《注塑模具知識》PPT課件

第三章 塑料注射模設(shè)計基礎(chǔ),學(xué)習(xí)的目的和要求 第一節(jié) 注射機的基本結(jié)構(gòu)、類型與選用 第二節(jié) 塑料注射成形原理與過程 第三節(jié) 注射成形的主要工藝參數(shù) 第四節(jié) 注射模的工作原理與基本結(jié)構(gòu)組成 第五節(jié) 注射模的典型結(jié)構(gòu) 第六節(jié) 分型面的設(shè)計 第七節(jié) 注射模的排氣 第八節(jié) 注射模與注射機的關(guān)系,學(xué)習(xí)的目的和要求,熟悉注射模具的分類、注射機的基本結(jié)構(gòu)與類型 掌握注射成形原理、了解注射生產(chǎn)過程 熟悉注射成形主要工藝參數(shù)的選擇和控制 掌握注射模具的典型結(jié)構(gòu) 能夠熟練地默畫出圖3-12所示的模具結(jié)構(gòu) 掌握分型面的選擇方法 掌握注射模型腔數(shù)量的確定方法 掌握注射模與注射機之間的關(guān)系,第一節(jié) 注射機的基本結(jié)構(gòu)、類型與選用,注射機是注射成形生產(chǎn)的主要設(shè)備，在注射機上，利用注射成形模具，采用注射成形工藝獲取制品的方法，稱作注射成形。注射成形技術(shù)能夠一次成形形狀復(fù)雜且質(zhì)量高的制品，生產(chǎn)效率及自動化程度高、材料的加工適應(yīng)性強，既可成形熱塑性塑料，又可成形熱固性塑料，因而在塑料制品加工業(yè)中被廣泛應(yīng)用，是塑料制品的主要成形工藝方法之一。 據(jù)統(tǒng)計，全世界注射機的產(chǎn)量在近10年來增加了10倍，產(chǎn)量占塑料機械產(chǎn)量的35 % 40 %，成為塑料機械中增長最快、產(chǎn)量最多的機種。目前用注射機加工的塑料量約占塑料產(chǎn)量的30 %，這個比例還在擴大。注射機正朝著大型、高速、高效、精密、自動化、小型、微型、節(jié)能的方向發(fā)展。,3.1.1 注射機的基本組成,注射機全稱塑料注射成形機,它由注射裝置、合模裝置、電氣和液壓控制系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、水路系統(tǒng)、機身等組成, 圖3-1和圖3-2所示分別是普通柱塞式和螺桿式注射機的結(jié)構(gòu)示意圖。各組成部分的作用如下： 注射裝置 將固態(tài)塑料預(yù)塑為均勻的熔料,并以高速將熔料定量地注入模腔。 合模裝置 使模具打開和閉合,并確保在注射時模具不開啟。在合模裝置內(nèi)還設(shè)有供推出制品用的推出裝置。 液壓、電氣控制系統(tǒng) 使注射機按照工序要求準(zhǔn)確地動作,并精確地實現(xiàn)工藝條件要求(時間、溫度、壓力)。 潤滑系統(tǒng) 為注射機各運動部件提供潤滑。 水路系統(tǒng) 用于注射機液壓油的油溫冷卻、料斗區(qū)域冷卻以及模具冷卻。 機 身 它是一個穩(wěn)固的焊接構(gòu)件。機身上方左邊安置合模機構(gòu),右邊安置注射裝置。機身下方安置電氣及液壓控制系統(tǒng)。,3.1.2 注射機的工作過程,各種注射機完成注射成形的動作程度可能不完全相同，但其成形的基本過程還是相同的。下面以最常用的螺桿式注射機為例，說明其工作過程，如圖3-3所示。 1 合模 模具首先以低壓高速進行閉合，當(dāng)動模接近定模時，合模裝置的液壓系統(tǒng)將合模動作切換成低壓低速(即試合模)，在確認模具內(nèi)無異物存在時，再切換成高壓低速從而將模具鎖緊。,2 注射裝置前移 注射座移動油缸工作使注射裝置前移，保證噴嘴與模具主流道入口以一定的壓力貼合，為注射工序做好準(zhǔn)備。 3 注射與保壓 完成上面兩項工作后，便可向注射油缸注入壓力油，于是與注射油缸活塞桿相連接的螺桿便以高壓高速將料筒內(nèi)的熔料注入模腔。熔料充滿模腔后，要求螺桿仍對熔料保持一定的壓力，以防止模腔內(nèi)的熔料回流，并向模腔內(nèi)補充制品收縮所需要的物料，避免制品產(chǎn)生縮孔等缺陷。保壓時，螺桿因補縮會有少量的前移。,4 冷卻和預(yù)塑 一旦澆口料固化即卸除保壓壓力。此時，合模油缸的高壓也可卸除，制品在模內(nèi)繼續(xù)冷卻定型。為了縮短成形周期，將預(yù)塑程序安排在制品冷卻的時間段內(nèi)進行。預(yù)塑是指注射裝置對下一模用的塑料進行塑化。經(jīng)過塑化，固態(tài)塑料變成有流動性的均勻的熔體，當(dāng)塑化量達到預(yù)定值后，螺桿自動停止塑化。 5 注射裝置后退 成形時，為了避免噴嘴長時間與冷模具接觸而使噴嘴端口處形成冷料，影響下次注射和制品質(zhì)量，需要將噴嘴撤離模具，即安排注射裝置后退程序。當(dāng)模具溫度較高時，可以取消此程序，使注射裝置固定不動。 6 開模和頂出制品 模內(nèi)制品冷卻定型后，合模裝置即可開模，頂出裝置動作使制品頂離模具。清理模具，為下一模成形做好準(zhǔn)備。 圖3-4所示為注射機工作過程循環(huán)框圖。,3.1.3 注射機的分類,隨著注射成形工藝技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用范圍的不斷擴大，注射機的類型不斷增加。注射機的分類方法較多，常用的有以下幾種: 1按外形結(jié)構(gòu)特征分類 按照注射機的外形結(jié)構(gòu)，注射機可分為臥式、立式和直角式三種類型。,臥式注射機 臥式注射機是注射機產(chǎn)品中最基本、最普通的形式，其結(jié)構(gòu)特征如圖3-1和圖3-2所示，它們的特點是注射系統(tǒng)與合模系統(tǒng)的軸線重合并與機器安裝底面平行，因此機身較低、便于操作維修，且制品頂出脫模后可自動墜落，易于實現(xiàn)機械化或自動化。其缺點是機床占地面積較大，向模內(nèi)安放嵌件比較困難，而且模具安裝比較麻煩。如圖3-5所示即為臥式注射機的實例。,（2）立式注射機 立式注射機的外形結(jié)構(gòu)特征及實例如圖3-6所示。它的特點是注射系統(tǒng)與合模系統(tǒng)的軸線重合并與機器安裝底面垂直。它的優(yōu)點是占地面積小，安裝、拆卸模具方便，在下模安裝嵌件時，嵌件不易傾斜或下落。其缺點是制品由模具中推出后，需人工取出，有礙于自動操作，若要實現(xiàn)全自動化，必須采用機械手進行取件。另外，還有機身高不穩(wěn)定、加料不方便、對廠房高度有一定要求等缺點。目前，這類注射機主要用于生產(chǎn)注射量小于60cm3 的多嵌件制品，它們的結(jié)構(gòu)也多為柱塞式結(jié)構(gòu)，塑化效果不佳。,（3）直角式注射機 直角式注射機的外形結(jié)構(gòu)特征及實例如圖3-7所示。它們的特點是合模系統(tǒng)與注射系統(tǒng)的軸線垂直，使用和安裝特點介于前面兩類注射機之間，使用也較普遍，特別適用于生產(chǎn)形狀不對稱的制品和使用側(cè)澆口的模具。目前國內(nèi)角式注射機的生產(chǎn)量小，但它是一種不可缺少的重要形式。,2 按注射機大小規(guī)格分類 按注射機規(guī)格可將注射機分為五種類別，如表3-1所示。,3 按成形制品精度的高低分類 注射機分為普通(或通用)型、精密型和超精密型。普通注射機用于成形一般精度的制品。而精密和超精密型注射機不僅可以成形形狀更加復(fù)雜、壁厚更薄、精度和質(zhì)量更高的制品，并且能夠穩(wěn)定地控制制品的重復(fù)精度。但是精密注射機的價格比普通注射機要昂貴得多。 