2.2-注射模概述-課件

2.2注射模概述第2章注射成型原理工具及設(shè)備

通過注射機(jī)、注射模具以及相配套的輔助設(shè)備，將塑料原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槟＞咝颓凰o予形狀和具有一定使用性能的塑料制件，我們稱該工程技術(shù)為注射成型。但要使制品質(zhì)量優(yōu)、生產(chǎn)效率高、成本低，就必須采用最佳的注射工藝，設(shè)計、加工精良模具等。本章重點(diǎn)介紹注射機(jī)的組成、注射工藝條件的選擇以及幾種常用熱塑性塑料的注射成型特點(diǎn)。

高等學(xué)校應(yīng)用型特色規(guī)劃教材2.1注射成型原理及其工藝特點(diǎn)2.1.1注射成型原理、特點(diǎn)及應(yīng)用1.注射成型原理2.注射成型的特點(diǎn)及應(yīng)用高等學(xué)校應(yīng)用型特色規(guī)劃教材2.1.2注射成型工藝過程1.生產(chǎn)前的準(zhǔn)備為使注射過程得以順利進(jìn)行，保證注射產(chǎn)品的質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，在生產(chǎn)前要做一系列的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。(1)選定注射成型所用的設(shè)備(2)原材料的預(yù)處理(3)選擇合適的脫模劑(4)清洗機(jī)筒高等學(xué)校應(yīng)用型特色規(guī)劃教材2.注射成型的工藝過程高等學(xué)校應(yīng)用型特色規(guī)劃教材(1)流動充模(2)保壓補(bǔ)縮(3)倒流凝封(4)澆口凍結(jié)后的冷卻高等學(xué)校應(yīng)用型特色規(guī)劃教材3.制品的后期處理(1)退火處理(2)調(diào)濕處理高等學(xué)校應(yīng)用型特色規(guī)劃教材4.2注射成型設(shè)備 注射機(jī)是塑料注射成型的主要設(shè)備，是在金屬壓鑄設(shè)備基礎(chǔ)上研制出來的。經(jīng)過一百多年石油化學(xué)工業(yè)、機(jī)械、電子工業(yè)的發(fā)展，在20世紀(jì)50年代出現(xiàn)了第一臺往復(fù)螺桿式注射機(jī)，大大地提了塑化質(zhì)量和生產(chǎn)能力。圖4.4所示為往復(fù)螺桿式注射機(jī)外形。高等學(xué)校應(yīng)用型特色規(guī)劃教材4.2.1注射機(jī)分類1.按機(jī)器外形特征分(1)立式注射機(jī)(2)臥式注射機(jī)(3)直角式注射機(jī)(4)多模注射機(jī)高等學(xué)校應(yīng)用型特色規(guī)劃教材2.按塑化方法分(1)柱塞式注射機(jī)(2)螺桿式注射機(jī)

高等學(xué)校應(yīng)用型特色規(guī)劃教材4.2.2注射機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.注射部分(1)注射系統(tǒng)(2)注射系統(tǒng)的主要構(gòu)件①機(jī)筒②螺桿③噴嘴高等學(xué)校應(yīng)用型特色規(guī)劃教材2.合模部分(1)合模系統(tǒng)(2)合模系統(tǒng)的基本要求(3)注射機(jī)的頂出機(jī)構(gòu)3.機(jī)架、液壓及電氣部分高等學(xué)校應(yīng)用型特色規(guī)劃教材熱固性塑料模按成型材料分按成型工藝分一、塑料模具的分類2.1塑料模具的分類及基本結(jié)構(gòu)熱塑性塑料模壓縮模壓注模注射模一、塑料模具的分類按注射機(jī)類型分臥式注射機(jī)模具立式注射機(jī)模具按典型結(jié)構(gòu)特征分單分型面注射模雙型面注射模側(cè)向分型與抽芯注射模具角式注射機(jī)模具帶有活的鑲塊的注射模二、注射模的結(jié)構(gòu)組成注射模的組成：動模和定模。動模安裝在注射機(jī)的移動模板上；定模安裝在注射機(jī)的固定模板上。注射成型時動模和定模閉合構(gòu)成澆注系統(tǒng)和型腔。開模時動模與定模分離取出塑料制品。注射?？傮w結(jié)構(gòu)組成如圖所示。

