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1、射出成形原理射出成形原理內容一、射出成形機介紹一、射出成形機介紹射出成形機構造射出成形機的性能介紹二、射出成形原理二、射出成形原理各階段的成形原理各階段的操作條件設定射出成形機構造主要單元主要元件射出單元螺桿、料缸、噴嘴、螺桿旋轉驅動馬達、進料漏斗、加熱器挾模單元可動側模盤、固定側模盤、繫桿、頂出機構、合模機構、合模油壓缸、模具厚度調整機構、安全裝置油壓驅動控制單元油壓汞、控制閥、濾油器、冷卻器、油箱、油壓缸電器控制單元動作控制系統、溫度控制系統、動力控制系統機架及床台射出成形機的構造射出單元功能射出單元功能(a)將塑料輸入料缸，並加熱塑化(b)將熔膠射入模穴直至填滿(c)進行壓縮使模穴內的熔
2、膠密度升高，並且持續續壓動作，直到澆口處不發生流動，避免冷卻收縮。柱塞式的特色:(1)外部加熱，塑化效果不佳(2)藉魚雷使塑料流經間隙而受熱(3)柱塞射出，計量準確螺桿式的特色:(1)進料時，螺桿旋轉且後退，摩擦生熱，塑化效果佳(2)射出時，螺桿不旋轉且直接向前，熔膠高壓射出，但會因逆流而使計量不準預備可塑化射出成形機特色:(1)以螺桿塑化膠料達到塑化均勻的目標(2)以柱塞進行射出達到精確計量的目標不同射出單元的比較種類特色柱塞式加熱缸內置魚雷，材料通過加熱缸內面與魚雷構成的狹小通路，在此充分加熱，成為熔融狀態，熱源由加熱器提供，而後藉柱塞將熔融的材料加壓射出，塑化均質性差。螺桿式使用螺桿進料
3、並輸送熔膠，進料時螺桿旋轉將塑料輸送至前端，因熔膠壓力而使螺桿後退。射出時螺桿不旋轉，由油壓作動以類似柱塞之方式將螺桿往前推動。熱源由加熱器(30%)及塑料流動所引起的摩擦熱(70%)提供，塑化混煉效果佳。其優點如下：(1)藉螺桿的混煉作用，使材料內部也發熱，因此可塑化效果較均勻且塑化能力大。(2)由於加熱缸內的壓力損失少，可使用較低的射出壓力亦能成形。(3)加熱缸內的材料滯留處少，熱安定性差的材料也很少因滯留而分解。(4)材料更換、換色操作容易。(5)可直接以色母加入母料著色。其缺點如下：(1)在射出時，熔融材料易順著螺旋溝槽逆流。預備可塑化塑化裝置與射出裝置分別由不同射出機擔任塑料塑化的關
4、鍵塑料塑化的關鍵-螺桿螺桿螺桿前端構造進料區熔化區計量區止逆閥的作用進料時止逆閥上的滑動環向前，熔膠由滑動環內側流經溝槽，蓄積在螺桿前端，射出時螺桿向前，螺桿前端壓力劇增，滑動環向後抵住環座，產生止逆作用，防止熔膠逆流標準型螺桿構造(a)固體輸送區(solidconveyingzone):固體輸送區(又稱進料區)的功能是將藉由重力落入此一區域的塑料顆粒擠壓成成固體床並以塞狀向前移動，其主要的驅動力是塑料與套筒內側表面的摩擦力(F1)及塑料與螺桿表面的摩擦力(F2)之差(即F1-F2)，當F1愈大於F2，則輸送能力就愈高。若固體塑料的孔隙度較大，則整體密度(Bulkdensity)較低，因此在進
5、料區必須有較深的螺桿溝深，以利吃料並維持輸送量的穩定。(b)熔化區(meltingzone)：從熔融池的出現到固體床完全熔化，此段區域稱為熔化區，其功能主要是藉由摩擦熱及套筒加熱將固體塑料熔化。凡舉螺桿熔化速率、背壓高低及熔化是否完全，在此段均受到決定性的影響。當固體塑料熔化時，由於孔隙度消失體積會縮小，因此必須縮小螺桿與套筒之間的流道斷面以維持塑料的壓縮效果，通常可由溝深縮小或導程(pitch)縮小來達到目的。熔化區的長度取決於塑料熔化的速度，例如結晶性材料(如尼龍)熔化速度快，熔化區的長度較短，非結晶性材料(如PVC)熔化速度慢，熔化區的長度較長。不過一般而言，較長的熔化區有較佳的排氣及混
