注塑成型原理简介概要

注塑成型原理简介CE-刘晓营2009-09-151.注塑成型原理简介2.不良现象分析及改善3.其他相关知识注塑成型的三大决定因素﹕1.注塑机2.模具3.工艺条件注塑机立式注塑机機械外形示意圖12幵模限動幵關14高壓關模限動幵關13關模限動幵關11油箱3進料管道及料斗7射出限動幵關10下模板5上模板6電控箱9馬達17冷卻器8油壓回路2油壓馬達板1射出油缸4料管15油壓表16計時表卧式注塑机B:油壓馬達系統3幵關模油缸A:鎖模系統2安全護蓋1安全門10座進退油缸導柱15散熱風扇14電熱安培表17油壓表,背壓表18蜂鳴器16電流表D:電氣系統9警報器7護蓋11料斗烘乾机12烘乾電箱6螺杆5電熱偶C:射出系統4上模架8射出油缸機械外形示意圖13顯示屏模具实体图三维模型图模具各部分模具示意图——两板模澆注系統定模板座型腔產品頂針頂針拉料杆導柱導柱型芯頂板動模板座模具示意图——三板模中間板推件板彈料板定模板膠口套定位圈型腔產品型芯導套定模板導柱塑料颗粒定义和分类塑料是指以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂，着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中能流动成型的材料。按理化特性分类根据各种塑料不同的理化特性，可以把塑料分为热固性塑料和热塑性塑料两种类型。按使用特性分类根据名种塑料不同的使用特性，通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。名词解释1．热塑性塑料加热时变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酪，聚酰胺、丙烯酸类塑料、其它聚烯侵及其共聚物、聚讽、聚苯醚，氯化聚醚等都是热塑性塑料。热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动．冷却变硬的过程是物理变化。2．热固性塑料第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一交链固化而变硬,这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三度的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。酚醛、服醛、三聚氰胺甲醒、环氧、不饱和聚酯、有机硅等塑料，都是热固性塑料。名词解释1．非结晶型塑料（无定型塑料）树脂大分子的排列是无序的。这种塑料，由于树脂分子链的结构持点，或因热力学原因，或成型过程工艺条件范围的限制，分子链不会产生有序的整齐堆砌形成结晶结构，而呈现无规则的随机排列。在纯树脂状态，这种塑料是透明的。2．结晶型塑料树脂大分子排列呈现出三向远程有序。从熔融状态冷却变为制品过程中，树脂的分子链能够有序地紧密堆砌产生结晶结构。一般所谓的结晶型塑料，实际上都是半结晶的．不像低分子晶体(例如Nacl)那样能产生100％的结晶度。树脂大分子链排列呈现出无定形相与结晶柏共存的状态。成型条件对结晶和晶态结构有明显影响，从而对制品性能有明显影响。结晶结构只存在于热塑性塑料中。二.注塑机的工作过程頂出SERVOMOTORmold注塑机的各部分功能1.合模系统2.注射系统3.加热冷卻系统4.液压系统5.润滑系统6.电控系统7.安全保护系統三.注塑周期与工作循环闭模→注射座前进→注射保压→预塑计量→冷却→开模→顶出制品等程序组成注塑過程原理1.预塑计量过程(加料段﹐熔融段﹐计量段)2.注射充模过程﹕从螺杆预塑后的位置向前运动开始的﹐将计量室中塑化好的熔体在注射油缸推力的作用下﹐螺杆产部产生注射压力﹐使熔体经过喷嘴流道﹐模具流道(主﹐分流道)最后经由浇口充满模腔3.熔体在喷嘴中的流动4.熔体中模腔中的流动5增密与保压过程6.