此外還有各種各樣的為生產(chǎn)特定產(chǎn)品而設(shè)計的專用注射機，例如眼鏡注射機。,3.1.4 注射機的技術(shù)參數(shù),1 公稱注射量 公稱注射量是指在對空注射的條件下，注射螺桿或柱塞作一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的最大注射量。它通常用兩種參數(shù)表示，即“注射質(zhì)量”和“理論注射容量”，這兩者均是以注射聚苯乙烯( PS)塑料作為標(biāo)準(zhǔn)?！白⑸滟|(zhì)量”是指注射機的螺桿(或柱塞)作一次最大行程所注射出的熔料的質(zhì)量( g)?！袄碚撟⑸淙萘俊眲t為注射機料筒的截面積與螺桿的最大行程的乘積，單位為cm3 。 公稱注射量反映了注射機能夠生產(chǎn)塑料制品的最大質(zhì)量，常用作表征注射機規(guī)格的主要參數(shù)。,2 注射壓力 注射時，料筒內(nèi)的螺桿或柱塞對熔料施加足夠大的壓力，此壓力稱為注射壓力。其作用是克服熔料從料筒流經(jīng)噴嘴、流道和充滿型腔時的流動阻力，給予熔料充模的速率以及對模內(nèi)的熔料進行壓實。注射壓力大小對制品的尺寸和重量精度，以及制品的內(nèi)應(yīng)力有著重要影響。為了滿足不同加工需要，許多注射機通過改變螺桿直徑或調(diào)節(jié)注射系統(tǒng)的油壓來改變最大注射壓力。,3 鎖模力 鎖模力又稱合模力，是指熔料注入模腔時，合模裝置對模具施加的最大夾緊力。當(dāng)高壓熔料充滿模腔時，會在型腔內(nèi)產(chǎn)生一個很大的力，力圖使模具沿分型面脹開，因此必須依靠鎖模力將模具夾緊，使腔內(nèi)塑料熔料不外溢跑料。鎖模力是保證制品質(zhì)量的重要參數(shù)，在一定程度上反映注射機生產(chǎn)制品的能力，因此，鎖模力常用作表示注射機規(guī)格大小的主要參數(shù)。 4 塑化能力 塑化能力是指在一小時內(nèi)，塑化裝置所能塑化的熔料量。,5 合模裝置的基本尺寸 （1）模板尺寸和拉桿內(nèi)距 模板尺寸是指模板外圍的長度和高度尺寸。拉桿內(nèi)距是指兩拉桿之間(不包括拉桿本身)的距離，用“水平距離/ mm垂直距離/mm”表示，這兩個參數(shù)限制了模具外形尺寸和裝模方向。 （2）最大模厚和最小模厚 是指移動模板關(guān)閉模具，達到規(guī)定鎖模力時，動模固定板與定模固定板間的最大和最小距離。由這兩個參數(shù)可以了解設(shè)備允許容納模具的厚度范圍。 （3）模板最大距離 是指動模固定板與定模固定板臺面之間的最大距離mm。 （4）開模行程 是指動模固定板能夠移動的最大行程。模具是依靠動模固定板的移動來實現(xiàn)合攏或打開，確定開模行程的需要量時，應(yīng)以保證模具打開后能順利取出制品為度。,3.1.5 注射機的型號規(guī)格表示法,注射機的型號規(guī)格有三種表示方法：鎖模力、注射量/鎖模力、注射量。 鎖模力表示法是用注射機的最大鎖模力參數(shù)來表征該機的型號規(guī)格。此表示法直觀、簡單，可直接反映注射制品的面積大小。注射量/鎖模力表示法是用理論注射容量與鎖模力兩個參數(shù)共同表示注射機的型號規(guī)格，這種表示方法能夠比較全面地反映注射機加工制品的能力。注射量表示法是用注射機的理論注射容量參數(shù)來表征注射機的型號規(guī)格。 這三種表示方法當(dāng)中，鎖模力法和注射量/鎖模力法在國際上用的比較普遍。注射量法我國以前采用得較廣，現(xiàn)在國產(chǎn)機用前兩種方法的居多。國產(chǎn)注射機的型號規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)可參考其生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品說明書。,3.1.6 注射機的選用原則,隨著工業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)中需注射成形的塑料制品不斷增多，而注射成形必須用注射模在注射機上進行。因而在生產(chǎn)塑料制品、設(shè)計注射模具時，選用合適的注射機是一項必不可少的工作。所選擇的注射機與塑件大小、模具結(jié)構(gòu)、型腔數(shù)目、位置等因素有關(guān)。在準(zhǔn)備塑料制品的生產(chǎn)、設(shè)計注射模的各階段都要考慮選擇注射機的問題。 1.注射機的選用原則與方法 注射機選用的總原則是技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合理，確保產(chǎn)品質(zhì)量。以此來全面衡量機器的技術(shù)經(jīng)濟特性，并以下列因素為選擇依據(jù)。,機器的生產(chǎn)效率 包括注射機的注射量、循環(huán)時間和自動化程度。 成形制品的質(zhì)量 以注射制品的內(nèi)在質(zhì)量和外在質(zhì)量來考核。內(nèi)在質(zhì)量包括成形制品的物理和化學(xué)性能及其均勻性；外在質(zhì)量為制品的幾何形狀、尺寸、外觀和色澤等。成形制品的質(zhì)量主要取決于注射機的熔融性能、熔融作用過程、物料在機內(nèi)的塑化以及混合和分散的機能。注射成形制品質(zhì)量的好壞與選擇的機型、螺桿以及工藝配方、原料質(zhì)量、模具和加工工藝條件的控制都有直接關(guān)系。 功率消耗 注射機的功率消耗主要由注射螺桿的驅(qū)動功率和加熱功率構(gòu)成。以高效、低能耗注射機為優(yōu)選機型。,機器的使用壽命 主要取決于螺桿、料筒和減速器的磨損情況以及傳動箱止推軸承的使用壽命。設(shè)計、選料和制造精良的塑化部件、傳動減速系統(tǒng)和自控系統(tǒng)，雖然使機組投資增加，但機組使用壽命長，維修費用低，產(chǎn)品質(zhì)量好。 注射機的通用性和專用性 要求加工范圍廣，宜選用通用性強的注射機，如通用型螺桿注射機。如用戶加工產(chǎn)品單一，宜選用專用注射機。如單注射多模位注射機等。專用注射機有可能使機器性能優(yōu)異，產(chǎn)品質(zhì)量提高，自動化程度高，造價也較便宜，因此經(jīng)濟性好。 注射機的選用一般可按三步法進行：首先是注射機形式的選擇，其次是注射螺桿形式的選擇；然后再按照生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品質(zhì)量要求確定注射機的主要技術(shù)參數(shù),2. 注射機形式的選擇 注射機按外形特征可分為臥式、立式、角式和特殊式等四大類。若工廠廠房較為寬敞，生產(chǎn)一般性的塑料制品，又要求具有較高的自動化程度，宜選用臥式注射機；若工廠車間面積受到一定限制，又加工尺寸較小的多嵌件制品，從嵌件的安裝定位角度考慮，宜選擇注射量小的立式注射機；對于一些小型的、又要求加工中心部分不允許留有澆口痕跡的平面制品。較多地選用角式注射機；有些塑料制品的冷卻定型時間較長，或?qū)τ诎卜徘都枰^長輔助時間的大批量塑料制品的生產(chǎn)，為了能充分發(fā)揮注射裝置的塑化能力，一般選用特殊形式的注射機，如多模轉(zhuǎn)盤式注射機。,3. 根據(jù)產(chǎn)品要求選擇注射機的主要技術(shù)參數(shù) 注射機生產(chǎn)廠家給出的產(chǎn)品樣本上，有關(guān)的設(shè)備性能分別記載在注射裝置、合模裝置和各附屬裝置等功能類別內(nèi)。