6、煉效果。(c)熔融傳送區(meltconveyingzone)：又稱計量區(meteringzone)，主要功能是促進熔融物的混合及增壓效果。熔膠在此區域的流動主要包括螺桿旋轉所產生的拖曳流及螺桿前端壓力所產生的逆向流，此兩種流動方向相反，因此具有混合功能。當轉速增加時會因拖曳流的增加而使熔膠流速增快，但固體塑料若來不及在熔化區結束時完全熔化，因而進入計量區將使計量區的混合效果降低，且易造成塑化不均的現象。同時，在轉速增加時塑料的剪切效果提高，亦有可能導致溫度過熱或剪應力超過臨界值。螺旋溝槽的深度比(hm/hf)稱為壓縮比，通常為23，螺桿全長與螺桿外徑比L/D常用20。熔融材料從噴嘴射出時，
7、由於施加於材料的射出壓力之反作用力，材料的一部份經螺旋溝槽逆流到後方，為了防止逆流，可用逆流防止閥。一般熱塑性塑料的螺桿設計尺寸直徑(mm)進料段溝深hf(mm)計量段溝深hM(mm)壓縮比hf/hM徑向牙部間隙(mm)其他304.32.12:10.151.最大表面粗糙度24m2.R1=14mm3.R2=5mm(直徑3060mm),R2=10mm(直徑61150mm)4.pitch(t)=0.71D5.Ls/t約206.牙部寬度0.1D7.最大進料行程4D405.42.62.1:10.15607.53.42.2:10.15809.13.82.4:10.210010.74.32.5:10.212
8、0124.82.5:10.2512014(max)5.6(max)3:1(max)0.25排氣式螺桿的示意圖剪切環設計尺寸排氣式螺桿的特點l第二段螺桿的輸送能力應大於第一段螺桿的輸送能力，例如當第一段螺桿的直徑在2070mm時，節距為0.7倍直徑，直徑在70mm以上，節距為0.8倍直徑螺桿，而第二段螺桿的節距通常等於螺桿直徑l進入排氣段前塑料應完全熔化l第一段螺桿的計量段溝深小，產生高剪切率，有助於將塑料黏度薄化，使塑料在排氣段更易流動，而易於排氣l在第一螺桿結束後可加裝一個剪力環，以確保塑料的完全熔化，並且有助於精確控制輸出量l與相同長度的標準型螺桿比較，輸出量約減少1530%加熱缸與噴嘴加
9、熱缸與噴嘴(1)加熱缸內裝螺桿，外圍由數組帶式加熱器直接將內部材料加熱。帶式加熱器一般分為34組，各組有獨立的溫控，並藉熱電偶保持適合的溫度設定。(2)噴嘴是連接模具與加熱缸的接合部，通常噴嘴部份也裝置獨立的帶式加熱器;直接控制射出材料的熔融溫度，必要時也附加各種裝置用以遮斷熔融材料的流動，以防止熔融材料在開模或機座後退時從加熱缸洩漏，如針閥噴嘴及閉鎖噴嘴。(3)噴嘴的球狀外輪廓的曲率半徑(歐規10,15,20,35mm)需小於模具入口的曲率半徑，噴嘴出口半徑應小於模具的入口半徑(4)噴嘴可分開口式噴嘴及遮閉式噴嘴，下圖為針狀遮閉式噴嘴，因彈簧作用而封閉，可避免漏料，射出時當射壓高過彈簧作用力
10、時即開啟，熔膠通過噴嘴射入模穴針狀遮閉式噴嘴加熱缸與噴嘴示意圖不同塑料所適用的噴嘴型式挾模單元挾模單元(1)合模裝置的功能包括開閉模具及抵抗射出時模穴內的熔膠壓力，以避免產生毛邊。(2)合模裝置的構造區主要區分為肘節式及直壓式肘節式直壓式合模裝置的構造肘節式與直壓式的特色說明種類特色說明肘節式以肘節連桿組合，進行模具的開閉。肘節式合模裝置是以肘節連桿將油壓缸或電動機產生的力放大，進行合模動作，如圖所示。在肘節機構中，力的放大率與速度因連桿位置而異，在開始合模時，力的放大率小而速度快，接近合模行程終了時，力的放大率大而速度慢。在肘節連桿接近完全伸直的瞬間，產生很大的合模力。但是若連桿在未合模完成
