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1、注射成型工艺及模设计学时现在学习的是第1页，共61页知识目标：知识目标：1.理解塑料件尺寸公差国家标准的使用方法。2.掌握塑料结构设计原则3.理解塑料件局部结构设计规则。现在学习的是第2页，共61页技能目标技能目标1.根据塑料件的要求能够确定其精度并标注公差。2.能够塑料件结构的工艺3.能够初步优化塑料件的结构现在学习的是第3页，共61页项目引入 要想把塑料件加工成满足需要的塑料件，首先要选用合适的塑料原材料，同时还必须考虑塑料件的结构工艺性。良好的塑料件结构工艺性是获得合格塑料件的基础，也是保证成型工艺顺利进行，提高产品质量和生产效率，降低生产成本，是成型加工达到经济合理的基本保证。现在学习
2、的是第4页，共61页案例试分析图1-1塑料件结构工艺性是否合理，并对不合理的地方进行修改。现在学习的是第5页，共61页第第3 3章章 塑料成型工艺及塑料制件的塑料成型工艺及塑料制件的结构工艺性结构工艺性现在学习的是第6页，共61页目的与要求：目的与要求：1、了解注射模的工作过程；了解典型注射模类型与结构组成，具有读懂不同类型注射模具结构图的能力。2、掌握注射成型的工艺条件的选择和工艺条件对塑料制件质量的影响；掌握注射机有关工艺参数的校核现在学习的是第7页，共61页重点:1、塑料注射模注射成型的工艺条件与各种影响因素的关系2、典型注射模具的结构组成及其不同类型的注射模具结构特点3、注射机有关工艺
3、参数的校核现在学习的是第8页，共61页 在注射生产中，塑料原料、注射设备和注射在注射生产中，塑料原料、注射设备和注射所用的模具是所用的模具是三个必不可少的物质条件三个必不可少的物质条件（注射注射成型的三要素成型的三要素）使这三者联系起来形成生产能）使这三者联系起来形成生产能力，必须运用一定的技术方法，这种方法就叫力，必须运用一定的技术方法，这种方法就叫注射成型工艺。注射成型工艺。现在学习的是第9页，共61页 合格的塑件在先进的工艺指导下，采用合理的模具、高效的设备、正确的塑料原材料就会得到高质量的塑料制品.现在学习的是第10页，共61页3 3.1.1 注射成型原理及工艺特性注射成型原理及工艺特
4、性3 3.1.1.1.1注射成型原理及成型特点注射成型原理及成型特点 注射成形是热塑性塑料制件的的主要成注射成形是热塑性塑料制件的的主要成形方法形方法，几乎所有的热塑性塑料都可用此方法，几乎所有的热塑性塑料都可用此方法成形，近年来，热固性塑料注射成型的应用也成形，近年来，热固性塑料注射成型的应用也在逐渐增加。在逐渐增加。注射模又称注塑模。注射模又称注塑模。它能一次成它能一次成形形状复杂、尺寸精确、带有金属和非金属的形形状复杂、尺寸精确、带有金属和非金属的塑件。塑件。现在学习的是第11页，共61页注射成型原理现在学习的是第12页，共61页1 1）成型周期短，生产效率高；）成型周期短，生产效率高；
5、2 2）可以成型形状复杂，尺寸要求高及带各种嵌件）可以成型形状复杂，尺寸要求高及带各种嵌件的塑件；的塑件；3 3）生产过程可实现自动化；）生产过程可实现自动化；注射成型的特点注射成型的特点现在学习的是第13页，共61页注射成型的特点4）适应性广，除氟塑料以外，几乎所有热塑性塑料都可以用注射成形的方法成形，一些流动性好的热固性塑料也可以用注射方法成形。缺点：所用的注射设备价格较高，注射模具的结构复杂、生产成本高，不适合单件小批量塑件的生产。现在学习的是第14页，共61页3.1.23.1.2注射成型工艺注射成型工艺生产前的准备、注射工艺、后期处理生产前的准备、注射工艺、后期处理3.1.2.13.1
