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1、项目2 确定塑料成型方式及工艺过程,一、 项目引入,根据塑料的成型工艺特点，不同成型方式的工艺过程确定所生产制品的工艺过程。 本项目以如图所示灯座塑件为载体，训练学生合理确定该塑件的成型方式及成型工艺过程。,图1-1 灯座二维图形,图1-2 灯座三维图形,相关知识,掌握注射成型工作作原理、成型工艺过程及特点、塑件成型工艺参数的含义，了解其它各类塑料成型工作原理、成型工艺过程及特点；具有合理选择塑料成型方式的初步能力，能够编制塑料制品成型工艺流程；能正确定确定塑料件成型工艺参数。,塑料模塑成型种类： 注射成型 压缩成型 压注成型 挤塑成型 真空成型,一、注射成型工艺 塑料注塑成型又称注射成型(I
2、njection Molding ) 。塑料注射成型大部分用于热塑性塑料成型，也用于部分热固性塑料成型加工。1、注射成型原理1）注射成型原理： 将粒状或粉状的塑料加入到注射机的料斗，在注射机内塑料受热熔融并使之保持流动状态，然后在一定压力下注人闭合的模具，经冷却定型后，熔融的塑料就固化成为所需的塑件。,注射成型工艺,颗粒、粉状塑料,注射机料筒,加热熔融,充模,冷却固化,塑件,加料塑化,注射充模,保压补缩,冷却定型,脱模,合模单元,注射单元,2) 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,注射成型工艺,3) 注射机
3、的分类, 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。,注射成型工艺,4)柱塞式注射机,注射成型工艺,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。注射量小于g 。,塑料靠料筒壁和分流梭传热，柱塞推动塑料无混合作用，易产生塑化不均的现象。,塑化不均：,最大注射量受限：,注射压力损失大：,柱塞式注射机存在的缺点：,从柱塞开始接触塑料到压实塑料，注射速度逐渐增加。,易产生层流现象且料筒难于清洗,注射速度不均：,
4、注射成型工艺,5)螺杆式注射机,螺杆式注射机模塑工作循环,注射成型工艺,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，用较低的射出压力也能成型。,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。,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。,注射成型工艺,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混炼作用，增加了塑化能力。,6)螺杆式注射机与柱塞式注射机的比较,注射成型工艺,注射成型工艺,2、注射成型的特点 优点:成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸
5、精密、带有嵌件的塑料制件生产适应性强生产效率高，产品质量稳定，易于实现自动化生产可加工除氟塑料外的其余热塑性塑料及流动性好的热固性塑料缺点: 注塑设备价格较高 注塑模具结构复杂,模具制造周期长,制造费用较高 不适合单件及批量较小的塑料制件的生产,注射成型工艺,加料塑化充模保压 (倒流)冷却脱模,成型前的准备,注射过程,塑件的后处理,注射成型工艺,退火处理调湿处理,原料外观检验及工艺性能测定塑料预热和干燥料筒清洗嵌件预热脱模剂的选用,3.注射成型工艺过程,注射,注射成型工艺,注射成型工作循环,加料,合模,注塑充模,保压补缩,冷却定型,开模,清模,塑件脱模,预塑,注射成型工艺,1、 成形前准备：
