注塑與設(shè)計(B)

1、注塑與制品設(shè)計注塑與制品設(shè)計立式注塑機：立式注塑機： 柱塞式柱塞式螺桿式螺桿式 臥式注塑機：臥式注塑機： 柱塞式柱塞式螺桿式螺桿式雙色式雙色式輔助式輔助式角式注塑機：角式注塑機： 螺桿式螺桿式注注 塑塑 機機 種種 類類用于開模、合模用于開模、合模保證注射時模具不被打開保證注射時模具不被打開用于程序的控制用于程序的控制用于時間和位置的控制用于時間和位置的控制有液壓和電動傳動兩種有液壓和電動傳動兩種用于傳輸不同的動力用于傳輸不同的動力將熔融物料射入模腔和熔融塑化物料將熔融物料射入模腔和熔融塑化物料將物料熔融和塑化將物料熔融和塑化推動注射座前進(jìn)和后退推動注射座前進(jìn)和后退注塑機四大控制部分注塑機四大

2、控制部分合模系統(tǒng)：合模系統(tǒng)：傳動系統(tǒng)：傳動系統(tǒng)：注射系統(tǒng)：注射系統(tǒng)：控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)：模具設(shè)計模具設(shè)計成型加工成型加工材料材料完美產(chǎn)品件三要素完美產(chǎn)品件三要素閉模閉模座前進(jìn)座前進(jìn)射膠射膠熔膠熔膠頂針退頂針退頂針前頂針前開模開模座后退座后退成型周期流程圖成型周期流程圖聚丙?。≒P）為結(jié)晶型材料，結(jié)晶度可達(dá)為結(jié)晶型材料，結(jié)晶度可達(dá)5070%。 缺 點X 在外力作用下易變形，且不易恢復(fù)原形。在外力作用下易變形，且不易恢復(fù)原形。X 鋼性不足（尤其是缺口處對外力作用敏感）。鋼性不足（尤其是缺口處對外力作用敏感）。X 低溫下抗沖性能差低溫下抗沖性能差X 成型件易發(fā)生翹曲變形成型件易發(fā)生翹曲變形聚丙烯的成

3、型工藝條件聚丙烯的成型工藝條件因聚丙烯平均吸水率為因聚丙烯平均吸水率為0.02%，加工前水份要求為，加工前水份要求為0.05% ,故一般無須故一般無須烘干處理改性的增強類聚丙烯建議烘干溫度為：烘干處理改性的增強類聚丙烯建議烘干溫度為：80 110，時間為：，時間為：1 3 h。工工 藝藝 條條 件件數(shù)數(shù) 值值工工 藝藝 條條 件件數(shù)數(shù)值值機筒溫度機筒溫度 后部后部160190注射壓力注射壓力 Mpa70120中部中部180220保壓壓力保壓壓力 Mpa4580前部前部190240注射時間注射時間 s2060噴嘴溫度噴嘴溫度 180220冷卻時間冷卻時間 s2090模具溫度模具溫度 2080螺桿

4、轉(zhuǎn)速螺桿轉(zhuǎn)速 rpm 80聚酰胺（PA）大多數(shù)為結(jié)晶型材料，結(jié)晶度為大多數(shù)為結(jié)晶型材料，結(jié)晶度為 30% 左右。左右。 特 點X 熔點較高：熔點較高： PA6： 215220 PA66：255260X 熔融時粘度低；熔融時粘度低；X 注塑成型溫度與降解溫度之間范圍窄；注塑成型溫度與降解溫度之間范圍窄；X 氧化敏感：氧化反映溫度為氧化敏感：氧化反映溫度為 70；X 吸濕性，水解敏感；吸濕性，水解敏感；X 固化快，易結(jié)晶：玻璃化溫度為固化快，易結(jié)晶：玻璃化溫度為 60。 PA6、PA66的成型工藝條件的成型工藝條件加工前水份必須加工前水份必須 0.2% 玻纖增強類材料建議玻纖增強類材料建議 0.1

