注射成型原理及工艺特性.pptx

第三章第三章 注射成型原理及工艺特征注射成型原理及工艺特征第一节第一节 注射成型原理注射成型原理 注射成型原理及工艺特性第1页一、注射成型原理一、注射成型原理l将粒状或粉状塑料加入到注射机料斗，在注射机内塑料受热熔融并使之保持流动状态，然后在一定压力下注人闭合模具，经冷却定型后，熔融塑料就固化成为所需塑件。注射成型原理及工艺特性第2页注射成型原理及工艺特性第3页注射成型原理及工艺特性第4页注射成型工作循环注射成型工作循环加料 合模 注塑充模保压补缩冷却定型开模清模塑件脱模预塑注射成型原理及工艺特性第5页二、注射成型特点二、注射成型特点 l注射成型生产周期短，生产率高，采取注射成型能够生产形状复杂，尺寸要求高及带有各种嵌件塑件，这是其它塑料成型方法都难以到达；其次，注射成型在生产过程轻易实现自动化，如注射、脱模、切除浇口等操作过程都可实现自动化，因而注射成型得到了广泛应用。注射成型原理及工艺特性第6页l优点：l成型周期短、生产效率高、易实现自动化l 能成型形状复杂、尺寸准确、带有金属或非金属嵌件塑料制件l产品质量稳定l适应范围广注射成型原理及工艺特性第7页l缺点：l 注塑设备价格较高；l注塑模具结构复杂；l 生产成本高、生产周期长、不适合于单件小批量塑件生产。l到当前为止，除氟塑料以外，几乎全部热塑性塑料都能够用注塑成型方法成型。另外，一些流动性好热固性塑料也可用注塑成型。注射成型原理及工艺特性第8页第三章第三章 注射成型原理及工艺特征注射成型原理及工艺特征第二节第二节 注射成型工艺过程注射成型工艺过程注射成型原理及工艺特性第9页加料加料塑化塑化充模充模保压保压 倒流倒流冷却冷却脱模脱模成型前准备成型前准备注塑过程注塑过程塑件后处理塑件后处理注注射射成成型工艺型工艺退火处理退火处理调湿处理调湿处理原料外观检验及工艺性能测定原料外观检验及工艺性能测定塑料预热和干燥塑料预热和干燥料筒清洗料筒清洗嵌件预热嵌件预热脱模剂选取脱模剂选取注射成型工艺过程注射成型工艺过程注射注射注射成型原理及工艺特性第10页一、一、成型前准备成型前准备l原料外观检验及工艺性能测定：包含塑料色泽、粒度及均匀性、流动性（熔体指数、粘度）热稳定性及收缩率检验。l塑料预热和干燥：除去物料中过多水分和挥发物，以预防成型后塑件表面有缺点或发生降解，影响塑料制件外观和内在质量。物料干燥方法：小批量生产，采取烘箱干燥；大批量生产，采取沸腾干燥或真空干燥。注射成型原理及工艺特性第11页l 料筒清洗：当改变产品、更换原料及颜色时均需清洗料筒。l嵌件预热：降低物料和嵌件温度差，降低嵌件周围塑料收缩应力，确保塑件质量。l脱模剂选取：惯用脱模剂包含硬脂酸锌、液态石蜡和硅油。注射成型原理及工艺特性第12页二、注射过程二、注射过程l加料 将粒状或粉状塑料加入注射机料斗。l塑化 经过注射机加热装置加热，使得螺杆中塑料原料熔融，成为含有良好可塑性塑料熔体。l充模 塑化好塑料熔体在注射机柱塞或螺杆推进作用下，以一定压力和速度经过喷嘴和模具浇注系统进入并充满模具型腔。注射成型原理及工艺特性第13页l保压补缩 从熔体充满型腔后，在注射机柱塞或螺杆推进下，熔体依然保持压力进行补料，使料筒中熔料继续进入型腔，以补充型腔中塑料收缩需要，而且能够预防熔体倒流。l浇口冻结后冷却 经过一段时间使型腔内熔融塑料凝固成固体，确保当脱模时塑件有足够刚度，不致产生翘曲或变形。l脱模 塑件冷却到一定温度,推出机构将塑件推出模外。注射成型原理及工艺特性第14页注射过程：合模（动模向定模移动）注射过程：合模（动模向定模移动）注射成型原理及工艺特性第15页注射过程：合模（动模与定模形成模腔）注射过程：合模（动模与定模形成模腔）注射成型原理及工艺特性第16页注射过程：注塑（喷嘴移到定模浇口套，注射过程：注塑（喷嘴移到定模浇口套，向模腔注入胶料）向模腔注入胶料）注射成型原理及工艺特性第17页注射过程：保压、冷却定型。