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1)塑料的加熱、塑化是在注射機(jī)高溫料筒內(nèi)進(jìn)行，而不是在模具內(nèi)進(jìn)行，因而模具不設(shè)加料腔，而設(shè)澆注系統(tǒng)，熔體通過澆注系統(tǒng)充滿型腔。澆注系統(tǒng)的設(shè)計對注射模來說是至關(guān)重要的。2)塑料熔體進(jìn)入型腔之前，模具已經(jīng)完全閉合。在模塑成型過程中需要根據(jù)塑料特性，在模具中沒加熱和冷卻系統(tǒng)。塑料制品尺寸精度高。3)注射成型適應(yīng)性強(qiáng)，既可模塑成型小制品，也可成型大型制品；既可成型復(fù)雜制品，也可成型簡單制品；既可成型熱塑性塑料，又可成型熱固性塑料。容易實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高。4）注射模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而制造周期長、成本高。2.1.2注射模具的結(jié)構(gòu)組成2.1注射模基本結(jié)構(gòu)與注射機(jī)

注射模結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)：17

注射模設(shè)計應(yīng)考慮的要點(diǎn):

1)模具與注射機(jī)相關(guān)的尺寸與所選用的注射機(jī)參數(shù)必須相適應(yīng)。2)根據(jù)塑料成型工藝性，熔體在澆注系統(tǒng)及型腔各處的流動情況、熔接部位及排氣方法等，正確確定模具總體結(jié)構(gòu)、分型面、澆注系統(tǒng)等以控制塑料熔體充模、結(jié)晶、收縮和補(bǔ)縮，改善成型條件，從而獲得外形清晰、尺寸穩(wěn)定、內(nèi)應(yīng)力小、無氣泡、無縮孔、無凹陷的制品。

3)根據(jù)塑料制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，正確確定抽芯及推出機(jī)構(gòu)。

4)正確設(shè)計模具的加熱冷卻系統(tǒng)，確保注射成型工藝的順利進(jìn)行，提高生產(chǎn)宰和塑料制品的質(zhì)量。

5)模具結(jié)構(gòu)和零件形狀應(yīng)盡量簡單以便于加工和裝配。模具應(yīng)具有適當(dāng)精度、表面粗糙度、強(qiáng)度和剛度、硬度和耐磨性，以確保塑料制品的質(zhì)量和模具的使用壽命。

6)必須便于工人操作和模具維修。上述各點(diǎn)是互相聯(lián)系的，在設(shè)計時應(yīng)綜合加以考慮。2.1.2注射模具的結(jié)構(gòu)組成注射模基本結(jié)構(gòu)與注射機(jī)

1．成型部件

組成：型芯和凹模。作用：型芯形成制品的內(nèi)表面形狀，凹模形成制品的外表面形狀。合模后型芯和凹模便構(gòu)成了模具的型腔(圖5—l，該模具的型腔由件13和件14組成)。2．澆注系統(tǒng)

又稱為流道系統(tǒng)。作用：將塑料熔體由注射機(jī)噴嘴引向型腔的一組進(jìn)料通道。

結(jié)構(gòu)：按制造工藝要求，有時型芯或凹模由若干拼塊組成，有時做成整體，在易損壞、難加工的部位采用鑲件。

組成：主流道、分流道、澆口和冷料穴。澆注系統(tǒng)的設(shè)計十分重要，它直接關(guān)系到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。根據(jù)模具中各個部件所起的作用，注射模總體結(jié)構(gòu)組成分為。3．導(dǎo)向部件作用：①確保動模與定模合模時能準(zhǔn)確對中；②避免制品推出過程中推板發(fā)生歪斜現(xiàn)象；③支撐移動部件重量。4．推出機(jī)構(gòu)

