注射模设计基础.ppt

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1、注射模设计基础,注射成型设备 注射成型原理及工艺特性 注射模的组成 注射模与注射机的关系,目的和要求：,1.掌握注射成型原理及其成型特点；2.了解注射成型工艺过程及工艺条件的选择；3.掌握注射成型工艺条件对塑件质量的影响。4.掌握注塑模的结构,重点和难点：,难点：工艺条件与各个因素之间的关系重点：成型温度 成型压力 成型时间 注塑模结构,注射模设计基础,又称注射模塑(Injection Molding)，主要用于热塑性塑料的成型，也可用于热固性塑料的成型。,一、注射成型原理,注射成型,颗粒、粉状塑料,注射机料筒,加热熔融,充模,冷却固化,塑件,第一节注射成型设备,一、注射成型原理,第一节注射成

2、型设备,注射成型特点：,成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料制件；对各种塑料的适应性强；生产效率高，产品质量稳定，易于实现自动化生产。,一、注射成型原理,第一节注射成型设备,所以注射成型广泛地用于塑料制件的生产中，30%。但注射成型的设备及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料制件的生产。,合模单元,注射单元,二、注射成型设备,1.注射机的主要作用,顶出塑件；,开模与合模动作；,注射结束，进行保压与补缩；,在一定压力和速度下将塑料注入型腔；,加热熔融塑料，达到粘流态；,第一节注射成型设备,2.注射机的分类,塑化 指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良好的可塑性的过程

3、。,注射机按塑化方式分为：柱塞式和螺杆式,二、注射成型设备,第一节注射成型设备,很大一部分压力用在压实固体塑料和克服塑料与料筒摩擦。,最大注射量取决于料筒的塑化能力（与塑料受热面积有关）与柱塞直径与行程。,塑料靠料筒壁和分流梭传热，柱塞推动塑料无混合作用，易产生塑化不均的现象。,A.柱塞式注射机,塑化不均：,最大注射量受限：,注射压力损失大：,柱塞式注射机存在的缺点：,二、注射成型设备,从柱塞开始接触塑料到压实塑料，注射速度逐渐增加。,易产生层流现象且料筒难于清洗,注射速度不均：,第一节注射成型设备,B.螺杆式注射机,二、注射成型设备,合模,注射,保压,冷却,开模,顶件,合模,注射,冷却总时间

4、,螺杆式注射机注射成型工作循环,预塑,第一节注射成型设备,螺杆式注射机的优点：,借助螺杆的旋转运动，材料內部也发热，均勻塑化，塑化能力大。,B.螺杆式注射机,二、注射成型设备,加热料筒內的材料滞留少，热稳定性差的材料也很少因滞留而分解。,由于加热料筒的压力损失小，用较低的注射压力也能成型。,成型周期短、效率高，生产过程可实现自动化,可成型形状复杂、尺寸精度要求高及带各种嵌件的塑件。,第一节注射成型设备,螺杆式较柱塞式多一旋转动作，产生分力(Ft)，可使材料在螺旋槽间产生混炼作用，增加了塑化能力。,螺杆式注射机与柱塞式注射机的比较:,二、注射成型设备,第一节注射成型设备,按外形可分为：卧式、立式

5、和角式注射机。,2.注射机的分类,二、注射成型设备,第一节注射成型设备,立式注塑机 它的注射装置垂直装设，并与锁模机构移动方向成一条轴线。优点：占地面积小，拆装模具方便，易于安放嵌件等。缺点：塑件推出后需由人工取出，不易实现全自动操作。,卧式注塑机 它的注射装置轴线与锁模机构轴线呈一条直线并水平排列。优点：机身较低，利于操作和加料，可实现全自动操作，机床因重心低而稳定。缺点：模具装拆与嵌件安放都比较麻烦，机床占地面积较大。,第一节注射成型设备,直角式注塑机 其注射装置轴线与锁模机构轴线相互正交垂直。优点：结构简单，便于自制，适于一模仅成型一件，而中心部位不留有浇口痕迹，适用于带有自动回转脱螺纹

6、机构的模具。缺点：占地面积介于立式和卧式两者之间，注射量的提高也受到限制。此外，还有多工位旋转式注塑机、双色注塑机等专用注塑机。,第一节注射成型设备,一、注射成型工艺,2.注射过程,3.成型后处理,1.成型前准备,原料的检验、染色和干燥,模具清理、涂脱模剂、预热,嵌件预热,料筒清理,退火处理,调湿处理,加料、塑化、充模、保压、倒流、冷却、脱模,第二节注射成型原理及工艺特性,1.温度,2.压力,3.时间（成型周期）,二、注射成型工艺参数,第二节注射成型原理及工艺特性,1.成型前准备,原料检验,原料染色,原料干燥,质量体积,流动性,水分及挥发物含量,收缩率,烘箱干燥,红外线干燥,热板干燥,高频干燥