5、% 左右；左右；烘干溫度：烘干溫度：80110 時間：時間：8 24h；PolyOne公司材料采用了真空包裝，建議預(yù)熱干燥處理公司材料采用了真空包裝，建議預(yù)熱干燥處理24h。工工 藝藝 條條 件件數(shù)數(shù) 值值工工 藝藝 條條 件件數(shù)數(shù) 值值機筒溫度機筒溫度 后部后部210230注射壓力注射壓力 Mpa70120中部中部230250保壓壓力保壓壓力 Mpa3570前部前部240280注射時間注射時間 s320噴嘴溫度噴嘴溫度 230260冷卻時間冷卻時間 s640模具溫度模具溫度 2090螺桿轉(zhuǎn)速螺桿轉(zhuǎn)速 rpm 140PA6注塑工藝條件PA66注塑工藝條件工工 藝藝 條條 件件數(shù)數(shù) 值值工工 藝

6、藝 條條 件件數(shù)數(shù) 值值機筒溫度機筒溫度 后部后部250280注射壓力注射壓力 Mpa70120中部中部270290保壓壓力保壓壓力 Mpa3580前部前部270300注射時間注射時間 s420噴嘴溫度噴嘴溫度 270290冷卻時間冷卻時間 s840模具溫度模具溫度 20110螺桿轉(zhuǎn)速螺桿轉(zhuǎn)速 rpm 140注塑機的選擇注塑機的選擇 柱塞式注塑機 螺桿式注塑機(最常用，圖-1，基本構(gòu)造) 大容量轉(zhuǎn)移式注塑機 雙色注塑機 輔助式注塑機注塑機螺桿的選擇 通用式螺桿通用式螺桿 Lf:圓柱形 Lc:圓錐形 Lh:圓柱形 L/D:1822 P:(0.81)D Cr=(D2-de2)/(D2-ds2)：2

7、.53 螺桿機筒間隙：0.10.2D注塑機止回閥注塑機機筒 機筒內(nèi)壁和拼接處：平整、光滑平整、光滑 機筒加熱功率：配置得當(dāng)、控溫準(zhǔn)確配置得當(dāng)、控溫準(zhǔn)確 注塑機噴嘴 開式噴嘴 針閥式噴嘴 滑閥式噴嘴 閥桿式噴嘴注塑機的選擇最大注射量 為設(shè)備能量的 40% 70%注射壓力 最小注射壓力不小于 1 5 0 0 bar 鎖模力 產(chǎn)品投影面上每平方厘米5 0 0 到 8 0 0 公斤力注塑加工 粒料預(yù)處理 注射成型 制品后處理 制品機械再加工注塑成型工藝參數(shù)設(shè)定成型溫度注射壓力(包括保壓壓力)注射速度注射行程注射、保壓時間冷卻時間模具溫度成型周期成型參數(shù)對制品性能影響注塑增強和阻燃材料 玻纖或礦物填充材

8、料 對螺桿和機筒磨損 表觀質(zhì)量：最有效的方法是提高模具溫度 阻燃材料 注意物料的熱穩(wěn)定性 成型溫度一般控制在 250 285 度 注塑成型壓力控制 快速增壓后的切換點對注塑制品質(zhì)量有很大影響，必須對壓力在保壓階段的壓力進(jìn)行控制。 從第二階段到第三階段的轉(zhuǎn)換壓力必須迅速而又準(zhǔn)確。因模腔內(nèi)壓力的建立非常迅速，幾乎是靜態(tài)零時間內(nèi)建立的。（每秒5000 bar） PVT曲線可以用來控制注塑制品的冷卻過程，其最終目的是使注塑成型加工始終盡可能的保持在較為理想的加工狀態(tài)下，即保持恒定的體積密度。 表格表格3: : 注射過程中可能遇到的問題及解決方法注射過程中可能遇到的問題及解決方法 制品件不完整制品件不完

