注塑成型工艺与注塑模课件.ppt
模具设计与制造,1,9.1注射成形工艺原理及工艺特性9.2注射模结构9.3分型面9.4浇注系统设计,章注塑成型工艺与注塑模,模具设计与制造,2,1.注射成型原理及其成型特点注塑成型是热塑性塑料制品生产的一个重要方法，几乎所有的热塑性塑料制品都可以用注塑成型方法生产。注塑机的基本作用：加热熔融塑料，使其达到粘流状态；对粘流的塑料施加高压，使其射入模具型腔。,一、 注塑成型原理及工艺特点,模具设计与制造,3,一、注射成型原理及工艺特性,注射成型原理以螺杆式注射机为例介绍注射成型原理，如图1-1所示。,模具设计与制造,4,模具设计与制造,5,一、注射成型原理及工艺特性,模具设计与制造,6,一、注射成型原理及工艺特性,模具设计与制造,7,一、注射成型原理及工艺特性,模具设计与制造,8,一、注射成型原理及工艺特性,螺杆式注塑机工作循环如图1-2所示：,返回,模具设计与制造,9,一、注射成型原理及工艺特性,成型前的准备工作：原理检查、预热、干燥 塑料色泽、颗粒大小及均匀性和流动性、热稳定性、收缩性及含水量等检查，吸水性强的塑料进行干燥处理。料筒清洗 改变产品、更换原理、调换颜色或发现塑料变质嵌件预热模具预热脱模剂的选用,模具设计与制造,10,注射过程：加料 ； 塑化 ； 充模；保压 由于塑件在由熔融状态冷却凝固到固态的过程中有收缩现象，使熔融态的塑料经浇注系统不断得到补充，得到形状完整、质地致密的塑件；冷却；脱模；,一、注射成型原理及工艺特性,模具设计与制造,11,塑件的后处理：退火处理 定温的加热装置或热空气循环烘箱中静置，然后缓冷，较小塑件的内应力； 温度：高于使用温度10-20或低于塑料热变形温度10-20； 调湿处理 ； 刚脱模的塑件放到热水中，隔绝空气，防止氧化，加快吸湿平衡；概述塑件的柔韧性，提高抗拉、冲击等力学性能，温度颜色、尺寸。,一、注射成型原理及工艺特性,模具设计与制造,12,注射成型工艺条件：正确的注射成型工艺可以保证塑料熔体良好地塑化，顺利充模、冷却和定型，产生合格的塑料制件。温度、压力、时间是影响注射成型工艺的重要条件，此外还有用料量和合模力等问题。,一、注射成型原理及工艺特性,模具设计与制造,13,注射成型的工艺条件1、温度料筒温度 决定塑化质量：温度过低塑化不充分，温度过高，会发生塑料分解；喷嘴温度 略低于料筒温度，防止喷嘴处产生“流涎”；温度过低会产出早凝现象，堵塞喷嘴；模具温度 影响塑料的流动、冷却定型及塑件的内在性能和外观质量；,一、注射成型原理及工艺特性,模具设计与制造,14,注射成型的工艺条件 2、压力塑化压力（背压）定义：采用螺杆式注射机时，螺杆头部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力。可以通过液压系统中的溢流阀调整压力大小确定因素：螺杆设计、塑件质量要求、塑料种类塑化压力 ，熔体温度 ，塑化速率 ，成型周期 ，甚至可能导致塑料降解。,一、注射成型原理及工艺特性,模具设计与制造,15,注射成型的工艺条件 2、压力,一、注射成型原理及工艺特性,注射压力定义：柱塞或螺杆头部轴向移动时期头部对塑料熔体所施加的压力。选择：应该注射机允许的压力范围内作用：克服塑料熔体从料筒向模腔的流动阻力，给予熔体一定的充填速率以及对熔体进行压实等。大小取决于：很多因素，目前尚无定量关系。,模具设计与制造,16,.注射成型的工艺参数 3、时间（成型周期）充填时间保压时间冷却时间：约占整个成型周期的80%其他时间（包括开模、合模、脱模、安放嵌件等时间）约占整个成型周期的15%成型周期的长短直接影响生产效率和注射机的使用率。