注射成型原理及工藝特性

關(guān)于注射成型原理及工藝特性第1頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一、注射成型原理將粒狀或粉狀的塑料加入到注射機的料斗，在注射機內(nèi)塑料受熱熔融并使之保持流動狀態(tài)，然后在一定壓力下注人閉合的模具，經(jīng)冷卻定型后，熔融的塑料就固化成為所需的塑件。第2頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月注射成型工作循環(huán)加料合模注塑充模保壓補縮冷卻定型開模清模塑件脫模預塑第5頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二、注射成型特點

注射成型的生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)率高，采用注射成型可以生產(chǎn)形狀復雜，尺寸要求高及帶有各種嵌件的塑件，這是其它塑料成型方法都難以達到的；其次，注射成型在生產(chǎn)過程容易實現(xiàn)自動化，如注射、脫模、切除澆口等操作過程都可實現(xiàn)自動化，因而注射成型得到了廣泛的應(yīng)用。第6頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點：成型周期短、生產(chǎn)效率高、易實現(xiàn)自動化能成型形狀復雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定適應(yīng)范圍廣第7頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月缺點：注塑設(shè)備價格較高；注塑模具結(jié)構(gòu)復雜；生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)周期長、不適合于單件小批量的塑件生產(chǎn)。到目前為止，除氟塑料以外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用注塑成型的方法成型。另外，一些流動性好的熱固性塑料也可用注塑成型。第8頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章注射成型原理及工藝特性第二節(jié)注射成型工藝過程第9頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月加料塑化充模保壓倒流冷卻脫模成型前的準備注塑過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及工藝性能測定塑料預熱和干燥料筒清洗嵌件預熱脫模劑的選用注射成型工藝過程注射第10頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一、成型前準備原料外觀檢驗及工藝性能測定：包括塑料色澤、粒度及均勻性、流動性（熔體指數(shù)、粘度）熱穩(wěn)定性及收縮率的檢驗。塑料預熱和干燥：除去物料中過多的水分和揮發(fā)物，以防止成型后塑件表面有缺陷或發(fā)生降解，影響塑料制件的外觀和內(nèi)在質(zhì)量。物料干燥的方法：小批量生產(chǎn)，采用烘箱干燥；大批量生產(chǎn)，采用沸騰干燥或真空干燥。第11頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月料筒清洗：當改變產(chǎn)品、更換原料及顏色時均需清洗料筒。嵌件預熱：減少物料和嵌件的溫度差，降低嵌件周圍塑料的收縮應(yīng)力，保證塑件質(zhì)量。脫模劑的選用：常用脫模劑包括硬脂酸鋅、液態(tài)石蠟和硅油。第12頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二、注射過程加料將粒狀或粉狀塑料加入注射機的料斗。塑化通過注射機加熱裝置的加熱，使得螺桿中的塑料原料熔融，成為具有良好的可塑性的塑料熔體。充模塑化好的塑料熔體在注射機柱塞或螺桿的推動作用下，以一定的壓力和速度經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入并充滿模具型腔。第13頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月保壓補縮從熔體充滿型腔后，在注射機柱塞或螺桿推動下，熔體仍然保持壓力進行補料，使料筒中的熔料繼續(xù)進入型腔，以補充型腔中塑料的收縮需要，并且可以防止熔體倒流。澆口凍結(jié)后的冷卻經(jīng)過一段時間使型腔內(nèi)的熔融塑料凝固成固體，確保當脫模時塑件有足夠的剛度，不致產(chǎn)生翹曲或變形。脫模塑件冷卻到一定的溫度,推出機構(gòu)將塑件推出模外。第14頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月注射過程：合模（動模向定模移動）第15頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月注射過程：合模（動模與定模形成模腔）第16頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月注射過程：注塑（噴嘴移到定模的澆口套，向模腔注入膠料）第17頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月注射過程：保壓、冷卻定型。第18頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月注射過程：開模（動模、噴嘴移開定模）第19頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月注射過程：頂桿將塑件頂出第20頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月三、塑件后處理后處理原因及作用：由于塑化不均勻或由于塑料在型腔內(nèi)的結(jié)晶、取向和冷卻不均勻；或由于金屬嵌件的影響或由于塑件的二次加工不當?shù)仍?