7、,三、注射成型工艺,第二节注射成型原理及工艺特性,2.注射过程,原料检验预处理,合模,注射,装入料斗,保压,脱模,装入嵌件,清理料筒清理模具涂脱模剂,嵌件清理、预热,预塑化,塑件后处理,冷却,加料、塑化、充模、保压、倒流、冷却、脱模,三、注射成型工艺,第二节注射成型原理及工艺特性,3.注射成型后处理,将塑件放在一定温度的红外线或循环热风烘箱、液体介质中（矿物油，石蜡）一段时间，再缓慢冷却。,将刚从模具中脱出的塑件放在热水中(100120)，隔绝空气，进行防氧化处理，达到吸湿平衡。调湿后缓冷至室温。适用于吸湿性强的PA类塑料。目的：使塑件的颜色、性能以及尺寸得到稳定,退火处理：,调湿处理：,退火

8、的温度：高于塑件使用温度1020，低于塑料热变形温度1020。,三、注射成型工艺,第二节注射成型原理及工艺特性,目的：减少由于塑料在料筒内塑化不均匀或在型腔内冷却速度不同，致使塑件内部产生的内应力。,1.温度,料筒温度：,喷嘴温度：,模具温度：,成型周期长，翘曲变形，影响尺寸精度；,产生较大内应力，开裂，表面质量下降。,温度过高,温度太低,略低于料筒最高温度：防止熔料在喷嘴处产生“流涎”现象；但温度也不能太低，否则易堵塞喷嘴。,当f(m)d范围窄时，料筒温度取偏低值。,分布：料筒后端温度最低，喷嘴前端最高；,在f(m)d之间，保证塑料熔体正常流动，不发生变质分解；,四、注射成型工艺参数,第二节

9、注射成型原理及工艺特性,影响塑料熔体的充型能力及塑件的内在性能和外观质量。,选择取决于塑料的特性,塑化压力：,又称背压（螺杆头部熔体在螺杆转动后退时所受到的压力），由液压系统溢流阀调整大小。,注射压力：,柱塞或螺杆头部对塑料熔体施加的压力。注射压力的大小一般为40130MPa，它的作用是克服熔体的流动阻力，保证一定的充模速率。,注射压力与塑料品种、注射机类型、模具浇注系统结构尺寸、塑件壁厚流程大小等因素有关。,2.压力,四、注射成型工艺参数,第二节注射成型原理及工艺特性,完成一次注射成型过程所需的时间。,成型周期或总周期,成型周期,充模时间,注射时间,模内冷却时间,其它时间,保压时间,3.时间

10、（成型周期）,四、注射成型工艺参数,第二节注射成型原理及工艺特性,注射模的结构组成,注射模,定模动模,根据注射模上各零部件所起作用细分,1.成型零部件2.浇注系统3.导向系统4.推出机构5.温度调节系统6.排气系统7.支承零部件-模架8.侧向分型与抽芯机构,注射模的结构组成,第三节注射模与注射机的关系,设计注射模时，首先要确定模具的结构、类型和一些基本的参数和尺寸，如：模具的型腔个数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需用的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等。上述这些数据都与注射机的有关性能参数密切相关，如果两者不相配，则模具无法使用。故，必须校核有关参数。,

11、一、型腔数目的确定和校核,1.按注射机的额定塑化量确定型腔数目和校核,n(KMt/3600-m2)/m1,K：注射机额定塑化量的利用系数，一般取0.8,M：注射机的额定塑化量，g/h或cm3/h,t：成型周期，s,m2：浇注系统所需塑料质量或体积，g或cm3,m1：单个塑件的质量或体积，g或cm3,n：型腔数目,第三节注射模与注射机的关系,一、型腔数目的确定和校核,2.按注射机的额定锁模力确定型腔数目和校核,n(F-pA2)/pA1,F：注射机的额定锁模力，N；,p：塑料熔体对型腔的压力，MPa，一般取注射压力的80%；,A2：浇注系统在模具分型面上的投影面积，mm2,A1：塑件在模具分型面上

