、熱油、熱空氣和液體石蠟等。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第61頁

應(yīng)指出，并非全部塑料制件都要進(jìn)行后處理，通常，只是對于帶有金屬嵌件、使用溫度范圍改變較大、尺寸精度要求高和壁厚大制品才有必要。

調(diào)濕處理：一個調(diào)整制件含水量后處理工序，主要用于吸濕性很強且又輕易氧化聚酰胺等塑料制件，它除了能在加熱和保溫條件下消除殘余應(yīng)力之外，還能促使制件在加熱介質(zhì)中到達(dá)吸濕平衡，以防它們在使用過程中發(fā)生尺寸改變。

注意：退火冷卻時，冷卻速度不宜過快，不然還有可能重新產(chǎn)生溫度應(yīng)力。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第62頁第四節(jié)注射成型工藝條件選擇與控制

注射成型含有三大工藝條件：溫度、壓力和時間。一、溫度

注射成型溫度主要指料溫和模溫。料溫影響塑化和注射充模，模溫則同時影響充模和冷卻定型。1．料溫

料溫：指塑化物料溫度和從噴嘴注射出熔體溫度，前者稱為塑化溫度，而后者稱為注射溫度。

料溫主要取決于機筒和噴嘴兩部分溫度。

料溫太低：不利于塑化，物料熔融后黏度也較大，故成型比較困難，成型后制件輕易出現(xiàn)熔接痕、表面無光澤和缺料等缺點。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第63頁

提升料溫：有利于塑化并降低熔體黏度、流動阻力或注射壓力損失，熔體在模內(nèi)流動和充模情況隨之改變(流速增大、充模時間縮短)，對制件一些性能帶來許多好影響。

料溫過高：很輕易引發(fā)熱降解，最終反而造成制件物理和力學(xué)性能變差。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第64頁

各種塑料適用機筒和噴嘴溫度選擇或控制標(biāo)準(zhǔn)

①制件注射量大于注射機額定注射量75％或成型物料不預(yù)熱時，機筒后段溫度應(yīng)比中段、前段低5—10℃。對于含水量偏高物料，也可使機筒后段溫度偏高一些；對于螺桿式機筒，為了預(yù)防熱降解，可使機筒前段溫度略低于中段。

②機筒溫度應(yīng)保持在塑料黏流溫度θf(θm)以上和熱分解溫度θd以下某一個適當(dāng)范圍。對于熱敏性塑料或相對分子質(zhì)量較低、分布又較寬塑料，機筒溫度應(yīng)選較低值，即只要稍高于θf(θm)即可，以免發(fā)生熱降解。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第65頁

③機筒溫度與注射機類型及制件和模具結(jié)構(gòu)特點相關(guān)。如，注射同一塑料時，螺桿式機筒溫度可比柱塞式低10～20℃。又如，薄壁制件或形狀復(fù)雜以及帶有嵌件制品，因流動較困難或輕易冷卻，應(yīng)選取較高機筒溫度；反之，對于厚壁制件、簡單制件及無嵌件制件，均可選取較低機筒溫度。

④為了防止成型物料在機筒中過熱降解，除應(yīng)嚴(yán)格控制機筒最高溫度之外，還必須控制物料或熔體在機筒內(nèi)停留時間，這對熱敏性塑料尤為主要。通常，機筒溫度提升以后，都要適當(dāng)縮短物料或熔體在機筒中停留時間。

⑤為了防止流涎現(xiàn)象，噴嘴溫度可略低于機筒最高溫度，但不能太低，不然會使熔體發(fā)生早凝，其結(jié)果不是堵塞噴嘴孔，便是將冷料帶人模腔，最終造成成型缺點。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第66頁

⑥判斷料溫是否適當(dāng)，可采取對空注射法觀察，或直接觀察制件質(zhì)量好壞。對空注射時，假如料流均勻、光滑、無泡、色澤均勻，則說明料溫適當(dāng)；如料流毛糙、有銀絲或變色現(xiàn)象，則說明料溫不適當(dāng)。2．模具溫度