冷却定型过程StandardCylinderNozzles标准料筒喷嘴HeatingBand加热环CylinderBore料筒主体ToMoldProvidesMechanicalandThermalConnectionFromHotCylindertoColderMold提供从热的料筒到相对冷的模具的机械和热连接同时模具的R角也必须相互吻合到模具InjectionMoldingSprueBushing主流道衬套Nozzle喷嘴Radius半径主流道衬套孔口要比喷嘴口径大0.8mm﹑尽可能地短(Filling)ThroatHeatingCoilsNozzleHopperScrewBarrelForce,TorqueFromInjectionUnit螺杆加热料斗加料口料筒螺杆有多種类型分別为了滿足各種產品在生產中所使用不同种原料而制作加料段ShotRotationandBackPressure通过螺杆回转，熔体聚集于料筒前部，反作用力使螺杆后退。回转力矩和背压出量ScrewRotationFeedsandShearsMaterialIntoaMelt.MeltCollectsIntoFrontofBarrel,ForcingScrewBack熔融段计量段MeltRequiredtoFillMoldReadyforInjectionShotInjectionPressure注射压力前端所加好的料就是将要注入模具内的熔体注射CushionPackingPressure缓冲垫保压注射注塑工艺参数一.注塑参数1.注射量2.计量行程3.余料量4.防延量5.螺杆转速6.塑化量7.预塑背压8.注射压力与保压压力9.注射速率10.注射功率温度压力时间注塑参数1.注射量1.注射量注射量是指注塑机螺杆在注射时﹐向模具内所注射的物料的熔体量(g).因此﹐注射量是由聚合物的物理性能及螺杆在料筒中的推进容积来确定的。即﹕注射量=螺杆推积容积×ρ×C式中ρ---常温下注塑物料密度(g/cm3)C---注塑温度下﹐物料体积膨胀率校正系数﹐对结晶型聚合物C＝0.85,对非结晶型聚合物C=0.93.注塑机不可用来加工小于注射量1/10或超过注射量70％的制品2.计量行程(预塑行程)每次注射程序终止后﹐螺杆是处在料筒的最前位置﹐当预塑程序达到时﹐螺杆开始旋转﹐物料被输送到螺杆头部﹐螺杆在物料的反压力作用下后退﹐直至碰到限位开关为止。这个过程称计量过程或预塑过程﹐螺杆后退的距离称计量行程﹐或预塑行程。注射量的大小与计量行程的精度有关﹐如果计量行程调节太小会造成注射量不足﹐如果计量行程调整的太大﹐使料筒前部每次注射后的余料太多﹐使熔体温度不均或过热分解﹐计量行程的重服精度的高低会影响注射量的波动3.余料量螺杆注射完成了之后﹐并不希望把螺杆头部熔料全部注射出去﹐还希望留存一些﹐形成一个余料量。这样﹐一方面可防止螺杆头部和喷嘴接触发生机械破损事故﹐另一方面﹐可通过此余料垫来控制注射量的重服精度﹐达到稳定注塑制品的目的。如果余料垫过小﹐达不到缓冲目的﹐如果过大会使余料累积过多(3-5mm).可通过螺杆注射终止的极限位置来控制缓冲量的。缓冲垫4.防延量防延量是指螺杆计量(预塑)到位后﹐又直线地倒退一段距离﹐使计量中熔体的比容增加﹐内压下降﹐防止熔体从计量室向外流出(通过喷嘴或间隙)。这个后退动作称防流延动作﹐后退距离称防延量或防流延行程。防流延还有一个目的是在注射喷嘴不退回进行预塑时﹐降低喷嘴流道系统压力﹐减小内应力﹐并在开模时容易抽出料把。防流延量可视聚合物粘度﹐相对密度和制品的情况进行设定﹐过大的防延量会使计量室中的熔料夹杂汽泡﹐严重影响制品质量。5.螺杆转速螺杆转速还影响注塑物料在螺杆中输送和塑化的热压过程和剪切效应﹐因此它是影响塑化能力﹐塑化质量和成型周期等因素的重要参数无论结晶型聚合物还是非结晶型聚合物﹐随着转速提高塑化能力会增加提高螺杆转速﹐塑化质量有所下降﹐延流量加大﹐熔融温度的均匀性却有所改善。