6、.2.1生产前的准备工作生产前的准备工作 原料预处理、清洗料筒、预热嵌件、选择脱模原料预处理、清洗料筒、预热嵌件、选择脱模剂剂 现在学习的是第15页，共61页生产前的准备工作1）原料预处理 a 分析检验成型物料的质量 根据注射成型对物料的工艺特性要求，检验物料的含水量、外观色泽、颗粒情况、有无杂质并测试其热稳定性、流动性和收缩率等指标。如果检测中出现问题，应及时解决。现在学习的是第16页，共61页 塑料着色塑料着色就是往塑料成型物料中就是往塑料成型物料中 添加一种称为色料或着色剂的物质，添加一种称为色料或着色剂的物质，借助这种物质改变塑料原有的颜色或借助这种物质改变塑料原有的颜色或赋予塑料特殊
7、光学性能的技术。赋予塑料特殊光学性能的技术。b着色着色现在学习的是第17页，共61页着色剂分两大类：染料：着色力强、色彩鲜艳、色谱齐全，但对于热、光和化学药品的稳定性比较差，在塑料中较少应用；颜料：是塑料的主要着色剂，按化学成分可分为无机颜料和有机颜料。现在学习的是第18页，共61页着色方法分两种：直接法：是将细粉状的着色剂与本色塑料简单掺混后直接用于成型。间接法：不直接用着色剂而用称为”色母料”的高颜料浓度的粒子与本色塑料粒子按比例称量后放入混合机，经充分搅拌混合后放出送往成型设备(料斗)使用。现在学习的是第19页，共61页 对于吸湿性或粘水性强的成型物料对于吸湿性或粘水性强的成型物料(聚聚
8、酰酰胺等胺等)，应根据注射成型工艺允许的含水量，应根据注射成型工艺允许的含水量要求要求 进行适当的预热干燥进行适当的预热干燥 c预热干燥预热干燥现在学习的是第20页，共61页 生产中如需要生产中如需要改变塑料品种改变塑料品种，更换物料，调换颜，更换物料，调换颜色，或发现成型过程中出现了热分解或降解反应，均色，或发现成型过程中出现了热分解或降解反应，均应对注射机的应对注射机的料筒进行清洗料筒进行清洗。2）清洗料筒）清洗料筒现在学习的是第21页，共61页 3 3）预热嵌件）预热嵌件 对于有对于有嵌件嵌件的塑料制件，由于金属与塑料两的塑料制件，由于金属与塑料两者的收缩率不同，嵌件周围的塑料容易出现者
9、的收缩率不同，嵌件周围的塑料容易出现收缩应力和裂纹为了预防这种现象收缩应力和裂纹为了预防这种现象发生，发生，成型前可对嵌件预热成型前可对嵌件预热，减小它在成型时与塑料减小它在成型时与塑料熔体的温差，避免可抑制嵌件周围的塑料发生熔体的温差，避免可抑制嵌件周围的塑料发生收缩应力和裂纹。嵌件是否预热，视塑件性质收缩应力和裂纹。嵌件是否预热，视塑件性质和嵌件的种类及大小而定。和嵌件的种类及大小而定。现在学习的是第22页，共61页 目的是为了除去物料中过多的水分及挥发物，以防止成型后制品出现气泡和银丝等缺陷，同时也可以避免注射时发生水降解。现在学习的是第23页，共61页 a、对于分子链刚性大的塑料(如聚
10、苯乙烯，聚苯醚，聚碳酸酯和聚砜等)，一般均需预热嵌件，这是因为它们本身就很容易产生应力开裂。b、分子链柔性大的塑料，且嵌件较小时，可以不预热，小嵌件容易在模内加热预热嵌件的温度一般取110130，对于铝，铜有色金属嵌件一般取150。现在学习的是第24页，共61页4 4）选择脱模剂）选择脱模剂 注射成型生产中，有时需要对模腔进行清理注射成型生产中，有时需要对模腔进行清理或施加脱模剂，两者的目的都是为了使成型后或施加脱模剂，两者的目的都是为了使成型后的制件容易从模内脱出。的制件容易从模内脱出。常用的脱模剂：常用的脱模剂：硬酯酸锌硬酯酸锌多用于高温模多用于高温模具；液体石蜡具；液体石蜡(白油白油)多