作用：開模過程中，將塑件及其在流道內(nèi)的凝料推出或拉出。

組成：常采用導(dǎo)柱與導(dǎo)套，有時還需在動模和定模上分別設(shè)置互相吻合的內(nèi)、外錐面來輔助定位。

組成：圖5—1，推桿11、推出固定板8、推板9及主流道的拉料桿10。其中，推出固定板和推板的作用是夾持推桿。在推板中一般還固定有復(fù)位桿，復(fù)位桿的作用是在動模和定模合模時使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位。

5．調(diào)溫系統(tǒng)

作用：滿足注射工藝對模具溫度的要求。常用辦法：①熱塑性塑料用注射模，主要是在模具內(nèi)開設(shè)冷卻水通道，利用循環(huán)流動的冷卻水帶走模具的熱量；②模具的加熱除可用冷卻水通道通熱水或蒸汽外，還可在模具內(nèi)部和周圍安裝電加熱元件。6．排氣槽

作用：將成型過程中的氣體充分排除。常用辦法：①在分型面處開設(shè)排氣溝槽；②分型面之間存在有微小的間隙，對較小的塑件，因排氣量不大，可直接利用分型面排氣，不必開設(shè)排氣溝槽；③一些模具的推桿或型芯與模具的配合間隙均可起排氣作用，有時不必另外開設(shè)排氣溝槽。7．側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)

有些帶有側(cè)凹或側(cè)孔的塑件，被推出前須先進(jìn)行側(cè)向分型，抽出側(cè)向型芯后方能順利脫模，此時需要在模具中設(shè)置側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。

8．支承零部件

為了安裝固定或支承成型零部件以及前述各部分機(jī)構(gòu)的零部件均稱為支承零部件。支承零部件組裝在一起構(gòu)成模具的基本骨架。圖5—l中的定模座板3、動模墊板6、動模底座7、等都屬于支承零部件。

另外模具結(jié)構(gòu)也可分為：成型零件：直接與塑料接觸的、決定塑件形狀和尺寸精度的零件。結(jié)構(gòu)零件：在模具中起安裝、定位、導(dǎo)向、裝配等作用的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與支承零部件合稱基本結(jié)構(gòu)零部件。（已標(biāo)準(zhǔn)化）2.2注射模的典型結(jié)構(gòu)1．單分型面注射模具

又稱為兩板式模具，是注射模具中最簡單、最常用的一類，約占全部注射模具的70％。結(jié)構(gòu)：（圖5-l）型腔的一部分(型芯)在動模板上，另一部分(凹模)在定模板上。主流道設(shè)在定模一側(cè)，分流道設(shè)在分型面上。開模后由于動模上拉料桿的拉料作用以及塑件因收縮包緊在型芯上，制品連同流道內(nèi)的凝料一起留在動模一側(cè)，動模上設(shè)置有推出機(jī)構(gòu)，用以推出制品和流道內(nèi)的凝料。注射模具有兩個分型面，從兩個不同的分型面分別取出流道凝料和塑件。又稱三板式模具。2．雙分型面注射模具座

工作原理：由于彈簧2的作用，模具首先在A分型面分興，中間板（定模板）13隨動模一起后退，主流道凝料被拉出。當(dāng)動模移動一定距離后，由于定距拉板1的限制，中間板13與定模板14做定距離的分開，以便取出這兩塊板之間流道內(nèi)的凝料，在中間板與動模板分開后，利用推件板5將包緊在型芯上的塑件脫出。雙分型面注射模具能在塑件的中心部位設(shè)置點(diǎn)澆口，制造成本較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需較大的開模行程。

塑件的外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法通過簡單的分型從模具內(nèi)取出塑件，這時可在模具中設(shè)置活動鑲件和活動的側(cè)向型芯或半塊(哈夫塊)。結(jié)構(gòu)：圖5—3。開模時活動部件不能簡單地沿開模方向與制件分離，而是在脫模時將它們連同制品一起移出模外，然后用手工或簡單工具將它們與塑件分開。當(dāng)將這些活動鑲件嵌入模具時還應(yīng)可靠地定位。這類模具的生產(chǎn)效率不高，常用于小批量或試生產(chǎn)。3．帶有活動鑲件的注射模具