注射过程：保压、冷却定型。注射成型原理及工艺特性第18页注射过程：开模（动模、喷嘴移开定模）注射过程：开模（动模、喷嘴移开定模）注射成型原理及工艺特性第19页注射过程：顶杆将塑件顶出注射过程：顶杆将塑件顶出注射成型原理及工艺特性第20页三、塑件后处理三、塑件后处理l后处理原因及作用：l 因为塑化不均匀或因为塑料在型腔内结晶、取向和冷却不均匀；或因为金属嵌件影响或因为塑件二次加工不妥等原因，塑件内部不可防止地存在一些内应力，从而造成塑件在使用过程中产生变形或开裂，所以，应该设法消除。注射成型原理及工艺特性第21页l退火处理：将塑件在定温加热液体介质（如热水、热油和液体石蜡等）或热空气循环烘箱中静置一段时间，然后迟缓冷却至室温一个热处理工艺。l温度 高于使用温度1015或低于热变形温度1020。l时间 与塑料品种和塑件厚度相关普通可按每毫米约半小时计算。l作用 消除塑件内应力，稳定塑件尺寸，提升结晶度、稳定结晶结构，从而提升其弹性模量和硬度。注射成型原理及工艺特性第22页l调湿处理：将刚脱模塑件放入加热介质（如沸水、醋酸钾溶液）中，加紧吸湿平衡速度一个后处理方法。（主要用于吸湿性很强且又轻易氧化塑料，如PA）l温度 100121（热变形温度高时取上限，反之取下限）。l时间 保温时间与塑件厚度相关，通常取29h。l目标 消除残余应力；使制品尽快到达吸湿平衡，以预防在使用过程中发生尺寸。注射成型原理及工艺特性第23页第三章第三章 注射成型原理及工艺特征注射成型原理及工艺特征第三节第三节 注射成型工艺参数注射成型工艺参数注射成型原理及工艺特性第24页温度温度压力压力时间时间料筒温度料筒温度喷嘴温度喷嘴温度模具温度模具温度控制塑料塑化和流动控制塑料塑化和流动影响塑料流动和冷却影响塑料流动和冷却塑化压力（背压）塑化压力（背压）注射压力注射压力主要参数主要参数注射成型原理及工艺特性第25页一、温度一、温度l（1）料筒温度 料筒温度应在粘流温度（或熔点）和热分解温度 之间。柱塞式料筒温度高于螺杆式料筒温度1020。l塑料特征：热敏性塑料如聚甲醛、聚氟乙烯等要严格控制料筒最高温度和在料筒中停留时间；增加玻璃纤维热塑性塑料因为流动性差而要适当提升料筒温度。热固性塑料为预防熔体在料筒时发生早期硬化，料筒温度趋向取小值。l塑件及模具结构：对于薄壁制件料筒温度高于厚壁制件；形状复杂或带有嵌件制件料筒温度也应高一些。注射成型原理及工艺特性第26页l料筒温度分布，普通遵照前高后低标准，即料筒后段（加料口）温度最低，喷嘴温度最高。对螺杆式注射机为预防因螺杆与熔料、熔料与熔料、熔料与料筒之间剪切摩擦热而造成塑料热降解，可使料筒前段温度略低于中段。l判断料筒温度是否适当，可采取对空注射法观察或直接观察塑件质量好坏。对空注射时，假如料流均匀、光滑、无泡、色泽均匀则说明料温适当；假如料流毛糙，有银丝或变色现象，则说明料温不适当。注射成型原理及工艺特性第27页l（2）喷嘴温度 普通略低于料筒最高温度，以预防熔料在喷嘴处产生流涎现象。但不能过低，不然熔料在喷嘴处会出现早凝而将喷嘴堵塞，或者有早凝料注入模腔而影响塑件质量。注射成型原理及工艺特性第28页l（3）模具温度 模具温度高低决定于塑料特征、塑件尺寸与结构、性能要求及其它工艺条件。模具温度，流动性，密度和结晶度，收缩率和生产率。l 模具温度通常是由通入定温冷却介质来控制；也有靠熔料注入模具自然升温和自然散热到达平衡方式来保持一定温度；在特殊情况下，也可用电阻丝和电阻加热棒对模具加热来保持模具定温。