1、第第4章章 注射成型注射成型4.1 概述1、注射成型過程及特點1）注射成型的過程p成型前的準備成型前的準備p注塑過程注塑過程p制件的后處理制件的后處理注射成型機工作循環周期圖合模高壓低速鎖緊座臺前移注射開模冷卻保壓固定塑化塑化退回退回塑化制品頂出試合模 發信息注射動作選擇制品落下檢測發信1、注射成型過程及特點2）注射成型過程 注射成型就是將塑料經加熱熔化呈流動狀態后，由柱塞或螺桿的推動，使其通過料筒前端的噴嘴注入閉合的模具中，充滿模具的熔料在受壓的情況下，經冷卻（熱塑性塑料）或加熱固化（熱固性塑料）后即可保持與注塑模型腔一致的形樣，然后開啟模具取得制品，完成一個模塑周期。3）成型過程對注射機應

2、具備功能的要求（目標：制備出與模具模腔結構一致的塑料制品）p對塑料實現熔融塑化、計量并將熔料射出的功能對塑料實現熔融塑化、計量并將熔料射出的功能p對成型模具實現開啟、閉合和鎖緊的功能對成型模具實現開啟、閉合和鎖緊的功能p實現在成型過程中所需能量的轉化與傳遞的功能實現在成型過程中所需能量的轉化與傳遞的功能p對工作程序及工藝條件的設定與控制的功能制件的后處理對工作程序及工藝條件的設定與控制的功能制件的后處理4.1 概述4.1 概述1、注射成型過程及特點4）注射成型的特點p成型周期短，勞動強度低成型周期短，勞動強度低p可一步成型外形復雜，尺寸精確、帶有嵌件的制品可一步成型外形復雜，尺寸精確、帶有嵌件

3、的制品p制品無需修整或僅需少量修整制品無需修整或僅需少量修整p邊角料、廢料較少邊角料、廢料較少p塑料種類廣，注塑制品約占制品總量塑料種類廣，注塑制品約占制品總量30% p易于全自動化生產，生產效率高。易于全自動化生產，生產效率高。擠出成型和注射成型是塑料制品生產兩種主要方式這兩種工藝都要將塑料先進行熔融塑化、使其具有流動性，但擠出成型為連續性的生產工藝，沒有周期性，而注射成型為間歇性的生產工藝，生產具有明顯的周期性特征，一個周期內生產一件和一組（一模多腔）產品，每個周期中的生產作業由多個不同步驟的操作組成。4.1 概述4.1 概述2、注射成型的發展歷程 注射成型機是在金屬壓鑄機的原理上逐漸形成

4、的。 1932年德國弗蘭茲布勞恩廠生產出全自動柱塞式臥式注射成型機； 隨后出現了單螺桿定位預塑注塑機； 1956年世界上出現了第一臺移動螺桿式注射成型機。金屬壓鑄成型機柱塞式注射機柱塞式注射機4.1 概述2、注塑成型的發展趨勢p向高速化方向發展向高速化方向發展p向高度自動化方向發展向高度自動化方向發展p注塑機的發展注塑機的發展p注塑工藝的發展注塑工藝的發展p注塑方法的發展注塑方法的發展4.2 普通注塑成型原理1、注塑成型設備 由由注射機注射機（包括注射系統和鎖模系統）和（包括注射系統和鎖模系統）和模具模具組成。組成。4.2 普通注塑成型原理1、注塑成型設備1）注塑成型機的形式與種類p柱塞式注塑

5、機柱塞式注塑機n塑料的塑化不夠均勻n注塑量受到一定限制n注塑壓力損耗大n注塑速度低且不均勻4.2 普通注塑成型原理1、注塑成型設備1）注塑成型機的形式與種類p螺桿式注塑機螺桿式注塑機注射裝置合模裝置液壓傳動系統電氣控制系統4.2 普通注塑成型原理1、注塑成型設備1）注塑成型機的形式與種類p螺桿柱塞式注塑機螺桿柱塞式注塑機4.2 普通注塑成型原理1、注塑成型設備2）螺桿式注塑機的基本結構及工作原理p注塑系統注塑系統n注塑機螺桿 螺桿 螺桿頭4.2 普通注塑成型原理4.2 普通注塑成型原理1、注塑成型設備2）螺桿式注塑機的基本結構及工作原理p注塑系統注塑系統n料筒 加料裝置 料筒 噴嘴4.2 普通