當(dāng)準(zhǔn)備選用注射機時，應(yīng)綜合考慮以下幾方面的性能，以最終決定是否可以使用該設(shè)備。根據(jù)成形制品的大?。ǔ叽纭⒅亓咳耍?，估算是否有足夠的成形能力。是否有足夠的位置來安裝準(zhǔn)備使用的模具。是否有足夠快的操作速度以達到預(yù)定的成形周期。 與塑料制品的大小有關(guān)的性能 注射量 根據(jù)塑件的尺寸和材料計算出塑件的最大質(zhì)量mg, 再加上澆注系統(tǒng)塑料的質(zhì)量mj。即為一次注射到模具內(nèi)所需的塑料量，考慮到注射系數(shù)，應(yīng)增大25左右。因為注射機的注射量是以聚苯乙烯塑料為標(biāo)準(zhǔn)的，因此，若加工其他材料的塑料制品，應(yīng)根據(jù)其密度換算成聚苯乙烯料的質(zhì)量。再根據(jù)型腔數(shù)N來選擇注射量。 即mmax=(Nmgmj)1.25,注射壓力 不同尺寸和形狀的塑料制品，以及不同的塑料品種，所需的注射壓力是各不相同的。應(yīng)根據(jù)塑料的注射成形工藝來確定塑件的注射壓力。所選擇的注射機其最大注射壓力能滿足一該制品的成形需要。 合模力 注射成形時，熔體在模具型腔內(nèi)的壓力很高，其作用在模具上的壓力也很大，易使模具沿分型面脹開。首先應(yīng)根據(jù)加工條件，確定模腔壓力，作用在分型面上力的大小等于塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上投影面積之和乘以型腔內(nèi)熔體的壓力。所選的注射機的額定合模力應(yīng)大于作用在分型面上的力。,與模具大小有關(guān)的尺寸 注射機型號繁多，安裝模具的各種尺寸也不相同，在設(shè)計注射模和選擇注射機時必須考慮噴嘴尺寸、定位圈大小、模厚、模板上安裝螺釘孔的位置與尺寸等因素。一般來說，模具外形尺寸應(yīng)在注射機動、定模板所規(guī)定的安裝模具的尺寸范圍內(nèi)；模具厚度應(yīng)在注射機規(guī)定的最大和最小模厚范圍內(nèi)。所選的注射機的開合模行程必須大于制品最大高度的二倍以上。 與成形周期有關(guān)的性能 注射機動作快慢的表示方法常用空循環(huán)時間這一指標(biāo)來表示。它是指不供給注射機原料，使機器以最高速度無負荷空運轉(zhuǎn)時，每個循環(huán)所需要的實際動作時間。使用時可根據(jù)制品生產(chǎn)量的大小來選定。,綜上所述，選擇注射機時要遵守以下原則： 用戶要依據(jù)生產(chǎn)規(guī)模選擇注射機的臺數(shù)和型號。 依制品結(jié)構(gòu)、材料的性質(zhì)選擇注射機類型、螺桿形式和主要技術(shù)參數(shù)，兩者需彼此相適應(yīng)，以求確保產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。 選擇的注射機類型、型號和規(guī)格應(yīng)符合注射機產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料的規(guī)定，否則按專用或特殊機處理。 由于選擇注射機時所需考慮的各項技術(shù)參數(shù)較多，它們之間又是互相制約的，要盡量同時滿足各方面的要求。,第二節(jié) 塑料注射成形原理與過程,3.2.1 塑料的注射成形原理 注射成形是根據(jù)金屬壓鑄成形原理發(fā)展而來的，其基本原理就是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成形物料從注射機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱、熔融、塑化，使之成為粘流熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段保壓冷卻定型時間后，即可保持模具型腔所賦予的形狀和尺寸。開合模機構(gòu)將模具打開，在推出機構(gòu)的作用下，即可取出注射成形的塑料制件。注射成形原理如圖3-8所示。,注射成形是熱塑性塑料成形的重要方法之一，到目前為止，除氟塑料以外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用注射成形的方法成形，廣泛應(yīng)用于各種塑料制件的生產(chǎn)。注射成形的優(yōu)點是：成形周期短；能一次成形形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件；注射成形的生產(chǎn)率高，易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。注射成形的缺點是所用的注射設(shè)備價格較高，注射模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長，不適合于單件小批量的塑件生產(chǎn)。除了熱塑性塑料外，一些流動性好的熱固性塑料也可用注射方法成形，其原因是這種方法生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。,3.2.2 注射生產(chǎn)前的準(zhǔn)備,為了使注射成形生產(chǎn)順利進行和保證制品質(zhì)量，在注射成形前應(yīng)作一定的準(zhǔn)備工作，如原料預(yù)處理、清洗機筒、預(yù)熱嵌件和選擇脫模等。 1原料預(yù)處理 生產(chǎn)前對成形原料進行的預(yù)處理包括分析檢驗成形原料的質(zhì)量和預(yù)熱干燥。 （1）分析檢驗成形原料的質(zhì)量 根據(jù)注射成形對原料的工藝特性要求，檢驗原料的含水量、色澤、細度及均勻度、有無雜質(zhì)并測試其熱穩(wěn)定性、流動性和收縮率等指標(biāo)。如果檢驗中出現(xiàn)問題，應(yīng)及時采取措施加以解決。,（2）預(yù)熱干燥 對于吸濕性強或粘水性強的塑料，如尼龍、聚碳酸酯、ABS 等，成形前應(yīng)根據(jù)成形工藝允許的含水性要求，進行充分的預(yù)熱干燥，目的是除去物料中過多的水分和揮發(fā)物，以防止成形后塑件出現(xiàn)氣泡和銀絲等缺陷，同時也可以避免注射時發(fā)生水降解。對于吸濕性強或粘水性不大的塑料，如果包裝儲存的好，也可以不進行預(yù)熱干燥。如圖3-9所示就是常用的熱風(fēng)干燥機。,2 清洗料筒 生產(chǎn)中如需改變塑料品種、更換物料、調(diào)換顏色，或發(fā)現(xiàn)成形過程中出現(xiàn)了熱分解或降解反應(yīng)，則應(yīng)對注射機料筒進行清洗。通常，柱塞式注射機料筒存量大，必須將料筒拆卸清洗。對于螺桿式料筒，可采用對空注射法清洗。采用對空注射法清洗螺桿式料筒時，若欲更換的塑料的成形溫度低于料筒內(nèi)殘料的成形溫度時，應(yīng)將料筒和噴嘴溫度升高到欲換塑料的最高成形溫度，切斷電源，加入欲換塑料的回料，并連續(xù)對空注射，直到將全部殘料排除為止；若欲更換的塑料的成形溫度高于料筒內(nèi)殘料的成形溫度時，應(yīng)將料筒和噴嘴溫度升高到欲換塑料的最低成形溫度，然后加入欲換塑料或其回料，并連續(xù)對空注射，直到將全部殘料排除為止。若欲更換的兩種塑料成形溫度相差不大時，不必變更溫度，先用回料，然后用欲換之塑料對空注射即可。殘料屬熱敏性塑料時，應(yīng)從流動性好、熱穩(wěn)定性好的聚乙烯、聚苯乙烯等塑料中選擇粘度較高的品級作為過渡料對空注射。