，塑件?nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應(yīng)力，從而導致塑件在使用過程中產(chǎn)生變形或開裂，因此，應(yīng)該設(shè)法消除。第21頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月退火處理：將塑件在定溫的加熱液體介質(zhì)（如熱水、熱油和液體石蠟等）或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時間，然后緩慢冷卻至室溫的一種熱處理工藝。溫度高于使用溫度10°~15°或低于熱變形溫度10°~20°。時間與塑料品種和塑件厚度有關(guān)一般可按每毫米約半小時計算。作用消除塑件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定塑件尺寸，提高結(jié)晶度、穩(wěn)定結(jié)晶結(jié)構(gòu)，從而提高其彈性模量和硬度。第22頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)濕處理：將剛脫模的塑件放入加熱介質(zhì)（如沸水、醋酸鉀溶液）中，加快吸濕平衡速度的一種后處理方法。（主要用于吸濕性很強且又容易氧化的塑料，如PA）溫度100~121℃（熱變形溫度高時取上限，反之取下限）。時間保溫時間與塑件厚度有關(guān)，通常取2~9h。目的消除殘余應(yīng)力；使制品盡快達到吸濕平衡，以防止在使用過程中發(fā)生尺寸。第23頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章注射成型原理及工藝特性第三節(jié)注射成型的工藝參數(shù)第24頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度壓力時間料筒溫度噴嘴溫度模具溫度——控制塑料的塑化和流動影響塑料的流動和冷卻塑化壓力（背壓）注射壓力重要參數(shù)第25頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一、溫度（1）料筒溫度料筒溫度應(yīng)在粘流溫度（或熔點）和熱分解溫度之間。柱塞式料筒溫度高于螺桿式料筒溫度10～20℃。塑料特性：熱敏性塑料如聚甲醛、聚氟乙烯等要嚴格控制料筒的最高溫度和在料筒中的停留時間；增加玻璃纖維的熱塑性塑料由于流動性差而要適當提高料筒溫度。熱固性塑料為防止熔體在料筒時發(fā)生早期硬化，料筒溫度趨向取小值。塑件及模具結(jié)構(gòu)：對于薄壁制件料筒溫度高于厚壁制件；形狀復雜或帶有嵌件的制件料筒溫度也應(yīng)高一些。第26頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月料筒溫度的分布，一般遵循前高后低的原則，即料筒后段（加料口）溫度最低，噴嘴溫度最高。對螺桿式注射機為防止因螺桿與熔料、熔料與熔料、熔料與料筒之間的剪切摩擦熱而導致塑料熱降解，可使料筒前段溫度略低于中段。判斷料筒溫度是否合適，可采用對空注射法觀察或直接觀察塑件質(zhì)量的好壞。對空注射時，如果料流均勻、光滑、無泡、色澤均勻則說明料溫合適；如果料流毛糙，有銀絲或變色現(xiàn)象，則說明料溫不合適。第27頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）噴嘴溫度一般略低于料筒最高溫度，以防止熔料在噴嘴處產(chǎn)生流涎現(xiàn)象。但不能過低，否則熔料在噴嘴處會出現(xiàn)早凝而將噴嘴堵塞，或者有早凝料注入模腔而影響塑件的質(zhì)量。第28頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）模具溫度模具溫度的高低決定于塑料的特性、塑件尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求及其它工藝條件。模具溫度↑，流動性↑，密度和結(jié)晶度↑，收縮率和生產(chǎn)率↓。模具溫度通常是由通入定溫的冷卻介質(zhì)來控制的；也有靠熔料注入模具自然升溫和自然散熱達到平衡的方式來保持一定的溫度；在特殊情況下，也可用電阻絲和電阻加熱棒對模具加熱來保持模具的定溫。但無論怎樣，對塑料熔體來說，都是冷卻的過程。第29頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二、壓力（1）塑化壓力（背壓）：指采用螺桿式注射機時，螺桿頂部熔體在螺桿旋轉(zhuǎn)后退時所受的壓力。塑化壓力增加，熔體的溫度及其均勻性提高、色料的混合均勻并排出熔體中的氣體。但塑化速率降低，延長成型周期。一般操作中，在保證塑件質(zhì)量的前提下，塑化壓力應(yīng)越低越好，一般為6MPa左右，通常很少超過20MPa第30頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）注射壓力指柱塞或螺桿頂部對塑料熔體所施加的壓力。作用：注射時克服熔體流動充模過程中的流動阻力，使熔體具有一定的充模速率；保壓時對熔體進行壓實和防止倒流。大小：取決于注射機的類型、塑料的品種、模具結(jié)構(gòu)、模具溫度、塑件的壁厚及澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和尺寸等。第31頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一般情況下：粘度高的塑料注射壓力>粘度低的塑料；薄壁、面積大、形狀復雜塑件注射壓力高；模具結(jié)構(gòu)簡單，澆口尺寸較大，注射壓力較低；柱塞式注射機注射壓力>螺桿式注射機；料筒溫度、模具溫度高，注射壓力較低。第32頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月成型周期注射時間其他時間充模時間(3~5s)保壓時間(20~120s)合模冷卻時間(30~120s)（開模、脫模、噴涂脫模劑、安放嵌件、合模時間）完成一次注塑過程所需的時間稱為注塑成型周期。