塑件上有側(cè)孔或側(cè)凹，在模具內(nèi)可設(shè)置由斜銷或斜滑塊等組成的側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，使側(cè)型芯作橫向移動。結(jié)構(gòu)：圖5—4。在開模時，斜導(dǎo)柱利用開模力帶動側(cè)型芯橫向移動，使側(cè)型芯與制件分離，然后推桿能順利地將制品從型芯上推出。除斜銷、斜滑塊等機(jī)構(gòu)利用開模力作側(cè)向抽芯外，還可以在模具中裝設(shè)液壓缸或氣壓缸帶動側(cè)型芯做側(cè)向分型抽芯動作。這類模具廣泛地應(yīng)用在有側(cè)孔或側(cè)凹的塑件的大批量生產(chǎn)中。4．帶側(cè)向分型抽芯的注射模具

當(dāng)要求能自動脫卸帶有內(nèi)螺紋或外螺紋的塑件時，可在模具中設(shè)置轉(zhuǎn)動的螺紋型芯或型環(huán)，利用機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或往復(fù)運(yùn)動，將螺紋制品脫出，或者用專門的驅(qū)動和傳動機(jī)構(gòu)，帶動螺紋型芯或型環(huán)轉(zhuǎn)動，將螺紋制件脫出。自動卸螺紋的注射模圖5—5，該模具用于直角式注射機(jī)，螺紋型芯由注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)的絲杠帶動旋轉(zhuǎn)，以便與制件相脫離。5.自動卸螺紋的注射模具5.3.1注射機(jī)分類

按外形特征可分為如下三類。1.立式注射機(jī)

特點(diǎn)：注射裝置和合膜裝置的軸線呈一線并與水平方向垂直排列。

優(yōu)點(diǎn)：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(diǎn)：不容易自動操作，只適用于小注射量的場合，一般注射量為60cm3以下。2.3注射模具與注射機(jī)的關(guān)系注射機(jī)為塑料注射成型所用的主要設(shè)備。2.臥式注射機(jī)

特點(diǎn)：注射裝置與合膜裝置的軸線呈一線并水平排列

。

優(yōu)點(diǎn)：機(jī)體較矮，容易操作加料，制件推出后能自動落下，便于實(shí)現(xiàn)自動化操作；缺點(diǎn)：設(shè)備占地面積大，模具安裝比較麻煩。注射量一般為60cm3以上。3.直角式注射機(jī)特點(diǎn)：一般為柱塞式注射機(jī)，(與螺桿式注射機(jī)區(qū)別）注射裝置與合模裝置軸線相互垂直排列。適用于中心部分不允許留有澆口痕跡的塑件。缺點(diǎn)：加料較困難，嵌件或活動型芯安放不便，只適用于小注射量的場合，注射量一般為45cm3以下。

按塑料在料筒中的塑化方式分為兩類。

1.柱塞式注射機(jī)

柱塞在料筒內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動，將熔料注入模具。分流梭作用是將料筒內(nèi)塑料分成薄層，加快塑化。

柱塞式注射機(jī)的注射量不宜過大，一般為30—60g，且不宜用來成型流動性差、熱敏性強(qiáng)的塑料制件。2．螺桿式注射機(jī)