,3 預(yù)熱嵌件 對于有嵌件的塑料制件，由于金屬與塑料的收縮率不同，嵌件周圍的塑料容易出現(xiàn)收縮應(yīng)力和裂紋，因此，成形前可對嵌件進行預(yù)熱，減小它在成形時與塑料熔體的溫差，避免或抑制嵌件周圍的塑料容易出現(xiàn)的收縮應(yīng)力和裂紋。在嵌件較小時對分子鏈柔順性大的塑料也可以不預(yù)熱。 4 選擇脫模劑 注射成形生產(chǎn)中，為了使塑料制件容易從模具內(nèi)脫出，有的模具型腔或模具型芯還需涂上脫膜劑，常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟和硅油等。對于含有橡膠的軟制品或透明制品不宜使用脫模劑，否則將影響制品的透明度。,3.2.3 注射成形過程,完整的注射成形工藝過程可以分為加料、塑化計量、注射充模和冷卻定型等階段，如圖3-10所示。下面分階段闡述成形各個階段的工作原理。,1 加料 將粒狀或粉狀塑料加入注射機料斗，由柱塞或螺桿帶入料筒進行加熱。 2塑化計量 成形物料在注射機機筒內(nèi)經(jīng)過加熱、壓實以及混合等作用以后，由松散的粉狀或粒狀固態(tài)轉(zhuǎn)變成連續(xù)的均化熔體之過程稱為塑化。所謂均化包含四方面的內(nèi)容，即物料經(jīng)過塑化之后，其熔體內(nèi)必須組分均勻、密度均勻、粘度均勻和溫度分布均勻。所謂計量是指能夠保證注射機通過柱塞或螺桿，將塑化好的熔體定溫、定壓、定量地輸出機筒所進行的準(zhǔn)備動作，這些動作均需注射機控制柱塞或螺桿在塑化過程中完成。,3 注射充模 柱塞或螺桿從機筒內(nèi)的計量開始，通過注射油缸和活塞施加高壓，將塑化好的塑料熔體經(jīng)過機筒前端的噴嘴和模具中的澆注系統(tǒng)快速送入封閉模腔的過程稱為注射充模。注射充模又可細分為流動充模、保壓補縮和倒流三個階段。 （1）流動充模 塑化好的塑料熔體在注射機柱塞或螺桿的推進作用下，以一定的壓力和速度經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入并充滿模具型腔，這一階段稱為充模。很顯然，熔體在注射過程中會遭到一系列的流動阻力，這些阻力一部分來源于機筒、噴嘴、模具澆注系統(tǒng)和模腔表壁對熔體的外摩擦，另一部分則來源于熔體自身內(nèi)部產(chǎn)生的粘性內(nèi)摩擦。為了克服流動阻力，注射機必須通過螺桿或柱塞向熔體施加很大的注射壓力。,（2）保壓補縮 保壓補縮階段指從熔體充滿模腔至柱塞或螺桿在機筒中開始后退為止的階段為保壓補縮階段。其中，保壓是指注射壓力對模腔內(nèi)的熔體繼續(xù)進行壓實的過程，而補縮則是指保壓過程中，注射機對模腔內(nèi)逐漸開始冷卻的熔體因成形收縮而出現(xiàn)的空隙進行補料之動作。保壓補縮時間應(yīng)適當(dāng)，時間過長容易使塑料件產(chǎn)生應(yīng)力，引起塑件翹曲或開裂。 （3）倒流 倒流指柱塞或螺桿在機筒中向后倒退時，模腔內(nèi)熔體朝著澆口和流道進行的反方向流動。很明顯，整個倒流過程將從注射壓力撤退開始，至澆口處熔體凍結(jié)時為止。引起倒流的原因主要是注射壓力撤退后，模腔壓力大于倒流壓力，且熔體與大氣相通所造成的結(jié)果。由此可見，倒流是否發(fā)生或倒流的程度如何，均與保壓時間有關(guān)。一般來講，保壓時間較長時，保壓壓力對模腔內(nèi)的熔體作用時間也越長，倒流較小，塑件的收縮情況會有所減輕。而保壓時間短時，情況則剛好相反。,4 冷卻定型 冷卻定型從澆口凍結(jié)時間開始，到制品脫模為止，是注射成形工藝過程的最后一個階段。在此階段，補縮或倒流均不再繼續(xù)進行，型腔內(nèi)的塑料繼續(xù)冷卻、硬化和定型。當(dāng)脫模時，塑料制件具有足夠的剛度，不致產(chǎn)生翹曲和變形。隨著冷卻過程的進行，溫度繼續(xù)下降，型腔內(nèi)塑料收縮，壓力下降，到開模時，型腔內(nèi)的壓力下降到最低值（但不一定等于外界大氣壓）。型腔內(nèi)壓力與外界大氣壓力之差值稱為殘余壓力，殘余壓力大小與塑件保壓階段的長短有關(guān)。殘余壓力為正值時，脫模較困難，塑件易刮傷或崩裂；殘余壓力為負值時，塑件表面有缺陷或內(nèi)部有真空泡。所以，只有在殘余壓力接近零時，脫模才較便利，并能獲得滿意的塑件。 塑件冷卻冷卻定型后即可開模，在推出機構(gòu)的作用下，將塑料制件推出模外，完成注射成形過程。,3.2.4 塑件的后處理,由于成形過程中塑料熔體在溫度和壓力作用下的變形流動行為非常復(fù)雜，再加上流動前塑化不均以及充模后冷卻速度不同，制品內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，導(dǎo)致制品內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起時效變形外，還會使制品的力學(xué)性能、光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時還會開裂。為了解決這些問題，可對制品進行一些適當(dāng)?shù)暮筇幚?，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。 退火是將塑件放在定溫的加熱介質(zhì)（如熱水、熱油、熱空氣和液體石蠟等）中保溫一段時間的熱處理過程。利用退火時的熱量，能加速塑料中大分子松弛，從而消除或降低制品成形后的殘余應(yīng)力。生產(chǎn)中的退火溫度一般都在制品的使用溫度以上1020C至熱變形溫度以下1020C之間進行選擇和控制。保溫時間與塑料品種和制品厚度有關(guān)，如無數(shù)據(jù)資料，也可按每毫米厚度約需半小時的原則估算。退火冷卻時，冷卻速度不易過快，否則還有可能重新產(chǎn)生溫度應(yīng)力。,調(diào)濕處理是一種調(diào)整制品含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強、且又容易氧化的聚酰胺等塑料制品，它除了能在加熱和保溫條件下消除殘余應(yīng)力之外，還能促使制品在加熱介質(zhì)中達到吸濕平衡，以防它們在使用過程中發(fā)生尺寸變化。調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點為121C），加熱溫度為100121C（熱變形溫度高時取上限，反之取下限），保溫時間與制品厚度有關(guān)，通常約取29h。 應(yīng)該指出，并非所有塑料制品都要進行后處理，通常，只是對于帶有金屬嵌件、使用溫度范圍變化較大、尺寸精度要求高和壁厚大的制品才有必要進行后處理。,第三節(jié) 注射成形的主要工藝參數(shù),在塑料原材料、注射機和模具結(jié)構(gòu)確定之后，注射成形工藝條件的選擇與控制，便是決定成形質(zhì)量的主要因素。一般來講，注射成形具有三大主要工藝參數(shù)，即溫度、壓力和時間。下面分別予以闡述。 3.3.1 溫度 注射成形時的溫度條件主要指料溫和模溫兩方面的內(nèi)容，其中料溫影響塑化和注射充模，而模溫則同時影響充模與冷卻定型。 1 料溫 料溫指塑化物料的溫度和從噴嘴注射出的熔體溫度，其中，前者稱為塑化溫度，而后者稱為注射溫度。因此，料溫主要取決于料筒和噴嘴兩部分的溫度。使物料具有良好的流動性且不產(chǎn)生變質(zhì)的溫度為最佳料溫。,（1）料筒溫度 使用注射機時，需對注射機的料筒按照后段、中段和前段三個不同區(qū)域進行分別加熱與控制。