6、原料外观检验及工艺性能测定：包括塑料色泽、粒度及均匀性、流动性（熔体指数、粘度）热稳定性及收缩率的检验。 塑料预热和干燥：除去物料中过多的水分和挥发物，以防止成型后塑件表面有缺陷或发生降解，影响塑料制件的外观和内在质量。 物料干燥的方法：小批量生产，采用烘箱干燥； 大批量生产，采用沸腾干燥或真空干燥。 料筒清洗：当改变产品、更换原料及颜色时均需清洗料筒。柱塞式料筒可拆卸清洗，螺杆式可采用对空注射法清洗。 嵌件预热：减少物料和嵌件的温度差，降低嵌件周围塑料的收缩应力，保证塑件质量。 脱模剂的选用：常用脱模剂包括硬脂酸锌、液态石蜡和硅油。,2、注射过程： 1）加料、塑化 将粒状或粉状塑料加入注射机
7、的料斗。 通过注射机加热装置的加热，使得料筒中的塑料原料熔融，成为具有良好的可塑性的塑料熔体 。对塑化要求是在塑料进 入模腔之前，即要达到规定的成形温度又要使熔体各点温度均匀一致，并保证生产连续进行。,2）注射充模与冷却定型 a: 充模：塑化好的塑料熔体在注射机柱塞或螺杆的推动作用下，以一定的压力和速度经过注射机喷嘴和模具的浇注系统进入并充满模具型腔。,在该过程中所需的注射成型压力很高，因为成型中存在一系列的阻力，如熔体与料筒、喷嘴、浇注系统及型腔的外摩擦和熔体内部的阻力等。与注射机的喷嘴和螺杆结构、模具的浇注系统、型腔表面粗糙度有关，也与塑料的性能、塑件的形状与尺寸及成型工艺条件有关。,这一
8、阶段时间从零到t1，压力变化为：当熔体未注入模具型腔时，模腔内没有压力，待型腔充满时，压力达到最大值p0。,b:保压补缩 （t1t2) 对这一阶段是从熔体充满型腔时起至柱塞或螺杆开始后退时为止。在注射机柱塞或螺杆推动下，熔体仍然保持压力进行补料，使料筒中的熔料继续进入型腔，以补充型腔中塑料的收缩需要。在这段时间内，模腔内熔体压力仍为最大值。,c:倒流阶段（t2t3)这一阶段是从柱塞或螺杆开始后退时起至浇口处熔体冻结时为止。这时模腔中的熔料压力比浇口前方的高，因此就会发生型腔中熔体通过浇口流向浇注系统的倒流现象，从而使模腔内压力迅速下降，倒流将一直进行到浇口处熔料冻结时为止；,p1为浇口冻结时的
9、压力。如果柱塞或螺杆后退时浇口处的熔料已经冻结，或者在喷嘴中装有止逆阀，则倒流阶段就不存在，也就不会出现t2t3压力下降的曲线，而是图2.3中所示的虚线。,d:冷却定型（t3t4) 经过一段时间使型腔内的熔融塑料凝固成固体，确保当脱模时塑件有足够的刚度，不致产生翘曲或变形。这一阶段从浇口处塑料完全冻结时起到塑件脱模取出时为止。冷却速度要适中。,3)脱模 塑件冷却到一定的温度,推出机构将塑件推出模外。,3、塑件后处理_退火 调湿后处理原因及作用： 由于塑化不均匀或由于塑料在型腔内的结晶、取向(在应力作用下聚合物分子链倾向于沿应力方向作平行排列的现象)和冷却不均匀；或由于金属嵌件的影响或由于塑件的
10、二次加工不当等原因，塑件内部不可避免地存在一些内应力，从而导致塑件在使用过程中产生变形或开裂，因此，应该设法消除。,退火处理 :作用：消除塑件的内应力，稳定塑件尺寸，提高结晶度、稳定结晶结构，从而提高其弹性模量和硬度。 将塑件在定温的加热液体介质（如热水、热油和液体石蜡等）或热空气循环烘箱中静置一段时间，然后缓慢冷却至室温的一种热处理工艺。温度：高于使用温度1020或低于热变形温度1020时间：与塑料品种和塑件厚度有关一般可按每毫米约半小时计算。,调湿处理：目的：消除残余应力；使制品尽快达到吸湿平衡，以防止在使用过程中发生尺寸变化。将刚脱模的塑件放入加热介质（如沸水、醋酸钾溶液）中，加快吸湿平
