第三章注射成型原理及工艺

第3章塑料注射成型原理及工艺3.1注射成型原理及工艺1.热塑性塑料的工艺性能有哪些？问题：第3章塑料注射成型原理及工艺3.1注射成型原理及工艺目的和要求：1.了解注塑工艺过程及工艺条件的选择；2.掌握工艺条件对塑件质量的影响。重点难点：难点：工艺条件与各个因素之间的关系重点：成型时间成型温度成型压力第3章塑料注射成型原理及工艺——又称注射成型(InjectionMolding)，主要用于热塑性塑料的成型，也可用于热固性塑料的成型。3.1注射成型原理及工艺(P53)3.1.1注射成型原理及注射机注射模塑颗粒、粉状塑料注射机料筒加热熔融充模冷却固化塑件第3章塑料注射成型原理及工艺合模单元注射单元3.1注射成型原理及工艺3.1.1注射成型原理及注射机1.注射机的主要作用顶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，达粘流态第3章塑料注射成型原理及工艺3.1注射成型原理及工艺2.注射机的分类3.1.1注射成型原理及注射机——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。按外形可分为：卧式、立式和角式注射机。塑化注射机按塑化方式分为：柱塞式注射机和螺杆式注射机。第3章塑料注射成型原理及工艺3.1注射成型原理及工艺3.1.1注射成型原理及注射机3.柱塞式注射机第3章塑料注射成型原理及工艺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。塑料靠料筒壁传热，柱塞推动塑料无混合作用，易产生塑化不均的现象。3.1注射成型原理及工艺3.1.1注射成型原理及注射机3.柱塞式注射机①塑化不均：②最大注射量受限：③注射压力损失大：柱塞式注射机存在的缺点：第3章塑料注射成型原理及工艺从柱塞开始接触塑料到压实塑料，注射速度逐渐增加。3.1注射成型原理及工艺⑤易产生层流现象且料筒难于清洗3.1.1注射成型原理及注射机3.柱塞式注射机④注射速度不均：4.螺杆式注射机柱塞式注射机存在的缺点：第3章塑料注射成型原理及工艺3.1注射成型原理及工艺3.1.1注射成型原理及注射机4.螺杆式注射机合模注射保压冷却开模顶件合模注射螺杆预热螺杆式注射机模塑工作循环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。第3章塑料注射成型原理及工艺3.1注射成型原理及工艺3.1.1注射成型原理及注射机4.螺杆式注射机螺杆式注射机的优点：加热缸內的材料滞留处少，热稳定性差的材料也很少因滞留而分解。由于加热缸的压力损失小，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3章塑料注射成型原理及工艺3.1注射成型原理及工艺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熔化作用，增加了塑化能力。3.1.1注射成型原理及注射机5.螺杆式注射机与柱塞式注射机的比较第3章塑料注射成型原理及工艺3.1.2注射成型工艺过程注射过程成型后处理成型前准备原料的检验、染色和干燥模具清理嵌件预热料筒清理退火调湿第3章塑料注射成型原理及工艺3.1.2注射成型工艺过程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第3章塑料注射成型原理及工艺3.1.2注射成型工艺过程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第3章塑料注射成型原理及工艺3.1.2注射成型工艺过程3.注射成型后处理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(100～120℃)，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。