注射成型工藝與注射模設計上

注射成型工藝與注射模設計上第1頁/共80頁4.1

注射成型原理一般的注射設備可以分為柱塞式注射機和螺桿式注射機兩種。1．柱塞式注射機注射成型原理第2頁/共80頁4.1

注射成型原理2．螺桿式注射機注射成型原理第3頁/共80頁4.2

注射成型工藝注射成型工藝包括成型前的準備、注射過程和塑件的后處理。1.成型前的準備2.注射過程注射過程一般包括加料、塑化、注射、冷卻和脫模幾個階段。（1）加料：加原料到注射機料斗的過程；（2）塑化：在料筒內(nèi)由固態(tài)轉變成熔體的過程；（3）注射注射過程可分為充模、保壓、倒流、澆口凍結后的冷卻和脫模等幾個階段。1）充模：熔體充滿型腔的過程；2）保壓：補充型腔中的收縮需要；3）倒流：與保壓時間有關；4）澆口凍結后冷卻：塑件在型腔內(nèi)繼續(xù)冷卻、硬化和定型；5）脫模：推出機構將塑件推出模外。第4頁/共80頁4.2

注射成型工藝3.塑件的后處理（1）退火處理目的：消除塑件成型后的殘余應力；方法：將塑件在定溫的加熱介質(zhì)中保溫一段時間的過程。（2）調(diào)濕處理目的：調(diào)整塑件的含水量，以穩(wěn)定塑件尺寸；方法：使塑件在加熱介質(zhì)中達到吸濕平衡。第5頁/共80頁4.3

注射成型工藝參數(shù)1.溫度（1）料筒溫度料筒最適合的溫度范圍：θｆ（或θｍ）～θｄ

。料筒的溫度分布一般采用前高后低的原則，即料筒的加料口（后段）處溫度最低，噴嘴處的溫度最高。料筒后段溫度應比中段、前段溫度低５～１０℃。（2）噴嘴溫度噴嘴溫度一般略低于料筒的最高溫度。（3）模具溫度為了使塑料成型和順利脫模，模具的溫度應低于塑料的玻璃化溫度θｇ

或工業(yè)上常用的熱變形溫度。注射成型工藝重要參數(shù)包括溫度、壓力和時間。第6頁/共80頁4.3

注射成型工藝參數(shù)2.壓力（1）塑化壓力（螺桿背壓）塑化壓力是指采用螺桿式注射機注射時，螺桿頭部熔料在螺桿轉動時所受到的壓力。塑化壓力應越低越好，一般為6～20MPa。（2）注射壓力注射壓力是指柱塞或螺桿軸向移動時其頭部對塑料熔體所施加的壓力。一般在40～130MPa

之間。注射壓力的作用是克服塑料熔體從料筒流向型腔的流動阻力，給予熔體一定的充型速率以便充滿模具型腔。（3）保壓壓力型腔充滿后，繼續(xù)對模內(nèi)熔料施加的壓力稱為保壓壓力。保壓壓力的作用是使熔料在壓力下固化，并在收縮時進行補縮，從而獲得健全的塑件。保壓壓力等于或小于注射時所用的注射壓力。第7頁/共80頁4.3

注射成型工藝參數(shù)3.時間完成一次注射成型過程所需的時間稱成型周期。它包括合模時間、注射時間、保壓時間、模內(nèi)冷卻時間和其他時間等。（1）合模時間

合模時間是指注射之前模具閉合的時間。（2）注射時間

注射時間是指注射開始到塑料熔體充滿模具型腔的時間（柱塞或螺桿前進時間）。在生產(chǎn)中，小型塑件注射時間一般為３～５ｓ，大型塑件注射時間可達幾十秒。（3）保壓時間保壓時間是指型腔充滿后繼續(xù)施加壓力的時間（柱塞或螺桿停留在前進位置的時間），一般為２０～２５ｓ，特厚塑件可高達５～１０ｍｉｎ。第8頁/共80頁4.3

注射成型工藝參數(shù)3.時間（4）模內(nèi)冷卻時間

模內(nèi)冷卻時間是指塑件保壓結束至開模以前所需的時間（柱塞后撤或螺桿轉動后退的時間均在其中）。冷卻時間一般為３０～１２０ｓ。（５）其他時間其他時間是指開模、脫模、噴涂脫模劑、安放嵌件等時間。第9頁/共80頁4.3

