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1、第1章注塑成型基础知识注m成型是一种将热犁性m料或热固性塑料制成各式各样塑料制阳的主要成型方法之 一，它是学习模流分析的基础。本章主要学习注槊成型方面的基础知识，主耍包括注槊成型 原理和工艺、注期成型所用的注犁机和模具、犁料材料的特性、注槊成型中出现的缺陷及解 决方法等相关知识。1.1 注塑成型基础知识注塑成型是一种把蜩料材料制成复杂形状的产品的成型工艺，整个过程包括蜩料的加 热、注射塑料到模具、删料在模具中的冷却及产品的顶出。1.1.1注塑成型原理注槊成型是加工成型槊料（绝大部分是热犁性型料）的粒料或粉料的一种方法。它的成 型过程是先把材料从贮料室送入加热室,使材料熔融;然后在高压的作用下物
2、料被注射到模 具内，并且保持一定的压力直到聚合物充分冷却固化；在冷却和凝固之后，打开模具，取出 制品，并在操作上完成一个舉模周期，并不断重复上述周期的生产过程。成型的过程可分为 三个阶段：填充阶段、加压阶段和补偿阶段。1 填充阶段如图1所示，在填充阶段时，須料在注釀机螺杆的作用下被挤入模具型腔中，蜩料材 料熔体进入模具后，在速度和圧力的控制下填充模具，模具型腔刚好被充满时填充阶段结束, 如图1.1中2指示的阴影部分。虽然須料熔体在这一个阶段都12经充填完成模具内所有的流 动路径，但其边缘及角落都还有空隙存在，如图1中1指示的部分。在设计一个产品，并 必须要使用到注犁成烈的制程时，最重要的是了解
3、型料填充的过程。当犁料进入模穴时，型 料接触模壁时会很快凝固，这会在模壁和熔融塑料之间形成凝固层，凝固并粘在模琏上，材 料以喷泉形式向前填充，山于剪切作用产生热量，很容易使蜩料熔体的温度升高。2.加压阶段在模穴填充满之后紧接着是加压阶段，如图1.2所示。虽然須料熔体在填充阶段都已经 填充完成模具内所有的流动路径，但其边缘及角落都还有空隙存在，为了完全充填整个模穴, 所以必须在这个阶段加大斥力将额外的塑料挤入模穴，在图1.2中的阴影部分C经把角落填 充完了。模腔填充满时，螺杆在压力作用下仍向前推动。山于材料的收缩，螺杆还可以继续 向前移动一段时间。到填充末时刻最大压力出现时，加压阶段结束。材料的
4、流动与填充阶段 很相似，但凝固层迅速加厚，流动速度迅速降低。3.补偿阶段如图1.3所示的是补偿阶段。图中1指示的阴影部分己经冷却固化，但是2指示的阴影 部分可能还没有冷却固化，山于蜩料冷却后体积要减小，故此处塑料熔体的密度较低，如果 不补料，很容易使制晶产生凹陷。故此阶段螺杆山压力控制需要继续向前移动，将额外的料 挤入模腔,以补偿燃料在熔融状态与室温固态之间的体积差。在补偿阶段,山于温度不稳定, 所以流动也不稳定，这将会导致产品局部取向性较强，可能引起翘曲。删料从熔融状态冷凝 固到固体时，大约会有25%的高收缩率，因此必须将更多的犁料射入模穴以补偿因冷却而产 生的收缩，这是补偿阶段。图1.1填
5、充阶段图1.2加压阶段图1.3补偿阶段1.1.2塑料的塑化槊料的槊化就是指槊料经加热达到流动状态并具有良好的可犁性的全过程。对于注犁成 型而言，蜩料的蜩化可以说是注塑成型的准备过程，对这一过程的总要求是：蜩料在进入模 具型腔之前应达到规定的成型温度,并能在一定的时间内捉供一定数量的熔融塑料，熔融塑 料在各点温度应均匀一致，不发生或极少发生热分解以保证生产的正常进行。1.2注塑成型机注塑成型机可以用來将槊料颗粒状或粉状料经熔融、射出、保压、冷却等循环，转变成 最终的型料制品。注犁成型机通帘釆用锁模吨数或注槊量作为简易的机器规格辨识。可以使 用的其他参数述有注犁速率、注犁压力、螺杆直径、模具厚度和