12、的投影面积，mm2,第三节注射模与注射机的关系,一、型腔数目的确定和校核,在模具分型面上的投影面积满足：,nA1+A2A,A：注射机允许使用的最大成型面积，mm2,A2：浇注系统在模具分型面上的投影面积，mm2,A1：塑件在模具分型面上的投影面积，mm2,第三节注射模与注射机的关系,塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素，其数值越大需要的锁模力就越大，若超过了注射机允许使用的最大成型面积，将会出现涨模溢料现象。,一、型腔数目的确定和校核,额定锁模力校核：,（n A1+A2）pF,F：注射机的额定锁模力，N；,p：塑料熔体对型腔的压力，MPa，一般取注射压力的80%；,A2：浇注系统

13、在模具分型面上的投影面积，mm2,A1：塑件在模具分型面上的投影面积，mm2,第三节注射模与注射机的关系,一、型腔数目的确定和校核,3.按注射机的最大注射量确定型腔数目和校核,n(Km-m2)/m1,m：注射机允许的最大注射量，g/h或cm/h,3,4.按塑件的精度要求确定型腔数目,生产经验表明，每增加一个型腔，塑件的尺寸精度将降低4%8%。在成型高精度的塑件时，型腔数目不宜过多，通常不超过4腔，因为多型腔难以使型腔的成型条件一致。,5.根据生产经济性确定型腔数目,K：注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8,第三节注射模与注射机的关系,二、注射压力的校核,校验注射机的额定注射压力能否满足塑件

14、成型时所需的压力.,P公P注其中:P注塑料成型时所需的注射压力.P公注射机公称注射压力。,P注受注射机类型、喷嘴形式、浇注系统、型腔内阻力、模具温度、塑料流动性等因素影响；P注 太大：飞边大、脱模困难、塑件表面质量差、内应力大；P注 太小：不能顺利充满型腔、无法成型；,第三节注射模与注射机的关系,三、装模部分有关尺寸的校核,喷嘴尺寸,定位孔尺寸,拉杆间距,模具闭合厚度,安装螺孔尺寸,第三节注射模与注射机的关系,三、装模部分有关尺寸的校核,1.喷嘴尺寸,浇口套球面R和喷嘴前端球面半径R0喷嘴孔径d0和浇口套小端孔径d正确关系为：d=d0+(0.51)mm R=R0+(12)mm,第三节注射模与注

15、射机的关系,三、装模部分有关尺寸的校核,1.喷嘴尺寸,第三节注射模与注射机的关系,三、装模部分有关尺寸的校核,2.定位孔、定位圈尺寸,注射机定模板上的定位孔，模具上设定位圈。定位孔与定位圈的配合：h:小型模具取(810)mm 大型模具取(1015)mm保证：模具安装在注射机上时，模具中心线与料筒、喷嘴的中心线相重合。,第三节注射模与注射机的关系,三、装模部分有关尺寸的校核,3.拉杆间距,模具的外形尺寸应小于注射机的拉杆间距，以保证模具能安装到注射机工作台面上。,第三节注射模与注射机的关系,三、装模部分有关尺寸的校核,4.模具闭合厚度 H,HminH Hmax,第三节注射模与注射机的关系,三、装

16、模部分有关尺寸的校核,5.安装螺孔尺寸,模具重量较轻用压板固定模具重量较重的用螺钉固定,第三节注射模与注射机的关系,四、开模行程的校核,开模行程（S）：指模具开合过程中动模固定板的移动距离。S大小直接影响模具所能成型的塑件高度。A注射机最大开模行程（S）与模具厚度（H）无关：,第三节注射模与注射机的关系,四、开模行程的校核,单分型面模具：SH1+H2+(510)mm 双分型面模具：SH1+H2+a+(510)mm,第三节注射模与注射机的关系,四、开模行程的校核,B注射机最大开模行程（S）与模具厚度（H）有关：,第三节注射模与注射机的关系,四、开模行程的校核,单分型面模具：SH+H1+H2+(5

17、10)双分型面模具：SH+H1+H2+a+(510),S,第三节注射模与注射机的关系,四、开模行程的校核,侧面分型抽芯机构的最大开模程（S）：,当HcH1+H2时:S=Hc+（510）mm当HcH1+H2时:S=H1+H2+（510）mm,Hc,c,第三节注射模与注射机的关系,完成抽芯动作的开模距离,五、顶出装置的校核,中心顶杆机械顶出两侧双顶杆机械顶出中心顶杆液压顶出与两侧双顶杆机械顶出中心顶杆液压顶出与其它辅助油缸联合作用,顶出装置分类：,第三节注射模与注射机的关系,小 结,注射成型设备 注射成型原理及工艺特性 注射模与注射机的关系,作业：,1.注射过程分为哪几个阶段？,2.注射成型工艺条件有哪些？,