注射模設計基礎

注 射 模 設 計 基 礎 目 的 和 要 求 ：1.掌 握 注 射 成 型 原 理 及 其 成 型 特 點 ；2.了 解 注 射 成 型 工 藝 過 程 及 工 藝 條 件 的 選 擇 ；3.掌 握 注 射 成 型 工 藝 條 件 對 塑 件 質 量 的 影 響 。4.掌 握 注 塑 模 的 結 構重 點 和 難 點 ：難 點 ： 工 藝 條 件 與 各 個 因 素 之 間 的 關 系重 點 ： 成 型 溫 度 成 型 壓 力 成 型 時 間 注 塑 模 結 構 注 射 模 設 計 基 礎 又 稱 注 射 模 塑 (Injection Molding )， 主 要 用 于 熱塑 性 塑 料 的 成 型 ， 也 可 用 于 熱 固 性 塑 料 的 成 型 。一 、 注 射 成 型 原 理顆 粒 、 粉狀 塑 料 注 射 機料 筒 加 熱熔 融 充 模 冷 卻固 化 塑 件第 一 節(jié) 注 射 成 型 設 備 一 、 注 射 成 型 原 理 第 一 節(jié) 注 射 成 型 設 備 注 射 成 型 特 點 ：成 型 周 期 短 ， 能 一 次 成 型外 形 復 雜 、 尺 寸 精 密 、 帶 有嵌 件 的 塑 料 制 件 ；對 各 種 塑 料 的 適 應 性 強 ；生 產 效 率 高 ， 產 品 質 量 穩(wěn)定 ， 易 于 實 現(xiàn) 自 動 化 生 產 。一 、 注 射 成 型 原 理第 一 節(jié) 注 射 成 型 設 備所 以 注 射 成 型 廣 泛 地 用 于 塑 料 制 件 的 生 產 中 ， 30%。 但 注 射 成 型 的 設備 及 模 具 制 造 費 用 較 高 ， 不 適 合 單 件 及 批 量 較 小 的 塑 料 制 件 的 生 產 。 合 模 單 元 注 射 單 元二 、 注 射 成 型 設 備1.注 射 機 的 主 要 作 用頂 出 塑 件 ；開 模 與 合 模 動 作 ；注 射 結 束 ， 進 行 保 壓 與 補 縮 ；在 一 定 壓 力 和 速 度 下 將 塑 料 注 入 型 腔 ；加 熱 熔 融 塑 料 ， 達 到 粘 流 態(tài) ；第 一 節(jié) 注 射 成 型 設 備 2.注 射 機 的 分 類塑 化 指 塑 料 在料 筒 內 經 加 熱 達到 流 動 狀 態(tài) 并 具有 良 好 的 可 塑 性的 過 程 。 注 射 機 按 塑 化 方 式 分 為 ： 柱 塞 式 和 螺 桿 式二 、 注 射 成 型 設 備第 一 節(jié) 注 射 成 型 設 備 很 大 一 部 分 壓 力 用 在 壓 實 固 體 塑 料 和 克服 塑 料 與 料 筒 摩 擦 。 最 大 注 射 量 取 決 于 料 筒 的 塑 化 能 力 （ 與塑 料 受 熱 面 積 有 關 ） 與 柱 塞 直 徑 與 行 程 。 塑 料 靠 料 筒 壁 和 分 流 梭 傳 熱 ， 柱 塞推 動 塑 料 無 混 合 作 用 ， 易 產 生 塑 化 不 均 的 現(xiàn) 象 。A.柱 塞 式 注 射 機 塑 化 不 均 ： 最 大 注 射 量 受 限 ： 注 射 壓 力 損 失 大 ：柱 塞 式 注 射 機 存 在 的 缺 點 ：二 、 注 射 成 型 設 備 從 柱 塞 開 始 接 觸 塑 料 到 壓 實 塑 料 ， 注 射 速 度逐 漸 增 加 。 易 產 生 層 流 現(xiàn) 象 且 料 筒 難 于 清 洗 注 射 速 度 不 均 ： 第 一 節(jié) 注 射 成 型 設 備 B.螺 桿 式 注 射 機二 、 注 射 成 型 設 備螺 桿 式 注 射 機 注 射 成 型 工 作 循 環(huán)第 一 節(jié) 注 射 成 型 設 備 螺 桿 式 注 射 機 的 ：借 助 螺 桿 的 旋 轉 運 動 ， 材 料 內 部 也 發(fā) 熱 ， 均 勻 塑 化 ， 塑 化能 力 大 。B.螺 桿 式 注 射 機二 、 注 射 成 型 設 備加 熱 料 筒 內 的 材 料 滯 留 少 ， 熱 穩(wěn) 定 性 差 的 材 料 也 很 少 因 滯留 而 分 解 。由 于 加 熱 料 筒 的 壓 力 損 失 小 ， 用 較 低 的 注 射 壓 力 也 能 成 型 。成 型 周 期 短 、 效 率 高 ， 生 產 過 程 可 實 現(xiàn) 自 動 化可 成 型 形 狀 復 雜 、 尺 寸 精 度 要 求 高 及 帶 各 種 嵌 件 的 塑 件 。