11、用于中低温模具；多用于中低温模具；硅油。对于含有橡胶的软制品或透明制品不宜硅油。对于含有橡胶的软制品或透明制品不宜采用脱模剂，否则将影响制品的透明度。采用脱模剂，否则将影响制品的透明度。现在学习的是第25页，共61页3 3.1.2.2.1.2.2注射过程注射过程 完整的注射成型工艺过程可以分为：完整的注射成型工艺过程可以分为：加料、塑化、注射充模、保压、倒流、冷却和脱模加料、塑化、注射充模、保压、倒流、冷却和脱模等几个阶段。等几个阶段。（1 1）加料）加料 将粒状或粉状的塑料加入注射机料斗，将粒状或粉状的塑料加入注射机料斗，由柱塞或螺杆带入料筒进行加热。由柱塞或螺杆带入料筒进行加热。现在学习的
12、是第26页，共61页（2）塑化计量 塑料在料筒中进行加热，使其由固体颗粒转变成熔融状态并具有良好的可塑性。目的是为了在充模过程中具有良好的流动性。现在学习的是第27页，共61页 计量 所谓计量是指能够保证注射机通过柱塞或螺杆，将塑化好的熔体定温，定压，定量地输出(即注射出)机筒所进行的准备动作，这些动作均需注射机控制柱塞或螺杆在塑化过程中完成。现在学习的是第28页，共61页(3)(3)注射充模注射充模 塑化好的熔体被柱塞或螺杆推挤至料筒塑化好的熔体被柱塞或螺杆推挤至料筒前端，经过前端，经过喷嘴、模具浇注系统进入并充满喷嘴、模具浇注系统进入并充满型腔的过程称为注射充模型腔的过程称为注射充模注射充
13、模又可细注射充模又可细分为分为流动充模，保压补缩和倒流三个阶段流动充模，保压补缩和倒流三个阶段。现在学习的是第29页，共61页流动充模 流动充模指注射机将塑化好的熔体注射进入模腔的过程很显然，熔体在注射过程中会遭到一系列的流动阻力，这些阻力一部分来自机筒、喷嘴、模具浇注系统和模腔表壁对熔体的外摩擦，另一部分则来自熔体自身内部产生的黏性内摩擦。为了克服阻力，注射机必须通过螺杆或柱塞向熔体施加很大的注射压力。现在学习的是第30页，共61页（4）保压补缩 在模具中熔体冷却收缩时，柱塞或螺杆迫使料筒中的熔料不断补充到模具中，从而成形出形状完整、质地致密的塑件。现在学习的是第31页，共61页（5）倒流
14、（5）倒流 保压结束后，柱塞或螺杆后退，型腔中压力解除后，模腔压力大于流道压力这时型腔中的熔料压力将比浇口前方的高，如果浇口尚未冻结，型腔中的熔料就会通过浇口流向浇注系统，这一过程称为倒流。倒流使塑件产生收缩、变形及质地疏松，使制品内部产生真空泡或表面出现凹陷等缺陷。如果保压结束时浇口已经冻结，那就不会存在倒流现象。现在学习的是第32页，共61页现在学习的是第33页，共61页(6)(6)浇口冻结后的冷却定型浇口冻结后的冷却定型 塑件在模内的冷却过程是指从浇口处的塑件在模内的冷却过程是指从浇口处的塑料熔体完全冻结时起到塑件将从模腔内推塑料熔体完全冻结时起到塑件将从模腔内推出为止的全部过程。实际上
