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1、第 四 章 塑料的注射成型,第一节 概述第二节 塑料注射成型机第三节 塑料注射成型工艺过程第四节 注射成型工艺条件的分析讨论第五节 注射制品常见的缺陷第六节 热固性塑料的注射成型及传递模塑第七节 其它注射成型,第 四 章 塑料的注射成型,第一节 概述1. 注射模塑将粉状或粒状塑料从注射机料斗加入料筒中加热熔融塑化，在螺杆的旋转挤压作用下，物料被压缩并向前移动，通过料筒前端的喷嘴以很快的速度注射入温度较低的闭合模具内，经一定时间冷却定型后开启模具即得制品。2注射成型在塑料成型加工工业中的地位（1）注射制品应用广泛；（2）注射制品约占塑料制品总产量的30%，注射机产量约占成型设备总产量的50% ；
2、（3）注射成型适应性强 。,3注射成型的特点（1）成型周期短，生产效率高。（2）能一次成型形状复杂、表面光滑、带嵌件的制品。（3）自动化程度高，劳动强度低。（4）对塑料的适应性强。4塑料成型加工工业发展趋势 （1）大型化、精密化、自动化、微型化。（2）研究开发新的注射成型技术。（3）设计新型注塑制品，扩大应用领域。,第二节 注射成型机一 注射成型机的规格型号二 注射成型机的分类三 注射成型机的基本结构,第二节 注射成型机一、 公称注射量及规格型号：1公称注射量：在对空注射情况下，注射螺杆（柱塞）作一次最大注射行程时，所能达到的最大注射量。（1）重量法:以PS为标准，以注射的重量表示（克）。（2
3、）容量法:以PS为标准，以注射的容量表示（cm3）。2 规格30、60、125、250、500、1000、2000、3000、4000、8000、32000（cm3）等。3规格型号的表示：XS-ZY-x（500）: 表示公称注射量为500(x) cm3的螺杆式（y）塑料（s）注射（z）成型（x）机。,二、注射机的分类：1 柱塞式注射机（图4-6-25）（1）主要构造：注射系统（柱塞、料筒、分流梭等）、锁模装置等。（电气控制、油路控制等）（2） 特征：.结构简单，制造方便。.混合、塑化效果不良。(搅拌、剪切作用小)。.传热不良。（3）适用性：.适用于小型注射机。（60克以下）.对热敏性塑料，大、
4、中型注射机不适用。原因：存料量多，一般为注射量的48倍，停留时间长。,图4-6-25 卧式柱塞式注塑机结构示意 1-机座 2-电动机及油泵 3-注射油缸 4-加料调节装置 5-注射料筒柱塞 6-加料筒柱塞 7-料斗 8-料筒 9-分流梭 10-定模板 11-模具 12-动模板 13-锁模机构 14-锁模(副)油缸 15-喷嘴 16-加热器 17-油缸,图4-6-26 卧式螺杆注塑机结构示意 1-机座 2-电动机及油泵 3-注射油缸 4-齿轮箱 5-齿轮传动电动机6-料斗 7-螺杆 8-加热器 9-料筒 10-喷嘴 11-定模板 12-模具 13-动模板14-锁模机构 15-锁模(副)油缸 16
5、-螺杆传动齿轮 17-螺杆花键槽 18-油箱,（1）主要构造：注射系统、锁模系统、模具。（2）特点：.螺杆塑化、注射合二为一，结构简化，制造方便，应用广泛。.混合均匀，传热、塑化良好，模塑质量高。（3）适用性：流动性差、热敏性塑料；大、中、小型制品均可。（流动性好、热稳定性塑料）根据外形还可以分为立式和卧式的。,2移动螺杆式注射机（图4-6-26）,三、注射机的基本结构：1 注射系统：（1） 主要作用：塑料的输送、混合、压实、熔融、塑化、注射和保压等。（2） 主要部件：料斗、料筒、螺杆、柱塞、分流梭、喷嘴等。.柱塞：表面硬度高，坚实光滑金属杆。A 作用：将油压传递给熔体，注射入模腔，保压。B.