第 一 節(jié) 注 射 成 型 設 備 螺 桿 式 較 柱 塞 式 多 一 旋 轉 動 作 ， 產 生 分 力 (Ft)，可 使 材 料 在 螺 旋 槽 間 產 生 混 煉 作 用 ， 增 加 了 塑 化 能 力 。螺 桿 式 注 射 機 與 柱 塞 式 注 射 機 的 比 較 :二 、 注 射 成 型 設 備第 一 節(jié) 注 射 成 型 設 備 按 外 形 可 分 為 ： 臥 式 、 立 式 和 角 式 注 射 機 。2.注 射 機 的 分 類二 、 注 射 成 型 設 備第 一 節(jié) 注 射 成 型 設 備 立 式 注 塑 機 它 的 注 射 裝 置 垂直 裝 設 ， 并 與 鎖 模 機構 移 動 方 向 成 一 條 軸線 。 優(yōu) 點 ： 占 地 面 積小 ， 拆 裝 模 具 方 便 ，易 于 安 放 嵌 件 等 。 缺 點 ： 塑 件 推 出后 需 由 人 工 取 出 ， 不易 實 現(xiàn) 全 自 動 操 作 。 臥 式 注 塑 機 它 的 注 射 裝 置 軸 線 與 鎖 模 機構 軸 線 呈 一 條 直 線 并 水 平 排 列 。 優(yōu) 點 ： 機 身 較 低 ， 利 于 操 作 和 加 料 ， 可 實 現(xiàn) 全 自 動 操作 ， 機 床 因 重 心 低 而 穩(wěn) 定 。 缺 點 ： 模 具 裝 拆 與 嵌 件 安 放 都 比 較 麻 煩 ， 機 床 占 地 面積 較 大 。 第 一 節(jié) 注 射 成 型 設 備 直 角 式 注 塑 機 其 注 射 裝 置 軸 線 與 鎖 模 機構 軸 線 相 互 正 交 垂 直 。 優(yōu) 點 ： 結 構 簡 單 ， 便 于 自 制 ， 適 于 一 模 僅 成 型 一 件 ，而 中 心 部 位 不 留 有 澆 口 痕 跡 ， 適 用 于 帶 有 自 動 回 轉 脫 螺紋 機 構 的 模 具 。 缺 點 ： 占 地 面 積 介 于 立 式 和 臥 式 兩 者 之 間 ， 注 射 量 的提 高 也 受 到 限 制 。 此 外 ， 還 有 多 工 位 旋 轉 式 注 塑 機 、 雙 色 注 塑 機 等 專 用注 塑 機 。 第 一 節(jié) 注 射 成 型 設 備 一 、 注 射 成 型 工 藝 原 料 的 檢 驗 、 染 色 和 干 燥模 具 清 理 、 涂 脫 模 劑 、 預 熱嵌 件 預 熱料 筒 清 理退 火 處 理調 濕 處 理加 料 、 塑 化 、 充 模 、 保 壓 、倒 流 、 冷 卻 、 脫 模第 二 節(jié) 注 射 成 型 原 理 及 工 藝 特 性 二 、 注 射 成 型 工 藝 參 數(shù)第 二 節(jié) 注 射 成 型 原 理 及 工 藝 特 性 1.成 型 前 準 備原 料 檢 驗原 料 染 色原 料 干 燥 質 量 體 積流 動 性水 分 及 揮 發(fā) 物 含 量收 縮 率烘 箱 干 燥紅 外 線 干 燥 熱 板 干 燥高 頻 干 燥三 、 注 射 成 型 工 藝第 二 節(jié) 注 射 成 型 原 理 及 工 藝 特 性 2.注 射 過 程 加 料 、 塑 化 、 充 模 、 保 壓 、倒 流 、 冷 卻 、 脫 模三 、 注 射 成 型 工 藝第 二 節(jié) 注 射 成 型 原 理 及 工 藝 特 性 3.注 射 成 型 后 處 理 將 塑 件 放 在 一 定 溫 度 的 紅 外 線 或 循 環(huán) 熱 風 烘 箱 、 液 體 介 質中 （ 礦 物 油 ， 石 蠟 ） 一 段 時 間 ， 再 緩 慢 冷 卻 。 將 剛 從 模 具 中 脫 出 的 塑 件 放 在 熱 水 中 (100 120 )， 隔 絕空 氣 ， 進 行 防 氧 化 處 理 ， 達 到 吸 濕 平 衡 。 調 濕 后 緩 冷 至 室 溫 。適 用 于 吸 濕 性 強 的 PA類 塑 料 。 目 的 ： 使 塑 件 的 顏 色 、 性 能 以 及 尺 寸 得 到 穩(wěn) 定退 火 處 理 ：調 濕 處 理 ：退 火 的 溫 度 ： 高 于 塑 件 使 用 溫 度 10 20 ， 低 于 塑 料 熱 變形 溫 度 10 20 。 三 、 注 射 成 型 工 藝第 二 節(jié) 注 射 成 型 原 理 及 工 藝 特 性 1.溫 度 料 筒 溫 度 ： 噴 嘴 溫 度 ： 模 具 溫 度 ： 成 型 周 期 長 ， 翹 曲 變 形 ， 影 響 尺 寸 精 度 ； 產 生 較 大 內 應 力 ， 開 裂 ， 表 面 質 量 下 降 。