9、整可能的解決方法可能的解決方法 制品件不完全1. 增加注射壓力2. 增加注射速度3. 檢查熔融裝置以消除壓力損耗4. 檢查澆道系統(tǒng)以防止材料壓力損失5. 增加排氣 制品起皺同上 冷料斑1. 避免局部或整體過熱2. 使用干燥材料3. 使用干燥的回料 制品變形1. 保證整個模腔溫度一致2. 檢查一下制品設(shè)計（消除壁厚差異）3. 降低注射壓力4. 頂出溫度偏低5. 檢查一下澆口位置 制品凹陷或起泡1. 檢查一下大部件的進(jìn)料狀況2. 檢查澆口位置3. 提高注射壓力和保壓時間接接上上表表 制品裂開1. 保證材料中不混入其他材料2. 減少潤滑 制品變黃1.保證材料在干燥過程中沒有變色（這個問題不 是因為注

10、射過程 中熔融的聚酰胺過熱而引起的） 制品發(fā)脆1. 保證沒有過熱而使材料發(fā)生化學(xué)降解 沖擊痕1. 降低注射速度2. 有必要的話增大澆口面積，或改變澆口位置 玻纖外露1. 增大澆口面積2. 增加注射速度3. 增加料筒溫度4. 增加模溫 燒焦痕1. 改善排氣2. 檢查澆口位置3. 降低注射速度回料的再利用 回料的加入會降低物料的性能，故我們告戒客戶，使用回料須謹(jǐn)慎。 從客戶的經(jīng)濟因素考慮，可自行在 0% 20%之間進(jìn)行添加，對此產(chǎn)生的結(jié)果我們不作承諾。 使用的回料必須清潔，通常使用澆口回料干燥回料的時間通常較新料加倍。質(zhì)量控制 簡單便捷方法 ： 稱量注塑制品重量 其它方法： 測量其粘度指數(shù) 顯微鏡

11、觀察薄切片等制品件后處理 注塑制品在加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力會趨于釋放，方式一般有：吸水、熱循環(huán)、蠕變。 內(nèi)應(yīng)力的釋放會改變注塑制品的尺寸，并增加其沖擊強度。 圖為兩種材料熱穩(wěn) 定處理前后的變化1200 NUA70A701200 NU 處理時間處理時間 厚制件：45分鐘 薄制件：20分鐘 處理溫度處理溫度 產(chǎn)品件最高工作溫 度 + 20 度 加熱和冷卻過程應(yīng)加熱和冷卻過程應(yīng) 是逐漸改變溫度是逐漸改變溫度 處理效果處理效果 增加制品的收縮 圖上表明減少了注塑制品件的 減少制品的尺寸變化 尺寸公差波動范圍 制品件(聚酰胺類)的水處理 聚酰胺類制品剛完成后，隨著時間的增加會吸收水份，吸收水份對制品件的

12、影響是： 引起制品件的尺寸增加 引制品件的剛度降低 聚酰胺類注塑制品件吸濕過程十分緩慢，因此，通常對注塑制品件需進(jìn)行加速水處理。A型和B型A70G30A70 調(diào)濕RH50 ，溫度20B 浸泡20水中調(diào)濕B 浸泡98水中調(diào)濕B注塑制品件的機械再加工注塑制品件的機械再加工制品設(shè)計材料選擇材料的的選擇是根據(jù)部件的要求而制定，PolyOne公司為設(shè)計者們提供了優(yōu)良的熱學(xué)，機械，電氣，化學(xué)性能的材料如： 疲勞強度和交變應(yīng)力 抗蠕變 耐連續(xù)高溫 負(fù)載抗開裂 抗紫外線 阻燃 抗靜電 導(dǎo)電 耐磨和低摩擦系數(shù) 抗化學(xué)等等部件設(shè)計的一般準(zhǔn)則1、厚度 部件厚度應(yīng)根椐其所受應(yīng)力來選擇。并盡可能使其有固定的厚度。 厚度

