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1、注塑成型,1,2,注塑成型工艺,加热,注射,冷却,偶然看来，注塑工艺很简单：,塑料放在料斗里,在料筒里加热,挤到模具里,需求也很简单：,根据零件的特性选择材料,通过注塑机和模具加工,冷却后脱模得到需要的产品,对于大多数工艺，由于塑料材料的特性和工艺本身的复杂性，注塑成型是绝对复杂的。,3,只有从零件设计到最终零件的质量保证，全面理解整个注塑成型工艺，成功的注塑成型计划才能实现,4,有一种任何人都能用的注塑成型技术吗？,注塑成型工艺简化成4个塑料变量,塑料温度,塑料流动速度,塑料冷却速度和时间,模具内的塑料压力,关键点！,5,课程内容, 注塑机, 模具, 塑料, 注塑工艺, 注塑工艺曲线, 注塑
2、成型经济学, 注塑问题解决,第一部分 注塑机,6,注塑机的种类,7,按料筒和开模角度分类,角式注塑机,立式注塑机,卧式注塑机,按注塑单元的不同分类,8,柱塞式注塑机,螺杆式注塑机,按锁模单元的不同分类,9,曲肘式注塑机,液压式注塑机,注塑机的成型系统,10,注射单元,锁模单元,模具,有三个主要的成型部件,它们共用：,一个液压系统或伺服驱动系统,一个控制系统,每个成型部件的作用是什么？,注射单元,11,准备塑料（加热/混合）,使塑料流动（注射）,压缩和减压塑料（补缩/保压/减压）,注射单元的主要任务：,注射单元的主要部件是什么？,反应注塑机优劣的重要部分,温度（进料口、料筒、射嘴）,12,螺杆转
3、速,背压,注射单元实现任务的重要控制参数：,准备塑料,塑料流动（第一段）,压缩（第二段）,螺杆回料位置（塑化和松退位置）,注射压力,位置（螺杆速度改变）,填充速度,填充时间,保压压力,保压速度,保压时间,料筒是一个长、厚的钢管。,13,料筒上安装有加热圈、热电偶。,料筒的容量是以PS料的盎司数来表达的,料筒、加热圈、热电偶,控制器根据热电偶，测量并通过加热圈调节料筒的温度。,控制器只感测热电偶的温度，这并不代表塑料的温度。 塑料温度才是注塑工艺的主要变量。,注塑机的最大注射量也是以PS料的注射量来表示的。通常对 于注射量应选择注塑机最大限度的20%-80%。这也是选择注 塑机的重要指标之一。,
4、关键点！,关键点！,14,螺杆通常分三段：,螺杆,计量段,喂料段传送塑料,压缩段,喂料段,长度,直径,螺纹深度,压缩段熔化塑料,计量段混合塑料,各段的螺纹槽深度不同： 喂料段的螺纹槽深度比计量段深，它们的比值叫压缩比。 例如，3：1压缩比的螺杆，喂料段的螺纹槽深度是计量段的三倍。,螺杆的有效长度跟直径的比值叫长径比（L/D）,L/D大，塑料从进料口到射嘴需要较长的距离；,经过这段距离的时间叫塑料的滞留时间；,螺杆的外形结构表示为螺杆三段的螺纹圈数： 12-6-6（20/1 L/D）螺杆 = 长径比 20：1 螺纹圈数 喂料段：12圈；压缩段：6圈；计量段：6圈。,15,压缩比的选择：,螺杆的压
5、缩比和长径比,低-1.52.5:1(剪切敏感塑料,如PVC),长径比（L/D）的选择:,L/D小,塑料的熔化效果差；塑料的滞留时间短；,L/D大,传递扭矩大,能量消耗增加；塑料的滞留时间长；,中-2.53.0:1(一般用途塑料,如PS),高-3.05.0:1(结晶型塑料,如PA),压缩比大,剪切作用强,塑化能力弱;,结晶型塑料需要长的喂料段,无定型塑料需要长的压缩段。,对于滞留时间，应该如何？ 我们如何知道？,16,螺杆的运动方式：,螺杆的作用,塑化后退-料筒前段的塑料压力起作用；,螺杆的特殊结构和运动方式能达到以下目的:,输送塑料到料筒前段；,产生摩擦和剪切热量，快速熔化塑料；,注射前进-液