溫 度 過 高溫 度 太 低略 低 于 料 筒 最 高 溫 度 ： 防 止 熔 料 在 噴 嘴 處 產 生 “ 流 涎 ” 現(xiàn) 象 ；但 溫 度 也 不 能 太 低 ， 否 則 易 堵 塞 噴 嘴 。當 f(m) d范 圍 窄 時 ， 料 筒 溫 度 取 偏 低 值 。分 布 ： 料 筒 后 端 溫 度 最 低 ， 噴 嘴 前 端 最 高 ；在 f(m) d之 間 ， 保 證 塑 料 熔 體 正 常流 動 ， 不 發(fā) 生 變 質 分 解 ；四 、 注 射 成 型 工 藝 參 數(shù)第 二 節(jié) 注 射 成 型 原 理 及 工 藝 特 性影 響 塑 料 熔 體 的 充 型 能 力 及 塑 件 的 內 在 性 能 和 外 觀 質 量 。選 擇 取 決 于 塑 料 的 特 性 又 稱 背 壓 （ 螺 桿 頭 部 熔 體 在 螺 桿 轉 動 后 退 時 所 受 到 的 壓力 ） ， 由 液 壓 系 統(tǒng) 溢 流 閥 調 整 大 小 。 柱 塞 或 螺 桿 頭 部 對 塑 料 熔 體 施 加 的 壓 力 。 注 射 壓 力 的 大 小一 般 為 40 130MPa， 它 的 作 用 是 克 服 熔 體 的 流 動 阻 力 ， 保 證 一定 的 充 模 速 率 。 注 射 壓 力 與 塑 料 品 種 、 注 射 機 類 型 、 模 具 澆 注 系 統(tǒng) 結 構 尺寸 、 塑 件 壁 厚 流 程 大 小 等 因 素 有 關 。2.壓 力四 、 注 射 成 型 工 藝 參 數(shù)第 二 節(jié) 注 射 成 型 原 理 及 工 藝 特 性 完 成 一 次 注 射 成 型 過程 所 需 的 時 間 。成 型 周 期 充 模 時 間注 射 時 間模 內 冷 卻 時 間其 它 時 間 保 壓 時 間3.時 間 （ 成 型 周 期 ）四 、 注 射 成 型 工 藝 參 數(shù)第 二 節(jié) 注 射 成 型 原 理 及 工 藝 特 性 注 射 模 的 結 構 組 成注 射 模 定 模動 模 根 據(jù) 注 射 模 上 各 零部 件 所 起 作 用 細 分 1. 成 型 零 部 件2. 澆 注 系 統(tǒng)3. 導 向 系 統(tǒng)4. 推 出 機 構5. 溫 度 調 節(jié) 系 統(tǒng)6. 排 氣 系 統(tǒng)7. 支 承 零 部 件 - 模 架8. 側 向 分 型 與 抽 芯 機 構注 射 模 的 結 構 組 成 第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系設 計 注 射 模 時 ， 首 先 要 確 定 模 具 的 結 構 、 類 型 和 一 些 基 本 的 參數(shù) 和 尺 寸 ， 如 ：模 具 的 型 腔 個 數(shù) 、 需 用 的 注 射 量 、 塑 件 在 分 型 面 上 的 投 影 面 積 、成 型 時 需 用 的 合 模 力 、 注 射 壓 力 、 模 具 的 厚 度 、 安 裝 固 定 尺 寸 以及 開 模 行 程 等 。上 述 這 些 數(shù) 據(jù) 都 與 注 射 機 的 有 關 性 能 參 數(shù) 密 切 相 關 ， 如 果 兩 者 不相 配 ， 則 模 具 無 法 使 用 。故 ， 必 須 校 核 有 關 參 數(shù) 。 一 、 型 腔 數(shù) 目 的 確 定 和 校 核1.按 注 射 機 的 額 定 塑 化 量 確 定 型 腔 數(shù) 目 和 校 核n(KMt/3600-m2)/m1K： 注 射 機 額 定 塑 化 量 的 利 用 系 數(shù) ， 一 般 取 0.8M： 注 射 機 的 額 定 塑 化 量 ， g/h或 cm 3/ht： 成 型 周 期 ， sm2： 澆 注 系 統(tǒng) 所 需 塑 料 質 量 或 體 積 ， g或 cm3m1： 單 個 塑 件 的 質 量 或 體 積 ， g或 cm3n： 型 腔 數(shù) 目 第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 一 、 型 腔 數(shù) 目 的 確 定 和 校 核2.