故应在保证质量的前提下尽可能缩短时间。,注射时间，约占整个成型周期的5%,一、注射成型原理及工艺特性,模具设计与制造,17,压缩成型又称压制成型、压塑成型、模压成型等。压注成型又叫传递成型，挤塑挤出成型气动成型（中空吹塑成型、真空成型、压缩空气成型）,其他塑料成型,模具设计与制造,18,压缩成型又称压制成型、压塑成型、模压成型等。成型方法：将松散的固态成型物料加入到模具中，通过加热、加压方法使他们逐渐软化熔融，然后根据模腔形状进行流动成型，最终经过固化转变为塑料件。,中空吹塑成型：借助压缩空气或抽真空的方法来成型塑料瓶、罐、盒类塑料。,挤出成型：主要用于生产管材、板材、棒材、片材、线材、薄膜等连续型材,模具设计与制造,19,注塑成型特点成型周期短对成型各种塑料的适应性强生产率高设备昂贵，模具结构复杂，制造成本高。适合大批量生产,一、注射成型原理及工艺特性,模具设计与制造,20,注射模具分为动模和定模两大部分根据模具上各个部件所起的作用，注射模具又可具体分为以下几个部分：（1）成型零件 （2）浇注系统（3）导向与定位机构 （4）脱模机构（5）侧向分型抽芯机构（6）温度调节系统（7）排气系统,二、注射模的结构组成及分类,注射模的结构组成,模具设计与制造,21,定模部分借助于定模安装板及定位环安装在注塑机的定模座上，动模部分借助于导柱对准位置将动模安装板安装在注塑机的动模座上。,1-注射机导轨2-动模座 3-模具 4-定模座 5-注射机喷嘴,模具设计与制造,22,1-螺钉 2-定位环 3-浇口套 4-定模安装板 5-导套 6-凹模 7-定模板 8-导柱 9-定模板 10-回程杆 11-动模垫板 12-垫铁 13-动模安装板 14-顶出固定板 15-顶出板 16-凸模 17-顶杆,模具设计与制造,23,注射模的结构组成,模具设计与制造,24,（1）成型零件指构成型腔，直接与熔体相接触并成型塑料制件的零件。通常有凸模、型芯、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。在动模和定模闭合后，成型零件确定了塑件的内部和外部轮廓和尺寸。图3.1-1所示模具，型腔是有凹模3、凸模4和动模板12构成的。,注射模的结构组成,模具设计与制造,25,（2）浇注系统 将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，有主流道、分流道、浇口和冷料井组成。,（3）导向与定位机构 为确保动模和定模闭合时，能准确导向和定位对中，通常分别在动模和定模上设置导柱和导套。深腔注射模还必须在主分型面上设有锥面定位。有时为保证脱模机构的准确运动和复位，也设置导向零件。,注射模的结构组成,模具设计与制造,26,（4）脱模机构 指在开模过程的后期，将塑件从模具中脱出的机构。图3.1-1中脱模机构有顶杆5、拉料杆6、顶出固定板7、顶出板8及回程杆10组成。,（5）侧向分型抽芯机构 带有侧凹或侧孔的塑件，在被脱出模具之前，必须先进行侧向分型或拔出侧向凸模或抽出侧型芯。,注射模的结构组成,模具设计与制造,27,（6）温度调节系统 为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具设有冷却或加热的温度调节系统。模具冷却，一般在模板内开设冷却水道。加热则在模具内或周边安装电加热元件。有的注射模须配备模温自动调节装置。