模具溫度：指和制件接觸模腔表壁溫度。

模溫直接影響熔體充模流動行為、制件冷卻速度和成型后制件性能等。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第67頁

模溫選擇意義：①模溫選擇得合理、分布均勻，可有效改進(jìn)熔體充模流動性能、制件外觀質(zhì)量及一些主要物理和力學(xué)性能；②模溫波動幅度較小，會促使制件收縮趨于均勻，預(yù)防脫模后發(fā)生較大翹曲變形。

提升模溫：可改進(jìn)熔體在模內(nèi)流動性、增強制件密度和結(jié)晶度及減小充模壓力和制件中壓力；但制件冷卻時間、收縮率和脫模后翹曲變形將延長或增大，且生產(chǎn)率也會因冷卻時間延長而下降。適當(dāng)提升模溫，制件表面粗糙度值也會隨之減小。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第68頁

降低模溫：能縮短冷卻時間和提升生產(chǎn)率，但溫度過低，熔體在模內(nèi)流動性能會變差，制件產(chǎn)生較大應(yīng)力或顯著熔接痕等缺點。

模溫怎樣控制？依靠通入其內(nèi)部冷卻或加熱介質(zhì)控制(要求不嚴(yán)時，可空氣冷卻而不用通人任何介質(zhì))，其詳細(xì)數(shù)值是決定制品冷卻速度關(guān)鍵。

冷卻速度分：緩冷(θM≈θcmax)、中速冷卻(θM≈θg)和急冷(θM<θg)三種方式。各種塑料適用模溫選擇或控制標(biāo)準(zhǔn)：

①為了確保制件含有較高形狀和尺寸精度，防止制件脫模時被頂穿或脫模后發(fā)生較大翹曲變形，模溫必須低于塑料熱變形溫度(見表4—10)。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第69頁

②為了改變聚碳酸酯、聚砜和聚苯醚等高黏度塑料流動和充模性能，并力爭使它們?nèi)〉弥旅芙M織結(jié)構(gòu)，需要采取較高模具溫度。反之，對于黏度較小聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺等塑料，可采取較低模溫，這么可縮短冷卻時間，提升生產(chǎn)效率。

③對于厚制件，因充模和冷卻時間較長，若模溫過低，易使制件內(nèi)部產(chǎn)生真空泡和較大應(yīng)力，不宜采取較低模具溫度。

④為了縮短成型周期，確定模具溫度時可采取兩種方法。a、把模溫取得盡可能低，以加緊冷卻速度縮短冷卻時間。b、使模溫保持在比熱變形溫度稍低狀態(tài)下，以求在較高溫度下將制品脫模，而后由其自然冷卻，這么做也能夠縮短制品在模內(nèi)冷卻時間。詳細(xì)采取何種方法，需要依據(jù)塑料品種和制件復(fù)雜程度確定。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第70頁二、壓力

包含：注射壓力、保壓力和背壓力。

注射壓力，與注射速度相輔相成，對塑料熔體流動和充模含有決定性作用；保壓力，和保壓時間親密相關(guān)，主要影響模腔壓力以及最終成型質(zhì)量；背壓力，與螺桿轉(zhuǎn)速相關(guān)，大小影響物料塑化過程、塑化效果、和塑化能力。1．注射壓力與注射速度(1)注射壓力什么是注射壓力？

指螺桿(或柱塞)軸向移動時，其頭部對塑料熔體施加壓力。注射壓力作用：

在注射成型過程中主要用來克服熔體在整個注射成型系統(tǒng)中流動阻力，對熔體起一定程度壓實作用。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第71頁

注射壓力損失包含：動壓損失和靜壓損失。

動壓損失，消耗在噴嘴、流道、澆口和模腔對熔體流動阻力以及塑料熔體本身內(nèi)部黏性摩擦方面，與熔體溫度及體積流量成正比，受各段料流通道長度、截面尺寸及熔體流變學(xué)性質(zhì)影響。