按 注 射 機 的 額 定 鎖 模 力 確 定 型 腔 數(shù) 目 和 校 核n(F-pA2)/pA1F： 注 射 機 的 額 定 鎖 模 力 ， N； p： 塑 料 熔 體 對 型 腔 的 壓 力 ， MPa， 一 般 取 注 射 壓 力 的 80%；A 2： 澆 注 系 統(tǒng) 在 模 具 分 型 面 上 的 投 影 面 積 ， mm2A1： 塑 件 在 模 具 分 型 面 上 的 投 影 面 積 ， mm2 第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 一 、 型 腔 數(shù) 目 的 確 定 和 校 核在 模 具 分 型 面 上 的 投 影 面 積 滿 足 ：nA1+A2AA： 注 射 機 允 許 使 用 的 最 大 成 型 面 積 ， mm2A 2： 澆 注 系 統(tǒng) 在 模 具 分 型 面 上 的 投 影 面 積 ， mm2A1： 塑 件 在 模 具 分 型 面 上 的 投 影 面 積 ， mm2 第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系塑 件 在 模 具 分 型 面 上 的 投 影 面 積 是 影 響 鎖 模 力 的 主 要 因 素 ， 其 數(shù)值 越 大 需 要 的 鎖 模 力 就 越 大 ， 若 超 過 了 注 射 機 允 許 使 用 的 最 大 成 型 面 積 ， 將 會 出 現(xiàn) 漲 模 溢 料 現(xiàn) 象 。 一 、 型 腔 數(shù) 目 的 確 定 和 校 核額 定 鎖 模 力 校 核 ：（ n A1 +A2） pFF： 注 射 機 的 額 定 鎖 模 力 ， N；p： 塑 料 熔 體 對 型 腔 的 壓 力 ， MPa， 一 般 取 注 射 壓 力 的 80%；A 2： 澆 注 系 統(tǒng) 在 模 具 分 型 面 上 的 投 影 面 積 ， mm2A1： 塑 件 在 模 具 分 型 面 上 的 投 影 面 積 ， mm2 第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 一 、 型 腔 數(shù) 目 的 確 定 和 校 核3.按 注 射 機 的 最 大 注 射 量 確 定 型 腔 數(shù) 目 和 校 核n(Km-m2)/m1m： 注 射 機 允 許 的 最 大 注 射 量 ， g/h或 cm /h34.按 塑 件 的 精 度 要 求 確 定 型 腔 數(shù) 目生 產 經 驗 表 明 ， 每 增 加 一 個 型 腔 ， 塑 件 的 尺 寸 精 度 將 降 低4%8%。 在 成 型 高 精 度 的 塑 件 時 ， 型 腔 數(shù) 目 不 宜 過 多 ， 通 常不 超 過 4腔 ， 因 為 多 型 腔 難 以 使 型 腔 的 成 型 條 件 一 致 。5.根 據(jù) 生 產 經 濟 性 確 定 型 腔 數(shù) 目K： 注 射 機 最 大 注 射 量 的 利 用 系 數(shù) ， 一 般 取 0.8第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 二 、 注 射 壓 力 的 校 核校 驗 注 射 機 的 額 定 注 射 壓 力 能 否 滿 足 塑 件 成 型 時 所 需 的 壓 力 . P公 P注其 中 :P注 塑 料 成 型 時 所 需 的 注 射 壓 力 . P公 注 射 機 公 稱 注 射 壓 力 。P注 受 注 射 機 類 型 、 噴 嘴 形 式 、 澆 注 系 統(tǒng) 、 型 腔 內 阻 力 、 模 具 溫度 、 塑 料 流 動 性 等 因 素 影 響 ；P注 太 大 ： 飛 邊 大 、 脫 模 困 難 、 塑 件 表 面 質 量 差 、 內 應 力 大 ； P注 太 小 ： 不 能 順 利 充 滿 型 腔 、 無 法 成 型 ； 第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 三 、 裝 模 部 分 有 關 尺 寸 的 校 核第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 三 、 裝 模 部 分 有 關 尺 寸 的 校 核1.噴 嘴 尺 寸澆 口 套 球 面 R和 噴 嘴 前 端 球 面 半 徑 R0噴 嘴 孔 徑 d0和 澆 口 套 小 端 孔 徑 d正 確 關 系 為 ： d=d0+(0.5 1)mm R=R0+(1 2)mm第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 三 、 裝 模 部 分 有 關 尺 寸 的 校 核1.