,注射模的结构组成,（7）排气系统 为了在注射充模过程中将型腔内原有气体排出，常在分型面处开设排气槽。小型腔的排气量不大，可直接利用分型面排气。也可利用模具的顶杆或型芯与配合孔之间间隙排气。大型注射模须先设置专用排气槽。,模具设计与制造,28,按模具型腔容量分类按注射件尺寸精度分类按所安装注射机类型分类按模具成型型腔数目分类按射料品种分类按结构特征分类,注射模的分类,模具设计与制造,29,按模具型腔容量分类大型注射模具：一般将模具型腔容积3000cm3以上，模具重量大于2T，需锁模力约600T以上的注射模模具的设计制造难度高，价格昂贵。必须慎重考虑射料熔体流动性，模具的力学特性和温度调节系统。小型注射模具：型腔容积在100 cm3以下的注射模介于两者之间为中型注射模,注射模的分类,模具设计与制造,30,按注射件尺寸精度分类模塑过程中，塑料成型收缩率很难稳定控制，高精度的注射件生产涉及众多因素，是综合性技术难题。精密注射模：一般将中小型注射模中，塑料件应达到部级标准SJ1372-1978中的12级精度，大致相当于金属件的国标中的IT89级精度。精密注射模的成型零件的加工精度达到IT67级，且型腔表面达到镜面。一般精度及低精度注射模,注射模的分类,模具设计与制造,31,按所安装注射机类型分类 立式 卧式 角式,注射模的分类,按模具成型型腔数目分类单型腔多型腔,模具设计与制造,32,按射料品种分类：热射性射料注射模热固性射料注射模橡胶注射模低发泡射料注射模反应注射模共注射模具,注射模的分类,模具设计与制造,33,按其采用的流道形式可分为普通流道注射模无流道凝料注射模：热塑性塑料的绝热流道、热流道注射模；以及用于热固性塑料的温流道注射模等类型。采用对流道进行绝热或加热的方法，保持从注射喷嘴到型腔浇口之间的塑料呈熔融状态。在每次注射后，只需取出塑制件而没有浇注系统的凝料。这就缩短了成型周期，也保证了压力在流道中的传递。,注射模的分类,模具设计与制造,34,一般按其结构特征来进行分类:单分型面注射模具双分型面注射模具斜导柱侧向抽芯注射模具带活动镶件的注射模具齿轮齿条侧向抽芯注射模具,注射模的分类,模具设计与制造,35,单分型面注射模具,定义：分型面注射模的主流道设在定模一侧，分流道设在分型面上，开模后制件连同流道凝料一起留在动模一侧。动模上的脱模机构顶出制件和流道凝料。在打开的动模和定模之间，取走塑件和流道凝料。,模具设计与制造,36,单分型面注射模具,模具设计与制造,37,单分型面注射模具,模具设计与制造,38,定模部分借助于定模安装板及定位环安装在注塑机的定模座上，动模部分借助于导柱对准位置将动模安装板安装在注塑机的动模座上。,1-注射机导轨2-动模座 3-模具 4-定模座 5-注射机喷嘴,模具设计与制造,39,单分型面注射模具,模具设计与制造,40,单分型面注射模具,模具设计与制造,41,双分型面注射模具,双分型面注射模具特指浇注系统凝料和制品由不同的分型面取出者，也叫三板式注射模。与单分型面模具相比，增加了一个可移动的中间板（又名浇口板）。它用于针点浇口进料的单型腔或多型腔模具。 开模时，A-A第一次分型，目的是拉出浇道的凝料。B-B第二次分型，目的是拉断进料口使浇道的凝料与射件分离，从而顶出的射件不需要再进行去除浇道凝料的处理。,模具设计与制造,42,双分型面注射模具,模具设计与制造,43,双分型面注射模具,系泛指浇注系统凝料和制品由不同分型面取出，亦称双分型面注射模。与单分型面相比，在定模边增加了一块可往复运动的型腔板。