6、压缸内的油压起作用;,混合塑料，提供均匀的熔体温度和颜色分布；,塑化转动-马达（液压或电动）起作用；,完成注射和保压过程。,关键点！,关键点！,17,止逆环的目的是确保注射期间塑料只能沿一个方向流动, 防止塑料出现回流现象。,止逆环,环形,爪形,销钉形,分流形,在加工一些热敏性塑料，如PVC，或者热固性塑料时，为了减小剪切作用和滞留时间，通常不用止逆环。,18,射嘴是连接料筒和模具的装置。,射嘴,射嘴孔的直径和球头半径要小于水口套孔的直径和球头半径。为什么？,水口套,射嘴,射嘴需要安装独立的加热圈，热电偶和控制器。,射嘴的加热是维持料筒内的塑料温度。,关键点！,19,射嘴的球头半径大于水口 套
7、的球头半径,射嘴孔的直径大于水 口套的直径,以上两种情况主流道水口无法正常脱出来！,20,料斗的作用是储备塑料颗粒。,料斗,正确的进料口温度应该是在防止 塑料熔化和水份冷凝温度之间！,料斗,塑料在重力作用下，从料斗经过进料口进入料筒。,进料口处应设置冷却套，防止该处塑料熔化。,关键点！,锁模单元,21,安装并固定模具,开关模具，提供锁模力,顶出产品,锁模单元的主要任务：,提供侧抽芯、机械手接口等,顶出机构一般跟注塑机的移动板连接。,22,液压顶出机构是由液压缸通过顶杆接触模具的顶针板, 并顶出塑料产品。,多数注塑机上装有顶出机构,用来顶出产品：,顶出压力,顶出机构,顶出要控制的参数：,顶出速度
8、,顶出行程,顶出次数,为什么模具的顶出装置 通常在动模一边？,23,曲肘锁模-尾座板可以移动,锁模机构,液压锁模-尾座板不可以移动,固定板,移动板,尾座板,格林柱,通常有两种机构来完成锁模和提供锁模力：,24,当塑料被注射到模具内，会产生很大的压力使模具胀开。 为确保正常的注塑过程能够完成，注塑机必须提供足够的锁模力。,25,液压缸使曲肘伸缩并导致移动板前后运动；,曲肘伸直并锁死，格林柱被拉伸产生锁模力；,曲肘锁模机构：,由于曲肘伸直长度不变，通过调整尾座板的 位置来适应不同的模具厚度；,锁模力作用在移动板和固定板的四周；,锁模力随模具温度的变化而变化。,液压缸产生锁模力；,锁模力作用在移动板
9、的中心；,液压锁模机构：,锁模力不随模温而变化；,最小模具厚度受到液压缸 活塞杆行程的限制。,尾座板固定不可移动；,26,y,x,2/3y,2/3x,通常固定板一侧的中心位置是模具发生变形的最大位置，为防止固定板和模具过度变形，一般要求模具的长宽尺寸必须超过格林柱空间尺寸的2/3以上。,如果锁模力设置太高，会导致： 1）模具损伤； 2）影响排气；3）固定板过度变形。,关键点！,关键点！,分段合模/开模,27,只要产品够空间取出，开模距离尽可能小；,合模步骤： 高速合模 低速合模 低压保护 高压锁模,开模/合模速度应合理，最小化机器的剧烈抖动。,目的： 最小化开模、顶出、合模和锁模的时间。,防止
10、前后模重要部件 因速度惯性相撞,防止水口或异物进入 模具而损伤模具,开模步骤： 低速开模 高速开模 低速开模,防止开模损伤产品,防止速度惯性造成开 模位置误差,关键点！,注塑机的液压基础,28,注塑单元,塑料流动,液压注塑机的动作和力是由液压提供的：,压缩塑料,射嘴和水口套压紧,螺杆转动,螺杆背压设置,螺杆松退,锁模单元,开模,合模,锁模,产品顶出,29,油箱装油,比例阀：控制流量，改变速度,压力阀：调节压力,换向阀：改变流向，转换动作,4个基本的液压机械元素,油泵使油流动,油阀控制油的流动方向和压力,液压缸：实现直线运动（如螺杆的前进、后退，模具的开关动作）,马达： 实现旋转运动（如螺杆的转
11、动）,转换器把液压油的能量转换成机械动作,30,液体的流动产生固体的运动,螺杆前进后退、模具开关动作是因为液压油在流动；,螺杆的注射速度、开关模速度是由液压油的流量决定的；,不是注塑机的注射压力要求塑料流动，塑料在模具内流动时遇到的阻 力产生了塑料压力。,3个基本的液压法则,液体的流量决定固体的速度,液体流动遇到的负载（阻力）决定液体的压力,针对液压注塑机：,关键点！,关键点！,31,力（Force）= 压力（Pressure）X 面积（Area） F = P X A P = F / A A = F / P,压力的强化作用,帕斯卡定律：,注塑机的注射单元：,塑料给螺杆前端的力=液压油给螺杆后端