后段指加料料斗附近，該段加熱的溫度要求最低，是對物料起始加熱，若過熱則會使物料粘結(jié)，影響順利加料；前段指靠近料筒內(nèi)螺桿（或螺桿）前端的一段區(qū)域，一般這段溫度為最高；中段即指前段與后段之間的區(qū)域，對該段溫度控制介于前、后段溫度之間?？偟膩碚f，料筒加熱是由后段至前段溫度逐漸升高，以實現(xiàn)塑料逐漸升溫達到良好的熔融狀態(tài)要求。 為了避免熔料在料筒里過熱降解，除必須嚴(yán)格控制熔體的最高溫度外，還必須控制熔料在料筒里的滯留時間。通常，提高料筒溫度以后，都要適當(dāng)縮短熔體在料筒里的滯留時間。螺桿式和柱塞式注射機由于其塑化過程不同，因而選擇的料筒溫度也不同。在注射同一種塑料時，螺桿式料筒溫度可比柱塞式料筒溫度低。,判斷料筒溫度是否合適，可采用對空注射法觀察或直接觀察塑件質(zhì)量的好壞。對空注射時，如果料流均勻、光滑、無泡、色陣均勻，則說明料溫合適；如果料流毛糙、有銀絲或變色現(xiàn)象，則說明料溫不合適。 （2）噴嘴溫度 為了防止噴嘴處的塑料熔體發(fā)生冷凝而阻塞噴嘴或冷料被注入模腔內(nèi)影響制品質(zhì)量，噴嘴溫度不能過低，只可略低于料筒前段溫度，否則會使熔體產(chǎn)生早凝，其結(jié)果不是堵塞噴嘴孔，就是將冷料充入模具型腔，最終導(dǎo)致成品缺陷。噴嘴溫度也不能過高，否則會發(fā)生“流涎”現(xiàn)象。,2模具溫度 模具溫度指和制品接觸的模腔表壁溫度，它直接影響熔體的充模流動行為、制品的冷卻速度和成形后的制品性能等。模具溫度的高低取決于塑料是否結(jié)晶和結(jié)晶程度、塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸、性能要求和其他工藝條件（熔料溫度、注射速度、注射壓力和模塑周期等）。 一般來講，提高模具溫度可以改善熔體在模內(nèi)的流動性、增加制品的密度和結(jié)晶度，以及減小充模壓力和制品中的應(yīng)力。但制品的冷卻時間、收縮率和脫模后的翹曲變形將延長或增大，且生產(chǎn)率也會因冷卻時間延長而下降。反之，若降低模溫，雖能縮短冷卻時間和提高生產(chǎn)率，但在溫度過低的情況下，熔體在模內(nèi)的流動性能將會變差，并使制品產(chǎn)生較大的應(yīng)力或明顯的熔接痕跡等缺陷。此外，除了模腔表壁的粗糙度之外，模溫還是影響制品表面質(zhì)量的因素，適當(dāng)?shù)靥岣吣?，制品的表面粗糙度也會隨之下降。,模具溫度通常是由通入定溫的冷卻介質(zhì)來控制的，也有靠熔料注入模具自然升溫和自然散熱達到平衡的方式來保持一定的溫度。在特殊情況下，也可用電阻加熱絲和電阻加熱棒對模具加熱來保持模具的定溫。但不管采用什么方法對模具保持定溫，對塑料熔體來說，都是冷卻的過程，其保持的定溫都低于塑料的玻璃化溫度或工業(yè)上常用的熱變形溫度，這樣才能使塑料成形和脫模。 采用較高模具溫度的塑料品種有聚碳酸酯、聚砜和聚苯醚等，采用較低模具溫度的塑料品種有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺等。,為了縮短成形周期，確定模具溫度時可采用兩種方法。一種方法是把模具溫度取得盡可能低，以加快冷卻速度縮短冷卻時間。另一種方法則需要模溫保持在比熱變形溫度稍低的狀態(tài)下，以求在比較高的溫度下將塑件脫模，然后由其自然冷卻，這樣做也可以縮短塑件在模內(nèi)的冷卻時間。具體采用何種方法，需要根據(jù)塑料品種和塑件的復(fù)雜程度確定。 3脫模溫度 制品由模內(nèi)脫出即測得的溫度稱為脫模溫度，它應(yīng)低于成形塑料的熱變形溫度。,3.3.2 壓力,注射成形時需要選擇與控制的壓力包括注射壓力、保壓力和塑化壓力。其中，注射壓力又與注射速度相輔相成，對塑料熔體的流動和充模具有決定作用；保壓力和保壓時間密切相關(guān)，主要影響模腔壓力以及最終的成形質(zhì)量；背壓力的大小影響物料的塑化過程、塑化效果和塑化能力，并與螺桿轉(zhuǎn)速有關(guān)。 1 注射壓力 注射壓力是指注射時在螺桿頭部產(chǎn)生的熔體壓強。其作用是克服塑料流經(jīng)噴嘴、流道、澆口及模腔內(nèi)的流動阻力，并使型腔內(nèi)塑料受到一定壓力的壓實作用。注射壓力不僅是熔體充模的必要條件，同時還影響制品質(zhì)量，如制品成形尺寸、性能等，且對模具工作順利和安全性方面造成影響。注射壓力過高易產(chǎn)生溢料或使模具的強度或剛性不足。注射壓力與料溫又有緊密聯(lián)系。料溫高時需較低注射壓力，料溫低時需較高的注射壓力，彼此經(jīng)恰當(dāng)?shù)慕M合而獲得滿意的效果。,注射壓力的大小取決于注射機的類型、塑料的品種、模具澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、尺寸與表面粗糙度、模具溫度、塑件的壁厚及流程的大小等，關(guān)系十分復(fù)雜，目前難以作出具有定量關(guān)系的結(jié)論。在注射機上常用表壓指示注射壓力的大小，一般在MPa 之間，壓力的大小可通過注射機的控制系統(tǒng)來調(diào)整。 2 保壓力 在注射成形的保壓補縮階段，為了對模腔內(nèi)的塑料熔體進行壓實以及為了維持向模腔內(nèi)進行補料流動所需要的注射壓力叫做保壓力。在保壓階段中，模腔內(nèi)的塑料因冷卻收縮而讓出些許空間，這時若交口未凍結(jié)，螺桿在保壓壓力的作用下緩慢前進，使塑料可繼續(xù)注入型腔進行補縮。一般取保壓壓力等于或略低于注射壓力。 保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，并與制品的形狀、壁厚有關(guān)。一般來講，對形狀復(fù)雜和薄壁的制品，為了保證成形質(zhì)量，采用的注射壓力往往比較大，即保壓力稍低于注射壓力。對于厚壁制品，保壓力的選擇比較復(fù)雜，需要根據(jù)制品使用要求靈活處理保壓力的選擇與控制問題。,3塑化壓力 塑化壓力（有稱背壓）是指采用螺桿式注射機生產(chǎn)時，注射機螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力。背壓是通過調(diào)節(jié)注射液壓缸的回油阻力來控制的。背壓增加了熔體的內(nèi)壓力，加強了剪切效果，由于塑料的剪切發(fā)熱，因此而提高了熔體的溫度。背壓的增加使螺桿退回速度減慢，延長了塑料在料筒中的受熱時間，塑化質(zhì)量可以得到改善。但背壓不能過大，否則會產(chǎn)生熔體反流和漏流的現(xiàn)象，從而降低了熔體的輸送能力，減少塑化量，增加功率消耗。同時，背壓過高可能造成物料剪切發(fā)熱或切應(yīng)力過大，以致熔體發(fā)生降解。一般操作中，在保證塑件質(zhì)量的前提下，塑化壓力應(yīng)越低越好，其具體數(shù)值隨所用塑料的品種而定，一般為MPa 左右，通常很少超過MPa。,3.3.3 成形周期,注射成形周期指一次注射成形工藝過程所需的時間,它包含著注射成形過程中所有的時間問題,直接關(guān)系到生產(chǎn)效率的高低。注射成形周期的時間組成如圖3-11所示，下面主要闡述成形周期中最重要的注射時間、保壓時間和冷卻時間，至于其他操作時間,可根據(jù)生產(chǎn)條件靈活掌握。,1 注射時間 注射時間指注射活塞在注射油缸內(nèi)開始向前運動至保壓補縮結(jié)束為止所經(jīng)歷的全部時間,它的長短與塑料的流動性能、制品的幾何形狀和尺寸大小、模具澆注系統(tǒng)的形式、成形所用的注射速度和其他一些工藝條件等許多因素有關(guān)。