注射成型工藝參數(shù)第10頁/共80頁注射模的分類及結構組成注射模的典型結構注射模與注射機5.15.25.35注射?；窘Y構與注射機第11頁/共80頁注射成型機的基本結構ClampingMoldPlateBarrelScrewMotorHopperDrivingUnitMoldControlPanelControlUnit第12頁/共80頁5.1.1注射模具的分類1、按注射模具的典型結構特征分單分型面注射模具、雙分型面注射模具、斜導柱（彎銷、斜導槽，斜滑塊、齒輪齒條）側向分型與抽芯注射模具、帶有活動鑲件的注射模具、定模帶有推出裝置的注射模具和自動卸螺紋注射模具2、按澆注系統(tǒng)的結構形式分

普通流道注射模具、熱流道注射模具3、按注射模具所用注射機的類型分臥式注射機用的模具、立式注射機用的模具、角式注射機用的模具4、按塑料的性質(zhì)分熱塑性塑料注射模具、熱固性塑料注射模5、按注射成型技術分低發(fā)泡注射模、精密注射模、氣體輔助注射成型注射模、雙色注射模、多色注射模等5.1注射模的分類及結構組成第13頁/共80頁5.1.2注射模具的結構組成注射模具由動模和定模兩部分組成；定模部分安裝在注射機的固定模板上；動模部分安裝在注射機的移動模板上。原理：在注射成型過程中，動模隨注射機上的合模系統(tǒng)運動，同時動模部分與定模部分由導柱導向而閉合構成澆注系統(tǒng)和型腔，塑料熔體從注射機噴嘴流經(jīng)模具澆注系統(tǒng)進入型腔。冷卻后開模時，動模與定模分離，取出塑件。結構組成：

成型部分、澆注系統(tǒng)、導向機構、側向分型與抽芯機構、推出機構、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、支承零部件5.1注射模的分類及結構組成第14頁/共80頁5.1注射模的分類及結構組成第15頁/共80頁5.1.2注射模具的結構組成

結構組成：成型部分、澆注系統(tǒng)、導向機構、側向分型與抽芯機構、推出機構、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、支承零部件1.成型部分

成型部分是指與塑件直接接觸、成型塑件內(nèi)表面和外表面的模具部分。凸模（型芯）形成塑件的內(nèi)表面形狀，凹模（型腔）形成塑件的外表面形狀。2.澆注系統(tǒng)

澆注系統(tǒng)是熔融塑料在壓力作用下充填模具型腔的通道（熔融塑料從注射機噴嘴進入模具型腔所流經(jīng)的通道）。澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口及冷料穴等組成。3.導向機構

導向機構分為動模與定模之間的導向和推出機構的導向。4.側向分型與側向抽芯機構5.1注射模的分類及結構組成第16頁/共80頁5.1.2注射模具的結構組成5.推出機構

推出機構是將成型后的塑件從模具中推出的裝置。推出機構由推桿、復位桿、推桿固定板、推板、主流道拉料桿、推板導柱和推板導套等組成。6.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)7.排氣系統(tǒng)

為了將型腔中的空氣及注射成型過程中塑料本身揮發(fā)出來的氣體排出模外，必須開設排氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)通常是在分型面上有目的地開設幾條排氣溝槽。8.支承零部件

用來安裝固定或支承成型零部件以及前述各部分機構的零部件均稱為支承零部件。5.1注射模的分類及結構組成第17頁/共80頁5.2.1單分型面注射模（二板式注射模）（1）工作原理5.2注射模的典型結構第18頁/共80頁5.2.1單分型面注射模（二板式注射模）（2）設計注意事項

1）分流道位置的選擇注意：如果開設在動、定模分型面的兩側的分型面上，必須注意合模時的對中拼合。

2）塑件的留模方式

3）拉料桿的設置4）導柱的設置5）推桿的復位5.2注射模的典型結構第19頁/共80頁5.2.2雙分型面注射模（三板式注射模）（1）工作原理5.2注射模的典型結構第20頁/共80頁5.2.2雙分型面注射模（三板式注射模）（2）設計注意事項

