第8章注塑成型工艺及注塑模课件.ppt
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1、第8章 注塑成型工艺及注塑模,8.1注射成形原理及工艺特点,注塑成型(Injection Molding)是指受热融化的热塑性树脂或热固性树脂材料,在高压注塑模腔,经冷却固化后,得到成形品的塑料加工方法。注塑成型方法适用于形状复杂部件的批量生产,是塑料加工最重要的加工方法之一。,一、 注塑成型的基本原理: 注塑机利用塑胶加热到一定温度后,能熔融成液体的性质,把熔融液体用高压注射到密闭的模腔内,经过冷却定型,开模后顶出得到所需的塑体产品。 二、 注塑成型的四大要素: 1.注塑模具 2.注塑机 3.原料 4.成型条件,8.1注射成形原理及工艺特点,1.注塑成型原理,加料加热熔融塑化高压推动充模保压
2、冷却开模取料,8.1注射成形原理及工艺特点,8.1注射成形原理及工艺特点,2.注塑成型工艺参数(1)温度 注射模塑过程需要控制的温度有料筒温度,喷嘴温度和模具温度等。料筒温度:前两种温度主要影响塑料的塑化和流动,而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。 每一种塑料都具有不同的流动温度,同一种塑料,由于来源或牌号不同,其流动温度及分解温度是有差别的,这是由于平均分子量和分子量分布不同所致,塑料在不同类型的注射机内的塑化过程也是不同的,因而选择料筒温度也不相同。,8.1注射成形原理及工艺特点,选择料筒温度时应考虑以下影响因素:塑料的特性注塑机类型塑件及模具结构特点,噴嘴,第 4段,第 3段,第 2
3、段,第 1段,300-315,315-330,315-330,310-320,300-315,C,料筒温度分布图,8.1注射成形原理及工艺特点,喷嘴温度:喷嘴温度通常是略低于料筒最高温度的,这是为了防止熔料在直通式喷嘴可能发生的“流涎现象”。喷嘴温度也不能过低,否则将会造成熔料的早凝而将喷嘴堵塞,或者由于早凝料注入模腔而影响制品的性能。模具温度:模具温度对制品的内在性能和表观质量影响很大。模具温度的高低决定于塑料结晶性的有无、制品的尺寸与结构、性能要求,以及其它工艺条件(熔料温度、注射速度及注射压力、模塑周期等)。,8.1注射成形原理及工艺特点,(2)压力 注塑过程中压力包括塑化压力(背压)和
4、注射压力两种,并直接影响塑料的塑化和制品质量。塑化压力:(背压)采用螺杆式注射机时,螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称为塑化压力,亦称背压。 增加塑化压力常能使熔体的温度均匀,色料的混合均匀和排出熔体中的气体。一般操作中,塑化压力的决定应在保证制品质量优良的前提下越低越好,其具体数值是随所用的塑料的品种而异的,但通常很少超过20MPa。,8.1注射成形原理及工艺特点,注射压力:在当前生产中,几乎所有的注射机的注射压力都是以柱塞或螺杆顶部对塑料所施的压力为准的。注射压力在注塑成型中所起的作用是,克服塑料从料筒流向型腔的流动阻力,给予熔料充模的速率以及对熔料进行压实。确定注射压力的原则:热
5、塑性塑料一般取40130MPa;热固性塑料一般应取大些,100170MPa;柱塞式大于螺杆式。,保压,8.1注射成形原理及工艺特点,(3)时间 完成一次注射模塑过程所需的时间称成型周期,也称模塑周期。成型周期直接影响劳动生产率和设备利用率。因此,在生产过程中,应在保证质量的前提下,尽量缩短成型周期中各个有关时间。在整个成型周期中,以注射时间和冷却时间最重要,它们对制品的质量均有决定性的影响。注射时间中的充模时间直接反比于充模速率,生产中充模时间一般约为3-5秒。,8.1注射成形原理及工艺特点,注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压力时间,在整个注射时间内所占的比例较大,一般约为20-120秒
