塑料成型工艺与模具设计实验指导书

塑料成型工艺与模具设计实验指导书郭玉波沈俊芳编洛阳理工学院2012年02月1学生实验守则一、学生在实验前必须认真预习实验内容，掌握实验原理、实验目的和实验方法，经实验指导教师抽查合格后方能开始实验。未达到预习要求的学生应重新预习，经指导教师检查合格后方能进行实验。二、学生实验时应听从教师指导，严格按照仪器设备操作规程进行操作，严格遵守实验室各项规章制度。三、学生要爱护实验仪器设备和室内其他设施，节约实验材料，使用前应仔细检查设备，准备好后经实验指导教师许可后方可实验。如遇设备故障应及时报告实验指导教师，对丢失或操作不当者，要及时报告，并按“洛阳理工学院仪器设备损坏、丢失赔偿制度”进行处理。四、实验结束后要如实填写“实验仪器设备使用记录本”。经实验室工作人员检查仪器设备、工具材料无误后方可离开。五、实验时不准大声喧哗和打闹，不准吸烟和随地吐痰，不准乱丢纸屑和杂物，不准穿拖鞋、背心和裤衩进入实验室，要保持实验室整洁和肃静。六、学生未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备和其他物品，不准私自携带物品出室。七、学生应认真按时完成实验报告，对教师退回的报告要认真重做。前次实验报告不合格或未交者，不准参加后续实验。最后一次实验结束后，应将实验报告交实验指导教师留存。八、实验时应注意安全，防止发生人身和设备事故。如发生事故应立即切断电源，迅速报告指导教师，并保护现场（不得自行处理），待指导教师查明原因后排除故障方可继续实验。2目录目录........................................................................................................................2实验一注射成型实验............................................................................................3实验二注塑机实验................................................................................................8实验三塑料成型工艺综合实验..........................................................................15塑料成型工艺实验报告........................................................................................203实验一注射成型实验一、实验目的（1）分析制品成型工艺条件之间的关系，（2）明确制品工艺分配关系和拟定合理的工艺条件（3）查找导致废品的成型工艺因素，学会调整成型参数；二、实验内容1、实验内容（1）观察典型塑料零件注射加工过程，弄清注射周期各步骤状况，包括，预塑、注射、保压、冷却、开模、推出、取件、合模。在此周期中，冷却时间与预塑时间的一段重合。（2）观察模具与注射机的关系。（3）认识注射工艺参数温度：注射过程控温部分及原理，温度的设定方法及调节方法、温度与注射产品质量的影响。压力：注射过程压力控制部位及原理，压力的设定方法及调节方法、压力对注射产品质量的影响。时间：注射过程时间控制部位及原理，时间控制的设定方法及调节方法、时间对注射产品质量的影响。2、实验程序（一）开机与调试打开电源，预热注塑机。同时设定料温，让模具试运行，在升温过程中，通过开、闭模具,空顶出模具观察模具是否安装、调试停当，同时观察模具与注塑机关系。（二）闭模4动模快速进行闭合，与定模将要接触时，合模动力系统自动切换成低压（即试合模压力）以低速靠拢后，再切换成高压将模具合紧。（三）注射装置前移动和注射确认模具合紧后，注射装置前移，使喷嘴与模具贴合。