但不论怎样，对塑料熔体来说，都是冷却过程。注射成型原理及工艺特性第29页二、压力二、压力l（1）塑化压力（背压）：指采取螺杆式注射机时，螺杆顶部熔体在螺杆旋转后退时所受压力。l塑化压力增加，熔体温度及其均匀性提升、色料混合均匀并排出熔体中气体。但塑化速率降低，延长成型周期。l 普通操作中，在确保塑件质量前提下，塑化压力应越低越好，普通为6MPa左右，通常极少超出20MPa注射成型原理及工艺特性第30页l（2）注射压力 指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加压力。l作用：注射时克服熔体流动充模过程中流动阻力，使熔体含有一定充模速率；保压时对熔体进行压实和预防倒流。l大小：取决于注射机类型、塑料品种、模具结构、模具温度、塑件壁厚及浇注系统结构和尺寸等。注射成型原理及工艺特性第31页l普通情况下：l 粘度高塑料注射压力粘度低塑料；l 薄壁、面积大、形状复杂塑件注射压力高；l 模具结构简单，浇口尺寸较大，注射压力较低；l 柱塞式注射机注射压力螺杆式注射机；l 料筒温度、模具温度高，注射压力较低。注射成型原理及工艺特性第32页成型成型周期周期注射时间注射时间其它时间其它时间充模时间充模时间(3(35s)5s)保压时间保压时间(20(20120s)120s)合模冷却时间合模冷却时间(30(30120s)120s)（开模、脱模、喷涂脱模（开模、脱模、喷涂脱模剂、安放嵌件、合模时间）剂、安放嵌件、合模时间）完成一次注塑过程所需时间称为注塑成型周期。三、时间三、时间注射成型原理及工艺特性第33页第三章第三章 注射成型原理及工艺特征注射成型原理及工艺特征第四节第四节 塑料成型工艺规程塑料成型工艺规程制订制订注射成型原理及工艺特性第34页l依据塑件使用要求及塑料工艺特征，正确选择成型方法，确定成型工艺过程及成型工艺条件，合理设计塑料模具及成型设备选择等，确保成型工艺顺利进行是塑件到达要求这一系列工作通常称为制订塑件工艺规程。它是塑料成型生产中一个含有指导性技术文件，是组织生产主要依据，贯通于生产工艺过程各个阶段，必须严格执行。注射成型原理及工艺特性第35页一、塑件分析一、塑件分析 l塑件形状、结构决定了模具结构，且对塑件能否顺利成型及成型后质量有很大影响。为了确保塑件质量，通常需要注意以下几点：l1.塑料分析塑料分析l(1)塑料使用性能分析l(2)塑料工艺性能分析 注射成型原理及工艺特性第36页l2.塑件结构、尺寸及公差、技术标准分塑件结构、尺寸及公差、技术标准分析析l(1)塑件结构是否满足成型工艺性要求 l(2)塑件尺寸、公差及技术标准 注射成型原理及工艺特性第37页二、塑件成型方法及工艺流程确实定二、塑件成型方法及工艺流程确实定l依据塑料特征、塑件要求以及塑件结构、尺寸、生产批量、使用条件和成型设备等原因，提出一系列切实可行成型方案。经过各方案对比分析，依据现场实际生产条件确定塑件最正确成型方法。l塑件成型方法确定之后，就应确定其工艺流程。注射成型原理及工艺特性第38页三、成型工艺条件确实定三、成型工艺条件确实定 l各种成型方法所成型出合格塑件都应选择适当工艺条件。影响塑料成型工艺原因很多，需要控制工艺条件也多，且各工艺条件之间关系又很亲密，所以必须依据塑料特征和实际情况全方面分析，初选较为合理工艺条件，然后在试模过程中依据塑件成型实际情况及塑件检验结果对工艺条件逐步进行修正。注射成型原理及工艺特性第39页四、设备和工具选择四、设备和工具选择l当成型方法确定后，则要选择适当成型设备，并对设备与模具相关工艺及安装参数进行校核，不一样成型方法使用成型设备不一样。