11、時就已100伸直，或已合模但連桿仍未100伸直，則無合模壓力的產生。直壓式以油壓缸直接產生合模力的構造，是射出成形機最常用的合模裝置。如圖所示，其固定於合模缸底部的細徑升壓滑塊插入合模滑塊，使模具的開閉高速化。升壓滑塊裝置控制模具的開閉狀態及高壓合模的作用，當開模狀態，合模滑塊在後退位置，自動控制閥關閉。當閉模狀態時，經由升壓滑塊中央的貫通孔供給高壓油，則合模滑塊以高速前進，此時自動控制閥開著。即將合模之前，關閉自動控制閥，來自油壓泵的高壓油流入。合模滑塊變低速前進，慢速閉合後再以高壓合模。肘節直壓式組合肘節機構與直壓式油壓缸裝置的作動，通常以肘節機構開閉模具，再以.直壓式油壓裝置產生合模力。
12、肘節式與直壓式的比較項目液壓式機構肘節式合模方式力量鎖模位置鎖模(常用於1000噸以下)合模行程可依模厚改變可比肘節式長一定受構造限制，不能太長模厚調整容易要依模厚移動肘節裝置合模壓力容易調整可用量計直讀不易調整不能直讀模子開閉速度容易調節且範圍廣速度常比直壓式快經濟性（運轉成本）所需動力大於肘節式，作動油量也多，運轉成本增高肘節操作用缸小，油壓泵也小，運轉成本減低頂出機構頂出機構機械式頂出裝置，如下圖所示，在合模滑塊與可動盤的接合部之空間部份設置有數支頂出桿，藉頂出桿的作動，使模具的頂出板前進而將成形品頂出。射出成形的循環週期射出成形的循環週期(1)螺桿旋轉將塑料輸入料缸，並加熱塑化。(2)
13、可動側模盤前進將模具閉合。(3)螺桿前進將熔膠射入模穴直至填滿。(4)進行壓縮使模穴內的熔膠密度升高，避免冷卻收縮。(5)持續續壓動作，直到澆口處不發生流動。(6)模穴繼續進行冷卻，螺桿旋轉進行下一週期之進料塑化動作，並逐漸後退至進料行程設定位置為止。(7)模穴繼續進行冷卻直到冷卻時間結束。(8)可動側模盤後退將模具打開。(9)頂出機構前進將成品頂出。(10)取出成品，進行必要動作如噴脫模濟、安置內插物等。再重新執行步驟(1)。立式射出機臥式射出機射出成形機的性能介紹射出成形機的性能介紹螺桿直徑與射出機的性能關係以日鋼N100A(合模力107ton)射出成形機為例螺桿記號項目ABC螺桿直徑mm
14、射出壓力kg/cm2理論射出容量cm3射出容量cm3射出重量groz射出率cm3/sec可塑化能力kg/hr401,7151621301384.9135(113)30(25)451,3502071651756.2172(143)45(38)521,0102762202348.3230(192)60(50)射出壓力射出壓力射出壓力是指射出螺桿前端部作用於熔融材料的壓力(kg/cm2)。射出壓力正比於射出缸直徑與螺桿直徑之平方比。一般中小型射出成形機的射出缸直徑與螺桿直徑之平方比為10-20，油壓最高壓力大都為140kg/cm2。射出壓力與油壓壓力之關係射出容積射出容積射出容積是指一次射出的材料最
15、大量，又稱理論射出容積或理論射出量螺桿射出時，回流現象(熔膠經由螺牙間隙往射出的反方向流動)很難避免，通常約10%。一般認為射出量為最大射出量(型錄值)的6070%是最適當的射出機選擇其計算方式如下。假設螺桿徑為D(cm)，最大進料行程為S(cm)，則射出容積V(cm3)為射出量射出量射出量(g)=射出容積(cm3)x熔融材料的密度(g/cm3)一般成形機的射出量是以常溫的材料密度乘射出容積的8085。射出量以重量表示，但由於射出的材料種類及密度不同，其數值自然也不同。因此是以一般級PS(密度1.05)為計算基準所得的射出量來表示。其單位經常以盎斯(oz)表示，1oz=28.4g。射出率射出率