6、注塑成型原理1、注塑成型設備2）螺桿式注塑機的基本結構及工作原理p鎖模系統鎖模系統n機械式4.2 普通注塑成型原理1、注塑成型設備2）螺桿式注塑機的基本結構及工作原理p鎖模系統鎖模系統n液壓式4.2 普通注塑成型原理1、注塑成型設備2）螺桿式注塑機的基本結構及工作原理p鎖模系統鎖模系統n液壓-機械式4.2 普通注塑成型原理1、注塑成型設備2）螺桿式注塑機的基本結構及工作原理p輔助系統輔助系統n供料系統 吸式供料系統 壓式供料系統 螺旋管式供料系統n干燥系統 熱風式干燥料斗 加壓熱風干燥料斗 抽濕干燥料斗4.2 普通注塑成型原理1、注塑成型設備2）螺桿式注塑機的基本結構及工作原理p輔助系統輔助系

7、統n加料系統 強制加料系統 混合加料系統n溫控系統4.2 普通注塑成型原理1、注塑成型設備3）注塑成型機的調整和安裝（略）p注塑機的調節注塑機的調節n注塑壓力調節n鎖模力n注射速度n合模速度n循環時間4.2 普通注塑成型原理1、注塑成型設備3）注塑成型機的調整和安裝p注塑機的安裝注塑機的安裝n地面水平，地基要有一定承載能力n車間墻壁及廠房頂部與機器之間應保持一定距離n應考慮冷卻水流量、水管、氣管的排放口n安裝時，一般首先安裝合模部分，當機身穩固后，再安裝合模部件與注射部件之間的各種管路n最后安裝注射料斗4.2 普通注塑成型原理2、注塑成型模具1）塑模的分類p按塑料材料類別：熱塑性塑料塑模和熱固

8、性塑料塑模按塑料材料類別：熱塑性塑料塑模和熱固性塑料塑模p按模具型腔數：單型腔塑模和多型腔塑模按模具型腔數：單型腔塑模和多型腔塑模p按模具的安裝方式：分為移動式塑模和固定式塑模按模具的安裝方式：分為移動式塑模和固定式塑模p按模具的澆注系統：分為冷流道模具、絕熱流道模具、按模具的澆注系統：分為冷流道模具、絕熱流道模具、熱流道模具、溫流道模具熱流道模具、溫流道模具4.2 普通注塑成型原理2、注塑成型模具1）塑模的分類p按模具的結構特征，可分為按模具的結構特征，可分為8類類n單分型面模具n雙分型面模具n帶有活動鑲件的模具n橫向分型側抽芯模具n自動卸螺紋模具n定模設頂出裝置的模具n無流道模具n疊式型腔

9、模具4.2 普通注塑成型原理2、注塑成型模具2）塑模的基本結構及工作原理4.2 普通注塑成型原理2、注塑成型模具2）塑模的基本結構及工作原理p成型零件：直接形成塑料制品形狀和尺寸的部分，成型零件：直接形成塑料制品形狀和尺寸的部分，包包括括凹模、凸模、型芯、鑲塊、成型桿、排氣口等凹模、凸模、型芯、鑲塊、成型桿、排氣口等。p澆注系統：是將澆注系統：是將塑料由注射機噴嘴引向型腔的流道部塑料由注射機噴嘴引向型腔的流道部分，包括分，包括主流道、冷料穴、分流道、澆口等主流道、冷料穴、分流道、澆口等。p結構零件：結構零件：構成模具結構的各種零件，包括包括實現定位實現定位、導向、頂出、抽芯、分型導向、頂出、抽

10、芯、分型等動作的各種零件。等動作的各種零件。p其它零件：其它零件：加熱和冷卻系統加熱和冷卻系統 、測量系統等、測量系統等注射成型工藝過程動畫演示4.2 普通注塑成型原理2、注塑成型模具2）塑模的基本結構及工作原理p熱流道或冷流道系統：熱流道或冷流道系統：注射過程中，流道內塑料一直保持熔融或流動狀態，脫模時不與制品一同脫出，無流道贅物。p熱塑性塑料：熱流道熱塑性塑料：熱流道n熱流道模具n絕熱流道模具n帶加熱探針的絕熱流道p熱固性塑料：冷流道熱固性塑料：冷流道4.2 普通注塑成型原理4.2 普通注塑成型原理2、注塑成型模具3）塑模的設計要點p分析制品結構和技術要求分析制品結構和技術要求p了解注塑機