靜壓損失，消耗在注射和保壓補縮流動方面，與熔體溫度、模具溫度和噴嘴壓力相關(guān)。

注射壓力選擇過低，注射成型過程中因其壓力損失過大而造成模腔壓力不足，熔體將極難充滿模腔；注射壓力選擇得過大，雖可使壓力損失相對減小，但卻可能出現(xiàn)漲模、溢料等不良現(xiàn)象，引發(fā)較大壓力波動，生產(chǎn)操作難于穩(wěn)定控制，還輕易使機器出現(xiàn)過載現(xiàn)象。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第72頁

注射壓力對熔體流動、充模及制件質(zhì)量影響：

②注射壓力很大且澆口又較小時，熔體在模腔內(nèi)會產(chǎn)生噴射流動，料流先沖擊模腔表壁而后才擴(kuò)散，很輕易在制件中形成氣泡和銀絲，嚴(yán)重時還會因摩擦熱過大燒傷制件。所以，注射壓力選擇要適中，在可能情況下盡可能把注射壓力選擇得大一些，這么有利于提升充模速度及料流長度，還可能使制件熔接痕強度提升、收縮率減小。注意，注射壓力增大之后，制件中應(yīng)力也可能隨之增大，這將影響制件脫模后形狀與尺寸穩(wěn)定性。①注射壓力不太高且澆口尺寸又較大時，熔體充模流動比較平穩(wěn)，這時因模溫比熔體溫度低，對熔體有冷卻作用，輕易使熔體在澆口附近模腔處形成堆積，料流長度會所以而減短，造成模腔難于充滿。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第73頁注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第74頁

選擇注射壓力大小原因：塑料品種、制件復(fù)雜程度、制件壁厚、噴嘴結(jié)構(gòu)形式、模具澆口尺寸以及注射機類型等，常取40～200Mpa。

①對于玻璃化溫度和熔體黏度較高塑料，宜用較大注射壓力。

②對于尺寸較大、形狀復(fù)雜制品或薄壁制件，因模具中流動阻力較大，也需用較大注射壓力。

③熔體溫度較低時，注射壓力應(yīng)適當(dāng)增大一些。

選擇、控制注射壓力標(biāo)準(zhǔn)：注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第75頁

④對于流動性好塑料及形狀簡單厚壁制件，注射壓力可小于70MPa。對于黏度不高塑料(如聚苯乙烯等)且其制品形狀不太復(fù)雜以及精度要求普通時，注射壓力可取70～100MPa。對于高、中黏度塑料(如改性聚苯乙烯、聚碳酸酯等)且對其制件精度有一定要求，但制品形狀不太復(fù)雜時，注射壓力可取100一140MPa。對于高黏度塑料(如聚甲基丙烯酯甲酯、聚苯醚、聚砜等)且其制件壁厚小、流程長、形狀復(fù)雜以及精度要求較高時，注射壓力可取140—180MPa。對于優(yōu)質(zhì)、精密、微型制件，注射壓力可取180～250MPa，甚至更高。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第76頁

注射速度表示方法：注射時塑料熔體體積流量qv；注射螺桿(或柱塞)軸向位移速度vi。其數(shù)值可經(jīng)過注射機控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，表示式以下：

（2）注射速度

⑤注射壓力還與制件流動比相關(guān)。流動比：指熔體自噴嘴出口處開始能夠在模具中流至最遠(yuǎn)距離與制件厚度比值。不一樣塑料含有不一樣流動比范圍，并受注射壓力大小影響（表4—12）。如實際設(shè)計模具流動比大于表中數(shù)值，而注射壓力又小于表中數(shù)值，制品難于成型。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第77頁（4-11）

式中qv——體積流量，cm3／s；pi——注射壓力，Pa；pM——模腔壓力，Pa；W——流道截面最大尺寸(寬度)，cm；H——流道截面最小尺寸(高度)，cm；L——流道長度，cm；