16、or射出速度射出速度射出率是指在單位時間內從噴嘴射出的熔融材料最大容積，表示熔融材料通過噴嘴的速度，以(射出螺桿斷面積x螺桿前進速度)或(射出容積/射出時間)來表示;單位為cm3/sec。射出率通常是愈大愈好，避免肉厚較薄的成形品，在射出速度慢時，會在模內冷卻而失去流動性，以致造成充填不足。但是熱安定性差的材料，若以高射出速率射出，應注意材料會熱分解而發生黑色條紋等外觀不良現象。一般成形工業零件在100噸以下的射出機，所需的射出率經換算為射出時間最好在1秒以內。射出速度(mm/sec)=射出率(cm3/sec)/螺桿截面積射出速度350(mm/sec)稱高速成型機可塑化能力可塑化能力可塑化能力
17、即加熱缸每小時將材料可塑化(熔融)的最大量(kg/hr)，可塑化能力低時，加熱缸內材料無法在所需循環時間內熔融而繼續射出，故高速循環運轉時特別需要可塑化能力高之成形機。由於塑化所需的熱量約有6070%來自螺桿旋轉所產生的摩擦熱，因此螺桿轉速對塑化能力影響很大，轉速愈快，塑化能力愈大，但應注意高轉速所引起的高剪切將倒致熔膠的熱劣解或分子鏈被剪斷。合模力合模力合模力乃射出機閉合模具的最大力量，通常以噸(ton)表示其單位。射出成形射出機所提供的必要合模力必需大於熔膠作用在模具開模方向的力量，其估算如下:其中F:必要合模力(TON)A:模穴在開模方向的投影面積PM:模穴內的平均壓力:安全係數0.10
18、.2成形品等級vs合模力開模行程開模行程(1)合模行程是指成形機的可動側模盤可移動的最大距離，開模行程愈大時，在打開模具時，固定盤與可動盤之間的距離愈大，可成形高度愈大的成形品。(2)開模行程應為成形品最大高度的二倍以上，否則會造成形品取出發生因難。選擇射出成形機時的注意項目射出量合模力機盤尺寸開模行程射壓速率一般是以射出量及合模力表示機台大小射出成形原理射出成形原理由固體塑料至產品成形大致可分為下列階段：(1)固體塑料的加熱熔化階段固體塑料的加熱熔化階段固體顆粒由漏料斗進入射出機，受熱熔化，經螺桿旋轉而向前輸送，並累積於螺桿前端。所產生的熔膠壓力會將螺桿往後推，因而在螺桿前形成熔膠室。塑化過
19、程的目地即在於獲得到高均質性的熔膠並累積於螺桿前端的熔膠室。(2)模穴充填階段模穴充填階段(即加壓流動即加壓流動)螺桿不旋轉，以類似活塞狀前移，將熔膠以高速注入模穴並使其填滿模穴各部份位置。(3)壓縮及續壓階段壓縮及續壓階段由於熔膠具有彈性且以熔融態填滿模穴，因此在冷凝過程中會因比容(cm3/g)降低而造成體積收縮。故在充填達100%後仍必須加壓將熔膠擠入模穴，除了可克服成品的體積收縮外，亦可藉此調整成品重量使其進入公差範圍。熔膠於模穴內逐漸冷卻，此時續壓壓力必須配合冷卻過程，作適當的調配。並以不使熔膠由未凝固的澆口產生逆流為原則，續壓時間必須一直維持到澆口處的熔膠不發生流動為止。(4)冷卻階
20、段冷卻階段模穴內的熔膠受模具的冷卻作用逐漸降溫，必需使成品肉厚中心溫度降低到塑料的頂出溫度，此時塑料已具有足夠的剛性，才能開模頂出。成形成形要素及原則要素及原則成形要素(1)材料:樹脂的成形收縮性質、流動性質、熱敏性質、耐候性質、機械性質等。(2)機械:射出壓力、射出量、射出速率、可塑化能力、合模力、安裝板尺寸等。(3)模具:模穴尺寸精度及表面處理、流道系統設計、頂出機構系統設計、冷卻系統設計、倒陷部處理、模具材質等。成形原則(1)速度:充填速度、螺桿轉速、開關模速度、頂出速度等。(2)壓力:充填壓力上限(一段壓)、保壓壓力(二段壓)、螺桿背壓等。(3)溫度:料缸溫度、噴嘴溫度、模具溫度等。(