退火：调湿：退火的温度：高于使用温度10～20℃，低于相变温度10～20℃。第3章塑料注射成型原理及工艺3.1.3注射成型工艺参数温度压力时间（成型周期）第3章塑料注射成型原理及工艺3.1.3注射成型工艺参数1.温度注射成型工艺条件①料筒温度：②喷嘴温度：③模具温度：——成型周期长，脱模后翘曲变形，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Tf(Tm)~Td范围窄时，料筒温度取偏低值。料筒后端温度最低，喷嘴前端最高；在Tf(Tm)~Td之间（图3-9），保证塑料熔体正常流动，不发生变质分解；第3章塑料注射成型原理及工艺3.1.3注射成型工艺参数2.压力注射成型工艺条件①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。（补充概念）②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40～130MPa，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。第3章塑料注射成型原理及工艺——完成一次注射模塑过程所需的时间。3.1.3注射成型工艺参数3.成型时间注射成型工艺条件成型周期或总周期成型周期充模时间注射时间闭模冷却时间其它时间保压时间第3章塑料注射成型原理及工艺3.1.3注射成型工艺参数1.模塑前准备及过程（填写工艺流程图）2.螺杆式及柱塞式注射机的不同特点？思考与练习：第3章塑料注射成型原理及工艺1.注射过程分为哪几个阶段？问题：2.注射成型工艺条件有哪些？第3章塑料注射成型原理及工艺1.了解压缩成型工艺过程及工艺条件的选择；2.掌握工艺条件对塑件质量的影响。目的与要求：重点与难点：难点：工艺条件与各因素的关系重点：成型压力成型温度压缩时间第3章塑料注射成型原理及工艺塑料成型工艺规程的制订（P66）第3章塑料注射成型原理及工艺一、压缩模塑原理3.2塑料压缩模塑工艺压缩模塑1.成型方法——又称为模压成型或压制。主要用于热固性塑料的成型，也可以用于热塑性塑料的成型。粉粒状、纤维状的料置于成型温度的型腔中合模加压成型固化第3章塑料注射成型原理及工艺一、压缩模塑原理3.2塑料压缩模塑工艺2.压缩模塑特点⑴塑料直接加入型腔，加料腔是型腔的延伸。⑵模具是在塑件最终成型时才完全闭合⑶压力通过凸模直接传给塑料不易获得尺寸精度尤其是高精度的塑件不能压制带有精细、易断嵌件及较多嵌件的塑件。有利于成型流动性较差的以纤维为填料的聚合物第3章塑料注射成型原理及工艺⑸生产周期长、效率低。一、压缩模塑原理3.2塑料压缩模塑工艺2.压缩模塑特点⑷操作简单，模具结构简单。一模多腔塑件收缩小、变形小、各向性能均匀、强度高。可压制较大平面塑件或一次压制多个塑件没有浇注系统，料耗少第3章塑料注射成型原理及工艺二、模压设备3.2塑料压缩模塑工艺1.模压设备作用2.模压设备的种类按传动方式分机械式压机：螺旋式压力机液压机：水压机和油压机提供所需的压力开模顶件合模某些情况下也传递压缩过程中所需的热量第3章塑料注射成型原理及工艺3.2塑料压缩模塑工艺液压机按机身结构分立柱式用于大中型压机框架式用于中小型压机2.模压设备的种类二、模压设备第3章塑料注射成型原理及工艺2.模压设备的种类3.2塑料压缩模塑工艺液压机按加压形式分上压式：工作液缸位于上端，下部是固定工作台。下压式：工作液缸位于下端，操作不便，很少使用。为了保证压缩模塑的正常进行，应选用适当的压机，并校核模具与压机的关系。二、模压设备第3章塑料注射成型原理及工艺三、压缩模塑工艺3.2塑料压缩模塑工艺模压前的准备模压过程模压后处理预热和干燥预压嵌件的安放加料合模排气保压与固化脱模模具清理整形去应力修饰抛光特殊处理压缩模塑工作循环图第3章塑料注射成型原理及工艺为方便操作和提高塑件的质量，先用预压模将粉状、纤维状的塑料粉在预压机上压成重量一定、形状一致的锭料。三、压缩模塑工艺3.2塑料压缩模塑工艺1.