13、變化在結(jié)晶材料中會產(chǎn)生變形問題（由于結(jié)晶度差異造成的收縮差異）和外觀問題。（縮?。?作為一般準(zhǔn)則，我們建議厚度如下： 增強產(chǎn)品：（玻纖或礦物）0.75 3 mm 非增強產(chǎn)品：0.5 5 mm 當(dāng)部件的輪廓厚度不可避免地要變化，那么部件須挖空保持厚度固定。如上圖2、尖角 尖角是產(chǎn)品應(yīng)力集中和薄弱點，圖中表明了，圓弧半徑與厚度比 0.6 以確保其機械性能。 在實際應(yīng)用中半徑取1 至 1.5 mm，效果很好。3、厚度變化 有些制品厚度變化是不可避免的，但必逐漸變化。4、大平面對于這類制品有以下幾種可能避免變形的方法： 加筋提高剛性 仔細(xì)定位注塑點使其充模均勻 局部修正厚度，改變充模條件并可能改變收縮

14、值 仔細(xì)設(shè)計冷卻回路使模具產(chǎn)生溫度梯度 采用各向同性，收縮率小的配方5、筋為使部件有非常高的剛性，一般是加筋而不采用增加壁厚 應(yīng)避免筋與筋交叉從而防止料的堆積6、凸起部 凸起處的形狀和尺寸不能使料堆積，導(dǎo)至縮影和變形。壁厚（內(nèi)外徑之間的差）即不能太厚也不能太薄，太薄會導(dǎo)致脆性和破裂。7、螺紋 螺紋應(yīng)盡可能有園角，尖角螺紋的機械性能差。齒距不能太小。內(nèi)螺紋必須在部件的頂端前就終止， 不然有產(chǎn)生初始裂紋危險。外螺紋，用凸輪方法脫出，最好是在分型面上螺紋斷開。（因表面磨損問題）8、鑲嵌件 鑲嵌件不應(yīng)削弱聚酰胺成型件。因此成型料必須是包在倒過角的邊周圍。（如：標(biāo)準(zhǔn)的螺母或螺栓頭不能用作鑲嵌件）兩個因素

15、必需考慮： * 優(yōu)化鑲嵌件周圍的塑料厚度。 * 塑料與金屬的收縮率不同，會導(dǎo)至金屬件凸出，這可以采用鑲嵌件上作均勻?qū)?角線滾花的方法來防止。 如果鑲嵌件高出部件表面，其幾何形狀應(yīng)簡單易于被放入模具。大鑲嵌件建議在成型前預(yù)加熱。9、深凹和斜度應(yīng)允許有 0.5 至 1 的脫模斜度。如模具表面非經(jīng)拋光,則相應(yīng)增加脫模斜度。在一定條件下, 局部深凹會松動, 前提是： 部件在頂出時可作些變形。 這個變形不能超過： 5% 對于非增強配方 1% 對于增強配方 10、筒狀件 當(dāng)成型筒狀件可能會出現(xiàn)變形問題，（因模芯受塑應(yīng)力彎曲）長度小于 5 倍直徑的無需特別注意。 然而必須注意遵循： * 流動方向中心對稱 *

16、 模芯的每邊各有TAB澆口 * 平衡澆口防止偏向流動 11、模具 設(shè)計者應(yīng)考慮有關(guān)制造模具時的問題，并且應(yīng)盡可能地設(shè)計成易于機器加工，以節(jié)省時間和成本, 增加產(chǎn)出。12、可能出現(xiàn)的幾何問題 設(shè)計時盡管采取預(yù)防措施，但變形問題還可能出現(xiàn)，尤其是使用玻璃纖維增強的配方。 糾正變形可采?。?* 加筋或改變筋的厚度 * 改變局部厚度，從而 改變充模條件和收縮量 * 改變注塑點 Original DesignRevised Design 通過注塑工藝的調(diào)整，融體同時充滿模穴的頂端。連續(xù)不斷的注射使得特別厚的地方也能充滿熔體。 除上述外，模具溫度和成型條件等加工工藝參數(shù)對變形影響也很大 下面是 PA66G