12、的力,通常液压缸的横截面积螺杆的横截面积,所以螺杆给塑料的压力液压压力，塑料压力得到加强,螺杆的强化率R=液压缸的横截面积/螺杆的横截面积,塑料压力=液压压力 X 强化率R,关键点！,32,有关注塑机液压的计算,33,衡量注塑机等级的2个重要指标,速度线性度,载荷敏感度,衡量设定注射速度和实际注射速度的差异；,计算公式： （设定速度-实际速度）/设定速度 X 100%,通常差异值在+/-10%以内被认为是世界级的注塑机。,衡量设定的注射速度在遇到不同的阻力时的变化差异；,计算公式：,通常差异值在+/-5%以内被认为是世界级的注塑机。,34,注塑机的安全操作,注塑成型潜在的危险因素：,高温烫伤-
13、加热的料筒和熔化的塑料,高压伤害-注射时的塑料和液压油,触电伤害-电气元件,机械伤害-开模、合模等机械运动部件,安全生产谁负责？ 什么时候可以不遵守注塑机的安全操作规程？,关键点！,35,注塑机的安全保护装置：,按下紧急停机按钮-电路断开，马达停止，注塑机没有任何动作。,打开前安全门-没有锁模和注射动作。,打开清洗安全盖-注射单元座和螺杆停止动作。,打开电路板保护盖-除非主电源断开，否则不能打开。,打开后安全门-马达和油泵停止，注塑机没有任何动作。,第二部分 模具,36,模具的部件,37,模具的分类,38,单型腔模具,多型腔模具,家族模具,单型腔单浇口的模具是注塑 能力最强的模具。,家族模具是
14、每个型腔成型不同产品的多型腔模具。由于每个型腔的填充和补缩不同，工艺控制也相对困难。,39,冷流道模具,热流道模具,流道里的塑料始终保持熔 化状态。可以节省原料、 降低周期、自动切断浇口等。,40,主流道,主流道通常有斜度（26度）：,与注塑机射嘴接触的一端直径较小，但该端的直径仍旧要 大于射嘴孔的直径；,主流道在流动方向需要高度抛光。,主流道为什么要有斜度？为什么要抛光？ 主流道可以尽量粗吗？,主流道的另一端直径较大，并且设有拉料杆。,关键点！,41,拉料杆,拉料杆可以确保开模时水口被拉在动模一侧；,拉料杆可以确保从动模顶出水口；,关键点！,拉料杆还具有冷料井的作用。,“Z”形拉料杆,倒扣形
15、拉料杆,42,分流道,圆形流道压力损失最小，优先选用；,半圆形和矩形流道压力损失最大，尽量不要采用。,关键点！,为什么圆形流道压力损失最小？,43,流道的平衡性,如果流道面积和流动长度不一致，那么流道是不平衡的；,不平衡的流道,不平衡的流道,平衡的流道,44,就算流道是平衡的，由于流道截面剪切速率的分布不同， 也不一定各型腔同时进胶或同时充满 （塑料流动的记忆效应）。,45,浇 口,不同的浇口形状：,凸耳浇口,薄膜浇口,边缘浇口,扇形浇口,直接浇口,潜伏浇口,46,浇口有三个关键的尺寸：,深度,宽度,长度,冷却后冻结的塑料可以封闭浇口；,浇口冻结封闭的时间通常取决于浇口的深度。,如何知道浇口多久才会封闭？如何设定保压时间？,关键点！,47,流道系统是模具设计的重要方面之一，尤其是浇口的 数量和位置对产品的质量有决定性的影响。,关键点！,48,模具的排气方式有：,边缘排气,排气槽,顶针排气,闭合的模具里面充满了空气，如果空气不能及时排出， 塑料注射时产品将出现烧焦、熔接线明显等缺陷。,排 气,真空排气,动力排气,模具上不要设置不合理的排气,但模具上永远不会有多余的设计 合理的排气。,排气的合理位置通常在填充期间塑料流动前沿困气的位置。,产品烧焦是如何产生的？,关键点！,49,塑料转移到模具的热量排出途径：,传递给注塑机模板,通过空气对流和辐射,