此板也被称为型腔中间板，或流道板，多用于针点浇口的单型腔或多型腔模具。,模具设计与制造,44,双分型面注射模具,开模时，A面分型，型腔板（中间板）13与定模板16作定距分离，供人工取出浇注系统凝料。B面分型，型腔版13与脱模板5相互分离。然后再由脱模机构顶出板9，顶杆11和脱模板5，将射料件从型芯上脱出。,模具设计与制造,45,双分型面注射模具,模具设计与制造,46,斜导柱侧向抽芯注射模具,当塑件有侧孔或侧凹时，模具里设置斜导柱或侧滑块等组成的侧向分型或抽芯机构。开模时利用开模力，驱动侧滑块作侧向移动，使其与塑制件脱离。这类模具也可利用液压或气动实现其侧向分型或抽芯动作。,模具设计与制造,47,斜导柱侧向抽芯注射模具,模具设计与制造,48,三、 分型面,定义：模具在取出零件时模具分开的那个面，可能是平面，也可能是曲面或阶梯面等，根据塑料件的几何形状等来设定。分型面形状（图6-13）：,模具设计与制造,49,分型面的选择原则：（1）有利于脱模（图6-14）,三、 分型面,模具设计与制造,50,分型面的选择原则：（2）便于模具加工制造（图6-15）,三、 分型面,模具设计与制造,51,分型面的选择原则：（3）有利于侧向抽芯,三、 分型面,模具设计与制造,52,分型面的选择原则：（4）有利于保证塑件的外观质量,三、 分型面,模具设计与制造,53,分型面的选择原则：（5）有利于保证塑件的精度,三、 分型面,模具设计与制造,54,四、 浇注系统,定义：塑料熔体从注塑机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道普通浇注系统热流道浇注系统：在注塑成型时不产生流道凝料的浇注系统。利用绝热或者加热，以及缩短喷嘴至模腔距离等方法，使模具浇注系统在注塑过程中以及模具开模等过程中始终保持流通状态，在开模时无需取出浇注系统而又能连续生产的模具（包括堆垛模具等），成为热流道或无流道模具，其浇注系统称为热流道浇注系统或无流道浇注系统。,模具设计与制造,55,四、 浇注系统,模具设计与制造,56,浇注系统实际上就是材料进入模具的型腔的一个通道。 浇注系统的位置以及尺寸决定了注射压力的损失大小，热量的消散，摩擦的大小，以及充填速度等等。良好的浇注系统设计是模具成功与否的关键之一。,四、 浇注系统,模具设计与制造,57,要求：材料能平稳、快速、均匀地充满型腔；能快速地凝固和封闭，以防止材料倒流；能够适当地使补缩；产品内部应力较小；产品表面质量好；能够方便地去除；材料浪费少。,四、 浇注系统,模具设计与制造,58,设计原则：了解塑料的工艺特性排气良好防止型芯和塑件变形减少熔体流程和塑料消耗去除与修整浇口方便热量和压力损失最小,四、 浇注系统,模具设计与制造,59,浇注系统组成,组成：浇注系统一般由主流道、分流道和浇口、冷料井组成主流道是指从机床喷嘴到模具内部的一小段通道，不带分支，没有转折等。分流道指从主流道到型腔前的这一段主要通道，到每一个型腔至少有一分流道。分流道与型腔还不相连。浇口指使分流道与型腔相连的，一般很小、很短的一段通道（但是也有很多浇口比较大）。冷料井：最前端塑料借助低温模具会降温而变硬成为冷料，为防止其堵塞浇口而设置的料穴。,模具设计与制造,60,浇注系统组成,模具设计与制造,61,普通浇注系统设计,轴线在模具中心线上，与注塑机喷嘴轴线重合截面为圆形、半圆形、椭圆形、梯形,模具设计与制造,62,普通浇注系统设计,主流道设计设计成圆锥形。进口直径应根据注塑机喷嘴孔径而定。 