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及原因第六节 热固性性塑料的注射成型及传递 模塑注射成型进展,1. 注射成型（注射模塑或注塑）,将粉状或粒状塑料从注射机料斗送入料筒中加热熔融塑化，在螺杆的旋转或柱塞挤压作用下，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% ； （3）注射成型适应性强 。,第一节 概述,（1）成型周期短，生产效率高。（有的仅为数秒钟） （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。（可实现单机或联机的控制） （4）对塑料的适应性强。（热塑性和热固性）,3注射成型的特点,第二节 注射成型设备,一 注射成型机的公称注射量及规格型号 二 注射成型机的分类 三 注射成型机的基本结构,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。通常有两种表示方法：,（1）重量法:以PS为标准，以注射的重量表示（克）。 （2）容量法:以PS为标准，以注射的容量表示（cm3）。,2 规格,30、60、125、500、1000、2000、3000、4000、8000、32000（cm3）等。,3规格型号的表示：,常用XS-ZY-x（500）表示注射机的规格型号。 上列型号表示：公称注射量为500 cm3的螺杆式（y）塑料（s）注射（z）成型（x）机。,一、塑料注射成型机的公称注射量及规格型号：,1柱塞式注射机（图4-6-25） （1）主要构造：柱塞、料筒、分流梭、加料斗等。 （2）特征：. 结构简单，制造方便。 . 混合、塑化效果不良。 原因：搅拌、剪切作用小。 . 传热不良。 （3）适用性：. 适用于一些小型注射机。（60克以下） . 对热敏性塑料，大、中型注射机不适用。 原因：存料量多，一般为注射量的4-8倍，停留时间长。,二、注射机的分类：,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,2移动螺杆式注射机（图4-6-26）（主要介绍）,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-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。 此外，根据外形还可以分为立式和卧式，这里不再赘述。,1注射系统：,（1）主要作用：输送塑料、混合、压实、熔融、塑化、注射和保压等。 （2）主要部件：加料装置、料筒、螺杆、喷嘴、柱塞、分流梭等。,.柱塞：是一根表面硬度高，坚实光滑的金属杆。D常为20-100mm。,A. 作用：将油压传递给熔料，注射入模腔，保压。 B. 理论最大注射量：Q=sA， s：柱塞冲程， A：横截面积。,.分流梭：装在料筒前端形状如鱼雷体的金属部件。（图4-6-27）,三、注射机的基本结构：,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. 减小料筒壁处物料的分解（因过热）。 D. 因横截面，剪切速率，摩擦热，使表观黏度双重降低，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）,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,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：黏度高、热敏性塑料，厚壁制品。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等低黏度塑料。,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：（见图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。,图4-6-29 曲臂锁模机构闭模(a)和开模(b)工作原理示意图,. 液压机械式：由液压操作联杆或曲肘撑杆机构启动和闭合模具。,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。,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。,作用：赋予材料形状、给予强度和性能，使材料成为有用的制品 按成型加工方法分类：压制模具、压铸模、中空吹塑模具、真空或压力成型模具、挤出模具、注塑模具等,（1）主流道：连接喷嘴至分流道或浇口的通道。,特点：多为圆锥形，直径向内扩大，呈26，便于赘物去除；进口端直径应比喷嘴孔径大0.5-1mm，便于对中和减小流动阻力；进口端与喷嘴头接触处开成球面；为使喷嘴头能紧密地与主流道配合，主流道进口球面的半径应略大于喷嘴头半径；为减少回头料，应尽量短。,注射模具主要由浇注系统、成型零件和结构零件三大部分组成。浇注系统是指塑料熔体从喷嘴进入型腔前的流道部分，包括主流道、分流道、浇口等。成型零件是指构成制品形状的各种零件，包括动、定模型腔、型芯、排气孔等。结构零件是指构成模具结构的各种零件，包括执行导向、脱模、抽芯、分型等动作的各种部件。,（2）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）,（3）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-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,（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。（截面积小，冷凝最快，早凝） . 提高料温，提高流动性。（摩擦热作用） . 便于制品脱离。,（5）型腔：构成制品几何形状的部分。（动、静模，凹、凸模）,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。（型芯） . 分型面：分开模具，取出制品的平面。（可有多个）,（6）排气口：常设在分型面上、模腔端部、配合间隙等。,一般深度为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,一、成型前的准备：,1了解原料性能：,（1）热性能：,热扩散系数：=k/Cp（cm2/s） 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、温度和压力对熔体黏度的影响规律。,A聚碳酸酯等，黏度对温度敏感。B聚乙烯等，黏度对剪切速率敏感。,熔融指数：,注射成型要求MI较高，如PE、PP，MI一般应为2-9克/10分钟。,（3）压缩率：,在100MPa时， PA66 为4% ； PS 为7%；PP 为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、斑纹和气泡，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。,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：110130。 B. 无镀层嵌件： 150 左右。,（4）脱模剂的选择：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。,（3）嵌件预热：,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：在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。（冷却） （5）冷却：从塑料熔体进入模腔起就在冷却定型。 （6）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。,