21、4)時間:充填時間、保壓時間、冷卻時間等。(5)位置:進料位置、充填/保壓轉換位置、頂出量、殘留量等。射出成形各階段與操作條件的關係塑料螺桿轉速料缸溫度噴嘴溫度螺桿背壓充填速度充填壓力上限充填時間進料位置、充填/保壓轉換位置殘留量保壓壓力(二段壓)保壓時間熔膠成形成品模具溫度冷卻時間開關模速度頂出速度頂出量加熱熔化加壓流動壓縮及續壓冷卻固化開模頂出各階段的操作條件設定重點各階段的操作條件設定重點固體塑料的塑化階段固體塑料的塑化階段 料缸溫度及噴嘴溫度料缸溫度及噴嘴溫度(1)由第一段(入料處)到第三段(噴嘴前)逐漸升溫，每段溫度設定值約相差510，逐步將塑料加熱到適當的加工溫度，各種塑料有其不同
22、的加工溫度。(2)對低黏度的塑料，為避免在機座後退時造成漏料，通常可將噴嘴溫度設定成第三段溫度或略低一些(約5)，但太低將會造成冷料，在射出時易生流痕。對高黏度的塑料，其設定值可高於第三段溫度約510，射出時可用於將流道系統加熱。(3)熔膠因螺桿旋轉而摩擦生熱，常導致在第三段熔膠溫度高於加熱器的設定值，一般甚至可高出1530，因此應避免溫度設定太高產生熱劣解。螺桿背壓螺桿背壓l螺桿背壓一般約310kg/cm2，背壓設定的目的主要是抵住螺桿，當進料時塑料輸送到螺桿前端，產生熔膠壓力而使螺桿緩慢後退。l若螺桿背壓大，則塑料自入料口被輸送到螺桿前端，所經歷的時間較長，因此塑化程度較完全，氣體較不易進
23、入，但在螺桿前端產生的熔膠壓力也較大，容易在機座後退時造成漏料。反之！若螺桿背壓小，則塑料自入料口被輸送到螺桿前端，所經歷的時間較短，因此塑化程度較不完全，且氣體較易進入。l固體塑料的塑化階段由於螺桿在進料過程中因熔膠室的增壓而後退，因此後面進入的塑料所歷經的螺桿長度將變短，對塑料的熔化能力將會發生不足的現象，若因此使未完全熔化的膠粒進入熔膠室而成懸浮狀，將嚴重影響產品品質，因此隨著進料行程的進行，螺桿的後退速度應漸緩，且必須使後進的膠料能在螺溝內有足夠的時間熔化。為達此目地，螺桿背壓應隨著進料行程的進行而漸增，而螺桿轉速應漸減。背壓壓力螺桿進料行程0204080100溫度噴嘴第三段第二段第一
24、段進料螺桿轉速螺桿轉速l螺桿轉速rpm快，則吃料量多，剪切熱也較高，但若太快也可能造成塑膠分子的剪斷l參有玻纖的塑料，若螺桿轉速太快，會將玻纖剪斷，造成物性降低l隨著進料行程的進行，為使後進的膠料能在螺溝內有足夠的時間熔化，螺桿轉速應漸減。螺桿轉速螺桿進料行程0204080100模穴充填階段模穴充填階段(a)進料行程進料行程進料時，螺桿旋轉，同時後退，當螺桿退到進料行程的設定點時，即停止進料進料位置應包括殘留量以及充填、保壓階段螺桿的前進量。進料行程的設定若約為最大射出量(型錄值)的6070%，是最適當的射出機選擇進料行程若設定過多，則處於第三段高溫的熔膠量將甚多，且並須經歷許多成形週期後才得
25、以射出，有可能因此產生變色或熱劣解進料行程若設定過少，則每次射出後沒有足夠的殘留量，因此在保壓階段的後期將造成壓力傳遞的不穩(b)充填速度(1)充填過程中，速度快，則模穴充填滿所需要的射壓高，速度慢，則會因凝固層的產生而使得模穴充填滿所需要的射壓也高，因此在某一個適當的充填速度下，模穴充填滿所需要的射壓會最小，此時的充填速度是最洽當的。而所相對的充填時間稱為”最佳充填時間”。(2)充填過程中，熔膠在模具表面形成凝固層，決定了成品的表面性質。若波前速度太快，則分子拉伸嚴重且凝固層太薄，甚致因而產生滑動現象造成成品表面有亮痕。若波前速度太慢，凝固層將增厚且增加後面進入的塑料的流動阻力，因此易在表面