注射時間由流動充模時間和保壓時間兩部分組成,對于普通制品,注射時間大致為5-130s，特厚制品可長達10-15min，其中主要花費在保壓上面，而流動充模時間所占比例很小，如普通制品的流動充模時間僅為2-10s。 （1）流動充模時間 注射機螺桿完成一次推進動作，將塑料注滿型腔所用的時間叫流動充模時間。在生產(chǎn)中流動充模時間極短，一般在35秒，大型塑件也不過在10秒以內(nèi)結(jié)束。,（2）保壓時間 指從塑料充滿型腔開始至注射螺桿后退時為止的這一段時間。保壓時間應(yīng)恰當(dāng)，過長對提高制品密度非但無效用，反而易使制品產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，引起制品翹曲或開裂。過短會引起模腔的塑料倒流，從而使制品產(chǎn)生縮陷、中空等缺陷。 保壓時間一般取20120s，大型和厚壁制品可達15分鐘，甚至更長。保壓時間與料溫、模溫、制品壁厚以及模具的流道和澆口大小有關(guān)。合理恰當(dāng)?shù)谋簳r間應(yīng)在保壓力和注射溫度條件確定以后，根據(jù)制品的使用要求試驗確定。確定保壓時間的具體方法為：先用較短的保壓時間成形制品，脫模后檢驗制品的體積質(zhì)量，然后逐次延長保壓時間繼續(xù)進行試驗，直到制品體積質(zhì)量達到制品的使用要求或不再隨保壓時間延長而增大時為止，然后就以此時的保壓時間為最佳值進行選取。,2 模內(nèi)冷卻時間 模內(nèi)冷卻時間指注射結(jié)束到開啟模具這一階段所經(jīng)歷的時間，它的長短受注進模腔的熔體溫度、模具溫度、脫模溫度和制品厚度等因素的影響，對于一般制品約取30120s。確定閉模冷卻時間終點的原則為：制品脫模時應(yīng)具有一定剛度，不得因溫度過高發(fā)生翹曲和變形。在保證此原則的條件下，冷卻時間應(yīng)盡量取短一些。,第四節(jié) 注射模的工作原理與基本結(jié)構(gòu)組成,注射模的結(jié)構(gòu)，與塑料品種、制品的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、生產(chǎn)批量、注射工藝條件和注射機的種類等許多因素有關(guān)，因此其結(jié)構(gòu)可以千變?nèi)f化，種類十分繁多。但是，在長期的生產(chǎn)實踐中，我們?yōu)榱苏莆兆⑸淠５脑O(shè)計規(guī)律和設(shè)計方法，通過歸納、分析之后發(fā)現(xiàn)，無論各種注射模結(jié)構(gòu)之間差別多大，但在工作原理和基本結(jié)構(gòu)組成方面都有一些普遍的規(guī)律和共同點。下面以圖3-12所示的注射模典型結(jié)構(gòu)為例，分析注射模的工作原理和基本結(jié)構(gòu)組成。,3.4.1 注射模的工作原理,任何注射模都可以分為定模和動模兩大部分。定模部分安裝固定在注射機的固定模板（定模固定板）上，在注射成形過程中始終保持靜止不動：動模部分則安裝固定在注射機的移動模板（動模固定板）上，在注射成形過程中可隨注射機上的合模系統(tǒng)運動。開始注射成形時，合模系統(tǒng)帶動動模部分朝著定模方向移動，并在分型面處與定模部分對合，其對合的精確度由合模導(dǎo)向機構(gòu)，即由導(dǎo)柱8和固定在定模板2上的導(dǎo)套來保證。,動模和定模對合之后，加工在定模板中的凹模型腔與固定在動模板1上的凸模7構(gòu)成與制品形狀和尺寸一致的閉合模腔，模腔在注射成形過程中可被合模系統(tǒng)提供的合模力鎖緊，以避免它在塑料熔體的壓力下漲開。注射機從噴嘴中注射出的塑料熔體經(jīng)由開設(shè)在澆口套6中的主流道進入模具，再經(jīng)由分流道和澆口進入模腔，待熔體充滿模腔并經(jīng)過保壓、補縮和冷卻定型之后，合模系統(tǒng)便帶動動模后撤復(fù)位，從而使動模和定模兩部分從分型面處開啟。當(dāng)動模后撤到一定位置時，安裝在其內(nèi)部的頂出脫模機構(gòu)將會在注射機頂桿21的推頂作用下與動模其他部分產(chǎn)生相對運動，于是制品和澆口及流道中的凝料將會被它們從凸模7上以及從動模一側(cè)的分流道中頂出脫落，就此完成一次注射成形過程。,3.4.2 注射模的結(jié)構(gòu)組成,通過分析圖3-12可知，該模具的主要功能結(jié)構(gòu)由成形零部件（凸、凹模）、合模導(dǎo)向機構(gòu)、澆注系統(tǒng)（主、分流道及澆口等）、脫模機構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及支承零部件（定、動模座，定、動模板和支承板等）組成，但在許多情況下，注射模還必須設(shè)置排氣結(jié)構(gòu)和側(cè)向分型或側(cè)向抽芯機構(gòu)。因此，一般都認為，任何注射模均可由上述八大部分功能結(jié)構(gòu)組成。下面主要結(jié)合圖3-12簡介這些結(jié)構(gòu)在注射模的作用。 1 成形零部件 成形零部件是指定、動模部分中組成模腔的零件。通常由凸模（或型芯）、凹模、鑲件等組成，合模時構(gòu)成模腔，用于填充塑料熔體，它決定塑件的形狀和尺寸，如圖3-12所示的模具中，動模板1和凸模7成形塑件的內(nèi)部形狀，定模板2成形塑件的外部形狀。,2澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機噴嘴進入模具模腔所流經(jīng)的通道，它由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。 3導(dǎo)向機構(gòu) 導(dǎo)向機構(gòu)分為動模與定模之間的導(dǎo)向機構(gòu)和頂出機構(gòu)的導(dǎo)向機構(gòu)兩類。前者是保證動模和定模在合模時準(zhǔn)確對合，以保證塑件形狀和尺寸的精確度，如圖3-12中導(dǎo)柱8、導(dǎo)套9；后者是避免頂出過程中推出板歪斜而設(shè)置的，如圖3-12中推板導(dǎo)柱16、推板導(dǎo)套17。 4脫模機構(gòu) 用于開模時將塑件從模具中脫出的裝置，又稱頂出機構(gòu)。其結(jié)構(gòu)形式很多，常見的有推桿脫模機構(gòu)、推板脫模機構(gòu)和推管脫模機構(gòu)等。圖3-12中推桿13、推桿固定板14、拉料桿15、推桿18和復(fù)位桿19組成頂桿脫模機構(gòu)。,5加熱和冷卻系統(tǒng) 為了滿足注射工藝對模具的溫度要求，必須對模具溫度進行控制，所以模具常常設(shè)有冷卻系統(tǒng)并在模具內(nèi)部或四周安裝加熱元件。冷卻系統(tǒng)一般在模具上開設(shè)冷卻水道（圖3-12冷卻水道3）。 6 排氣系統(tǒng) 在注射成形過程中，為了將型腔內(nèi)的空氣排出，常常需要開設(shè)排氣系統(tǒng)，通常是在分型面上有目的地開設(shè)若干條溝槽，或利用模具的推桿或型芯與模板之間的配合間隙進行排氣。小型塑件的排氣量不大，因此可直接利用分型面排氣，而不必另設(shè)排氣槽。,7 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu) 當(dāng)塑件上的側(cè)向有凹凸形狀的孔或凸臺時，就需要有側(cè)向的凸模或型芯來成形。在開模推出塑件之前，必須先將側(cè)向凸?；騻?cè)向型芯從塑件上脫出或抽出，塑件才能順利脫模。使側(cè)向凸?；騻?cè)向型芯移動的機構(gòu)稱為側(cè)向抽芯機構(gòu)。