6、导杆间距等。注犁成型机的 主要辅助设备包括須料干燥机、塑料处理及输送设备、粉碎机、模温控制机、蜩件出模的机 械手，以及槊件后处理加工设备等。注塑成型机的分类方法有很多。例如，按机器的传动方式，可以分成液压式注須成型机 和机械式注蜩成型机；按机器的外形特征可以分为立式注蜩成型机、卧式注蜩成型机等，按 注射方式和須化方式可以分为螺杆式注赠成型机、柱塞式注車成型机和螺杆蜒化柱塞注射式 注炊成型机等。下而介绍螺杆式注蜩成型机、柱塞式注蜩成型机和螺杆澈化柱塞注射式注塑成型机的相 同之处。典型的注塑成型机主要包括四个单元：注塑系统(injection system)、液丿卡系 (hydraulic sys
7、tem) 控制系统(control system)和合模系统(clamping system) (1) 注蜩成型机的注車系统是将蜩料均匀地赠化，并以一定的压力和速度将一定量的塑 料熔体注射到模具的型腔之中。它主要山槊化部件、加料装置、计量装置、传动装置、加热 和冷却装置等组成。(2) 注塑成型机的液压系统主要山各种液压元件、冋路，以及其他附属装置纽.成。液压 单元提供压力把期料挤入模具。(3) 注犁成型机的控制系统是控制犁料成型加工过程中的参数。例如可以设定温度、压 力、速度、时间等。(4) 注須成型机的合模系统是注蜩成型机上实现锁紧模具、开启模具、闭合模具和顶出 制品的装置。锁模系统在结构上
8、应保证模具启闭灵活、准确、迅速而安全。上面介绍了螺杆式注須成型机和柱塞式注塑成型机的相同Z处，下面介绍下螺杆式注 蜩成型机、柱塞式注皺成型机和螺杆删化林塞注射式注須成型机的不同之处。1 .螺杆式注塑成型机螺杆式注塑成型机如图1.4所示。螺杆4是螺杆式注犁成型机的重要部件，它对犁料进 行输送、压实和教化。其过程是：螺杆4在料筒3内旋转时,首先将从料斗6输送来的期料 卷入料筒3内，并逐步将犁料向前输送、压实、排气和槊化，熔融的槊料不断地被推到螺杆 头2与料筒喷嘴1之间，呦螺杆本身则因受到蜩料熔体的压力而缓慢后退，当积存的熔融塑 料达到一定量吋,螺杆停止转动。当注射时,螺杆将动力传给塑料熔体并使它通
9、过喷嘴1注 入到模具中。加热器5是对蜩料进行加热熔融和保持一定温度的。1-喷嘴2-螺杆头3-料筒4螺杆5-加热器&料斗图1.4螺杆式注塑成型机示意图2 .柱塞式注塑成型机柱塞式注犁成型机如图1.5所示，柱塞4和分流梭2是柱塞式注燃成型机料筒内的重要 部件。柱塞是一根坚实而口表面硬度很高的金属柱体，它将压力传给塑料并将豹料熔体注入 模具内。分流梭装在料筒前端，其形状像鱼雷体的金属部件，它使料筒内的犁料分散为薄层并均匀地处于或者流过分流梭与料筒纽成的通道。其过程是：从料斗6的蜩料进入料筒3中, 熨料在加热器5的作用下蜩料熔融，熔融蜩料在柱塞4的作用下通过喷嘴1进入到模具中。I 喷嘴2 .分流梭3
10、料筒4 柱塞5 加热器 6 料斗图1.5柱塞式注塑成型机3. 螺杆塑化柱塞注射式注塑成型机螺杆塑化柱塞注射式注槊成型机，如图1.6所示，是利用螺杆8对犁料进行燃化而注射 则靠柱塞2完成的。其过程是：螺杆8对塑料进行输送、床实和須化。螺杆8在第一料筒7 内旋转时,首先将从料斗9输送來的犁料卷入第一料筒内，然后再逐步将犁料向前输送、压 实、排气和槊化,最后将熔融的期料通过连接料筒6和一个单向阀尚进入第二料筒3。熔融 的型料在柱塞2的作用下通过喷嘴1被注射到模具型腔中去。加热器4是对犁料进行加热熔 融和保持一定温度的。1.3注塑成型模具模具可以看作是一座热交换器。通过热交换，使熔融塑料在模穴内凝固成
11、需要的形状及 尺寸。注須模具的结构是山制品的复杂程度和注犁机的形式等因素决定的。1.3.1概述注射模具主耍山定模及动模两部分纽成。定模也叫A模或母模；动模也叫B模或公模。 开模时动模和定模分离，収出制品。注射吋动模和定模闭合形成形腔和浇注系统。根据模具 上各个部件所起的作用，可细分为以下儿个部分。（1）成型零部件，它通常山凹模、凸模、成型杆、型芯、镶块等构成。型腔是直接成型 塑料制品的部分，模具的型腔山动模和定模等有关部分联合构成。（2）浇注系统，它通常山注流道、分流道、冷料井、浇口等纽成。这是将删料山注塑机 喷嘴引向型腔的流道。（3）导向部分，它通常山导向柱、导向孔或在动定模上分别设置互相吻