11、的技術規格了解注塑機的技術規格p了解塑料的性能，特別是成型加工性能了解塑料的性能，特別是成型加工性能n了解不同塑料品種的加工性能n考慮塑料在模具內的結晶、取向及導致的內應力問題n考慮塑料的收縮率及其補償問題n考慮塑料對模具溫度的要求4.2 普通注塑成型原理2、注塑成型模具3）塑模的設計要點p分析制品結構和技術要求分析制品結構和技術要求p了解注塑機的技術規格了解注塑機的技術規格p了解塑料的性能，特別是成型加工性能了解塑料的性能，特別是成型加工性能n了解不同塑料品種的加工性能n考慮塑料在模具內的結晶、取向及導致的內應力問題n考慮塑料的收縮率及其補償問題n考慮塑料對模具溫度的要求4.2 普通注塑成型

12、原理2、注塑成型模具3）塑模的設計要點p考慮模具的結構與制造問題考慮模具的結構與制造問題n正確選擇分型面、排氣隙、澆口位置及模腔的布置等。n成型零件結構形式、結構及位置的選擇，對成型零件的工作尺寸及受力狀況進行精確校核，以保證塑料制件的尺寸及形狀的精度。n考慮采用何種脫模機構和側抽芯、分型機構，并對脫模力進行核對。n模具總體結構和零件形狀應簡單合理、容易加工。n詳細分析模具的受熱情況，計算冷卻水輸道功率，設計好冷卻水通道。n合理選擇制造模具的材料。4.2 普通注塑成型原理2、注塑成型模具4）塑模的加工與調試p塑模的加工塑模的加工p塑模的調試塑模的調試n試模工藝的制定與調整、流道修改、型腔處理5

13、）計算機技術在塑料模具設計、制造中的應用pCAD/CAE/CAMpMoldflow、Polyflowp附圖附圖4.2 普通注塑成型原理3、注塑成型制品設計（略）1）材料選擇p力學性能力學性能p成型加工性能成型加工性能p熱性能熱性能p物理性能物理性能4.2 普通注塑成型原理2）設計方法（略）p設計方法設計方法n根據經驗設計n根據實驗設計n根據分析設計（計算機技術在塑料制品設計中的應用計算機技術在塑料制品設計中的應用）p設計過程和步驟設計過程和步驟n順序設計法n合作式設計法n塑料制件的設計步驟 確定塑料制件的使用性能 材料選擇 生產初步的結構設計草圖 尺寸設計 對性能進行校核 試生產及定型4.2

14、普通注塑成型原理 2）設計方法（略）p設計過程和步驟設計過程和步驟n塑料制件的設計步驟 尺寸設計 對性能進行校核 試生產及定型4.2 普通注塑成型原理3、注塑成型制品設計（略）3）結構設計p功能結構設計功能結構設計p工藝結構設計工藝結構設計n脫模斜度n塑料制件壁厚n塑料制件的精度n嵌件的設計p造型結構設計造型結構設計n造型n頂出部位p結構設計還需考慮模具的結構和制造結構設計還需考慮模具的結構和制造4.2 普通注塑成型原理3、注塑成型制品設計4）樣模設計及生產p樣模的手工二次加工和機加工樣模的手工二次加工和機加工n塑料導熱性較好n塑料的耐熱性要好n避免引起局部高應力p快速樣模制造技術快速樣模制造

15、技術p樣模澆注技術樣模澆注技術4.2 普通注塑成型原理4.2 普通注塑成型原理3、注塑成型制品設計5）注塑成型制件的組裝p壓制組裝壓制組裝p搭配組裝搭配組裝p機械緊固組裝機械緊固組裝p焊接焊接p黏結黏結4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制1）注塑成型周期合模高壓低速鎖緊座臺前移注射開模冷卻保壓固定塑化塑化退回退回塑化制品頂出試合模 發信息注射動作選擇制品落下檢測發信注射成型工藝過程動畫演示4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制2）注射過程及其控制p塑化作用與控制塑化作用與控制n塑化過程tantan2tantanaaEEtethDDhVLPSVVVV2cossin22n

16、hDVAS2, 12122sinLPPDhVAP2, 1212222tanLPPDVL4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制2）注射過程及其控制p塑化作用與控制塑化作用與控制n塑化的特點 固體床易破碎 物料受熱隨時間變化 料筒中停留時間長 注射室內熔體溫度分布不均勻4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制2）注射過程及其控制p塑化作用與控制塑化作用與控制n影響注塑過程塑化的因素 熱均勻性 傳導熱、剪切熱 塑化量 螺桿參數、工藝條件決定了塑化量 重要的螺桿參數：長徑比、壓縮比、熔融段的長度22hNDvvQs4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制2）注射成型過程（