K——熔體在工作溫度和許用剪切速率下稠度系數(shù)，Pa.s；n——熔體非牛頓指數(shù)。

(4-12)式中D——螺桿基本直徑。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第78頁

上兩式可知，注射速度與注射壓力親密相關(guān)。其它工藝條件和塑料品種一定時，注射壓力越大，注射速度也就越快。

注射速度較高優(yōu)點：熔體流速較快，其溫度維持在較高水平，剪切速率含有較大值，熔體黏度較小，流動阻力相對降低，料流長度和模腔壓力會所以增大，制件將比較密實和均勻，熔接痕強度有所提升，用多腔模生產(chǎn)出制件尺寸誤差也比較小。

注射速度過大缺點：與注射壓力過大一樣，在模腔內(nèi)引發(fā)噴射流動，造成制件質(zhì)量變差。另外，高速注射時如排氣不良，模腔內(nèi)空氣將受到嚴(yán)重壓縮，不但使高速流動熔體流速減慢，還因壓縮氣體放熱灼傷制件或產(chǎn)生熱降解。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第79頁總而言之，注射速度選擇不宜過高，也不宜過低(過低時制件表層冷卻快，對繼續(xù)充模不利，輕易造成制品缺料、分層和顯著熔接痕等缺點)。vi慣用15—20cm／s。對于厚度和尺寸都很大制件，vi可用8～12cm／s。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第80頁生產(chǎn)中實際確定注射速度做法：先采取慢速低壓注射，然后依據(jù)注射出制件調(diào)整注射速度，使之到達(dá)合理數(shù)值。如生產(chǎn)批量較大，需要縮短成型周期，調(diào)整過程中可將注射速度盡可能朝數(shù)值較高方向調(diào)整，但須確保制件質(zhì)量不能因注射速度過快而變差。

應(yīng)盡可能采取高速注射有：熔體黏度高、熱敏性強塑料，成型冷卻速度快塑料，大型薄壁、精密制件，流程長制件，纖維增強塑料。其余不要采取過快注射速度。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第81頁

選擇或控制注射速度時還應(yīng)注意以下幾點:

①對于大、中型注射機，可對注射速度采取分段控制，其控制規(guī)律可參考圖4-24。

②螺桿式注射機比柱塞式注射機可提供較大注射速度，需要采取高速高壓成型情況下(如流道長、澆口小、制件形狀復(fù)雜和薄壁制品等)，應(yīng)盡可能采取螺桿式注射機，不然難確保成型質(zhì)量。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第82頁

在注射成型保壓補縮階段，為了對模腔內(nèi)塑料熔體進(jìn)行壓實以及為了維持向模腔內(nèi)進(jìn)行補料流動所需要注射壓力叫做保壓力。什么是保壓力？

2．保壓力和保壓時間什么是保壓時間？保壓力連續(xù)時間長短叫做保壓時間。(1)保壓力和保壓時間對模腔壓力影響注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第83頁圖4-25。曲線l，采取保壓力和保壓時間合理，模腔壓力改變正常，能取得良好充模質(zhì)量。曲線2，注射壓力和保壓力切換時，注射機動作響應(yīng)過慢，熔體過量充填模腔，分型面被漲開溢料，造成模腔壓力產(chǎn)生不正?？焖傧陆?，反而造成制件密度減小、缺料、凹陷及力學(xué)性能變差等不良現(xiàn)象。曲線3與曲線2情況相反，即注射時間過短，熔體不能充滿模腔，保壓時模腔壓力曲線水平部分較低。曲線4表示保壓時間不足、保壓力撤除過早、澆口還未凍結(jié)，于是熔體將會產(chǎn)生倒流，模腔壓力在就猛然下降。無法實現(xiàn)正常補縮功效，制件內(nèi)部可能出現(xiàn)真空泡和凹陷等不良現(xiàn)象。曲線5表示保壓時間足夠，但采取保壓力太低，所以保壓力不能充分傳遞給模腔中熔體，故模腔壓力也會出現(xiàn)不正?？焖傧陆惮F(xiàn)象，使得保壓流動不能有效地補縮，從而造成一些不正常成型缺點。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第84頁(2)保壓力、保壓時間對制件密度和收縮影響

