塑料注射成型模具的设计与制造

第一部份塑料材料及注射成型塑料材料塑料材料什么是塑料材料所谓塑料简单地说就是指可塑性的材料人工合成的高分子有机化合物。在一定的温度和压力条件下，可塑造成预期的形状，并在常温下能保持既得的形状。塑料材料塑料的分类按热效应分热塑性塑料热固性塑料按大分子物理结构分（在凝固过程中是否有结晶产生来分）结晶型塑料无定形塑料（非结晶型）塑料按应用分通用塑料工程塑料塑料材料塑料材料的分类热塑性塑料什么是热塑性塑料？受热变软成为熔融状态具有可塑性，冷却后保持既得形状，再加热又软化，再次塑成另一形状。在此过程中只有物理变化没有化学变化，变化是可逆的。可以多次反复加热仍具有可塑性的塑料材料。常见的热塑性塑料：PVC、PS、PP、PE、PA、PC、POM、PMMA、ABS、PPO塑料材料热固性塑料什么是热固性塑料？加热初，具有可熔可塑性，可塑制成一定形状的塑件，继续加热，温度达到一定程度后形状固定下来不再变化，再加热也不会软化。在此过程中既有物理变化也有化学变化，变化是不可逆的。由加热硬化且只能一次性使用的塑料材料。常见的热固性塑料：酚醛塑料（PF）、环氧树脂（EP）塑料材料结晶型塑料什么是结晶？物质从溶液（溶融状态）、气态形成晶体。晶体是分子按一定的空间次序排列而成的固体。分子排列整齐，力学性能（强度、刚性、韧性）好，光学性能差，不透明或半透明。结晶形塑料主要如：PE、PP、PA、POM无定形塑料（非结晶型塑料）分子排列无规律，力学性能比较差，但光学性能比较好，通常是透明材料。无定形塑料主要如：PS、PMMA、PC、ABS塑料材料塑料材料的成型工艺特性收缩率(收缩性)塑件从热的模具中取出冷却到室温后，其尺寸发生的变化。不同材料的收缩率不同。收缩率的各向异性。比容与压缩率(压缩性)比容：单位重量的松散塑料所占的体积。压缩率：塑料的体积与塑件的体积之比。比容、压缩率大，塑料松散，充气量大，排气困难，成型周期长。塑料材料流动性什么叫流动性?塑料在一定的温度和压力条件下填充型腔的能力。流动性对注射成型的影响塑料的注射成型是塑料熔体通过流动和形变来实现的，流动性好，注射充填模腔的阻力小，易成型薄壁、复杂形状的塑件；流动性差，熔体粘度大，流动时阻力大，成型时需要足够大的注射压力，应充分考虑模具的刚性，并尽可能缩短流道长度或加大流道的截面。几种常用塑料的流动性分类流动性好：PA、PE、PP、PS流动性中等：ABS、AS、POM、PMMA流动性差：PC、PPO、聚砜（PSF）塑料材料塑料材料的成型工艺特性水敏性和热敏性有些塑料在注射成型时哪怕只含微量的水份都会使材料分解。如PC受热时间过长或湿度过高会使某些塑料分解或降解。如硬聚氯乙烯、POM结晶性应力开裂和熔体破裂成型时产生内应力，在外力或溶剂作用下产生开裂。PC、PPO、PS在恒定的温度下通过喷嘴孔的流速超过一定的值时，熔体表面会产生横向的裂纹。塑料材料常用塑料及收缩率材料名称ABS（丙烯晴-丁二烯-苯乙烯）PP(聚丙烯)PC(聚碳酸酯)POM(聚甲醛)PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)PA(聚酰胺/尼龙)(Nylon)理论范围(单位：%)0.3～0.81～2.50.4～0.81.5～31.7～2.50.5～2.5经验数值(单位：%)0.51.60.4521.81.8以上数值仅为典型数据，不同厂家不同牌号收缩率均不相同，计算模具收缩率应根据材料厂提供的数据为准，精密零件收缩率的计算前应进行试验确定。结晶型塑料在加入玻璃纤维增强后收缩率会大大的减小。注射成型机注射成型机按塑化方式分柱塞式螺杆式按外形特征分立式卧式角式按可成型塑件的精度分一般注塑机精密注塑机按锁模机构驱动方式分液压式液压-机械联合式注射机的分类注射成型机卧式注射机特征：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。注射成型机立式注射机特征：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。注射成型机角式注射机特征：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。注射成型机螺杆式注射机特点：塑料在料筒内温度均匀，塑化效率高，注射阻力小，压力损失小，注射速度快。注射成型机柱塞式注射机特点：有分流梭，更换物料不便，而且注射压力下降较大，适宜加工小塑料制品。塑化效果相对较差，不宜加工热敏树脂。塑料注射成型注射机的基本组成注射系统机身锁模系统控制系统动力和传动系统注射成型机合模系统注射系统塑料注射成型工艺塑料注射成型工艺塑料注射成型三要素塑料材料注射成型机注射成型模具注射成型原理塑料材料经加温熔融塑化，施加压力注入模腔，经过冷却固化，成为预期的形状。塑化—流动—固化过程就是注射成形过程。塑料注射成型工艺注射成型工艺过程塑料注射成型工艺闭模锁模注射充模保压增密预冷却制品冷却计量塑化开模顶件取件开模顶件取件闭模计量塑化注射充模保压增密制品冷却塑料注射成型工艺塑料注射成型工艺三要素温度、压力、时间温度：包括料筒温度和模具温度料筒、喷嘴温度——决定塑料熔体温度，料筒温度从料斗到喷嘴逐级升高，喷嘴温度通常略低于料筒最高温度；料筒最高温度应高于材料的流动化温度，并低于材料的分解温度。模具温度——模具温度影响充模效果、表面质量、机械性能和生产效率。模具温度高，充模容易，制品表面光泽度好，结晶充分，刚性好，冷却时间长，生产效率低；模具温度低，充模困难制品表面光泽度差，易出现应力开裂，收缩小，生产效力高。塑料注射成型工艺压力注射成型的压力包含注射压力、保压压力和塑化压力，塑化压力又称为背压。塑化压力影响到塑化的质量，在其它条件不变的情况下，提高塑化压力有利于塑化充分，增加熔体密度，减少熔体中的空气，但塑化压力的提高会影响到塑化的能力（单位时间内的塑化量）。所以在不影响质量的前提，塑化的压力越低越好。注射压力就是把熔体推入模腔的压力，压力大，速度提高，剪切大温度提高，熔体粘度降低，制品熔接处强度提高、收缩率下降；内应力增加，压力过高速度过快熔体喷射将空气带入模腔容易引起制品出现银丝、气泡。保压压力是注射结束螺杆停止向前推到压力撤除这段时间之间的压力，保压力大，制品密实、饱满，收缩减小，内应力增加。塑料注射成型工艺时间注射成型中时间对制品质量影响最大的是注射时间和冷却时间，注射时间又可分为充模时间和保压时间。注射时间影响到是否具有足够的时间将模腔充填完整，并能有足够时间的保压补缩，保证制品饱满。但注射时间过长既影响生产效率又会增加制品的内力。冷却时间是制品在模具中停留的时间（注射结束到模具打开），冷却的目的是使熔体塑料完全固化，不至造成制品在脱离模具后产生变形。这个时间长短一般根据材料特性制品壁厚、制品形状及模具温度而定。冷却时间长，制品脱模后的变形小，收缩相应减小，但时间过长会引起脱模困难，同时也影响生产效率。