15、冷却过程从塑料出为止的全部过程。实际上冷却过程从塑料注入型腔起就开始了，它包括从充模完成、注入型腔起就开始了，它包括从充模完成、保压开始到脱模前的这一段时间。保压开始到脱模前的这一段时间。现在学习的是第34页，共61页（7）脱模 塑件脱模后就可开模，在推出机构的作用下，将塑料制件推出模外。完整的注射过程：加料、塑化、充模、保压、倒流、冷却、脱模 现在学习的是第35页，共61页 原则上讲，制件从模具中脱出后，注射成型过程即原则上讲，制件从模具中脱出后，注射成型过程即告结束但是，由于成型过程中塑料告结束但是，由于成型过程中塑料 熔体在温度和熔体在温度和压力作用下的变形行为非常复杂，再加上流动前塑压
16、力作用下的变形行为非常复杂，再加上流动前塑化不均以及充模后冷却速度不同，化不均以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现制件内经常出现不均匀的结晶，不均匀的结晶，取向和收缩，导致制件内产生相取向和收缩，导致制件内产生相应的结晶，取向和收缩应力，应的结晶，取向和收缩应力，3.1.2.3制件的后处理制件的后处理现在学习的是第36页，共61页脱模后除引起时效变形外，还会使制件的力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时还会开裂为了解决这些问题，可对制件进行一些适当的后处理常用的后处理方法有退火和调湿两种。现在学习的是第37页，共61页3 3.1.3.1.3注射成型工艺的工艺参数注射成型工艺的工艺参数 影响
17、注射成型质量的因素很多，主要是塑料影响注射成型质量的因素很多，主要是塑料原材料、注射机和模具结构。但当这三个因素原材料、注射机和模具结构。但当这三个因素确定之后，确定之后，注射成型工艺条件的选择与控制注射成型工艺条件的选择与控制，便是决定成型质量的主要因素。便是决定成型质量的主要因素。现在学习的是第38页，共61页 一般来讲，注射成型具有三大工艺条件：指成形时的温度、压力以及作用时间。现在学习的是第39页，共61页注射成形过程需控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模注射成形过程需控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度具温度 1 1）料筒温度）料筒温度 料筒温度是决定塑料塑化质量的主料筒温度是决定
18、塑料塑化质量的主要依据。料筒温度低，塑化不充分；料筒温度过要依据。料筒温度低，塑化不充分；料筒温度过高，塑料可能会发生分解。高，塑料可能会发生分解。料筒温度要大于塑料的流动温度料筒温度要大于塑料的流动温度(熔点熔点)，小于塑料的，小于塑料的分解温度。分解温度。料筒温度的影响：料筒温度的影响：温度温度现在学习的是第40页，共61页料筒温度太高时：a、塑料易分解产生低分子化合物，分解成气体，以至塑料表面变色，产生气泡、银丝及斑纹，导致性能下降。b、料温高，模腔中塑料内外冷却不一致，易产生内应力和凹痕。C、熔料的温度高，流动性好，易溢料、溢边等。现在学习的是第41页，共61页料筒温度太低时：a料温低
19、，流动性差，易产生熔接痕、成型不足、波纹等缺陷。b塑化不均，易产生冷块或僵块等。c料温低，塑料冷却时，易产生内应力，塑件易变形或开裂等。现在学习的是第42页，共61页2 2）喷嘴温度）喷嘴温度 喷嘴温度一般略低于料筒最高温度。喷嘴温度一般略低于料筒最高温度。喷嘴温度的影响：喷嘴温度的影响：喷嘴温度高塑料易发生分解反应等。喷嘴温度高塑料易发生分解反应等。喷嘴温度太低：喷嘴易堵塞，易产生冷块或僵喷嘴温度太低：喷嘴易堵塞，易产生冷块或僵块等。块等。现在学习的是第43页，共61页3 3）模具温度）模具温度 模具温度指和制件接触的模腔表壁温度，它直接模具温度指和制件接触的模腔表壁温度，它直接影响熔体的充