非結(jié)晶聚合物比體積、溫度、保壓力之間關(guān)系分析：①在較高保壓力或較低溫度條件下，能夠使制件得到較小比體積，即較大密度，其中溫度影響可認(rèn)為是塑料在低溫下體積膨脹較小結(jié)果。②a、b兩條虛線分別反應(yīng)模腔中靠近澆口和遠(yuǎn)離澆口位置比體積改變情況。很顯著，塑料在靠近澆口位置溫度高、比體積大、密度小，冷卻后收縮也大，而在遠(yuǎn)離澆口位置，情況則恰好相反。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第85頁

結(jié)晶聚合物比體積、溫度和保壓力之間關(guān)系曲線：各條曲線改變總趨勢，與圖4-26有些相同，即在較高保壓力與較低溫度條件下，可使制件得到較小比體積或較大密度。

上兩圖差異：①結(jié)晶聚乙烯從高溫到低溫改變時比體積—溫度曲線在100—150℃左右含有一個顯著拐點，經(jīng)此拐點之后，比體積在100一150℃左右急劇減小(聚苯乙烯無此現(xiàn)象)；注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第86頁②在相同保壓力和溫度范圍下，聚乙烯比體積改變幅度要比聚苯乙烯大得多。比如，在50～250℃范圍內(nèi)，若取保壓力為10MPa，則聚乙烯比體積改變幅度約為30％，而聚苯乙烯只有10％左右；若取保壓力為160MPa，二者比體積改變幅度又分別為22％和3％。

結(jié)論：保壓力和溫度對結(jié)晶聚合物比體積或密度之影響比對非結(jié)晶聚合物影響來得強烈，而且在100～150℃左右，不論保壓力大小怎樣，結(jié)晶聚合物比體積都會快速減小。所以生產(chǎn)中對制件密度要求較高時，同時需要選擇合理保壓力和合理溫度條件，而且結(jié)晶聚合物保壓力和溫度條件控制尤其要嚴(yán)格一些。

注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第87頁

保壓時間與制件密度之間關(guān)系：在保壓階段早期，伴隨保壓時間延長，制件體積質(zhì)量快速增大，不過當(dāng)保壓時間到達(dá)一定數(shù)值(ts)后，制件體積質(zhì)量就會停頓增加。這意味著為了提升制件密度，必須有一段保壓時間，但保壓時間過長，除了浪費注射機能量之外，對于提升制件密度已無效用，所以生產(chǎn)中應(yīng)能對保壓時間恰當(dāng)?shù)乜刂圃谝粋€最正確值。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第88頁

保壓時間對制件成型收縮率影響：保壓時間長收縮率小。結(jié)合聚合物狀態(tài)方程能夠認(rèn)為保壓力大、保壓時間充分時，澆口凍結(jié)溫度低(即冷凍時間晚)，補縮作用強，有利于減小制件收縮。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第89頁(3)保壓力和保壓時間選擇與控制

保壓力大小取決于模具對熔體靜水壓力，并與制件形狀、壁厚相關(guān):

②對于厚壁制件，保壓力選擇比較復(fù)雜，因為保壓力大，輕易加強大分子取向，制件出現(xiàn)較為顯著各向異性，只能依據(jù)制件使用要求靈活處理保壓力選擇與控制問題，大致規(guī)律是保壓力與注射壓力相等時，制件收縮率可減小，批量產(chǎn)品中尺寸波動小，然而會使制件出現(xiàn)較大應(yīng)力。①對形狀復(fù)雜和薄壁制件，為了確保成型質(zhì)量，采取注射壓力往往比較大，故保壓力可稍低于注射壓力。