螺杆转速的提高﹐熔体温度也有所提高对不同聚合物进行预塑时螺杆扭矩均随螺杆转速的提高而加大。螺杆转速的提高﹐剪切作用加强﹐所以使粘性耗散能量加大﹐而外部热能量却下降。6.塑化量(1)用最短计量時间来確定﹐当注射量一定时﹐塑化量应由最短计量时间来决定塑化量=注射量×3600/最短计量时间×1000(kg/h)(2)由聚合物总热容量估算7.预塑背压预塑时的背压简称背压(Pa或kgf/cm2),表示螺杆在预塑时计量室中熔体的压强。预塑时﹐只有螺杆头部的熔体压力﹐克服了螺杆后退时的系统阻力之后﹐螺杆才能后退。在此系统阻力中﹐除了螺杆和料筒中的阻力外还有注射油缸的回油阻力。温升随背压增加而提高﹐并在一定背压条件下﹐温升与计量行程呈非线性增长的关系。因为背压增加了熔体内压力﹐加强了剪切效果﹐形成剪切热﹐使大分子热能增加﹐从面提高了熔体的温度。背压的提高有助于螺槽中物料的密实﹐驱赶走物料中的气体。背压的增加使系统阻力加大﹐螺杆退回速度减慢﹐延长了物料在螺杆中的热历程﹐塑化质量也得到改善。但是过大的背压会增会增加计量段螺槽熔体的反流和漏流﹐降低了熔体输送能力﹐减少了塑化量﹐而且增加功率消耗﹔过高的背压会使剪切热过高或剪切应力过大同﹐使高分子物料发生降解而严重影响到制质量量背压的调整应考虑高分子物料的性质以及制品表观质量和尺寸精度。背压多级调整常态和转速相匹配8.注射压力与保压压力注射压力Pi是指注射时﹐在螺杆头部(计量室)建立的熔体压强。注射压力是注射油缸施于螺杆上的总推力。选择注射制品的注射压力时﹐首先要考虑注塑机所允许的注射压力﹐只有在注射塑机额定的注射压力范围内﹐才能调整出具体制品所需求的注射压力。如果注射压力调定过低会导致模腔压力不足﹐熔体不能充满模腔﹔反之﹐如果调整过大﹐不仅会迁成制品溢边﹐胀模等不良现象﹐还会造成压力波动﹐甚至系统过载在注射时﹐注射压力熔体必须克服从喷嘴﹐流道﹐浇口﹐型腔的压力损失﹐才能充满型腔。而总压力损失包括两部分﹕一部分是总动压损失﹔另一部分是总静压损失。各段动压力损失是发生注射流动期间﹐动压损失与模具温度关系不大﹐但与熔体温度及流率成正比﹐也与各段长度﹐断面尺寸及流变性质有关。各段静压力损失是指注射和保压流动之后的压力损失﹐它与熔体的温度﹐模腔温度和喷嘴压力有关。保压压力---在注射压力作用下,熔体充满模腔之后,制品在模内边冷边收缩,为了补缩需要继续维持熔体流动的注射压力称为保压压力。8.注射压力与保压压力8.注射压力与保压压力1).注射压力转换到保压压力值时﹐动作切换太慢﹐充模时发生了过分充填现象﹐会出现象模腔溢边﹐导致供料不足﹐使模内压力太低﹐制品不密实﹐发生凹陷﹐机械性能降低等不良现象。2).注射充模时间设定太短﹐发生充填不足﹐模内缺料现象。3).保压时间设定不够﹐由于保压压力的过早切换﹐模内熔体在浇口冻封之前发生倒流导致制品由于补缩不足而出现孔穴﹐凹陷以及内部质量下降等缺陷。4).保压压力设定的太低﹐尽管有足够的时间﹐但由于压力不足以克服保压阶段流道中的强大阻力﹐建立保压流动时行有效地补缩﹐也会使模内压力不足﹐给制品带来各种缺陷。9.注射速率注射速率是单位时间内注入模腔中熔体的容积。注射速率是由注射速度和注塑机控制的。注射速率提高将使充模压力提高﹐因为高速率充填可以维持熔体有较高的温度﹐流体的粘度低﹐流道阻力损失小﹐故可得到较高的模腔压力。注射速率的确定﹐应根据不同的注塑制品的结构形状尺寸﹐浇道系统和聚合物的性质以及有关的流变量据而确定10.注射功率P=F*V二.合模参数1.合模力2.顶出力3.顶出摩擦力合模參數1.合模力在注射充模阶段和保压补缩阶段﹐模腔压力要产生使模具分开的胀模力。为了克服这种胀模作用﹐合模系统必须施模具以闭紧力﹐此为合模力。合模力的调整将直接影响制品的到观质量和尺寸精度﹕合模不足会导致模具离缝﹐发生溢料﹔但太大会使模具变形﹐制品产生内应力和不必要的能量消耗。注塑具体制品所需要的合模力简称工艺合模力﹐应根据模腔压力和制品投影面积来确定。2.頂出力当制品从模具上落下时﹐需一