20、模流动行为，制件的冷却速度和成型后影响熔体的充模流动行为，制件的冷却速度和成型后的制件性能等。的制件性能等。(1)(1)查表的方法：各种塑料适用的模具温度查表的方法：各种塑料适用的模具温度 (2)(2)按照原则选择或控制模具温度的方法按照原则选择或控制模具温度的方法 现在学习的是第44页，共61页 a、为了保证制件具有较高的形状和尺寸精度，避免制件脱模时，被顶穿或脱模后发生较大的翘曲变形，模温必须低于塑料的热变形温度。现在学习的是第45页，共61页 b、对于厚制件，因充模和冷却时间较长，若模温过低，很容易使制件内部产生真空泡和较大的应力，所以不宜采用较低的模具温度。现在学习的是第46页，共61
21、页c、为了缩短成型周期，确定模具温度时可采用两种方法一种方法把模具温度取得尽可能低，以加快冷却速度缩短冷却时间另一种方法则使模温保持比热变形温度稍低的状太，以求在比较高的温度下将制品脱模，而后由其自然冷却，这样做也可以缩短制品在模内的冷却时间。现在学习的是第47页，共61页成型压力成型压力 注射成型时需要选择与控制的压力包括注注射成型时需要选择与控制的压力包括注射压力、保压力和背压力。其中，注射压力又射压力、保压力和背压力。其中，注射压力又与注射速度相辅相成，对塑料熔体的流动和充与注射速度相辅相成，对塑料熔体的流动和充模具有决定性作用；保压力和保压时间密切相模具有决定性作用；保压力和保压时间密
22、切相关，关，主要影响模腔压力以及最终的成型质量；主要影响模腔压力以及最终的成型质量；背背压力的大小影响物料的塑化过程、塑化效果和压力的大小影响物料的塑化过程、塑化效果和塑化能力，并与螺杆转速有关。塑化能力，并与螺杆转速有关。现在学习的是第48页，共61页(1)(1)注射压力注射压力 注射压力指螺杆注射压力指螺杆(或柱塞或柱塞)轴向移动时，其头部对轴向移动时，其头部对塑料熔体施加的压力。注射压力在注射成型过程中主塑料熔体施加的压力。注射压力在注射成型过程中主要用来克服熔体在整个注射成型系统中的流动阻力，要用来克服熔体在整个注射成型系统中的流动阻力，同时还对熔体起一定程度的压实作用。同时还对熔体起
23、一定程度的压实作用。现在学习的是第49页，共61页注射压力的大小与塑料品种、制件的复杂程度、制件的壁厚，喷嘴的结构形式、模具浇口的尺寸以及注射机类型等许多因素有关，通常取40200 MPa，部分塑料的注射压力参见表。现在学习的是第50页，共61页注射压力的影响：a、太高时：塑料在高压下，强迫冷凝，易产生内应力，有利于提高塑料的流动性，易产生溢料，溢边，对模腔残余压力大，塑料溢粘模，脱模困难，塑件变形，但不产生气泡等；现在学习的是第51页，共61页b、太低时：塑料的流动性下降，成型不足，产生熔接痕，不利于气体从熔料中溢出，易产生气泡，冷却中补缩差，产生凹痕和波纹等。现在学习的是第52页，共61页
24、(2)(2)注射速度注射速度 注射速度与注射压力密切相关、相辅相成，其注射速度与注射压力密切相关、相辅相成，其他工艺条件和塑料品种一定时，注射压力越大，他工艺条件和塑料品种一定时，注射压力越大，注射速度也就越快。注射速度也就越快。现在学习的是第53页，共61页注射速度与注射压力一样，应选择得合理适当，既不宜过高，也不宜过低(过低时制件表层冷却快，对继续充模不利，容易造成制品缺料、分层和明显的熔接痕等缺陷)。现在学习的是第54页，共61页成型周期成型周期注射成型周期注射成型周期指完成一次注射成型工艺过程所需要的时间指完成一次注射成型工艺过程所需要的时间.它包含着注射成型过程中所有的时间，直接关系