6、(特厚制件可高达510分钟)。在浇口处熔料封冻之前,保压时间的多少,对制品尺寸准确性有影响,若在以后,则无影响。保压时间也有最佳值依赖于料温,模温以及主流道和浇口的大小。如果主流道和浇口的尺寸以及工艺条件都是正常的,通常即以得出制品收缩率波动范围最小的压力值为准。,8.1注射成形原理及工艺特点,冷却时间主要决定于制品的厚度,塑料的热性能和结晶性能,以及模具温等。冷却时间的终点,应以保证制品脱模时不引起变动为原则,冷却时间性一般约在30120s之间,冷却时间过长没有必要,不仅降低生产效率,对复杂制件还将造成脱模困难,强行脱模时甚至会产生脱模应力。 成型周期中的其它时间则与生产过程是否连续化和自动
7、化以及连续化和自动化的程度等有关。,8.1注射成形原理及工艺特点,3.注塑成型特点(1)成型周期短(2)对各种塑料的适应性强(3)生产效率高,易于实现自动化生产(4)注塑成型所需设备昂贵,模具结构比较复杂,制造成本高,所以注塑成型特别适合于大批量生产。,8.1注射成形原理及工艺特点,8.2注塑模的分类及结构组成,1.注塑模具的结构组成 注塑模的基本结构都是由定模和动模两大部分组成的。定模部分安装在注塑机的固定板上,动模部分安装在注塑机的移动板上。 注塑成型时,定模部分和随液压驱动的动模部分经导柱导向而闭合,塑料熔体从注塑机喷嘴经模具浇注系统进入型腔;注塑成型冷却后开模,即定模和动模分开,一般情
8、况下塑件留在动模上,模具顶出机构将塑件推出模外。,8.2注塑模的分类及结构组成,根据模具上各部件的作用不同,一般注塑模可由以下几个部分组成: (1)成型零部件 成型零部件是指定、动模部分中组成型腔的零件。通常由凸模(或型芯)、凹模、镶件等组成,合模时构成型腔,用于填充塑料熔体,它决定塑件的形状和尺寸,如图所示的模具中,动模板1和凸模7成型塑件的内部形状,定模板2成型塑件的外部形状。 (2)浇注系统 浇注系统是熔融塑料从注塑机喷嘴进入模具型腔所流经的通道,它由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。,8.2注塑模的分类及结构组成,(3)导向机构 导向机构分为动模与定模之间的导向机构和顶出机构的导向机构
9、两类。前者是保证动模和定模在合模时准确对合,以保证塑件形状和尺寸的精确度,如图中导柱8、导套9;后者是避免顶出过程中推出板歪斜而设置的,如图推板导柱16、推板导套17。(4)脱模机构 用于开模时将塑件从模具中脱出的装置,又称顶出机构。其结构形式很多,常见的有顶杆脱模机构、推板脱模机构和推管脱模机构等。图中推杆13、推杆固定板14、拉料杆15、推杆18和复位杆19组成顶杆脱模机构。,8.2注塑模的分类及结构组成,(5)侧向分型与抽芯机构 当塑件上的侧向有凹凸形状的孔或凸台时,就需要有侧向的凸模或型芯来成型。在开模推出塑件之前,必须先将侧向凸模或侧向型芯从塑件上脱出或抽出,塑件才能顺利脱模。使侧向
10、凸模或侧向型芯移动的机构称为侧向抽芯机构。下图为一斜导柱驱动型芯滑块侧向抽芯的注塑模,侧向抽芯机构是斜导柱10、侧型芯滑块11、锁紧块9和侧型芯滑块的定位装置(挡块5、滑块拉杆8、弹簧7)等组成。,带侧向抽芯注塑模,8.2注塑模的分类及结构组成,(6)加热和冷却系统 为了满足注塑工艺对模具的温度要求,必须对模具温度进行控制,所以模具常常设有冷却系统并在模具内部或四周安装加热元件。冷却系统一般在模具上开设冷却水道。 (7)排气系统 在注塑成型过程中,为了将型腔内的空气排出,常常需要开设排气系统,通常是在分型面上有目的地开设若干条沟槽,或利用模具的推杆或型芯与模板之间的配合间隙进行排气。小型塑件的
11、排气量不大,因此可直接利用分型面排气,而不必另设排气槽。 (8)其它零部件 如用来固定、支承成型零部件或起定位和限位作用的零部件等。,8.2注塑模的分类及结构组成,注塑模具的分类:按成型工艺特点:热塑性塑料注塑模、热固性塑料注塑模、低发泡塑料注塑模和精密注塑模;按其使用注塑机的类型:卧式注塑机用注塑模、立式注塑机用注塑模和角式注塑机用注塑模;按模具浇注系统:冷流道注塑模、绝热流道注塑模、热流道注塑模和温流道注塑模;按模具型腔数:单型腔和多型腔模具。按总体结构特征:单分型面、双分型面、斜导柱侧向分型抽芯、带活动镶件、定模带有推出装置和自动卸螺纹注塑模具。,8.3分型面,定义:取出塑件和浇注系统凝