26、形成波浪痕。因此在將螺桿前進速度作適當的多段控制，使熔膠波前在充填模穴的過程中能維持穩定且一致的速度將是確保成品表面品質的關鍵。例如圖的產品，由於波前面積(A1)隨充填過程不斷在變化，為使其有穩定且一致的速度(V1)，則螺桿前進的速度(Vs)也必須相對變化，其關係如下：As(螺桿斷面積)是固定值，而V1在設計上也希望能維持固定，因此波前面積(A1)與螺桿前進的速度(Vs)即成正比關係。螺桿前進速度螺桿射出行程熔膠充填到波前面積較小的區域螺桿進料行程最佳充填時間充填階段是速度控制，螺桿依照所設定的速度向前移動，只要壓力未上升到壓力設定值(一般稱為一段壓)，螺桿將以設定的速度將熔膠射入模穴，但充填
27、過程中若壓力上升到射壓設定值，則壓力不再升高，將以壓力設定值繼續推動螺桿，因此螺桿前進的速度降低。壓力設定值壓力變化充填過程螺桿速度設定值螺桿前進速度變化壓力變化壓力設定值螺桿速度設定值螺桿前進速度變化充填過程壓力變化充填時間充填時間1.射出過程中實際的充填時間(螺桿在速度控制模式下的時間)，未必是機器上所設定的充填時間(t1)，實際的充填時間(t2)是 螺桿前進的距離實際的充填時間=螺桿前進的速度 此處所指的螺桿前進的距離是指螺桿由最初位置到充填/保壓轉換點之間的距離2.當t1t2表示螺桿在t2即已到達充填/保壓轉換點，故在此即切換成保壓階段的壓力控制。但若螺桿在t1時間尚未到達充填/保壓轉
28、換點(即t1t2)，則也會因所設定的充填時間已用盡，即在此位置切換成保壓階段的壓力控制，這就是所謂的提前切換。當t1=t2表示螺桿在t1時間到達充填/保壓轉換點，也正好在此位置切換成保壓階段的壓力控制。(d)充填壓力充填壓力在充填階段，壓力的設定基本上是一種保護措施，當壓力未達此設定值時，螺桿依照所設定的速度向前移動。但充填過程中若壓力上升到射壓設定值，則壓力不再升高，將以壓力設定值繼續推動螺桿，因此螺桿前進的速度將會降低。因此為了確保螺桿前進是依據設定的速度向前移動，可將充填壓力設定值提高，但應避免產生毛邊。充填充填/保壓轉換保壓轉換1.一般設定在成品體積充填達8090%，到達充填/保壓轉換
29、點時，射出機即切換成保壓階段的壓力控制，所謂的壓力控制是指射出機會依照所設定的壓力值(一般稱為二段壓)，繼續推動螺桿前進。2.充填/保壓轉換可以螺桿位置、模穴壓力、射出壓力等作為轉換的依據，一般大多以螺桿位置作為轉換點殘留量殘留量1.殘留量是指充填及保壓階段都完成後，螺桿前端尚有留存的熔膠量，成品愈大，殘留量應愈多一些，一般設定約在315mm。2.殘留量的熔膠可視為是保壓階段壓力傳遞的介質，太少易導致保壓末段壓力傳遞的不穩，太多則使過多的熔膠長期處於高溫，易造成變色或熱劣解，影響下一次成形週期的產品品質。保壓壓力保壓壓力1.壓力過大，易產生毛邊及殘留應力，壓力過 小，則易產生表面凹痕及尺寸收縮
30、2.一般設定約在充填結束時壓力的80%，但隨 產品肉厚及射出機合模力可作調整3.在足夠的保壓時間下，可利用保壓壓力來調 整成品重量，隨著保壓壓力的增加，成品重 量會漸趨於一個定值，由成品重量及表面收 縮的降低可決定適當的保壓壓力。模穴壓力的變化模穴壓力充填壓縮續壓保壓充填/保壓轉換點模穴填滿冷卻澆口冷卻模穴填滿常見的保壓壓力設定方式射出機壓力充填保壓充填/保壓轉換點保壓壓力時間壓力降低，待熔膠在分模線形成皮膜避免產生毛邊壓力提高，避免產生表面凹痕及尺寸收縮隨凝固層的生成，壓力遞減，避免產生殘留應力模穴填滿充填/保壓轉換點時間保壓壓力由澆口附近的壓力變化，判段保壓壓力過大、適當或不足壓力澆口附近
31、的壓力變化保壓壓力設定不足適當過大保壓時間保壓時間1.保壓時間的設定應使澆口達到凝固，避免螺桿後退，壓力釋放，造成熔膠由澆口逆流出來，而使體積收縮劇增。2.在固定保壓壓力下，可以由保壓時間的調整來觀察成品重量的變化及澆口附近是否有明顯凹痕，以決定適當的保壓時間。3.由CAE分析澆口附近的體積收縮，當體積收縮曲線達到穩定所需的時間即為適當的保壓時間。模具溫度模具溫度1.塑料由於流動性及結晶性的不同，因此不同塑料各有其適當的模溫範圍。一般流動性差的塑料，模溫需較高，而模溫亦影響成品的結晶度，模溫高，則冷卻較慢，因此熔膠有足夠的時間結晶，結晶度較高，成品的機械性質及耐熱性質均會提高。2.模溫低，成形