25、到生产效率的它包含着注射成型过程中所有的时间，直接关系到生产效率的高低。注射成型周期包括：注射时间、高低。注射成型周期包括：注射时间、闭模冷却时间（模腔闭模冷却时间（模腔内制品的冷却时间内制品的冷却时间(包括柱塞或螺杆后退的时间包括柱塞或螺杆后退的时间)）、其它操）、其它操作时间（包括开模、制品脱模、喷涂脱模剂、安放嵌件和闭模作时间（包括开模、制品脱模、喷涂脱模剂、安放嵌件和闭模时间等）。时间等）。现在学习的是第55页，共61页 1 1）注射时间）注射时间 注射时间指注射活塞在注射油缸内开始向注射时间指注射活塞在注射油缸内开始向前运动至保压补缩结束前运动至保压补缩结束(活塞后退活塞后退)为止所
26、经历为止所经历的全部时间，它的长短与塑料的流动性能、制品的全部时间，它的长短与塑料的流动性能、制品的几何形状和尺寸大小、模具浇注系统的形式、的几何形状和尺寸大小、模具浇注系统的形式、成型所用的注射方式和其他一些工艺条件等许多成型所用的注射方式和其他一些工艺条件等许多因素有关。因素有关。现在学习的是第56页，共61页注射时间由流动充模时间和保压时间两部分组成，对于普通制件，注射时间大致为5130s，特厚制件可长达1015min，其中主要花费在保压方面，而流动充模时间所占比例很小，如普通制件的流动充模时间约为2lOs。现在学习的是第57页，共61页 2 2）闭模冷却时间）闭模冷却时间 闭模冷却时间
27、指注射结束到开启模具这一闭模冷却时间指注射结束到开启模具这一阶段所经历的时间。它的长短受注进模腔的熔阶段所经历的时间。它的长短受注进模腔的熔体温度、模具温度、脱模温度和制件厚度等因体温度、模具温度、脱模温度和制件厚度等因素的影响，对于一般制件约取素的影响，对于一般制件约取3030120s120s。现在学习的是第58页，共61页确定闭模冷却时间终点的原则为制件脱模时应具有一定刚度，不得因温度过高发生翘曲和变形。在保证此原则的条件下，冷却时间应尽量取短一些，否则，不仅会延长成型周期、降低生产效率，而且对于复杂制件还会造成脱模困难。现在学习的是第59页，共61页 3 3）确定注射成型周期的经验方法）
28、确定注射成型周期的经验方法 根据生产经验，注射成型周期与制件平均壁根据生产经验，注射成型周期与制件平均壁厚有关，所以有些工厂积累了一些经验数据用厚有关，所以有些工厂积累了一些经验数据用来确定成型周期来确定成型周期。现在学习的是第60页，共61页(1)(1)闭模锁模时间：太长，则模具温度过低，熔料闭模锁模时间：太长，则模具温度过低，熔料在料筒中停留时间过长；短，模具温度相对较高。在料筒中停留时间过长；短，模具温度相对较高。(2)(2)注射时间、充模速度、剪切速率：注射时间缩短、注射时间、充模速度、剪切速率：注射时间缩短、充模速度提高；取向下降。剪切速率增加，绝大多充模速度提高；取向下降。剪切速率增加，绝大多数塑料的表观粘度均下降，对剪切速率敏感的塑料数塑料的表观粘度均下降，对剪切速率敏感的塑料尤其这样。剪切速率过大易发生熔体破裂现象。尤其这样。剪切速率过大易发生熔体破裂现象。4）时间及各种速度的影响）时间及各种速度的影响现在学习的是第61页，共61页