第12章 注射成型及模具新技术应用,高等学校应用型特色规划教材,随着塑料工业的发展和进步，人们对注射制件的要求越来越高。如何缩短成型周期、降低生产成本、提高制件精度和使用范围，一直是塑料行业孜孜以求的目标。近20年来注射成型工艺及模具新技术发展很快，新工艺和新结构层出不穷，下面介绍应用越来越广泛的无流道成型工艺及模具、热固性塑料注射成型工艺及模具、精密注射成型工艺及模具、共注射工艺及模具和气体辅助成型工艺及模具以及注射模计算机辅助设计(CAD)、辅助工程(CAE)与辅助制造(CAM)。,12.1 无流道注射成型及模具 无流道注射成型概述 无流道注射成型是注射模具技术上的一项重大进步，是注射模具的发展方向之一。它是利用加热或绝热的办法，使从注射机喷嘴起到浇口为止这一段流道中的塑料，在生产过程中一直保持融熔状态，从而在开模时只需取出塑件，而不必取出浇注系统凝料。此类浇注系统被称为无流道浇注系统(或称为热流道浇注系统)。,高等学校应用型特色规划教材,11.1 注射模设计程序 11.1.1 设计前应明确的事项 1. 明确塑件的设计要求,12.1.1 绝热流道注射模具 1. 单型腔绝热流道模具 1) 井式喷嘴,高等学校应用型特色规划教材,11.1 注射模设计程序 11.1.1 设计前应明确的事项 1. 明确塑件的设计要求,2) 改进型井式喷嘴 (1) 移动式改进型井式喷嘴 (2) 深入式改进型井式喷嘴 (3) 扩大式改进型井式喷嘴,高等学校应用型特色规划教材,2. 多型腔绝热流道模具 1) 直浇口式多型腔绝热流道模具,高等学校应用型特色规划教材,2) 点浇口式多型腔绝热流道模具,高等学校应用型特色规划教材,12.1.2 半绝热流道注射模 为了克服绝热流道注射模浇点处易冻结失效的缺点，常在模具给料喷嘴处安放带加热探针的加热体，分流道仍然处于绝热状态，这就是本节要介绍的半绝热流道注射模。 1) 直浇口式半绝热流道注射模 2) 点浇口式半绝热流道注射模,高等学校应用型特色规划教材,12.1.3 加热流道模具 加热流道模具是流道带有加热器的无流道模具。此类模具是无流道模具的主要形式。 1) 单型腔加热主流道模具,高等学校应用型特色规划教材,2) 多型腔加热分流道模具 (1) 外加热式 (2) 内加热式,高等学校应用型特色规划教材,12.1.4 大型塑件热流道模具注意事项,高等学校应用型特色规划教材,12.1.5 延伸喷嘴及二级喷嘴 1. 延伸喷嘴,高等学校应用型特色规划教材,2. 二级喷嘴 1) 全绝热式二级喷嘴 2) 半绝热式二级喷嘴 3) 加热式二级喷嘴 4) 阀式二级喷嘴,高等学校应用型特色规划教材,12.2 热固性塑料注射成型工艺及模具 12.2.1 发展概况 12.2.2 热固性塑料注射成型原理及工艺 1. 热固性塑料注射原理与工序 1) 原理,高等学校应用型特色规划教材,2) 工序 (1) 供料 (2) 预塑化 (3) 计量 (4) 注射及保压 (5) 固化成型 (6) 制品卸出,高等学校应用型特色规划教材,2. 热固性塑料注塑工艺 1) 塑化工艺条件 2) 注射充模方面 3. 固化条件方面 (1) 模具温度 (2) 固化时间,高等学校应用型特色规划教材,4. 工艺控制特点 热固性注射和热塑性注射在工艺控制上的最大区别是；热塑性注射的料筒温度远高于模温，而热固性注射的料筒温度(一般在60100 之间)远低于模温(一般在160190 之间)，为使塑料在料筒中均匀塑化而不过早固化，工艺过程必须在以下两方面得到保证： 1) 注射机方面 2) 塑料方面,高等学校应用型特色规划教材,5. 充模流动及固化特点 1) 流速分布 2) 模壁的磨损 3) 与模壁的热交换 4) 纤维的取向作用,高等学校应用型特色规划教材,6. 热固性塑料注射成型优点与不足 1) 热固性塑料注射成型优点 2) 热固性塑料注射成型的不足,高等学校应用型特色规划教材,12.2.3 热固性塑料注塑模设计要点 1. 