12、合内外锥面。它 是确保动模与定模合模时准确对中而设。（4）顶出装置，它通帘山顶杆、顶板、顶出底板和主流道拉料杆等联合纽.成。它是开模 过程中，将塑料制品从模具中顶出的装置。（5）分型抽芯机构，当蜩料制品有外侧凹或者侧孔时，在被顶出以前，必须先进行侧向 分型，拔出侧向凸模或抽出侧型芯，才能顺利顶出。（6）冷却加热系统，冷却系统通帘在模具内开设冷却水道；加热系统则是在模具内部或 周围安装加热元件。为了模具温度满足注塑工艺的要求,模具常设有冷却或加热系统。（7）排气系统，为了将注塑过程中型腔内的空气排出，通常在分型面处开设排气槽。注須模具的分类方法有很多，本书按浇注系统的不同，分成冷流道注删-成型模
13、具和热流 道/绝流道注塑成型模具。1.3.2冷流道注塑成型模具采用冷流道注蜩成型模具生产的制品脱模后，通常要人为地把浇注系统凝料从制品上切 除（点浇口除外）,这部分浇口废料经过粉碎、造粒等工序重新加以利用,这样不仅增加了 成本，同吋浇口废料经过多次加热和冷却可能引起赠料降解、分解。因此，在设计浇注系统 时，在不影响制晶质最的前提下减少浇道尺寸。冷流道注須成型模具的普通浇注系统主要山 主流道、冷料井、分流道、浇口等几部分纽成。（1）主流道是紧接注射机喷嘴到分流道的那-段流道，熔融赠料首先经过它进入模具。 主流道的断面形状一般是圆形的。（2）冷料井是用来除去料流中的前锋冷料的。豹料在注射入模过程中
14、，冷料在料流的最 前端。如果冷料进入到型腔中，就会影响制品的外在质量和内在质量，更严重的是可能堵塞 浇口。冷料井可设在主流道末端和分流道的末端。（3）分流道是将主流道中来的塑料熔体引入到各个型腔的那一段流道。分流道通常开设 在分型而上，分流道的断而形状有圆形、半圆形、U字形、矩形、梯形等。（4）浇口是塑料熔体在分（主）流道末端进入到型腔的狭小部分，是浇注系统的关键部 位。浇口的断面尺寸一般比分（主）流道尺寸小，长度也很短。其断而形状一般为圆形、矩 形等。浇口起着调节料流速度、补料时问等作用。浇口的形式有主流道型浇口、针点式浇口 （橄榄形浇口、菱形浇口）、边缘浇口（侧浇口）、潜伏式浇口（隧道浇口
15、、剪切浇口）、扇 形浇口、平缝式浇口（薄片式浇口）、护耳式浇口（分接式浇口）、圆环形浇口、轮辐式浇 口、爪形浇口等。1.3.3热流道或绝流道注塑成型模具热流道内尚未射进模穴的蜩料会维持在熔融状态，没有浇注系统废料。热流道系统也称 作热歧管系统或无流道成形。常用的热流道系统包括绝热式和加热式两种。绝热式流道（insu皿ed Risers）系统，其模具的浇注系统有足够大的通道，在注射成形 时，靠近流道辟塑料的绝热效果再加上每次射出熔胶z加热量，就足以维持熔胶流路的通畅。加热式流道（heated runners）系统，就是用加热的方式保持須料熔体在浇注系统内的畅 通，-般有内部加热与外部加热两种设计
16、。内部加热式，山内部的热探针或鱼雷管加热，提 供了环形的流动通道，山熔胶的隔热作用町以减少热量散失到模具,这种方式需要较大的浇 注系统通道。外部加热式是浇注系统通道的外面加热提供给内部的流动通道，并山隔热组件 与模具隔离以降低热损失。1.4注塑成型过程及工艺条件注塑成型是一门工程技术，它所涉及的内容是将塑料转变为有用并能保持原有性能的制 晶。注射成型的重要工艺条件是影响豹料塑化、流动和冷却的温度、压力和相应的各个作用 时间。1.4.1注塑成型过程注蜩成型过程从表而上看有加料、蜩化、注射、冷却和脱模等儿个步骤，但是从实质上 看只有蜩化和流动与冷却两个过程。下而简单介绍一下这两个过程。1. 塑化过程塑化就是指蜩料在料筒