圖3-13為一斜導(dǎo)柱驅(qū)動型芯滑塊側(cè)向抽芯的注射模，側(cè)向抽芯機構(gòu)是8斜導(dǎo)柱10、側(cè)型芯滑決11、鎖緊塊9和側(cè)型芯滑塊的定位裝置（擋塊5、滑塊拉桿8、彈簧7）等組成。,8 支承零部件 用來安裝固定或支承成形的零部件及前述的各部分機構(gòu)的零部件均稱為支承零部件。支承零部件組裝在一起，可以構(gòu)成注射模具的基本骨架。 根據(jù)注射模中各零部件與塑料的接觸情況，上述八大部分的功能結(jié)構(gòu)也可以分為成形零部件和結(jié)構(gòu)零部件兩大類。其中，成形零部件系指與塑料接觸，并構(gòu)成模具型腔的各種零部件；結(jié)構(gòu)零部件則包括支承、導(dǎo)向、排氣、推出塑件、側(cè)向分型與抽芯、溫度調(diào)節(jié)等功能構(gòu)件。在結(jié)構(gòu)零部件中，合模導(dǎo)向機構(gòu)與支承零部件合稱為基本結(jié)構(gòu)零部件，因為二者組裝起來可以構(gòu)成注射模架（GB/T12553-2006塑料注射模模架已做出具體的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定）。任何注射模均可以以這種模架為基礎(chǔ)，再添加成形零部件和其他必要的功能結(jié)構(gòu)件來形成。,專家提醒 圖3-12是學(xué)習(xí)和掌握塑料注射模設(shè)計的基礎(chǔ)，相當(dāng)于比著葫蘆畫瓢中的葫蘆，非常非常重要，一定要熟練掌握，要求能夠背誦著畫出來，時間控制在30分鐘之內(nèi)。,第五節(jié) 注射模的典型結(jié)構(gòu),注射模結(jié)構(gòu)形式多種多樣，分類方法很多，按成形工藝特點可分為熱塑性塑料注射模、熱固性塑料注射模、低發(fā)泡塑料注射模和精密注射模；按其使用注射機的類型可分為臥式注射機用注射模、立式注射機用注射模和角式注射機用注射模；按模具澆注系統(tǒng)可分為冷流道注射模、絕熱流道注射模、熱流道注射模和溫流道注射模；按模具安裝方式可分為移動式注射模和固定式注射模等。若根據(jù)注射模的結(jié)構(gòu)特征可分為以下幾類： 1單分型面注射模 開模時，動模和定模分開，從而取出塑件，稱單分型面模具，又稱雙板式模具，其典型結(jié)構(gòu)如圖3-12所示。單分型面注射模是注射模具中最簡單最基本的一種形式，它根據(jù)需要可以設(shè)計成單型腔注射模，也可以設(shè)計成多型腔注射模，是應(yīng)用最廣泛的一種注射模。如圖3-14所示即為單分型面注射模的實例。,2雙分型面注射模 雙分型面注射模有兩個分型面，如圖3-15所示。A-A為第一分型面，分型后澆注系統(tǒng)凝料由此脫出；B-B為第二分型面，分型后塑件由此脫出。與單分型面注射模具相比較，雙分型面注射模具在定模部分增加了一塊可以局部移動的中間板（又叫活動澆口板，其上設(shè)有澆口、流道及定模所需要的其他零件和部件），所以也叫三板式（動模板、中間板、定模板）注射模具，它常用于點澆口進料的單型腔或多型腔的注射模具。開模時，中間板在定模的導(dǎo)柱上與定模板作定距離分離，以便在這兩個模板之間取出澆注系統(tǒng)凝料。,雙分型面注射模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高，零部件加工困難，一般不用于大型或特大型塑料制品的成形。如圖3-16所示即為雙分型面注射模的實例。,3帶有側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的注射模 當(dāng)塑件有側(cè)孔或側(cè)凹時，需采用可側(cè)向移動的型芯或滑塊成形。圖3-13所示為利用斜導(dǎo)柱進行側(cè)向抽芯的注射模。圖3-17為利用彎銷進行側(cè)向分型的立式注射模。注射成形后，動模首先向下移動一段距離，然后固定于定模板2上的彎銷4的斜面段迫使滑塊3向外移動，與此同時脫模機構(gòu)的推桿8推動推件板5使塑件自型芯上脫下。,4.帶有活動成形零部件的注射模 由于塑件的某些特殊結(jié)構(gòu)，要求注射模設(shè)置可活動的成形零部件，如活動凸模、活動凹模、活動鑲件、活動螺紋型芯或型環(huán)等，在脫模時可與塑件一起移出模外，然后與塑件分離。圖3-18所示即為帶有活動鑲塊的注射模。,開模時，塑件包在型芯8和活動鑲件9上隨動模部分向左移動而脫離定模板11，分型到一定距離，脫出機構(gòu)開始工作，設(shè)置在活動鑲件9上的推桿3將活動鑲件連同塑件一起推出型芯脫模。合模時，推桿3在彈簧4的作用下復(fù)位，推桿復(fù)位后動模板停止移動然后人工將活動鑲件重新插入鑲件定位孔中，再合模后進行下一次的注射過程。 5自動卸螺紋注射模 對帶有螺紋的塑件，當(dāng)要求自動脫模時，可在模具上設(shè)置能夠轉(zhuǎn)動的螺紋型芯或型環(huán)，利用開模動作或注射機的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，或設(shè)置專門的傳動裝置，帶動螺紋型芯或螺紋型環(huán)轉(zhuǎn)動，從而脫出塑件。圖3-19所示為自動卸螺紋型芯的直角式注射模。開模時，A分型面分型，同時螺紋型芯隨著注射機開合模絲杠的后退而自動旋轉(zhuǎn)，此時，螺紋塑件由于定模板的止轉(zhuǎn)而并不移動，仍然留在模腔內(nèi)。當(dāng) A分型面分開一段距離，螺紋型芯在塑件內(nèi)還有最后一牙時，定距螺釘拉動動模板使 B 分型面分型。此時，塑件隨著型芯一道離開定模型腔，然后從 B 分型面兩側(cè)的空間取出。,6 無流道注射模 無流道注射模是指采用對流道進行絕熱或加熱的方法，保持從注射機噴嘴到型腔之間的塑料呈熔融狀態(tài)，使開模取出塑件時無澆注系統(tǒng)凝料。前者稱絕熱流道注射模，后者稱熱流道注射模。圖3-20所示為熱流道注射模。,7直角式注射模 直角式注射模具僅適用于角式注射機。與其他注射模截然不同的是該類模具在成形時進料的方向與開合模方向垂直。圖3-21所示是典型的直角式注射模，開模時，帶有流道凝料的塑件包緊在凸模8上與動模部分一起向左移動，經(jīng)過一定距離后，推出機構(gòu)開始工作，以推桿11推動推件板6將塑件從凸模8上脫下。,直角式注射模的主流道開設(shè)在動、定模分型面的兩側(cè)，且它的截面積通常是不變的（常呈圓形或扁圓形），這與其他注射機用的模具是有區(qū)別的。主流道的端部，為了防止注射機噴嘴與主流道口端的磨損和變形，可設(shè)置可更換的流道鑲塊，如圖3-21中的2所示。 8 脫模機構(gòu)在定模上的注射模 在大多數(shù)注射模中，其脫模裝置均是安裝在動模一側(cè)，這樣有利于注射機開合模系統(tǒng)中頂出裝置的工作。在實際生產(chǎn)中，由于某些塑件受形狀的限制，將塑件留在定模一側(cè)對成形更好一些，為了使塑件從模具中脫出，就必須在定模一側(cè)設(shè)置脫模機構(gòu)。 圖3-22所示為成形塑料衣刷的注射模，由于受塑件的形狀限制，將塑件留在定模上采用直角澆口能方便成形。開模時，動模向左移動，塑件因包緊在凸模11上留在定模一側(cè)而從動模板5及成形鑲塊3中脫出。當(dāng)動模左移至一定距離時，拉板8通過定距螺釘6帶動推件板7將塑件從凸模上脫出。,第六節(jié) 分型面的設(shè)計,3.6.1 制品在模具中的位置 制品在模具中的位置，直接影響到模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、模具分型面的確定、澆口的設(shè)置、制品的尺寸精度和質(zhì)量等。