1）澆口的設計

點澆口直徑只有0.5～1.5mm，故對于大型塑件或流動性差的塑料不宜采用點澆口。

2）導柱的設置及導柱的長度在定模一側一定要設置導柱，動模部分就可以不設置導柱。如果是推件板推出機構，動模部分也一定要設置導柱。（3）雙分型面注射模的分型形式必須采取順序定距分型機構，即定模部分先分開一定距離，然后主分型面分型。A分型面分型距離為：

s＝s’＋（３～５）在分型機構中，彈簧應至少４個，高度應一致，并對稱布置于分型面上模板的四周。定距拉板一般采用２塊，對稱布置于模具兩側。5.2注射模的典型結構第21頁/共80頁5.2.2雙分型面注射模（三板式注射模）5.2注射模的典型結構第22頁/共80頁5.2.2雙分型面注射模（三板式注射模）5.2注射模的典型結構第23頁/共80頁5.2.2雙分型面注射模（三板式注射模）5.2注射模的典型結構第24頁/共80頁5.2.3斜導柱側向分型與抽芯注射模5.2注射模的典型結構第25頁/共80頁5.2.4斜滑塊側向分型與抽芯注射模5.2注射模的典型結構第26頁/共80頁5.2.5帶有活動鑲件的注射模

5.2注射模的典型結構第27頁/共80頁5.2.5帶有活動鑲件的注射模

5.2注射模的典型結構設計注意事項

1）活動鑲件在模具中應有可靠的定位，它與安裝孔之間一般有3～5mmH8／f8的配合，其余長度應設計成3°～5°的斜面以保證配合間隙；2）開模時將活動鑲件推出模外后，為下一次安放活動鑲件，推桿必須預先復位。

3）彈簧一般為４個，安裝在復位桿上。4）活動鑲件放在模具中容易滑落的位置（如立式注射機的上?；蚴軟_擊振動較大的臥式注射機的動模一側）時，活動鑲件插入時應有彈性連接裝置加以穩(wěn)定，以免合模時鑲件落下或移位造成塑件報廢或模具損壞。第28頁/共80頁5.2.6角式注射機用注射模

5.2注射模的典型結構第29頁/共80頁5.3注射模與注射機5.3.1注射機的分類

注射機分臥式注射成型機、立式注射成型機、角式注射成型機和多模注射機等幾種。（1）臥式注射機

臥式注射機的注射裝置和合模裝置的軸線呈一線并水平排列。第30頁/共80頁5.3注射模與注射機5.3.1注射機的分類（2）立式注射機注射裝置與合模裝置的軸線呈一線并與水平方向垂直排列。（3）角式注射機角式注射機一般為柱塞式注射機，它的注射裝置和合模裝置的軸線相互垂直排列。第31頁/共80頁5.3注射模與注射機5.3.1注射機的分類（4）多模注射機第32頁/共80頁5.3注射模與注射機5.3.2注射成型機型號規(guī)格的表示法注射機型號標準表示法主要有注射量、合模力、注射量與合模力同時表示等三種方法。（1）注射量表示法XS-ZY-60、XS-ZY-125、XS-ZY-500、XS-ZY-1000等其中XS——塑料成型機械、Z——注射成型、Y——螺桿式（預塑式）、30、125等數(shù)字——注射機的最大注射量（cm3或g）。（2）合模力表示法

合模力表示法是用注射機最大合模力（kN）來表示注射機規(guī)格的方法。（3）合模力與注射量表示法合模力與注射量表示法是目前國際上通用的表示方法，是用注射量為分子、合模力為分母表示設備的規(guī)格。

XZ－63／50型注射機，X表示塑料機械，Z表示注射機，63/50表示注射容量為63cm3

，合模力為50×10kN。第33頁/共80頁5.3注射模與注射機5.3.3注射機有關工藝參數(shù)的校核1.型腔數(shù)量的確定和校核

1）按注射機的額定塑化速率確定型腔的數(shù)量n

nm+m1≤KMT／3600

式中K——注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；

M——注射機的額定塑化量（g/h或cm3/h）；

T——成型周期（s）；

m1——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積（g或cm3）；

m——單個塑件的質(zhì)量或體積（g或cm3）；

n——型腔數(shù)量。

2）按注射機的額定鎖模力確定型腔的數(shù)量np（

nA+Aj

）≤Fp

式中Fp——注射機的額定鎖模力（N）；

A——單個塑件在模具分型面上的投影面積（mm2）；

Aj——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％。第34頁/共80頁5.3注射模與注射機5.3.3注射機有關工藝參數(shù)的校核2.最大注射量的校核

nm+mj≤Km

n式中m

n

——注射機允許的最大注射量，g或cm3。3.鎖模力的校核P(nA+A1)≤FP注：型腔內(nèi)的壓力約為注射機注射壓力的80%左右，通常為20~40MPa。4.注射壓力的校核注射壓力的校核是核定注射機的額定注射壓力是否大于成型時所需的注射壓力。第35頁/共80頁5.3注射模與注射機5.3.3注射機有關工藝參數(shù)的校核5.模具與注射機安裝部分相關尺寸的校核