32、時間短，產量大，但成形壓力大，成品內部應力會較高。冷卻時間冷卻時間1.肉厚中心達到頂出溫度所需之時間，可由下式計算 其中S:肉厚，a:塑料的thermal diffusivity，Tp:熔膠加工溫度，TE:塑料的頂出溫度，TM:模溫 2不同塑料各有其適當的頂出溫，一般約比該塑料 的熱變形溫度低約1020。肉厚中心溫度達到頂 出溫度表示塑料已有足夠的剛性抵抗頂出。3.模具是最好的夾具，領卻時間長，產品開模後溫 度較低，剛性較高，比較能抵抗開模後因溫度不 均所造成的變形。冷卻水所移出的熱量Q：(KJ/m)，R=d/2Se：形狀因子加工條件材料材料廠牌廠牌頂出頂出溫度溫度加工溫加工溫度度模具溫模具溫
33、度度最大剪最大剪切應力切應力(Mpa)最大剪最大剪切率切率(1/s)PPBASF9520028020800.2624000PVC台塑台塑7516022020700.232000ABS奇美奇美8820028025800.2812000PMMABASF8524028035800.4121000PA-6BASF133230300701100.31100000PCBASF126271293871210.540000塑膠加工的注意事項塑膠加工的注意事項加工溫度加工溫度:每種塑料有其適當的加工溫度，溫度太低則每種塑料有其適當的加工溫度，溫度太低則流動困難，溫度太高則可能造成熱劣解流動困難，溫度太高則可能造
34、成熱劣解流動速度流動速度:流動時會因速度梯度而產生剪切率，剪切率流動時會因速度梯度而產生剪切率，剪切率太低則靠近模壁附近的塑料易造成滯流，剪切率太高太低則靠近模壁附近的塑料易造成滯流，剪切率太高則會造成剪切應力的增加，將使分子過度拉伸甚至被則會造成剪切應力的增加，將使分子過度拉伸甚至被扯斷或產生過度摩擦熱扯斷或產生過度摩擦熱(黏滯熱效應黏滯熱效應)而造成塑料的熱劣而造成塑料的熱劣解解體積收縮體積收縮:在相變化產生的比容變化，將使塑料產生體在相變化產生的比容變化，將使塑料產生體積的改變積的改變冷卻速率冷卻速率:塑料冷卻應有適當的模溫，低模溫雖可縮短塑料冷卻應有適當的模溫，低模溫雖可縮短成形週期，
35、但過冷卻太快將降低結晶程度，且易產生成形週期，但過冷卻太快將降低結晶程度，且易產生應力殘留應力殘留應力殘留應力殘留:流動時的分子拉伸，保壓時的壓力過剩，冷流動時的分子拉伸，保壓時的壓力過剩，冷卻時因冷卻不均所造成的熱應力卻時因冷卻不均所造成的熱應力頂出溫度頂出溫度:每種塑料有其適當的頂出溫度，頂出溫度是每種塑料有其適當的頂出溫度，頂出溫度是指其肉厚中心溫度必須冷卻到使塑料具有足夠的剛性指其肉厚中心溫度必須冷卻到使塑料具有足夠的剛性，才不會在頂出時造成變形或頂白，一般在塑料的熱，才不會在頂出時造成變形或頂白，一般在塑料的熱變形溫度以下約變形溫度以下約1020 成形理想狀態與實際狀態之比較成形理想
36、狀態與實際狀態之比較理想狀態實際狀態充填過程1.充滿時模穴內各處溫度一致。2.充滿時模穴內各處的凝固層厚度一致。3.充填過程波前速度穩定，表層分子拉伸程度一致。(即剪切應力一致)1.溫度不一致，靠近澆口處溫度較度高，遠離澆口處溫較度低，一般溫差以不超過10為宜。2.凝固層厚度不一，靠近澆口處凝固層厚度較薄，成品中央部份較厚，充填末端凝固層厚度亦較薄。3.波前速度穩定性不足，使表層分子拉伸程度不一致。壓縮階段1.各處的壓力一致，比容一致。1.凝固層厚度阻礙壓力的傳遞，使壓力無法完全一致續壓及冷卻階段1.壓力及溫度沿比容不變之路徑漸降至開模。1.因冷卻不均及壓力不一致常導致成品各處比容不一，因而產