17、S30 BK011 注射汽車水室組裝工藝 在工程塑料有許多種組裝注塑件的工藝：* 機械組裝* 彈性組裝,緊扣或松開* 超聲組裝* 旋轉(zhuǎn)或摩擦組裝* 粘結(jié) 模塑公差 通常條件：約為公稱尺寸 0.2% 精確和適當(dāng)條件： 0.1%并且以下條件必須遵循： * 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)與模具必須適配并且處于好的工作狀態(tài)。 （回路必須去垢）* 有規(guī)律的模塑周期。* 適當(dāng)?shù)膲毫θ萘?，（最大容量?2/3）* 模塑前粒料必須達(dá)到適當(dāng)?shù)臏囟取? 車間溫度衡定。模具設(shè)計收縮選擇 收縮決定了產(chǎn)品的最終尺寸，與以下因素有關(guān)： * 塑料和填料 * 加工工藝條件 * 產(chǎn)品的厚度和形狀 * 模具：澆口位置和冷卻回路 當(dāng)以下條件時，收縮

18、增加： * 增加材料的溫度 * 減小注塑壓力和保壓時間 * 減小注塑速度 * 增加模具溫度 * 注塑澆口面積減小 * 產(chǎn)品厚度增加 特別應(yīng)注意的是保壓壓力，由于冷卻同時加了一定量料可部分補償收縮，還必須考慮澆口的尺寸。分型線-部件在模具中的定位 在冷卻時，收縮使部件傾向于脫離模腔，粘附在模芯上。因此部件應(yīng)該留在模具中并且當(dāng)模具打開時部件被留在動模中，然后才頂出，這樣才能自動化操作。 因此我們應(yīng)根據(jù)制品形狀來選擇合適的分型線。模腔數(shù) 腔體個數(shù)根據(jù)經(jīng)濟核算（流道大小和單位成本）和已有的注塑機。（注塑量和鎖模力） 首先近似的考慮，400 至 700kg/cm 投影面積的鎖模力和用 2/3 機器的理論

19、注塑量是適合的。主澆道和拉料桿 *主澆道應(yīng)具有通常的截頭園錐 形，斜度 35%。 截面積根據(jù) 產(chǎn)品的體積而定。 * 拉料桿最好是有倒園錐形設(shè)計， 這樣自動化操作更可靠。 * 流道應(yīng)盡可能短，流動方向不 能突然改變。 形狀應(yīng)選園的或 低部園弧的梯形以及截面大小 選取視產(chǎn)品的體積和厚度而定。澆口位置選擇 注塑澆口位置選擇可考 慮以下三點： 1）外觀：澆口總會留下痕跡它可能會影響外觀。 2）機械性能：澆口影響由于材料繞模芯流動導(dǎo)至的熔接痕位置，它們 是強度薄弱點。因此澆口要使熔接痕位于不受應(yīng)力的區(qū)域。 3）充模：澆口選擇使充模平穩(wěn)并且使模腔內(nèi)氣體排出。 記住澆口一般位于： 1）產(chǎn)品的軸或?qū)ΨQ點上。