注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第90頁保壓時間：取20～120s，與料溫、模溫、制件壁厚以及模具流道和澆口大小相關(guān)。保壓時間應(yīng)在保壓力和注射溫度條件確定以后，依據(jù)制件使用要求試驗確定。

詳細(xì)方法：先用較短保壓時間成型制件，脫模后檢測制件質(zhì)量，然后逐次延長保壓時間繼續(xù)進(jìn)行試驗，直到發(fā)覺制件質(zhì)量到達(dá)制件使用要求或不再隨保壓時間延長而比容增大(或增大幅度很小)時為止，然后就以此時保壓時間作為最正確值選取。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第91頁3．背壓力與螺桿轉(zhuǎn)速

(1)背壓力(塑化壓力)

背壓力：指螺桿在預(yù)塑成型物料時，其前端聚集熔體對它所產(chǎn)生反壓力，簡稱背壓。背壓對注射成型影響主要表達(dá)在螺桿對物料塑化效果及塑化能力方面，故有時也叫做塑化壓力。

增大背壓可驅(qū)除物料中空氣提升熔體密實程度，增大熔體內(nèi)壓力，螺桿后退速度減小，塑化時剪切作用加強，摩擦熱量增多，熔體溫度上升，塑化效果提升。圖4-30，為背壓對熔體溫度影響試驗曲線。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第92頁

背壓大?。号c塑料品種、噴嘴種類和加料方式相關(guān)，并受螺桿轉(zhuǎn)速影響；其數(shù)值設(shè)定與控制需經(jīng)過調(diào)整注射油缸上背壓表實現(xiàn)。表壓與背壓關(guān)系為

(4-13)

由經(jīng)驗得，背壓使用范圍約為3．4～27．5MPa，下限值適合用于大多數(shù)塑料，尤其是熱敏性塑料。

注意：增大背壓雖可提升塑化效果，但背壓增大后如不對應(yīng)提升螺桿轉(zhuǎn)速，則熔體在螺桿計量段螺槽中將會產(chǎn)生較大逆流和漏流，使塑化能力下降。背壓和塑化能力關(guān)系，可參考式(4—5)進(jìn)行分析，實際中經(jīng)常需把背壓大小與螺桿轉(zhuǎn)速綜合考慮。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第93頁選擇或控制背壓時注意事項：

①采取直通式噴嘴和后加料方式背壓高時輕易發(fā)生流涎現(xiàn)象，應(yīng)使用較小背壓；采取閥式噴嘴和前加料方式時，背壓可取大一些。

②熱敏性塑料(如硬聚氯乙烯、聚甲醛等)，為預(yù)防塑化時剪切摩擦熱過大引發(fā)熱降解，背壓應(yīng)盡可能取小值；對于高黏度塑料(如聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等)，若背壓大時，為了確保塑化能力，常會使螺桿傳動系統(tǒng)過載，也不宜使用較大背壓。

③增大背壓雖可提升塑化效果，但因螺桿后退速度減慢，塑化時間或成型周期將會延長。所以，在可能條件下，應(yīng)盡可能使用較小背壓。不過過小背壓有時會使空氣進(jìn)入螺桿前端，注射后制品將會所以出現(xiàn)黑褐色云狀條紋及細(xì)小氣泡，對此必須加以防止。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第94頁（3）螺桿轉(zhuǎn)速

螺桿轉(zhuǎn)速：指螺桿塑化成型物料時旋轉(zhuǎn)速度。它所產(chǎn)生扭矩是塑化過程中向前輸送物料發(fā)生剪切、混合與均化原動力，是影響注射機塑化能力、塑化效果以及注射成型主要參數(shù)。

①螺桿轉(zhuǎn)速與背壓親密相關(guān)，增大背壓提升塑化效果時，假如塑化能力降低，則必須依靠提升螺桿轉(zhuǎn)速方法進(jìn)行賠償。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第95頁