12、料分型面的方向尽量与注塑机开模垂直方向形状:平面,斜面,曲面,表示方法,8.3分型面,选择分型面的位置时应遵守以下原则: 1分型面应设置在塑件外形最大轮廓处。 2 使塑件留在动模一边,利于脱模,8.3分型面,3 将同心度要求高的同心部分放于分型面的同一侧,以保征同心度,8.3分型面,4分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处,应保证塑件的外观质量。,8.3分型面,5 分型面作为主要排气面时,分型面设于料流的末端。,8.4浇注系统,浇注系统:指由注射机喷嘴中喷出的塑料熔体进入型腔的流动通道。,作用:使塑料熔体平稳有序地填充型腔,并在填充和凝固过程中把注射压力充分传递到各个部分,以获得组织致密的
13、塑件。,分类:普通浇注系统:冷流道,8.4浇注系统,8.4浇注系统,浇注系统设计原则,2.要能保证塑件的质量(避免常见的充填问题 ),熔接痕的存在主要会影响外观,使得产品的表面较差;而出现熔接痕的地方強度也会较差。,尽量避免出现熔接痕,1.要适应塑料的成型性能,8.4浇注系统,尽量避免过度保压和保压不足,当浇注系统设计不良或操作条件不当,会使熔料在型腔中保压时间过长或是承受压力过大就是过度保压。过度保压会使产品密度较大,增加內应力,甚至出现飞边。,过度保压,8.4浇注系统,尽量减少流向杂乱,流向杂乱会使塑件强度较差,表面的纹路也较不美观。,8.4浇注系统,尽量减小及缩短浇注系统的截面及长度,减
14、小塑料用量和模具尺寸,尽量减少塑料熔体的热量损失与压力损失,尽可能做到同步填充,一模多腔情形下,要让进入每一个型腔的熔体能够同时充满,而且使每个型腔的压力相等。,8.4浇注系统,有利于型腔中气体的排出,防止型芯的变形和嵌件的位移,8.4浇注系统,1.主流道设计,作用:是连接注射机喷嘴和模具型腔的桥梁,是熔体进入型腔的过程中最先经过的部位。,设计要点:,截面形状、锥度、孔径、长度、球面R、圆角r,8.4浇注系统,主浇道穿过两块模板时应呈阶梯状,或采用浇口套,8.4浇注系统,定位圈与浇口套的关系,8.4浇注系统,主流道的表面粗糙度Ra0.8m。浇口套材料为T8A、T10A等,热处理淬火硬度HRC5
15、357。浇口套常采用先装配后再磨配加工。,8.4浇注系统,2.分流道设计,作用:使塑料熔体的流向得到平稳的转换并尽快地充满型腔。,流道的截面形状会影响到塑料熔体在流道中的流动以及流道內部的塑料熔融的体积。,8.4浇注系统,(1)分流道的截面形状,圆形截面,优点:流道形状效率较高。,缺点:增加制作费用及成本,稍不注意会造成流道交错而影响流动效率。,8.4浇注系统,矩形截面,流道效率与圆形相当,但面积却比圆形流道多出27%,增加了浇注系统凝料,而且会造成推出力增加的现象。,8.4浇注系统,梯形截面,面积比圆形流道多出39%,更加浪费,但是与圆形流道相比的唯一优点是制造简便。,8.4浇注系统,U形截
16、面,又称改良式梯形流道,結合圆形与梯型的优点改良而成,面积仅比圆形流道多出14%。,8.4浇注系统,六角形截面,其面积仅为圆形流道的82%,是最理想的浇道,但是制造不易,通常不考虑使用。,8.4浇注系统,(3)分流道的尺寸设计,8.4浇注系统,流道的直径过大:不仅浪费材料, 而且冷却时间增长, 成型周期也随之增长, 造成成本上的浪费。 流道的直径过小:材料的流动阻力大, 易造成充填不足, 或者必须增加射出压力才能充填。 因此流道直径应考虑塑料流动性并适合产品的重量或投影面积。,8.4浇注系统,8.4浇注系统,分流道长度宜短, 因为长的流道不但会造成压力损失,不利于生产性,同時也浪费材料;但过短
17、, 产品的残余应力增大, 并且容易产生毛边。,b梯形大底边宽度,mm m塑件的质量,g L分流道的長度,mm h 梯形的高度,mm,梯形截面分流道的尺寸可按如下经验公式计算:,8.4浇注系统,流道排列的原则,尽可能使熔融塑料从主流道到各浇口的距离相等。 使型腔压力中心尽可能与注射机的中心重合。,流道的布置,自然平衡 人工平衡,不平衡,自然平衡,人工平衡,(4)分流道的布置,8.4浇注系统,平衡式布置,非平衡式布置,8.4浇注系统,L1=610mm,L2=36mm,L3=610mm。L的尺寸根据型腔的多少和型腔的大小而定。,(5)分流道的长度,8.4浇注系统,(6)分流道的制造要点,8.4浇注系
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