（1）澆口套球面尺寸

SR=SR1+1~2mmD=d+0.5~1mm

（2）定位圈尺寸外徑尺寸必須與注射機的定位孔尺寸相匹配。間隙配合。模具的定位圈外徑尺寸應比注射機固定模板上的定位孔尺寸小0.2mm以下。

（3）模具的最大、最小厚度

Hmin

＜H

＜Hmax式中

H——模具厚度（mm）；Hmin——注射機允許的最小模厚，即動、定模之間的最小開距（mm）；Hmax——注射機允許的最大模厚（mm）。（4）安裝螺孔尺寸用螺釘直接固定模具時，模具固定板與注射機模板上的螺孔應完全吻合；用壓板固定模具時，只要在需放壓板的外側附近有螺孔就可以。

第36頁/共80頁5.3注射模與注射機5.3.3注射機有關工藝參數(shù)的校核6.開模行程的校核

（1）注射機的最大開模行程與模具厚度無關的校核對于單分型面注射模

S≥

H1＋H2＋（5～10）mm式中S——注射機最大開模行程

H1——推出距離（脫模距離）（mm）；

H2——包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度（mm）。

第37頁/共80頁5.3注射模與注射機5.3.3注射機有關工藝參數(shù)的校核6.開模行程的校核

（1）注射機的最大開模行程與模具厚度無關對于雙分型面注射模

Smax

≥

H1＋H2＋a＋（5～10）mm式中a——取出澆注系統(tǒng)凝料必須的長度（mm）。第38頁/共80頁5.3注射模與注射機5.3.3注射機有關工藝參數(shù)的校核6.開模行程的校核

（2）注射機的最大開模行程與模具厚度有關的校核對于單分型面注射模

S－Hm

≥

H1＋H2＋（5～10）mm對于雙分型面注射模

S－Hm

≥

H1＋H2＋a＋（5～10）mm（3）具有側向抽芯時的最大開模行程設完成抽芯動作的開模距離為Hc當Hc＞H1＋H2時，用Hc代替前述各校核式中的H1＋H2；當Hc＜H1＋H2時，Hc對開模行程沒有影響，仍用上述各公式進行校核。

第39頁/共80頁5.3注射模與注射機第40頁/共80頁5.3注射模與注射機5.3.3注射機有關工藝參數(shù)的校核7.推出裝置的校核

1）中心頂出桿機械頂出如臥式XS-Z-60、直角式SYS-45等型號注射機；2）兩側雙頂桿機械頂出如臥式XS-Z-30、XS-ZY-125等型號注射機；3）中心頂出桿液壓頂出與兩側頂出桿機械頂出聯(lián)合作用如臥式XS-ZY-250、XS-ZY-500等型號注射機；4）中心頂桿液壓頂出與其他開模輔助油缸聯(lián)合作用如XS-ZY-1000注射機。第41頁/共80頁分型面及其選擇普通澆注系統(tǒng)設計熱流道澆注系統(tǒng)6.16.26.36分型面的選擇與澆注系統(tǒng)設計排氣系統(tǒng)的設計6.4第42頁/共80頁6.1分型面及其選擇6.1.1塑料制件在模具中的位置1.型腔數(shù)目的確定

單型腔模具：一次注射只能生產(chǎn)一件塑料產(chǎn)品的模具。

多型腔模具：如果一副模具一次注射能生產(chǎn)兩件或兩件以上的塑料產(chǎn)品，則這樣的模具稱為多型腔模具。確定方法：（1）按注射機的最大注射量確定型腔的數(shù)目（2）按注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目（3）按塑件的精度要求確定型腔數(shù)目（4）根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)濟性確定型腔數(shù)目X=Xm+Xj=nC1+C2+NYt/60n令dX/dn=0第43頁/共80頁2.塑件在模具中的位置單型腔模具6.1分型面及其選擇第44頁/共80頁2.塑件在模具中的位置多型腔模具的型腔排布形式6.1分型面及其選擇第45頁/共80頁6.1分型面及其選擇6.1.2分型面的選擇1.分型面的形式

第46頁/共80頁6.1分型面及其選擇2.分型面的設計原則（1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處；（2）分型面的選擇應有利于塑件順利脫模；第47頁/共80頁6.1分型面及其選擇2.分型面的設計原則（3）分型面的選擇應保證塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量；