17、塑化、流動、冷卻、定型流動、冷卻、定型）及其控制p充模過程與控制充模過程與控制n塑料熔體的充模過程 充模過程是塑料熔體在相對較冷的模具內的流動 復雜而又重要 制品平面內的澆口流動，分為三個階段：開始階段、過渡階段、主流動階段 前緣膜、后進的熔體：被模壁凍結、或沖破前緣膜的膜壁而形成新的前緣膜4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制2）注射成型過程（塑化、流動、冷卻、定型流動、冷卻、定型）及其控制p充模過程與控制充模過程與控制n塑料熔體的充模流動形式澆口厚度遠小于制品厚度，且熔體流動速率很大的情況：不穩定、脈動澆口厚度遠小于制品厚度，且熔體流動速率很大的情況：不穩定、脈動澆口厚度小于制

18、品厚度，且熔體流動速率較大的情況：滯流澆口厚度小于制品厚度，且熔體流動速率較大的情況：滯流澆口厚度略小于制品厚度，且熔體流動速率適中的情況：鋪展流，澆口厚度略小于制品厚度，且熔體流動速率適中的情況：鋪展流，附圖附圖塑料熔體遇到障礙物的情況，塑料熔體遇到障礙物的情況，p208, 圖圖4-334.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制2）注射過程及其控制p充模過程與控制充模過程與控制n關于塑料熔體充模過程的討論 壓力損失 因素：粘度（溫度、壓力、速度），流道長度，熔體流動性，流道的幾何形狀 熱平衡 熔體溫度決定于：沿流動方向傳來的熱量，剪切熱，向模具傳出的熱量，絕熱膨脹做功消耗的能量4.2

19、 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制2）注射過程及其控制p冷卻定型過程與控制冷卻定型過程與控制n保壓階段n冷卻階段p注射過程中模腔或塑膠的壓力變化分析注射過程中模腔或塑膠的壓力變化分析p注射過程中螺桿的運動狀況及位置分析注射過程中螺桿的運動狀況及位置分析p注射制品中的取向分析注射制品中的取向分析4.2 普通注塑成型原理取取取取取取取取取取取取取取4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制3）注射過程工藝控制因素p溫度溫度n料筒溫度n噴嘴溫度n模具溫度p壓力壓力n塑化壓力n注射壓力n保壓壓力p時間時間4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制4）注塑制件的成型工藝要點p制

20、品收縮和翹曲制品收縮和翹曲n收縮率 注射壓力和保壓壓力 熔體溫度 模具溫度 注射速率n翹曲%100010LLLS4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制4）注塑制件的成型工藝要點p取向和結晶取向和結晶n取向n結晶 料溫及模溫 應力4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制4）注塑制件的成型工藝要點p熔接縫熔接縫n提高熔體溫度和模具溫度n充模速率n注射壓力和保壓壓力n退火處理n材料的選擇n模具設計4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制4）注塑制件的成型工藝要點p表面光潔度表面光潔度n凹陷、縮孔n無光澤（或光澤不均）、暗紋n銀絲n熔接痕n顏色不均勻n龜裂p內應力分布內

21、應力分布4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制5）注塑成型制品的常見缺陷及解決方法p塑件填充不足（欠注）塑件填充不足（欠注）n現象n主要原因 物料 機械模具 工藝條件n措施 改變塑件配方，調節塑料熔體的流動性 改用更大型的注塑機 提高物料的成型溫度、注射壓力和速率4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制5）注塑成型制品的常見缺陷及解決方法p飛邊飛邊n現象n原因 物料 機械模具 工藝條件n措施 調整塑件配方，降低塑料熔體的流動性 增大鎖模力 適當減小注射壓力、速率，降低成型溫度4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制5）注塑成型制品的常見缺陷及解決方法p局部燒焦局

22、部燒焦n現象n原因 物料：熱穩定性不好 機械模具：料筒或螺桿結構有缺陷 工藝條件料筒溫度太高，注射速度太快，注射壓力太大，成型周期太長n措施 調整塑件配方，適當加入更多，效果更好熱穩定劑 對螺桿料筒進行定期維修，消除熔料殘存死角，模具結構中增設排氣槽。 適當降低成型溫度，降低注射壓力、速率，縮短成型周期，及時清理料筒4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制5）注塑成型制品的常見缺陷及解決方法p表面凹陷表面凹陷n現象n原因 物料：塑料原料收縮性太大。 機械模具：模具設計不合理，局部幾何特征不良等。 工藝條件：供料不足；注射壓力和保壓壓力過低；保壓時間和冷卻時間太短；熔體和模具溫度太高。