三、時間第33頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章注射成型原理及工藝特性第四節(jié)塑料成型工藝規(guī)程的制訂第34頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)塑件的使用要求及塑料的工藝特性，正確選擇成型方法，確定成型工藝過程及成型工藝條件，合理設(shè)計塑料模具及成型設(shè)備的選擇等，保證成型工藝的順利進行是的塑件達到要求的這一系列工作通常稱為制定塑件的工藝規(guī)程。它是塑料成型生產(chǎn)中的一種具有指導性的技術(shù)文件，是組織生產(chǎn)的重要依據(jù)，貫穿于生產(chǎn)工藝過程的各個階段，必須嚴格執(zhí)行。第35頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一、塑件的分析

塑件的形狀、結(jié)構(gòu)決定了模具的結(jié)構(gòu)，且對塑件能否順利成型及成型后的質(zhì)量有很大的影響。為了確保塑件質(zhì)量，通常需要注意以下幾點：1.塑料的分析(1)塑料使用性能的分析(2)塑料工藝性能的分析第36頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.塑件結(jié)構(gòu)、尺寸及公差、技術(shù)標準的分析(1)塑件結(jié)構(gòu)是否滿足成型工藝性的要求(2)塑件尺寸、公差及技術(shù)標準第37頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二、塑件成型方法及工藝流程的確定根據(jù)塑料的特性、塑件的要求以及塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸、生產(chǎn)批量、使用條件和成型設(shè)備等因素，提出一系列切實可行的成型方案。通過各方案的對比分析，根據(jù)現(xiàn)場的實際生產(chǎn)條件確定塑件的最佳成型方法。塑件成型方法確定之后，就應(yīng)確定其工藝流程。第38頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月三、成型工藝條件的確定

各種成型方法所成型出的合格塑件都應(yīng)選擇適當?shù)墓に嚄l件。影響塑料成型工藝的因素很多，需要控制的工藝條件也多，且各工藝條件之間關(guān)系又很密切，所以必須根據(jù)塑料的特性和實際情況全面分析，初選較為合理的工藝條件，然后在試模過程中根據(jù)塑件成型的實際情況及塑件的檢驗結(jié)果對工藝條件逐步進行修正。第39頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月四、設(shè)備和工具的選擇當成型方法確定后，則要選擇合適的成型設(shè)備，并對設(shè)備與模具的有關(guān)工藝及安裝參數(shù)進行校核，不同成型方法使用的成型設(shè)備不同。除成型設(shè)備外，其他工序也需要選擇相應(yīng)的設(shè)備，并按照工序注明所用設(shè)備的規(guī)格型號及技術(shù)參數(shù)。第40頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月五、工藝文件的制定編制工藝文件就是將上述工藝規(guī)程編制的內(nèi)容和參數(shù)匯總后并以適當?shù)墓に囄募男问酱_定下來，作為生產(chǎn)準備和生產(chǎn)過程的依據(jù)。塑料零件工藝過程卡片就是生產(chǎn)中最主要的工藝文件。第41頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月習題1．闡述螺桿式注射機注射成型原理。答：螺桿式注射機注射成型原理如下：顆粒狀或粉狀塑料經(jīng)料斗加入到外部安裝有電加熱圈的料筒內(nèi)，顆粒狀或粉狀的塑料在螺桿的作用下邊塑料化邊向前移動，欲塑著的塑料在轉(zhuǎn)動螺桿作用下通過其螺旋槽輸送至料筒前端的噴嘴附近；螺桿的轉(zhuǎn)動使塑料進一步塑化，料溫在剪切摩檫熱的作用下進一步提高，塑料得以均勻塑化。當料筒前端積聚的熔料對螺桿產(chǎn)生一定的壓力時，螺桿就在運動中后退，直至與調(diào)整好的行程開關(guān)相接觸，具有模具一次注射量的塑料欲塑和儲料（即料筒前部熔融塑料的儲量）結(jié)束；接著注射液壓缸開始工作，與液壓缸活塞相連接的螺桿以一定的速度和壓力將溶料通過料筒前端的噴嘴注入溫度較低的閉合模具型腔中；保壓一定時間，經(jīng)冷卻固化后即可保持模具型腔所賦予的形狀；然后開模分型，在推出機構(gòu)的作用下，將注射成型制件推出型腔。第42頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2．敘述注射成型工藝過程。答：注射成型工藝過程包括成型前的準備，注射過程和塑件的后處理三部分。（1）成型前的準備：原料外觀的檢查和工藝性能測定；原材料的染色及對料粉的造粒；對易吸濕的塑料進行充分的預熱和干燥，防止產(chǎn)生斑紋、氣泡和降解等缺陷；生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時的料筒清洗；對帶有嵌件塑料制件的嵌加進行預熱及對脫模困難的塑料制件選擇脫模劑等。（2）注射過程：加料、塑化、注射、冷卻和脫模。注射過程又分為充模、保壓、倒流、交口凍結(jié)后的冷卻和脫模。（3）塑件的后處理：退火處理、調(diào)濕處理。第43頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月3．注射成型工藝參數(shù)中的溫度控制包括哪些內(nèi)容？如何加以控制。答：注射成型工藝參數(shù)中的溫度控制包括料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度。料筒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