第48頁/共80頁6.1分型面及其選擇2.分型面的設計原則（4）分型面的選擇應有利于模具的加工；

第49頁/共80頁6.1分型面及其選擇2.分型面的設計原則（5）分型面的選擇應有利于排氣

第50頁/共80頁6.2普通澆注系統(tǒng)設計6.2.1普通澆注系統(tǒng)的組成及設計原則（1）普通澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機噴嘴到型腔之間的進料通道。普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。第51頁/共80頁6.2普通澆注系統(tǒng)設計6.2.1普通澆注系統(tǒng)的組成及設計原則（2）普通澆注系統(tǒng)的設計原則

a.了解塑料的成型性能b.盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕c.有利于型腔中氣體的排出d.防止型芯的變形和嵌件的位移e.盡量采用較短的流程充滿型腔f.流動距離比的校核Φ第52頁/共80頁6.2.2主流道設計

主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具澆口套接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道。

1）在臥式或立式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面，主流道設計成圓錐形，錐角為2°～6°，表面粗糙度Ra＜0.8μm；

2）主流道對接觸設計成半球形凹坑，凹坑深度常取3～5mm其半徑SR=SR1+(1～2)mmD=d+(0.5～1)mm

6.2普通澆注系統(tǒng)設計第53頁/共80頁6.2.2主流道設計3）設計澆口套6.2普通澆注系統(tǒng)設計第54頁/共80頁6.2普通澆注系統(tǒng)設計6.2.3分流道設計

分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。分流道的作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔。

（1）分流道的形狀及尺寸第55頁/共80頁6.2普通澆注系統(tǒng)設計（2）分流道的長度（3）分流道在分型面上的布置形式分流道的布置形式分為平衡式和非平衡式。設置布置形式應遵循兩個原則：一是排列應盡量緊湊，縮小模板尺寸；另外盡量使流程短，對稱布置，使脹模力的中心與注射機鎖模力的中心一致。（4）分流道的表面粗糙度分流道的表面粗糙度Ra一般取1.6μm左右。

第56頁/共80頁6.2普通澆注系統(tǒng)設計6.2.4澆口的設計

澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。按澆口截面尺寸大小的結構特點，澆口可分為限制性澆口和非限制性澆口兩大類。限制性澆口的作用:

①提高剪切速率，降低黏度，獲得理想的流動狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。②對于多型腔模具，調(diào)節(jié)澆口的尺寸，還可以使非平衡布置的型腔達到同時進料的目的，提高塑件的均一質(zhì)量。③限制性澆口還起著較早固化，防止型腔中熔體倒流的作用。非限制性澆口是整個澆注系統(tǒng)中截面尺寸最大的部位，它主要對中大型筒類、殼類塑件型腔起引料和進料后的施壓作用。第57頁/共80頁6.2普通澆注系統(tǒng)設計按澆口的結構形式和特點，常用的澆口可分成以下幾種形式：

1.直接澆口（主流道型澆口）

第58頁/共80頁6.2普通澆注系統(tǒng)設計2.側澆口

第59頁/共80頁6.2普通澆注系統(tǒng)設計側澆口有兩種變異的形式，即扇形澆口和平縫澆口

第60頁/共80頁6.2普通澆注系統(tǒng)設計

3.環(huán)形澆口第61頁/共80頁6.2普通澆注系統(tǒng)設計

4.輪輻式澆口第62頁/共80頁6.2普通澆注系統(tǒng)設計

5.點澆口（針點澆口或菱形澆口）第63頁/共80頁6.2普通澆注系統(tǒng)設計

6.潛伏澆口（剪切澆口）第64頁/共80頁6.2普通澆注系統(tǒng)設計

7.爪形澆口第65頁/共80頁6.2普通澆注系統(tǒng)設計第66頁/共80頁6.2普通澆注系統(tǒng)設計6.2.5澆口位置選擇與澆注系統(tǒng)的平衡

1.澆口位置選擇①盡量縮短流動距離；②避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷；③澆口應開設在塑件壁厚處；④考慮分子定向的影響；⑤減少熔接痕提高熔接強度；

第67頁/共80頁6.2普通澆注系統(tǒng)設計2.澆注系統(tǒng)的平衡

若根據(jù)某種需要設計成型腔非平衡式布置的形式，則需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸，使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡，亦稱澆口的平衡。相同塑件多型腔成型的BGV值：不同塑件多型腔成型的BGV值：一般澆口截面通常采用矩形或圓形點澆口第68頁/共80頁6.2普通