模压前的准备⑴预压①预压方法：②采用预压锭料的优点：加料快而准确降低压缩率，减小压料腔尺寸，空气含量少，不仅传热快且气泡少。第3章塑料注射成型原理及工艺生产过程复杂，实际生产中一般不进行预压。三、压缩模塑工艺3.2塑料压缩模塑工艺1.模压前的准备②采用预压锭料的优点：避免加料过程粉尘飞扬，改善劳动条件。可提高预热温度，缩短预热和固化时间。锭料与塑件形状类似，便于成型复杂或带细小嵌件的塑件。第3章塑料注射成型原理及工艺三、压缩模塑工艺3.2塑料压缩模塑工艺1.模压前的准备③对压塑粉的要求：④预压条件：颗粒最好大小相间压缩率（塑料／锭料）宜为3.0左右含有润滑剂压力：压力范围40～200MPa温度：室温或50～90℃预压原则：锭料的密度达到塑件最大密度的80%第3章塑料注射成型原理及工艺三、压缩模塑工艺3.2塑料压缩模塑工艺1.模压前的准备⑵预热和干燥塑料成型前加热的目的：干燥预热塑料成型前加热的方法：高频加热红外线预热烘箱预热热板预热为压缩模提供热塑料去除水分和挥发物第3章塑料注射成型原理及工艺作为塑件中导电部分或使塑件与其它零件相连接的零件。三、压缩模塑工艺3.2塑料压缩模塑工艺1.模压前的准备⑶嵌件的安放嵌件的安放要求位置正确、平稳嵌件——常用嵌件有轴套、螺钉、螺帽、接线柱等等大嵌件在模具装上压机后要先预热第3章塑料注射成型原理及工艺三、压缩模塑工艺3.4塑料压缩模塑工艺2.模压过程⑴加料①加料的关键是加料量②定量的方法：③合理堆放塑料，粉料或粒料的堆放要做到中间高四周低，便于气体排放。容量法：方便但不很准重量法：准确、麻烦计件法：预压锭料，计数放入第3章塑料注射成型原理及工艺三、压缩模塑工艺3.4塑料压缩模塑工艺2.模压过程⑵合模②凸模触及塑料之后：减慢合模速度（利于排气）①凸模触及塑料之前：尽量加快合模速度（缩短周期，避免塑料过早固化）加料后即可合模，合模时间一般从几秒到几十秒不等。合模过程分为两个部分：第3章塑料注射成型原理及工艺合模后加压至一定压力，立即卸压，凸模稍微抬起，连续１～３次。三、压缩模塑工艺3.4塑料压缩模塑工艺2.模压过程⑶排气排除水分和挥发物变成的气体及化学反应的副产物，以免影响塑件性能与表面质量。流动性好的塑料采用迟压法，即从凸模与塑料接触到压模完全闭合的过程中停顿15~30秒。塑件带有小型金属嵌件则不采用排气操作，以免移位或损坏。方法：目的：第3章塑料注射成型原理及工艺在成型压力与温度下保持一定的时间，使交联反应进行到要求的程度。从压模闭合加压至卸压取出塑件所用的时间。三、压缩模塑工艺3.4塑料压缩模塑工艺2.模压过程⑷保压与固化欠熟过熟不足过度保压时间长短受塑料类型、预热情况、塑件形状及压缩程度的影响。保压时间：固化阶段的要求：固化程度第3章塑料注射成型原理及工艺三、压缩模塑工艺3.4塑料压缩模塑工艺2.模压过程⑸脱模复杂塑件在压力下冷却至一定温度后再脱模塑件脱模方法：模外手动推出推出机构机自动推出第3章塑料注射成型原理及工艺三、压缩模塑工艺3.4塑料压缩模塑工艺3.模压后处理用铜铲或压缩空气清理，以免损模具外观⑴模具清理⑵整形去应力在整形模中冷却脱模后放入一定温度的油池或烘箱中缓慢冷却，或者进行退火处理大型、厚壁件对薄壁易变形件第3章塑料注射成型原理及工艺三、压缩模塑工艺3.2塑料压缩模塑工艺3.模压后处理⑶修饰抛光⑷特殊处理二次加工：防潮、美观(电镀、喷涂)去飞边、毛刺、表面抛光第3章塑料注射成型原理及工艺检查塑料质量预压、预热、干燥称料清洗嵌件，嵌件预热清理压模涂脱模剂放嵌件加料合模加热加压排气加热卸压固化保温保压开模卸压脱模塑件整形去应力处理塑件送至下一工序压缩模塑工作循环第3章塑料注射成型原理及工艺2.3压注模塑成型工艺一、压注成型原理在压缩成型基础上发展起来的一种热固性塑料的成型方法，又称传递成型、挤胶成型。模具闭合热固性塑料放入加料室受热熔融塑料在压力下经浇注系统充满型腔固化成型开模取件第3章塑料注射成型原理及工艺二、压注成型特点2.3压注模塑成型工艺1.加料前模