热固性塑料注射模的基本结构,高等学校应用型特色规划教材,2. 热固性塑料注射模结构设计要点 热固性塑料的如下工艺特点，对模具总体结构有影响。 1) 模具材料 2) 对型腔位置的要求 3) 对分型面的要求 4) 对滑动零件的要求,高等学校应用型特色规划教材,5) 对安放嵌件的要求 (1) 采用可控式嵌件。,高等学校应用型特色规划教材,(2) 多嵌件快速安放。,高等学校应用型特色规划教材,(3) 异形嵌件安放方法。,高等学校应用型特色规划教材,6) 排气和引气 7) 推出机构设计,高等学校应用型特色规划教材,8) 浇注系统设计 (1) 主流道设计 (2) 冷料穴设计 (3) 分流道设计 (4) 浇口设计,高等学校应用型特色规划教材,9) 浇口位置选择 浇口位置的选择原则与热塑性注塑模基本相同，应该指出，虽然热固性塑料由于固化生成体形结构而无大分子取向，但仍存在纤维取向，选择浇口位置仍应考虑纤维取向对塑件性能影响。,高等学校应用型特色规划教材,12.2.4 热固性塑料无流道注射模 1. 热固性塑料无流道注射模工艺特点 2. 热固性塑料无流道注射模结构特点,高等学校应用型特色规划教材,12.2.5 热固性塑料无流道注压成型 1. 热固性塑料无流道注压成型原理,高等学校应用型特色规划教材,2. 热固性塑料无流道注压工艺的优点 3. 注压模结构与特点,高等学校应用型特色规划教材,12.3 精密注射成型及模具设计 精密注射成型是指成型尺寸精度、形状位置精度很高和表面粗糙度值很小的塑料制品所采用的注射成型方法，所用的注射模具即为精密注射模，所用的注射机则为精密注射机。 12.3.1 精密注射成型制品精度确定 12.3.2 精密注射成型对塑料原料的要求,高等学校应用型特色规划教材,12.3.3 精密注射成型对注射机的要求 12.3.4 精密注射成型工艺特点,高等学校应用型特色规划教材,12.3.5 精密注射模具设计要点 1. 精密注射模具精度,高等学校应用型特色规划教材,2. 精密注射模具导向与定位机构 (1) 动、定模的对合精度 (2) 侧向分型机构对合精度,高等学校应用型特色规划教材,3. 推件板脱模 4. 采用镶拼结构 5. 各型腔温度保持一致,高等学校应用型特色规划教材,12.3.6 精密注射模具加工要点 1. 模具制造特点 2. 模具材料及加工工序 3. 模具加工方法与加工精度 4. 成型零件的表面处理 1) 成型零件的精抛光 2) 电解抛光 3) 提高成型零件的抗腐蚀性和耐磨性,高等学校应用型特色规划教材,12.4 共注射成型及模具设计 12.4.1 双清色注射成型及模具 1. 双清色注射成型原理,高等学校应用型特色规划教材,2. 双清色注射模的设计要点 (1) 成型零件 (2) 浇注系统 (3) 脱模机构 (4) 模体,高等学校应用型特色规划教材,12.4.2 双层注射成型及模具 在一台注射机上装有一副注射模和两副注射装置进行注射。双层注射成型是利用交叉分配喷嘴，分配式注射两种原料。这两种塑料原料由于注入模腔的顺序有先后且第一次不充满，第二次充满，所以在模腔中分层凝固而形成内外之分的双层塑件。,高等学校应用型特色规划教材,12.4.3 混色注射成型及模具 1. 启闭阀式 2. 混色喷嘴式 (1) 旋转式喷嘴 (2) 多孔板式喷嘴 (3) 多弯道式喷嘴,高等学校应用型特色规划教材,12.4.4 共注射成型工艺特点 与普通注射成型工艺相比较，共注射成型工艺主要有以下特点。 (1) 共注射机由两套以上预塑和注射系统组成，每套注射系统射出熔料的温度、压力和数量的少许波动都会导致制品颜色、花纹的明显变化。为了保证同一批制品外观均匀一致，每套注射系统的温度、压力和注射量等工艺参数应严格控制。 (2) 共注射机的流道结构较复杂，流道长且有拐角，熔体压力损失大，需设定较高的注射压力才能保证顺利充模。为了使熔体具有较好的流动性，熔料温度也应适当提高。 (3) 由于熔体温度高，在流道中停留时间较长，容易热分解，因此，用于共注射成型的原料应是热稳定性好、粘度较低的热塑性塑料。常用的有聚烯烃、聚苯乙烯、ABS等。,高等学校应用型特色规划教材,12.5 气体辅助注射成型及模具 气体辅助注射成型技术是一种新型的塑料技术。它是利用高压惰性气体在注射件内部产生中空截面，并作为动力推动熔体完成充填过程的一项技术。 12.5.1 气体辅助成型原理,高等学校应用型特色规划教材,12.5.2 气体辅助成型工艺 1. 工艺过程,高等学校应用型特色规划教材,2. 工艺类型 (1) 标准成型法 (2) 副腔成型法 (3) 熔体回流法 (4) 活动型芯法,高等学校应用型特色规划教材,3. 工艺参数 1) 熔体的预注射量 2) 压力 3) 温度 4) 时间,高等学校应用型特色规划教材,12.5.3 气体辅助注射成型设备 1. 注射机 2. 气体制备及回收装置 3. 气体控制单元,高等学校应用型特色规划教材,12.5.4 气体辅助注射的注气嘴结构设计 1. 注气位置,高等学校应用型特色规划教材,2. 常用注气嘴结构 (1) 弹簧复位式气嘴结构 (2) 气动或液动复位式气嘴结构 (3) 旋转复位式气嘴结构 (4) 间隙排气式气嘴结构,高等学校应用型特色规划教材,12.5.5 气辅塑件设计要点 1. 管棒类制品及气道的设计,高等学校应用型特色规划教材,2. 板类制品及气道的设计,高等学校应用型特色规划教材,12.5.6 气辅模具设计与制造 气辅注射模具设计难度远远大于传统注射模具。设计气体辅助注射成型模具时，应充分考虑气道的设计与分布。在设置进气位置，确定气道结构、尺寸、位置和连接形式，设计气体引导槽，设计浇注系统及冷却系统等模具结构时，都需要考虑气体对塑料流动和冷却特点的特殊影响。,高等学校应用型特色规划教材,12.6 CAD/CAE/CAM技术在注塑工程中的应用 12.6.1 CAD/CAE/CAM 技术内容与应用 1. 注塑工程CAD、CAE、CAM的概念及特点 1) 计算计辅助设计CAD (Computer Aided Design) 2) 计算机辅助制造CAM (Computer Aided Manufacture) 3) 计算机辅助工程CAE (Computer Aided Engineering) 4) CAD、CAE、CAM三者的关系,高等学校应用型特色规划教材,2. 注塑工程CAD/CAE /CAM的结构与内容 1) 注塑工程CAD/CAE/CAM系统的结构 2) 注塑工程CAD、CAE、CAM的内容 3. 其他计算机辅助技术应用 1) CAPP( Computer Aided Process Planning)技术 2) PDM (Product Data Management)技术 3) CIM (Computer Integrated Manufacturing) 技术,高等学校应用型特色规划教材,12.6.2 常用CAD/CAE/CAM软件 1. CAD/CAE/CAM系统的软件组成 1) 系统软件 2) 支撑软件 3) 应用软件,高等学校应用型特色规划教材,2. 注塑工程CAD/CAE/CAM应用软件 1) 国外CAD/CAE/CAM软件 2) 国内CAD/CAE/CAM软件,高等学校应用型特色规划教材,12.6.3 CAD/CAE/CAM软件在注射模设计加工中的应用实例 1. 用MOLDFLOW进行浇注、冷却和成型工艺分析 (1) 充填显示。,高等学校应用型特色规划教材,(2) 得到充填过程中的模腔压力分布，评估注射期间压力是否会超过成型机的射压限制，如图12.71所示。 (3) 得到冷却水路的温差情况以确认水路的冷却效果是否达到了设计要求，如图12.72所示。 (4) 通过MPI的收缩模组可得到塑件的变形趋势从此案例可以看出成品的头部和尾部会轻微上翘变形值在0.3mm左右在公差的要求范围之内可以接受，如图12.73所示。,高等学校应用型特色规划