6、 理论最大注射量：Q = sA 。.分流梭：装在料筒前端形状如鱼雷体的金属部件。（图4-6-27） 作用：A. 使物料分流，料层变薄。B. 缩短传热导程，提高热传导和塑化质量。C. 减少了料筒壁处物料的分解。D. 因流道横截面，剪切速率，摩擦热，使表观粘度g降低，有利于传热和注射 。,图4-6-27 分流梭的结构示意,. 喷嘴：A.作用：a. 引导熔体从料筒进入模具。b.使物料进一步混合、塑化。(孔径小，剪切速率大)c调节料流速度。B分类：（图4-6-28）,a. 直通式：特点：颈短，不用单独加热；压力损失小；不易分解、滞料；补料易；剪切作用小，易流涎，射程近 。适用性：粘度高、热敏性塑料，厚
7、壁制品。,b. 延伸式：特点：颈长，需单独加热；压力损失较小；射程较远；补缩作用较大；有流涎现象。适用性：大、易分解塑料等。如ABS、PC、POM等。c自锁式：自锁作用：依靠弹簧的弹力作用压合喷嘴体内的阀芯，以实现自锁。特点：自锁效果好，防止“流涎”；但结构复杂，压力损失大，射程近，补缩作用小。适用性：聚酰胺、PET等低粘度塑料。,b. 延伸式：特点：颈长，需单独加热；压力损失较小；射程远；补缩作用大；有流涎现象，小孔径时，有利于克服流涎。适用性：大、易分解塑料。如ABS、PC、POM等。c自锁式：自锁作用：依靠弹簧的弹力作用压合喷嘴体内的阀芯，以实现自锁。特点：自锁效果好，防止“流涎”；但结
8、构复杂，压力损失大，射程近，补缩作用小。适用性：聚酰胺、PET等低粘度塑料。,图4-6-28 通用式喷嘴(a) 延伸式喷嘴(b)和弹簧针阀式喷嘴(c)结构示意 1-喇叭口 2-电热圈 3-顶针 4-导杆 5-弹簧,2锁模系统：,（1）.作用：锁合模具，开、闭模具，顶出制品。（2）.锁模力： F=（0.40.7）PA（3）.分类：（图4-6-29）,.机械式，A优点：结构简单，制造 容易，维修方便。B缺点：启动频繁，负荷 大，噪音大，易磨损，行程短。C适用性：小型机械。,.液压式：特点： A. 模板行程大，运行平稳、可靠，易紧急刹车。B易安装、调模。,.液压-机械式：由液压操作联杆或曲肘撑杆机构
9、启动和闭合模具。A优点：a. 有自身增力作用。（联杆式曲肘）b. 伸直时有自锁作用。B缺点：易机械磨损，调模麻烦。C适用性：多用于中、小型注射机。,图4-6-29 曲臂锁模机构闭模(a)和开模(b)工作原理示意图,3模具（图4-6-30）：利用本身特定形状，使塑料成型为具有一定形状和尺寸的制品的工具。（1）主流道：连接喷嘴至分流道或浇口的通道。作用：引导熔体进入分流道或浇口。特点：多为圆锥形，直径向内扩大，呈26，便于赘物去除，为减少回头料，应尽量短。（2）分流道：多槽模中连接主流道与浇口的通道。要求：分布对称，等距，均称。,图4-6-30 典型注射模具结构图 1-定位环 2-主流道衬套 3-
10、定模底板 4-定模板 5-动模板 6-动模垫板 7-模座 8-顶出板 9-顶出底板 10-回程杆 11-顶出杆 12-导向柱 13-凸模 14-凹模 15-冷却水通道,（3）冷料穴：主流道末端的空穴。作用：捕集喷嘴端部两次注射间的冷料。（防止分流道、浇口阻塞）（4）浇口：连接主流道（分流道）与型腔的通道。作用： .控制料流速度。.防止倒流。（截面小，冷凝快，早凝）.提高料温，提高流动性。.便于制品脱离。,（5）型腔：构成制品几何形状的部分。凹模（阴模）：构成制品外形的部分。凸模（阳模）：构成制品内部形状的部分。分型面：分开模具，取出制品的平面。（6）排气口：常设在分型面上或模腔端部。一般深度为
11、0.030.2mm, 宽为6mm左右的浅槽。防止气体卷入熔体中，而使制品产生气泡，甚至充模不满。,第三节 热塑性塑料注射模塑工艺过程,一 . 准备阶段二 . 注射成型工艺过程三 .后处理过程1 . 热处理2 . 调湿处理,第三节 热塑性塑料注射模塑工艺过程 一、成型前的准备：1对原料性能的了解：（1）热性能：热扩散系数：=k/Cp（10-4，cm2/秒）衡量原料热传导难易的重要参数。式中：k为导热系数，Cp为恒压热容，为密度。Tg。Tf。Tm。Td：决定了成型温度范围，一般为Tf（Tm） Td。A保证物料具有良好的加工流动性。B使物料不分解。,（2）流变性能：剪切速率、温度和压力等对熔体粘度的