37、生收縮不均造成翹曲。精密成型的關鍵成形收縮影響成形收縮的因素成形條件 (1)樹脂壓力 (6)配向性 (2)樹脂溫度 (7)射出時間 (3)模具溫度 (8)冷卻時間 (4)澆口斷面積 (9)強化材含有率 (5)成形品肉厚 影響成形後收縮的因素(1)內部應力的緩和(2)結晶化的進行(3)溫度(4)溼度樹脂壓力的影響樹脂壓力對於收縮率有很大影響，樹脂壓力愈大，則收縮率愈小，成形品尺寸變大。模穴內的樹脂壓力，雖在同一模穴內，但因成形品形狀而異，各部樹脂壓力並不一致，因此收縮率不同。在一模多穴的模具中，必須使各模穴內的樹脂壓盡量一致。模溫及膠溫的影響模具溫度愈高則開模溫度較高，故成形收縮率較大。模具溫度
38、愈高則結晶性樹脂的結晶度愈高，其成形收縮率更大，但成形後收縮可能降低。膠溫愈高則開模溫度較高，故成形收縮率較大膠溫愈高則流動性佳，因此保壓較易進行，其成形收縮率可能降低。精密成形時必須把模具溫度維持於特定溫度，避免因冷卻不均造成翹曲。進澆口斷面積的影響進澆口深度愈大，保壓較易進行，則收縮率愈小。澆口深度小，冷卻快，可縮短射出循環時間，因此在可能的範圍內應儘量使進澆口(gate)斷面積縮小些。成形品肉厚的影響對非結晶性樹脂而言，肉厚對收縮率的影響並不一致，肉厚愈大，收縮率愈大，或幾乎沒變化，或相反地收縮率變小的情形皆有。對結晶性樹脂而言，肉厚愈大，其收縮率必增大，且影響程度很大，因此，在結晶性樹
39、脂的場合，要避免肉厚有突然的變化。一模多穴成形時，模穴間肉厚的誤差，也會使收縮率不一樣。強化材含有率在玻璃纖維強化的樹脂中，也會因肉厚而異，其強化材含有率愈大，收縮率愈小。流動方向的收縮率較橫方向收縮率小。配向性塑膠分子因流動的剪切應力作用，使分子順著流動方向排列成品肉厚愈薄，射速愈快，則配向性愈強沿配向性方向的收縮較大，而其橫斷方向的收縮較小影響成形收縮的因素模具1.可直接由模具決定出來的尺寸及無法決定出來的尺寸 2.模具內約束效果 3.成形品肉厚 4.澆道與澆口的設計直接由模具決定出來的尺寸成形品的此部份包含於模具其中之一部份的尺寸，下圖各部的尺寸與此相當，僅由模具的公模或母模的任一方來決
40、定尺寸，此部份尺寸不受溢料出現及其厚度的影響。無法由模具直接決定出來的尺寸此部份的尺寸是由模具的兩個以上的部份製作而成的，下圖的各部份尺寸與此相當。箱類的外側高度、底厚等跨越分模線的尺寸、側厚等由雄、雌模的相互關系決定出來的尺寸、及跨越其它側型蕊的尺寸等皆是。模具內約束效果模具內的約束效果是指由於模具的型蕊或梢，使塑品尺寸在脫模之前，受到約束尺寸無法自由收縮，使收縮率更小。這與樹脂的剛性、軟化點、成形時的冷卻時間有關。成形品肉厚1.成形品的肉厚，主要由成形品強度、成形材料的流動性來決定，成形收縮率也受肉厚影響。特別是結晶性樹脂材料，影響特別大。2.一般而言，肉厚大的話，成形收縮率大，這是因為肉厚大，模穴的熱容量大，經徐冷後，結晶化度變大。澆道與澆口的設計注意事項(1)橫澆道截進澆口的壓力損失-流動(2)模穴的進澆口排列-配向(3)進澆口的平衡-壓力均衡(4)防止因模具而引起的衝突壓(shock)衝突壓(shock)精密成形中為了減小橫澆道的壓力損失，一般經常以加大橫澆道來克服，但是，當橫澆道、澆口、模穴的流動抵抗，有了很大的變化時，因熔融樹脂的壓縮性，使充填途中發生衝突壓，造成毛邊等不良現象，尺寸精度不良。所以在橫澆道及進澆口的設計中，要避免流路的極端變化。