11、衡速度的一种后处理方法。（主要用于吸湿性很强且又容易氧化的塑料，如PA）温度：100121（热变形温度高时取上限，反之取下限）。时间：保温时间与塑件厚度有关，通常取29h。,4、注射成型的工艺参数,温度压力时间,料筒温度喷嘴温度模具温度,控制塑料的塑化和流动,影响塑料的流动和冷却,塑化压力（背压）注射压力,重要参数,注射成型工艺,1）温度（1） 料筒温度 料筒温度应在粘流温度f（或熔点温度m）和热分解温度d 之间。料筒后端温度最低，喷嘴前端最高；,柱塞式料筒温度高于螺杆式料筒温度1020。,塑料特性：热敏性塑料如聚甲醛、聚氟乙烯等要严格控制料筒的最高温度和在料筒中的停留时间；增加玻璃纤维的热塑
12、性塑料由于流动性差而要适当提高料筒温度。热固性塑料为防止熔体在料筒时发生早期硬化，料筒温度趋向取小值。 塑件及模具结构：对于薄壁制件料筒温度高于厚壁制件；形状复杂或带有嵌件的制件料筒温度也应高一些。 料筒温度的分布，一般遵循前高后低的原则，即料筒后端温度最低，喷嘴温度最高。对螺杆式注射机为防止因螺杆与熔料、熔料与熔料、熔料与料筒之间的剪切摩擦热而导致塑料热降解，可使料筒前段温度略低于中段。,注射成型工艺,判断料筒温度是否合适，可采用对空注射法观察或直接观察塑件质量的好坏。对空注射时，如果料流均匀、光滑、无泡、色泽均匀则说明料温合适；如果料流毛糙，有银丝或变色现象，则说明料温不合适。,注射成型工
13、艺,喷嘴温度：,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。,模具温度通常是由通入定温的冷却介质来控制的；也有靠熔料注入模具自然升温和自然散热达到平衡的方式来保持一定的温度；在特殊情况下，也可用电阻丝和电阻加热棒对模具加热来保持模具的定温。但无论怎样，对塑料熔体来说，都是冷却的过程。,注射成型工艺,2）压力 （1）塑化压力（背压）：指采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔体在螺杆旋转后退时所受的压力。 其大小可以通过液压系统的溢流阀来调节。
14、塑化压力增加，熔体的温度及其均匀性提高、色料的混合均匀并排出熔体中的气体。但过高会使塑料发生分解而影响塑件质量。 一般操作中，在保证塑件质量的前提下，塑化压力应越低越好，一般通常很少超过2MPa。,（2）注射压力： 指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。一般为40130MPa 作用：注射时克服熔体流动充模过程中的流动阻力，使熔体具有一定的充模速率；保压时对熔体进行压实和防止倒流。 大小：取决于注射机的类型、塑料的品种、模具结构、模具温度、塑件的壁厚及浇注系统的结构和尺寸等。一般情况下： 粘度高的塑料注射压力粘度低的塑料； 薄壁、面积大、形状复杂塑件注射压力高； 模具结构简单，浇口尺寸较大，注
15、射压力较低； 柱塞式注射机注射压力螺杆式注射机； 料筒温度、模具温度高，注射压力较低。,3）时间：完成一次注塑过程所需的时间称为注塑成型周期。,（开模、脱模、喷涂脱模剂、安放嵌件、合模时间）,充模时间(柱塞或螺杆前进的时间，35s)保压时间(柱塞或螺杆停留在前进位置的时间20120s),成型周期,注射时间合模冷却时间：其他时间,常用热塑性塑料注射成型的主要工艺参数见表1-3,柱塞或螺杆后退的时间包括在这段时间内(30120s),注射时间和冷却时间的长短对塑料制品的质量有决定性影响。通常以塑料制品收缩率最小为保压时间的最佳值。冷却时间取决于塑件的壁厚、模具温度、塑料的热性能和结晶性能，其长短以保证塑料制品脱模时不引起变形为原则。,补充作业:注射成型需要控制的温度有那些?如何确定?注射成型过程中的压力包括哪些?如何确定?注射成型中的时间包括哪些?,塑件的缺陷(表10-9),流痕：成型制品表面的线状痕迹，如图,填充不足：熔体注射进型腔中，尚未充满时即已冷却固化，造成所产生制品残缺不全，或多型腔时个别型腔注射不满。,