因此，開始制定模具方案時，首先必須正確考慮制品在其中的位置，然后再考慮具體生產(chǎn)條件、生產(chǎn)批量所需的機械化和自動化程度等其他設(shè)計問題。 確定制品在模具中的位置時應(yīng)遵循以下基本要求： 1制品或制品組件(含嵌件)的正視圖，應(yīng)相對于注射機的軸線對稱分布，以便于成形； 2制品的方位應(yīng)便于脫模，注射模塑時，開模后制品應(yīng)留在動模部分，這樣便于利用成形設(shè)備脫模；,3當(dāng)用模具的互相垂直的活動成形零件成形孔、槽、凸臺時，制品的位置應(yīng)使成形零件的水平位移最簡便，使抽芯操作方便； 4.長度較長的管類制品，如果將它的長軸安置在模具開模方向而不能開模和取出制品，或是管接頭類制品，要求兩個平面開模的，應(yīng)將制品的長軸安置在與模具開模相垂直的方向。這樣布置可顯著減小模具厚度，便于開模和取出制品。但此時需采用抽芯距較大的抽芯機構(gòu)，如液壓抽芯機構(gòu)；,5.如果制品的安置有兩個方案，兩者的分型面不相同且互相垂直，那么應(yīng)該選擇其中能使制品在分型面上投影面積為最小的方案； 制品在模具中位置的選定，應(yīng)結(jié)合澆注系統(tǒng)的澆口部位、冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的布置，以及制品的外觀要求等綜合考慮。,3.6.2 分型面的形式,模具閉合時動模和定模相配合的接觸平面，叫做分型面。在模具制造不良或鎖模力不足的情況下，模內(nèi)熔融塑料能通過分型面濺出，在塑件上形成較厚的飛邊，經(jīng)修整后還能留下明顯的殘痕。 分型面有多種形式，常見的有水平分型面、階梯分型面、斜分型面和異型分型面等，如圖3-23所示。哈夫模的分型面在哈夫的分割線上，如圖3-23(e)所示。除主分型面外，模具中還有輔助分型面，如圖3-23(f) 所示。,3.6.3 分型面的選擇,分型面的選擇是模具設(shè)計的第一步，分型面的選擇受塑件形狀、壁厚、成形方法、后處理工序、塑件外觀、塑件尺寸精度、塑件脫模方法，模具類型、型腔數(shù)目、模具排氣、嵌件、澆口位置與形式以及成形機的結(jié)構(gòu)等的影響。分型面選擇的原則是：脫出塑件方便、模具結(jié)構(gòu)簡單、確保塑件尺寸精度、型腔排氣順利、無損塑件外觀、設(shè)備利用合理，具體分別說明如下。 1 塑件脫模方便 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處塑件在動、定模的方位確定后，其分型面應(yīng)選在塑件外形的最大輪廓處，否則塑件會無法從型腔中脫出，這是最基本的選擇原則；其次要求塑件在動、定模打開時盡可能滯留在動模一側(cè)，因為模具的脫模機構(gòu)在動模一側(cè)。按照這一要求，主型芯一般都安裝在動模一側(cè)，塑件收縮包緊在主型芯上而留在動模一側(cè)，此時可以將型腔設(shè)計在定模一側(cè)。但當(dāng)塑件內(nèi)含有帶孔的嵌件，或當(dāng)塑件上根本無孔時，或者由于塑件外形復(fù)雜對型腔粘附力較大時，為了使塑件不致于留在定模一側(cè)，應(yīng)該將型腔設(shè)置在動模一側(cè)，分別如圖3-24中所示。,2 模具結(jié)構(gòu)簡單 圖3-25中所示的塑件，形狀比較特殊，若按照圖(a)方案，將分型面設(shè)計成平面,型腔底面不容易切削加工，不如將分型面設(shè)計為斜面，使型腔底面成為平面，便于加工，如圖(b)所示。,從簡化模具考慮，對需要抽芯的塑件，應(yīng)盡量避免在定模部分抽芯。,3 確保塑件尺寸精度 如果精度要求較高的制品被分型面分割，則會因為合模不準(zhǔn)確造成較大的形狀和尺寸偏差，達不到預(yù)定的精度要求。圖3-26中所示塑件，為一雙聯(lián)齒輪，要求大、小齒、內(nèi)孔三者保持嚴(yán)格同軸，以利于齒輪傳動平穩(wěn)，減小磨損。若將分型面按圖(a)設(shè)計，大齒和小齒分別在定模和動模，難以保證二者良好的同軸度，若改用圖(b)中方案使分型面位于大齒端面，型腔完全在動模，可保證良好的同軸度。,4 型腔排氣順利 型腔氣體的排除，除了利用頂出元件的配合間隙外，主要靠分型面，排氣槽也都設(shè)在分型面上。因此，分型面應(yīng)盡量與最后才能充填熔體的模腔表壁重合，這樣對注射成形過程中的排氣有利。如圖3-27所示塑件，方案(a)排氣不暢，方案(b)排氣順利。,5 無損塑件外觀 分型面不僅應(yīng)選擇在對制品外觀沒有影響的位置，而且還必須考慮如何能比較容易地清除或修整掉分型面處產(chǎn)生的溢料飛邊。在可能的情況下，還應(yīng)避免分型面處產(chǎn)生飛邊，如圖3-28所示。 6 合理利用設(shè)備 一般注射模的側(cè)向抽芯，都是借助模具打開時的開模運動通過模具的抽芯機構(gòu)進行抽芯，在有限的開模行程內(nèi)，完成的抽芯距離有限制。因此，對于帶有互相垂直的兩個方向都有孔或凹槽的塑件，應(yīng)避免長距離抽芯，如圖3-29所示塑件，方案(a)不妥方案(b)較好。,除了上述原則之外，選擇分型面時還應(yīng)盡量減小模腔（即制品）在分型面上的投影面積，以避免此面積與注射機許用的最大注射面積接近時可能產(chǎn)生的溢料現(xiàn)象；盡量減小脫模斜度給制品大小端尺寸帶來的差異；便于嵌件安裝等。,第七節(jié) 注射模的排氣,3.7.1 排氣結(jié)構(gòu)的作用 注射模的排氣是模具設(shè)計中不可忽視的一個問題，特別是快速注射成形工藝的發(fā)展對注射模排氣的要求就愈嚴(yán)格。 注射模內(nèi)積集的氣體有以下四個來源： 1進料系統(tǒng)和型腔中存有的空氣； 2塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣；,3由于注射溫度過高，塑料分解所產(chǎn)生的氣體； 4塑料中某些配合劑揮發(fā)或化學(xué)反應(yīng)所生成的氣體(在熱固件塑料成形時，常常存在由于化學(xué)反應(yīng)生成的氣體)。 在排氣不良的模具中，上述這些氣體經(jīng)受很大的壓縮作用而產(chǎn)生反壓力，這種反壓力阻止熔融塑料的正?？焖俪淠?，而且，氣體壓縮所產(chǎn)生的熱也能使塑料燒焦。在充模速度大、溫度高、物料粘度低、注射壓力大和塑件過厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下能滲入塑料內(nèi)部，造成熔接不牢、表面輪廓不清、充填不滿、氣孔和組織疏松等缺陷。,3.7.2 設(shè)計要點,排氣槽(或孔)位置和大小的選定，主要依靠經(jīng)驗。通常將排氣槽(或孔)先開設(shè)在比較明顯的部位，經(jīng)過試模后再修改或增加，但基本的設(shè)計要點可歸納如下： 1排氣要保證迅速、完全，排氣速度要與充模速度相適應(yīng)； 2排氣槽(孔)盡量設(shè)在塑件較厚的成形部位； 3排氣槽應(yīng)盡量設(shè)在分型面上，但排氣槽溢料產(chǎn)生的毛邊應(yīng)不妨礙塑件脫模； 4排氣槽應(yīng)盡量設(shè)在料流的終點，如流道、冷料井的盡端；,5為了模具制造和清模的方便，排氣槽應(yīng)盡量設(shè)在凹模的一面； 6排氣槽排氣方向不應(yīng)朝向操作面，防止注射時漏料燙傷人； 7排氣槽(孔)不應(yīng)有死角，防止積存冷料； 排氣槽的寬度可