液压油进入注射油缸，推动与油缸活塞杆相连接的螺杆，将螺杆头部均匀塑化的物料以规定的压力和速度注入模具型腔，熔料充满模腔的时间极短。熔体能否充满模腔与注射压力、注射速度、料温密切相关。注射压力使熔体克服料筒、喷嘴、浇注系统流道、模腔等处流动阻力，以一定的充模速度注射模腔，一经注满，模腔等处的压力即会迅速增大到最大值，而充模速率迅速下降，熔料受到压实。在其它工艺条件不变时，注射压力过高，则熔料在模腔内充填充过量；注射压力过低，则熔料充模不足，在制品外观质量和内在性能上都有相应影响。确定注射压力、注射速度大小时，需考虑原料、制品、模具、注射机、以及其它工艺条件等情况，参考经验数据，分析成型过程及制品外观，通过实际成型检验，最终确定。（四）保压注射模腔的熔料，由于冷却作用，物料产生收缩，出现空隙，为此须对熔料保持一定的压力使之继续流入进行补缩、增密。这时，螺杆作用面的压力为保压压力。保压时螺杆位置将会少许前移。保压程序中主要控制的工艺条件是保压压力和保压时间。它们对于提高制品密度，稳定制品形状，改善制品质量均有关系。保压压力可以等于或低于注射压力，大小以施行压实、补缩作用为量度。保压时间以保持到浇口刚封闭为好。过早卸压会引起物料倒流，产生制品不足的毛病；而保压时间过长或保压压力过大，过量的填充会使浇口周围形成内应力，易引起开列，还会造成脱模困难。（五）冷却和预料完成保压过程，卸除保压压力之后，模腔内的塑料还需要一段时间来与模具进行热交换冷却定型。该段冷却时间的长短与塑料的结晶性能、状态转变温度、制品厚度、刚性、模具冷却效率、模温等有关。最短冷却时间应以制品在脱模时，具有抗拒退顶变形的足够刚性为限。在保证制品质量的前提下，为获得良好的设备效率和5劳动效率，要尽量减少冷却时间和其它程序的时间，以求缩短成型周期。影响冷却过程的重要因素，除了冷却时间外，还有模温度控制。提高模温度不仅有助于保持熔体温度，便于溶体流动，对充模有益，而且可以调整塑料的冷却速度，使之均匀一致。模具温度还利于松弛分子取向，减少壁厚或流程长、形状复杂的制品因补缩不足、收缩不均、内应力高引起的弊病。但是，模温高与缩短冷却时间又是相矛盾的。对于结晶性塑料，模温直接影响其结晶度和晶体构型。塑料在模腔内冷却定型的温度上限处成型塑料的玻璃化温度或热变形温度确定。制品在模内冷却定型的同时，注射机的螺杆在液压马达驱动下带动塑料流动，由于螺杆头部熔料压力作用，使螺杆在转动的同时又向后腿（螺杆后移距离反映出螺杆头部所积存的熔料体积），当达到成型制品所需的计量值时，螺杆即停止转动和后移，完成预塑程序，准备再次注射。预塑过程中，螺杆头部熔料压力及注射油缸内液压油回泄阻力分别称为塑化压力及背压。提高背压，物料受剪切增强，熔料温度上升，熔料的均化程度改善。但是，螺杆输送能力减小，和螺杆转速低时一样，会延长预塑时间；低背压与低螺杆转速下预塑时，因为转动惯量降低，利于提高螺杆计量和精确度。背压一般为注射压力。对于热稳定性差或者熔体粘度低的材料应该选择较低的背压。对于热稳定性差或熔体粘度高的材料不适宜选择过高的螺杆转速。料筒温度可以分为二至五段控制，由后段至前段逐渐增加温度，分布差通常在60摄氏度以内。应避免喷嘴温度过低，发生物料凝结阻塞喷嘴现象，或喷嘴温度过高，出现“流涎”现象。（六）注射装置后退和开模推出制品预塑过程完成时，为避免喷嘴与模具长时间接触散热而形成冷料，可将注射装置后退，让喷嘴脱开模具。模腔内物料冷却定型后，合模装置即行开模，由推出机构实现制品脱模动作。并准备再次闭模。三、原材料PP、ABS四、主要仪器设备力马注射成型机LM90L3注射模（一模两腔）6游标卡尺（精确度0.001mm）五、实验方法和方案的制定方法：在原料、注射机、模具不变条件下，仅改变若干成型工艺条件制取制品。方案指导思想：要求改变三大工艺参数之一，观察对制品质量的影响。同学们也可有目的地制定其它方案，如改变二个或三个工艺参数，观其综合效应（和要求方案比较）。（一）准备工作1、阅读使用注射机的资料，了解设备的工作原理、安全要求和使用程序。2、了解原料的成型性能和制品质量要求。