噴 嘴 尺 寸第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 三 、 裝 模 部 分 有 關 尺 寸 的 校 核2.定 位 孔 、 定 位 圈 尺 寸注 射 機 定 模 板 上 的 定 位 孔 ， 模 具 上 設 定 位 圈 。定 位 孔 與 定 位 圈 的 配 合 ：h:小 型 模 具 取 (8 10)mm 大 型 模 具 取 (10 15)mm保 證 ： 模 具 安 裝 在 注 射 機 上 時 ， 模 具 中 心 線 與料 筒 、 噴 嘴 的 中 心 線 相 重 合 。第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 三 、 裝 模 部 分 有 關 尺 寸 的 校 核3.拉 桿 間 距 模 具 的 外 形 尺 寸 應 小 于 注 射 機 的 拉 桿 間 距 ， 以保 證 模 具 能 安 裝 到 注 射 機 工 作 臺 面 上 。第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 三 、 裝 模 部 分 有 關 尺 寸 的 校 核4.模 具 閉 合 厚 度 HHmin H Hmax第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 三 、 裝 模 部 分 有 關 尺 寸 的 校 核5.安 裝 螺 孔 尺 寸模 具 重 量 較 輕 用 壓 板 固 定模 具 重 量 較 重 的 用 螺 釘 固 定第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 四 、 開 模 行 程 的 校 核開 模 行 程 （ S） ： 指 模 具 開 合 過 程 中 動 模 固 定 板 的 移 動 距 離 。S大 小 直 接 影 響 模 具 所 能 成 型 的 塑 件 高 度 。A注 射 機 最 大 開 模 行 程 （ S） 與 模 具 厚 度 （ H） 無 關 ：第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 四 、 開 模 行 程 的 校 核單 分 型 面 模 具 ： S H1+H2+(5 10)mm 雙 分 型 面 模 具 ： S H1+H2+a+(5 10)mm第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 四 、 開 模 行 程 的 校 核B注 射 機 最 大 開 模 行 程 （ S） 與 模 具 厚 度 （ H） 有 關 ：第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 四 、 開 模 行 程 的 校 核單 分 型 面 模 具 ： S H+H1+H2+(5 10)雙 分 型 面 模 具 ： S H+H1+H2+a+(5 10)S第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 四 、 開 模 行 程 的 校 核側 面 分 型 抽 芯 機 構 的 最 大 開 模 程 （ S） ：當 Hc H1+H2時 : S= Hc+（ 5 10） mm當 Hc H1+H2時 : S= H1+H2+（ 5 10） mm H c c 第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系完 成 抽 芯 動 作的 開 模 距 離 五 、 頂 出 裝 置 的 校 核中 心 頂 桿 機 械 頂 出兩 側 雙 頂 桿 機 械 頂 出中 心 頂 桿 液 壓 頂 出 與 兩 側 雙 頂 桿 機 械 頂 出中 心 頂 桿 液 壓 頂 出 與 其 它 輔 助 油 缸 聯(lián) 合 作 用頂 出 裝 置 分 類 ：第 三 節(jié) 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 小 結 注 射 成 型 設 備 注 射 成 型 原 理 及 工 藝 特 性 注 射 模 與 注 射 機 的 關 系 作 業(yè) ： 1.注 射 過 程 分 為 哪 幾 個 階 段 ？2.注 射 成 型 工 藝 條 件 有 哪 些 ？