12、影响规律。A聚碳酸酯等，粘度对温度敏感。B聚乙烯等，粘度对剪切速率敏感。熔体流动速率：要求MI较高，如PE、PP，MI一般应为2-9克/10分钟。,（3）压缩率：PA66 在100MPa时，4% ； PS 在100MPa时， 7%；PP 在100MPa时， 8.5%。压缩率越大，制品收缩率越大，为防止凹陷和缩孔，相应要提高注射+保压压力。（4）其它工艺性能：吸湿性、细度和均匀度等。,2原料的预处理：（1）原料的干燥：对PC和PA等，一定要进行干燥，使吸水率分别小于0.03%和0.3%以下。否则，轻则制品表面出现银纹、斑纹和起泡，重则会分解，变色，使制品的表面和内在质量均降低。（2）着色： 干法
13、着色：（一般加助染剂，如白油）糊状着色剂着色。色粒着色。色母料着色。,（3）嵌件预热：作用: 减小塑料和金属间的温差,使塑料冷却收缩均匀,有利于热料补缩,防止产生过大的内应力。原因：因两者间热性能、收缩率差别大，嵌件附近易出现裂纹，强度。预热温度：A.镀锌和镀铬嵌件：110130C。B.无镀层嵌件： 150C左右。,（4）脱模剂的选择：为使制品易从模具中脱出而敷于模具内的一种助剂。. 硬脂酸锌：不适用于PA。. 白油：对PA效果好，还可防止空隙。. 硅油：虽效果好，但价格高，使用麻烦。二、注射过程1注射工艺过程（图4-6-31）：,图4-6-31注射成型工艺过程示意图,（1） 合模：在锁模系统
14、作用下，使动、静模严密闭合。（2） 注射：在柱塞或螺杆的强力推动下，将汇集于料筒前端的熔体以很高的速度注入到温度较低的模具中。（3） 保压：模具中熔体冷却收缩时，继续保持施压状态的柱塞或螺杆，迫使浇口或喷嘴附近的熔体不断补充入模中（补缩），使模腔中塑料能形成形状完整而致密的制品。,（4） 塑化：塑料在料筒中加热，由固体粒子转变为熔体，使物料具有良好的可塑性。（5） 冷却：从塑料熔体进入模腔起就在冷却定型。成型周期：按一定顺序循环的模塑作业中，由一个循环的某一特定点进至下一循环的同一点所用的时间。,2工艺过程的控制：（1）自动控制：以上几个步骤连续的按一定顺序循环，全由机械本身控制。（2）半自动
15、：除开、闭模为手动外，其余均为自动控制。（3）手动：按下每个动作按钮，可使这一动作进行并完成。（4）点动：手按即动，放开即停，用于调整、抢修、试车。,3塑料的塑化原理：（1）影响塑化质量的主要因素：. 温度：使塑料得以形变、熔融和塑化的必要条件。. 剪切作用：A . 强化了混合和塑化过程。B . 温度分布、物料组成、分子形态发生变化，均匀。C . 摩擦热促进了塑料内部的塑化。（2）对塑化的总体要求：. 充分塑化，达到规定的成型温度且均匀一致。. 热分解物含量达到最小值。 . 提供足够的熔融塑料。,图4-6-32 温度分布对加热效应的影响,（3）加热效率E（图4-6-32）, 定义式: E= T
16、To / TwTo （4-6-16）,从上式可见:T,有利于塑料的塑化。料筒长度，传热面积，受热时间，料层厚, T ，E。At=VPtC/w （4-6-17）VP为存料量，w为每次注射量，tC为注射周期。 B=K/Cp （4-6-18）K为导热系数；Cp为热容，为密度。, .分流梭提供热量时的加热效率：E=f（t/2） （4-6-19） .分流梭不提供热量时的加热效率：E=f t/（2）2 （4-6-20）. 料筒对塑料的热传导方程。E=f t/（5-n2）2 （4-6-21）n为量度分流梭对塑料提供热量效果大小的系数，1n2An=1 分流梭不对塑料加热。 图4-6-33 Bn=2 分流梭对塑料加热。 图4-6-34,