D1喷嘴直径+0.51mmR（与分流道圆角过渡）=13mmL尽量短,模具设计与制造,63,1.主流道设计,d喷嘴直径+0.51mm=24主流道进口端凹下约35mm,模具设计与制造,64,1.主流道设计,主流道进口端和喷嘴头部一般是弧面接触主流道单独开在衬套中,模具设计与制造,65,1.主流道设计,R2应比R1大12mm,模具设计与制造,66,1.主流道设计,主流道衬套的形式,模具设计与制造,67,1.主流道设计,主流道衬套与定位圈应分开设计,模具设计与制造,68,2.分流道设计,设计原则：热损失和压力损失最小，并使流道中的塑料量最少；在相同温度和压力条件下，塑料熔体能同时进入并充满模腔；分流道比表面积尽可能小,模具设计与制造,69,2.分流道设计,截面形状与特点,圆形截面分流道直径一般是212mm8mm影响不大长度一般是830mm,模具设计与制造,70,模具设计与制造,71,2.分流道设计,布置形式：取决于型腔布局平衡式（最佳）和非平衡式两种,模具设计与制造,72,分流道设计,模具设计与制造,73,分流道设计,模具设计与制造,74,2.分流道设计,设计要点断面和长度尽可能取小表面积不必很光较长时要开冷料井与浇口接合处采用圆弧或斜面过渡,模具设计与制造,75,3.浇口设计,是浇注系统的关键部位,模具设计与制造,76,常用浇口的形式,浇口的形式分类：有很多种，可分为限制性浇口和非限制性浇口，也可从几何形状等方面来分。直浇口侧浇口：扇形浇口、平缝浇口、环（盘）形浇口、轮辐浇口点浇口潜伏氏浇口护耳浇口,模具设计与制造,77,直浇口,模具设计与制造,78,侧浇口或边缘浇口,模具设计与制造,79,扇形和平缝浇口,模具设计与制造,80,环（盘）形浇口,模具设计与制造,81,轮辐和爪形浇口,模具设计与制造,82,点浇口和潜伏浇口,模具设计与制造,83,潜伏浇口,模具设计与制造,84,耳状浇口,模具设计与制造,85,4.浇口位置和数量的设计,浇口位置和数目不当会使塑件产生质量上的问题或使后续加工麻烦，甚至可能使模具报废 浇口的位置应该使熔料的流程较短 尽可能将浇口设在厚壁处 浇口的位置应有利减少熔接痕，增强熔接强度有利于型腔中气体的排除浇口位置应考虑料流方向及定向作用对塑件性能影响避免熔体喷射和蠕动 不在承受弯曲或冲击载荷的部位设置浇口 浇口位置应该不破坏塑件美观程度，同时要便于切除 浇口的数目尽量少,模具设计与制造,86,2、尽可能将浇口设在厚壁处,壁厚处往往是最后凝固的位置，容易出现缩孔,模具设计与制造,87,3、浇口的位置应有利减少熔接痕，增强熔接强度熔接,模具设计与制造,88,3、浇口的位置应有利减少熔接痕，增强熔接强度熔接,模具设计与制造,89,3、浇口的位置应有利减少熔接痕，增强熔接强度熔接,模具设计与制造,90,4、浇口的位置应有利于排气,模具设计与制造,91,6、避免熔体喷射喷射和蠕动（蛇形流）,模具设计与制造,92,9、浇口的数目尽量少,模具设计与制造,93,防变形,模具设计与制造,94,5.冷料井和拉料杆的设计,冷料井一般设在主流道末端，主流道对面的动模板上与拉料杆和主流道中凝料的脱模方式有关长分流道应考虑设冷料井,模具设计与制造,95,冷料井的设计,直径比主流道大端直径大,模具设计与制造,96,无拉料杆冷料井,模具设计与制造,97,拉料杆的设计,钩形（Z形）拉料杆（下图a）锥形或沟槽拉料杆（下图b锥形，c沟槽，也叫环形）球形头拉料杆（下图d）菌形拉料杆（下图e）分流锥形拉料杆（下图f）,模具设计与制造,98,模具设计与制造,99,