③塑化效果與螺桿轉(zhuǎn)速之間關(guān)系（圖4-32）：螺桿轉(zhuǎn)速增大，熔體溫度均化程度提升，但曳流也伴隨增大，故螺桿轉(zhuǎn)速到達(dá)一定數(shù)值后，綜合塑化效果(即物料綜合塑化質(zhì)量)下降。

②塑化能力與螺桿轉(zhuǎn)速關(guān)系（圖4-31）：螺桿轉(zhuǎn)速增大，注射機對各種塑料塑化能力均伴隨提升。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第96頁⑤圖4-34說明背壓增大、塑化能力下降時，螺桿轉(zhuǎn)速對塑化能力含有賠償作用。④熔體溫度、背壓與螺桿轉(zhuǎn)速關(guān)系（圖4-33）：背壓和螺桿轉(zhuǎn)速增大，均能使熔體溫度提升，這是二者加強物料內(nèi)剪切作用必定結(jié)果。

注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第97頁⑥螺桿轉(zhuǎn)矩與螺桿轉(zhuǎn)速關(guān)系(圖4-35)：塑化各種成型物料時，螺桿扭矩均隨螺桿轉(zhuǎn)速提升而增大。螺桿轉(zhuǎn)速增大后，因為物料受剪切作用增大，注射機耗散在黏性摩擦方面能量也伴隨增大，剪切產(chǎn)生摩擦熱量會增多，于是所需加熱能量就能夠降低，至于熔體溫度曲線上出現(xiàn)下凹現(xiàn)象，是因為降低加熱能量造成結(jié)果。⑦注射時加熱能量、物料黏性摩擦耗散量及熔體溫度與螺桿轉(zhuǎn)速之間關(guān)系（圖4-36）：注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第98頁螺桿轉(zhuǎn)速選擇或控制方法：

(1)對于高密度聚乙烯和聚丙烯

（4-14）

(2)依據(jù)物料在機筒中允許極限線速度確定螺桿轉(zhuǎn)速(r／min)（4-15）

式中D——螺桿直徑；

Vlim——物料在機筒中允許極限速度[參見式（2-63）]

。

(3)依據(jù)物料在機筒中允許使用極限剪切速率確定螺桿轉(zhuǎn)速。

注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第99頁三、成型周期注射成型周期：指完成一次注射成型工藝過程所需時間。1．注射時間

注射時間：指注射活塞在注射油缸內(nèi)開始向前運動至保壓補縮結(jié)束(活塞后退)為止所經(jīng)歷全部時間。（即包含流動充模時間和保壓時間兩部分）

影響注射時間原因：與塑料流動性能、制品幾何形狀和尺寸大小、模具澆注系統(tǒng)形式、成型所用注射方式和其它一些工藝條件等。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第100頁

普通制件注射時間大致為5～130s，特厚制件可長達(dá)10—15min，其中主要花費在保壓方面，流動充模時間所占百分比很小，如普通制件流動充模時間約2～10s。

注射時間可用下式估算

(4-16)式中ti——注射時間，s；V——制件體積，cm3；n——模具中澆口個數(shù)；qGV——熔體經(jīng)過澆口時體積流量，cm3／s；可用下式計算注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第101頁式中γ——熔體經(jīng)過澆口時剪切速率，依據(jù)經(jīng)驗，約為103～104s—1；

b——澆口截面寬度；

h——澆口截面高度。（4-17）2．閉模冷卻時間閉模冷卻時間：指注射結(jié)束到開啟模具這一階段所經(jīng)歷時間。

注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第102頁影響閉模冷卻時間原因：注進(jìn)模腔熔體溫度、模具溫度、脫模溫度和制件厚度等。（普通制件約取30～120s）

確定閉模冷卻時間標(biāo)準(zhǔn)：制件脫模時含有一定剛度，不得因溫度過高翹曲和變形。在滿足此標(biāo)準(zhǔn)前提下，冷卻時間應(yīng)盡可能取短一些，不然，會延長成型周期、降低生產(chǎn)效率，且對復(fù)雜制件會造成脫模困難。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第103頁