螺桿式注射機(jī)中螺桿既可旋轉(zhuǎn)又可前后移動，因而能夠勝任塑料的塑化、混合和注射工作。立式和角式注射機(jī)多為柱塞式結(jié)構(gòu)，而臥式注射機(jī)的結(jié)構(gòu)多為螺桿式。2、合模力表示法：用注射機(jī)的最大合模力（KN）來表示注射機(jī)的規(guī)格。3、注射量/合模力表示法：國際上趨于用注射量／合模力來表示注射機(jī)的主要特征。如XZ－63/50型注射機(jī)，X－塑料機(jī)械，Z－注射機(jī)，63－注射容量63cm3，合模力為50×10KN我國習(xí)慣上采用注射量來表示注射機(jī)的規(guī)格，如XS-ZY500，表示注射機(jī)在無模具對空注射時的最大注射容量為500cm3的螺桿式(Y)塑料(S)注射(Z)成型(X)機(jī)。1、注射量表示法：以標(biāo)準(zhǔn)螺桿注射時80％的理論注射量表示。2.3.2注射機(jī)型號規(guī)格的表示法選用標(biāo)準(zhǔn)模架有如下優(yōu)點(diǎn):①簡單方便、買來即用、不必庫存。②能使模具成本下降。

③簡化了模具的設(shè)計和制造。

④縮短了模具生產(chǎn)周期，促進(jìn)了塑件的更新?lián)Q代。⑤模具的精度和動作可靠性得到保證。⑥提高了模具中易損零件的互換性，便于模具的維修。但采用標(biāo)準(zhǔn)模架時，也會帶來某些不便:

①模板尺寸的局限性，在標(biāo)準(zhǔn)模架中模板的長、寬、高都只是在一定的范圍內(nèi)，一些特殊的塑件，可能無標(biāo)準(zhǔn)模架可選。

②由于在標(biāo)準(zhǔn)模架中導(dǎo)柱、緊固螺釘及復(fù)位桿的位置已確定，有時可能會妨礙冷卻管道的開設(shè)。

③由于動模兩墊塊之間的跨距無法調(diào)整，在模具設(shè)計中往往需要增加支撐柱來減小模板的變形。

綜上所述，采用標(biāo)準(zhǔn)模架的優(yōu)越性是十分明顯的，我們希望在模具設(shè)計中，要盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)模架，不僅如此，而且能在標(biāo)準(zhǔn)模架的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)模具制圖的標(biāo)準(zhǔn)化、模具結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)化以及工藝規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化。2.3.3注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)校核模具設(shè)計時，設(shè)計者必須根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，塑件的技術(shù)要求確定模具結(jié)構(gòu)，而模具的結(jié)構(gòu)與注射機(jī)之間有著必然的聯(lián)系。模具定位圈的尺寸、模板的外圍尺寸、注射量的大小、推出機(jī)構(gòu)的位置及鎖模力的大小等都必須參照注射機(jī)的類型及相關(guān)尺寸進(jìn)行設(shè)計，否則模具就無法與注射機(jī)合理配合，注射過程也就無法進(jìn)行。一、注射量的校核

注射機(jī)標(biāo)稱注射量的表示方法：①容量(cm3)，②質(zhì)量(g)。國產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)注射機(jī)的注射量均以容量(cm3)表示。

模具設(shè)計時，須使在一個注射成型周期內(nèi)所需注射的塑料熔體的容量（制件和澆注系統(tǒng)）在注射機(jī)額定注射量的80％以內(nèi)。二、注射壓力的校核

校核的目的：校核注射機(jī)的額定注射壓力是否滿足制品成型時所需的注射壓力。各種塑料注射成型時的注射壓力p0（表4.1常用塑料的注射工藝參數(shù)）注射機(jī)額定注射壓力pe

（表5.1部分國產(chǎn)注射機(jī)規(guī)格和性能）一般要求注射機(jī)額定注射壓力pe≥k‘p0

（注射壓力安全系數(shù)k’＝1.25～1.4）

例如：塑件的材料為ABS，其注射壓力（表4.1）p0=70～90MPa,pe≥k‘p0

，K’取1.3，

k‘p0＝117MPa，選擇的注射機(jī)（表5.1）其額定注射壓力pe必須大于此值。三、鎖模力的校核為什么要進(jìn)行鎖模力校核？

當(dāng)高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生使模具分型面漲開的力，其大小等于制件與澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影之和(圖5—8)乘以型腔內(nèi)塑料