参考有关资料、初步拟定实验条件：原料的干燥条件（根据学校情况可选择做）料筒温度：前段180~200℃中段200~220℃后段160~170℃喷嘴温度170~190℃螺杆转速0~170r/min保压时间20~60S模具温度40~80℃冷却时间15~50S制品的后处理条件（可选择做）3、按实验设备使用说明书和操作规程要求，做好注射机的检查、维护工作。4、动作/低压开、合模操作、安装好实验模具。（二）成型制品1、用手动操作方式，在注射机温度仪器指示值达到实验条件时，再恒温10～20分钟，加入塑料施行预塑。用慢速度进行对空注射，观察喷嘴流出的料条的离模膨胀和不均匀收缩现象。料条若光滑明亮，无变色，银丝、气泡，说明原料质量及预塑条件基本适用，可以制取制品。2、用手动操作方式，依次进行闭模------注射装置前移------注射（充模）------保压------预塑/冷却------注射装置后退------开模------推出制品------推出装置复位等操作。7读出注射压力（表值）、螺杆前进的距离及时间、保压（表值）、缓冲垫厚度、背压及驱动螺杆的液压力（表值）等数值，并记录料筒温度、喷嘴加热值、注射时间、冷却时间和成型周期。3、用半自动操作方式，在确定的实验条件下，连接稳定地制取5模以上作为第一组制品。然后依次变化下列工艺条件：注射速度注射压力保压时间冷却时间料筒温度（调节料筒温度后有适当的恒温时间）制取第二、三、四、五、六组制品。5、观察各组制品成型过程，记录发生情况和制品外观质量、尺寸变化。六、实验报告1、实验内容记录（1）注射制品名称、塑料材料、颜色等。（2）实验过程记录，实验过程分几步，每一步做什么工作。（3）实验设备等，注射机、模具规格、型号。（4）制品质量测量记录。2、实验过程分析分析温度、压力、时间三要素对塑料产品质量的影响。8实验二注塑机实验一、实验目的1、了解注塑加工的原理及注塑机的结构。2、了解注塑机的使用和保养常识。3、了解注塑机的操作。二、实验内容1、讲解注塑加工的原理、特点和应用。2、讲解注塑机的结构、组成、使用和保养。3、现场操作注塑机，演示加工过程（手动、半自动和全自动）。三、实验设备力马注塑机LM90L3一台。四、注塑加工介绍1、注塑成型原理注塑成型也称为注射成型,它是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一,可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制件.注塑成型原理-----将塑料颗粒定量加入到注塑机的料筒内,通过料筒的传热,以及螺杆转动时产生的剪切摩擦作用使塑料逐步熔化呈粘流状态熔体,然后在柱塞或螺杆的高压推挤下,以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注入到温度较低的闭合模具的型腔中.由于模具的冷却作用,使模腔内的熔融塑料逐渐凝固并定型,最后开启模具便可以从模腔中推出具有一定形状和尺寸的注塑件.注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是实现和保证成型制品质量的前提，而为满足成型的要求，注射必须保证有足够的压力和速度。同时，由于注射压力很高，相应地在模腔中产生很高的压力（模腔内的平均压力一般在20～45MPa之间），因此必须有足够大的合模力。由此可见，注射装置和合模装置是注塑机的关键部件。2、注塑机的分类：9注塑机根据塑化方式分为柱塞式注塑机和螺杆式注塑机，按机器的传动方式又可分为液压式、机械式和液压——机械（连杆）式，按操作方式分为自动、半自动、手动，按外形分为卧式、立式、角式，按注射压力，锁模力分为大型、中型、小型。3、成型前的准备工作：包括：物料加工性能的检验（测定塑料的流动性、水分含量等）；原料加工前的染色和选粒；粒料的预热和干燥；嵌件的清洗和预热；试模和料筒清洗等。五、LM90L3注塑机介绍：LM90L3注塑机是宁波成路双马公司开发的一种高效、精密曲肘式注塑成型机。主要包括：锁模部分、射胶部分、机门、机架、液压系统及电气控制部分。各部分功能如下：锁模部分：保证模具可靠闭紧和