為了縮短冷卻時間，生產(chǎn)中采取這么一個方法，即不待制件全部冷卻到脫模溫度，而只要制件從表層向內(nèi)有一定厚度冷卻到脫模溫度并同時含有一定剛度能夠防止制件翹曲變形時，便可開啟模具取出制件，使制件在模外自動冷卻，或浸浴在熱水中逐步冷卻。

最短閉模冷卻時間可按下式計算（4-18）式中tc,min——最短冷卻時間，s；hz——制件最大厚度，mm；α——塑料熱擴(kuò)散率，mm2／s；

θR、θM、θH——分別為熔體充模溫度、模具溫度和制件脫模溫度，℃。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第104頁

依據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，注射成型周期與制件平均壁厚相關(guān)，所以有些工廠積累了一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)用來確定成型周期，表4—15。3．確定注射成型周期經(jīng)驗方法注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第105頁第五節(jié)幾個慣用塑料注射成型特點一、聚苯乙烯塑料

特點：無定形塑料，黏度適宜，流動性很好，熱穩(wěn)定性亦很好，注射成型比較輕易。用于注塑聚苯乙烯相對分子質(zhì)量約為7萬一20萬，成型溫度范圍較寬，在黏流態(tài)下溫度少許波動不會影響注射模塑過程。黏流態(tài)聚苯乙烯，其黏度對剪切速率和溫度都比較敏感，既可用螺桿式也可用柱塞式注射機成型。

前置處理：聚苯乙烯塑料本身吸水率很小，成型前不一定要進(jìn)行干燥。如有需要，則可在70～80℃溫度下干燥2～4h。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第106頁

成型工藝：①料筒溫度可控制在140～260℃之間，噴嘴溫度為170～190℃，注射壓力為60—150MPa。②模具慣用水冷卻。生產(chǎn)厚壁制件時常因模具冷卻不均勻而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，甚至發(fā)生開裂。故模具溫度應(yīng)盡可能保持均勻，溫差應(yīng)低于3—6℃。

后置處理：聚苯乙烯分子鏈剛硬，成型中輕易產(chǎn)生分子定向和內(nèi)應(yīng)力。為了降低這些癥狀，除調(diào)整工藝參數(shù)和改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)外，應(yīng)對制件進(jìn)行熱處理，即將制件放入65—80℃熱水處理1～3h，然后遲緩冷卻至室溫。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第107頁

物理力學(xué)性能：聚苯乙烯因性脆，力學(xué)強度差，熱膨脹系數(shù)大，制件不宜帶金屬嵌件，不然輕易產(chǎn)生應(yīng)力開裂。其成型收縮率為0．3％一0．7％，為使制件順利脫模，模壁斜度應(yīng)增大至1o一2o。二、聚丙烯塑料

特點：結(jié)晶性高聚物。熔點為160～175℃，分解溫度為350℃，所以成型溫度范圍較寬，約為205～315℃，其最大結(jié)晶速度溫度為120～130℃。注射成型用聚丙烯熔融指數(shù)為2—9g／10min，熔體流動性很好，在柱塞式或螺桿式注射機中都能順利成型。

前置處理：聚丙烯吸水率很低，約為0．03％～0．04％。注射時普通不需要進(jìn)行干燥，必要時可在80～100℃下干燥3～4h。注射成型工藝及模具培訓(xùn)課件第108頁

成型工藝：①普通料筒溫度控制在210—280℃，噴嘴溫度可比料筒溫度低10～30℃；生產(chǎn)薄壁制品時，料筒溫度可提升到280—300℃；生產(chǎn)厚壁制件時，為了預(yù)防熔料在料筒內(nèi)停留時間過長而分解，料筒溫度應(yīng)適當(dāng)降低至200～230℃，料筒溫度過低，大分子定向程度增加，制品輕易產(chǎn)生