l除成型设备外，其它工序也需要选择对应设备，并按照工序注明所用设备规格型号及技术参数。注射成型原理及工艺特性第40页五、工艺文件制订五、工艺文件制订l编制工艺文件就是将上述工艺规程编制内容和参数汇总后并以适当工艺文件形式确定下来，作为生产准备和生产过程依据。l塑料零件工艺过程卡片就是生产中最主要工艺文件。注射成型原理及工艺特性第41页习 题l1阐述螺杆式注射机注射成型原理。阐述螺杆式注射机注射成型原理。l答：螺杆式注射机注射成型原理以下：l颗粒状或粉状塑料经料斗加入到外部安装有电加热圈料筒内，颗粒状或粉状塑料在螺杆作用下边塑料化边向前移动，欲塑着塑料在转动螺杆作用下经过其螺旋槽输送至料筒前端喷嘴附近；螺杆转动使塑料深入塑化，料温在剪切摩檫热作用下深入提升，塑料得以均匀塑化。当料筒前端积聚熔料对螺杆产生一定压力时，螺杆就在运动中后退，直至与调整好行程开关相接触，含有模具一次注射量塑料欲塑和储料（即料筒前部熔融塑料储量）结束；接着注射液压缸开始工作，与液压缸活塞相连接螺杆以一定速度和压力将溶料经过料筒前端喷嘴注入温度较低闭合模具型腔中；保压一定时间，经冷却固化后即可保持模具型腔所赋予形状；然后开模分型，在推出机构作用下，将注射成型制件推出型腔。注射成型原理及工艺特性第42页l2叙述注射成型工艺过程。叙述注射成型工艺过程。l答：注射成型工艺过程包含成型前准备，注射过程和塑件后处理三部分。l（1）成型前准备：原料外观检验和工艺性能测定；原材料染色及对料粉造粒；对易吸湿塑料进行充分预热和干燥，预防产生斑纹、气泡和降解等缺点；生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发觉塑料中有分解现象时料筒清洗；对带有嵌件塑料制件嵌加进行预热及对脱模困难塑料制件选择脱模剂等。l（2）注射过程：加料、塑化、注射、冷却和脱模。注射过程又分为充模、保压、倒流、交口冻结后冷却和脱模。l（3）塑件后处理：退火处理、调湿处理。注射成型原理及工艺特性第43页l3注射成型工艺参数中温度控制包含哪些内容？怎样加以控制。注射成型工艺参数中温度控制包含哪些内容？怎样加以控制。l答：注射成型工艺参数中温度控制包含料筒温度、喷嘴温度和模具温度。l料筒温度 分布普通采取前高后低标准，即料筒加料口（后段）处温度最低，喷嘴处温度最高。料筒后段温度应比中段、前段温度低510C。对于吸湿性偏高塑料，料筒后段温度偏高一些；对于螺杆式注射机，料筒前段温度略低于中段。螺杆式注射机料筒温度比柱塞式注射机料筒温度低1020C。l喷嘴温度 普通略低于料筒最高温度。l模具温度 普通低于粘流态而高于玻璃态，决定于分子结构特点、塑件结构及性能要求和其它成型工艺条件（熔体温度、注射温度、注射压力和模塑周期）。在满足要求情况下，采取尽可能低模具温度。注射成型原理及工艺特性第44页l4注射成型工艺过程中压力包含哪两部注射成型工艺过程中压力包含哪两部分？普通选取范围是什么？分？普通选取范围是什么？l答：注射成型工艺过程中压力包含塑化压力、注射压力。l塑化压力普通选620Mpa；注射压力普通在40130Mpa。注射成型原理及工艺特性第45页l5注射成型周期包含哪几部分？注射成型周期包含哪几部分？l答：注射成型周期包含(1)合模时间(2)注射时间(3)保压时间(4)模内冷却时间(5)其它时间（开模、脱模、喷涂脱模剂、安放嵌件时间）。l合模时间是指注射之前模具闭合时间，注射时间是指注射开始到充满模具型腔时间，保压时间是制型腔充满后继续加压时间，模内冷却时间是制塑件保压结束至开模以前所需要时间，其它是是指开模,脱模，涂脱磨剂，安放嵌件时间。注射成型原理及工艺特性第46页Thank You!注射成型原理及工艺特性第47页