23、n措施 使用收縮率較小的樹脂原料；調整配方，添加無機填料等。 模具上避免使用過小的澆口；增加排氣孔數量；增加制品壁厚，使制品各處壁厚盡量一致；適當減小加強筋尺寸 適當提高注射壓力、保壓壓力；降低熔體和模具溫度；延長冷卻時間。4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制5）注塑成型制品的常見缺陷及解決方法p開裂開裂n現象n原因 物料：塑料分子鏈的剛性太大，塑料制件本身較脆。 機械模具：模具設計不合理，使制件的殘余應力過大 工藝條件：成型溫度（料溫、模溫）過低；注射速率和保壓壓力過大。n措施 采用強度大的樹脂品種，在配方中加入增塑劑，使制件的韌性增加。 改善模具澆口形式設計和澆口位置；增大脫

24、模斜度，增大頂出面積。 適當增加成型溫度；降低注射壓力和保壓壓力，降低頂出速率；延長冷卻時間。 對已經龜裂的制品進行熱處理（退火）。4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制5）注塑成型制品的常見缺陷及解決方法p粘模及脫模不良粘模及脫模不良n現象n原因 物料：在包裝和運輸過程中混入雜質；原料的粒徑過大或分布不均。 機械模具：模具剛性不足；脫模斜度不夠；模具（制品）結構設計不合理 工藝條件：成型溫度過高；注射壓力和保壓壓力過高；注射保壓時間過長。n措施 對原材料進行嚴格凈化、篩選。 增大脫模斜度；合理設計制品的澆注系統，如流道的長短、大小和位置分布，合理確定澆口的位置；合理設計頂出機構。

25、 適當降低成型溫度，降低注射壓力，保壓壓力，延長冷卻時間。4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制5）注塑成型制品的常見缺陷及解決方法p氣泡氣泡n現象n原因 物料：物料的熱穩定性不好，在高溫下分解；物料中含有水分等低分子物質。 機械模具：模具設計不合理 工藝條件：成型溫度過高；成型周期過長。n措施 適當調整制品配方，加入熱穩定劑；對物料進行徹底干燥，除去低分子物質。 合理設計模具的結構（包括流道結構、澆口結構等）。 適當降低成型溫度；縮短成型周期。4.2 普通注塑成型原理4、注塑成型過程的工藝控制5）注塑成型制品的常見缺陷及解決方法p表面白化表面白化n現象n原因 外作用力n措施 降低

26、注射壓力、保壓壓力；縮短保壓時間； 適當提高脫模斜度。 脫模機構的頂出裝置要設置在塑件壁厚處或適當增加塑件頂出部位的厚度。4.2 普通注塑成型原理5、注塑制件的后處理 為改善和提高制件的性能及尺寸穩定性，需對注射制件進行適當的后處理。1）退火處理p塑化不均勻，冷卻速度不同等原因，均會使制品內存在不均的結晶、取向、收縮等現象，導致內應力的存在，從而使制品力學性能下降、光學性能變壞、表面銀紋、變形、開裂等。p退火的方法n使制品在一定溫度的加熱液體介質（水、礦物油、甘油、乙二醇和液體石蠟等）或熱空氣循環烘箱中靜置一段時間。4.2 普通注塑成型原理5、注塑制件的后處理 1）退火處理p退火溫度和時間：使

27、用溫度以上1020，或低于塑料熱變形溫度1020。p退火的實質： n使強迫凍結的分子鏈得到松弛，凝固的大分子鏈段 轉向無規位置，消除內應力；n提高結晶度、穩定結晶結構、提高制品的彈性模量和硬度，降低斷裂伸長率。 2）調濕處理p聚酰胺類塑料在成型后在空氣中存放易吸水膨脹。因此需將剛脫模的制件放在熱水中進行處理（煮），稱為“調濕處理”。4.3 各種特殊的注射成型方法4.3 各種特殊的注射成型方法1、中空制件的注射成型 1）氣體輔助注塑成型p概述：概述：優缺點優缺點p氣輔注塑成型的過程及原理氣輔注塑成型的過程及原理n分類n成型原理4.3 各種特殊的注射成型方法1、中空制件的注射成型 1）氣體輔助注塑成型p氣輔注塑成型的過程及原理氣輔注塑成型的過程及原理n氣輔注射成型裝備 注射機 氮氣發生器