20、2）產(chǎn)品截面較厚的部位。 還有重要的要考慮到垂直和平行流動方向的 收縮率不同。收縮率的不同會導(dǎo)致產(chǎn)品翹曲不符合設(shè)計要求。澆口的形狀與尺寸 薄片式澆口薄片式澆口 （Flash Gate 圖37）這類澆口用于扁平大部件，位置在產(chǎn)品某一側(cè)，一般是最短邊，沿整個側(cè)邊或部分側(cè)邊。能保證排氣良好和充模均勻。部件的幾何尺寸滿意。 扇形澆口扇形澆口 （圖38）這是小一點的薄片式澆口使用，原因同上。 這兩種類型的送料需要一輔助操作。不過這可避免從部件的較長或較短邊多點送料。（圖39） 旋轉(zhuǎn)對稱部件旋轉(zhuǎn)對稱部件 （圖（圖40) 為保證此類產(chǎn)品的同心度，必須采用連續(xù)式扇形澆口注射，還需后機加工。如制造公差不嚴(yán)格，充

21、模可用四個或甚至于兩個澆口就足夠了。 點澆口點澆口 （圖（圖41) 這種澆口，采用單個或多個，是最常見的。機加工簡單并且在產(chǎn)品上留下痕跡不明顯。但是，不是所有形狀它都適合，尤其是厚壁成型時。因此其尺寸必須適合于部件的厚度。注射可在分型線下進(jìn)行，這樣澆口道在頂出時可與件分開。 建議的尺寸建議的尺寸 0.8 至 1mm 當(dāng)厚度 1.5mm 1 至 1.5mm 當(dāng)1.5 厚度3.5mm 2 至 3mm 當(dāng)厚度 3.5mm 腔體平衡 多腔體的模具必須考慮平衡，使?jié)部谥粮髑惑w的流動距離相等。這個準(zhǔn)則在八個以上或十二個腔體就不能遵守了。因為材料損失在流道上太多，尤其是小零件。在特定情況下：如導(dǎo)軌、滑動脫卸

22、式裝置，模腔 必須排列整齊 在一條線上。 （圖（圖 43）如四 個以上腔體， 就用調(diào)整澆口 和流道的尺寸 大小的方法使 其平衡。 多腔體的模具應(yīng)設(shè)計得盡量減少料的浪費。 （圖（圖44）排氣 排氣主要在分型線處，但是有些情況下：如模具的缺陷使氣體截留在模具中，必須增加排氣口?？梢栽谀＞叩姆中途€，頂針或部件隔離處磨加工出間隙。多澆口注塑-兩個分型線的模具表面積大的部件需要幾個間隔有規(guī)律的注射點使充模均勻。模具有兩個分型面： * 一個頂出澆道 * 一個頂出成型件 多模腔模具有時必須有兩個分型線，因為零件的幾何形狀緣故，（排氣以及翹曲危險）（圖（圖47）這會增加加工周期，也可能造成耗費料較多。無流道浪

23、費的注塑 冷單元系統(tǒng)（圖（圖4848） 冷單元或稱加拿大系統(tǒng)不適用半結(jié)晶材料。這種系統(tǒng)可以有流道內(nèi)加熱系統(tǒng)，并且考慮使用澆柄襯套加熱。熱流道和澆柄襯套加熱系統(tǒng)（熱流道系統(tǒng)）（圖（圖4949）此系統(tǒng)在使用時一般有好的結(jié)果。我們建議: - 開啟澆柄襯套加熱采用防流涎結(jié)構(gòu)不用截止閥。 - 把部件組合一起，通過一盡可能短小的流道輸送料，從而限制控制區(qū)域的數(shù)量。（圖（圖49a）- 工具上精確溫度控制是基本要點。每個澆柄襯套加熱都要有調(diào)控器。模具的冷卻模具溫度對翹曲的影響模具溫度對翹曲的影響 模具溫度對翹曲的影響是眾所皆知的事實。在模具的兩哈副上或分型面同一側(cè)的兩點上有溫度差，就會使收縮率不同，造成內(nèi)應(yīng)力和翹曲。這些差異在半結(jié)晶材料上更顯特出。因此冷卻回路的設(shè)計好壞對最終質(zhì)量和成型周期滿意否至關(guān)重要。冷卻回路設(shè)計舉例 在冷卻設(shè)計中，以下幾處需要更多冷卻 * 厚零件 *