模具技术概论课题2-课件-3.pptx

1、课题课题2 注射成型工艺与注射模注射成型工艺与注射模一注射成型工艺及工艺条件1.注射工艺过程注射成型是热塑性塑料的一种主要成型方法。1模具 2成型零件 3加热器 4粒状塑料 5柱塞 6料筒注射成型原理示意成型成型原理：原理：将粉状或粒状塑料原料经漏斗进入料筒，加热熔化后，在柱塞或螺杆的高压推动下通过喷嘴注入闭合的模具型腔。冷却后打开模具，获得成型的塑料制品。工艺过程包括：成型前准备、注射成型和塑件后处理。成型前的准备目的目的：为了保证注射成型过程顺利进行，使塑件产品质量满足要求。主要有原材料的检验、原材料的着色、原材料的干燥、嵌件的预热、脱模剂的选用以及料筒的清洗等。注射成型过程注射成型过程包

2、括加料、塑化、充模、保压、冷却和脱模等。塑化：将固体颗粒加热成粘流态，使其具有良好可塑性均匀熔体的过程；充模：将塑化好的熔体推挤至料筒前端，经过喷嘴及模具浇注系统进入并充满型腔；保压：当熔体在模具中冷却收缩时，螺杆（柱塞）继续保持施压状态迫使浇口附近的熔料不断补充入模具中；冷却：定型。包括从充模完成、保压到脱模前的这一段时间；脱模：在推出机构的作用下将塑料制件推出模外。塑件的后处理塑件的后处理主要指退火或调湿处理。退火的目的：为了消除塑件的内应力，避免塑件在使用过程中产生变形或开裂。调湿处理的目的：使塑件颜色、性能以及尺寸得到稳定，防止塑件在使用中发生尺寸变化。通常只是对于带有金属嵌件、使用温

3、度范围变化较大、尺寸精度要求较高、壁厚大和内应力又不易自行消除的塑件才进行必要的后处理。2.注射成型工艺条件注射成型最重要的工艺条件是温度、压力和时间关键因素。料筒温度和喷嘴温度主要影响塑料的塑化和塑料的流动性；而模具温度主要影响充满型腔和冷却固化。温度a.料筒温度 喷嘴前端的温度最高。湿度较高的塑料可适当提高料筒后端温度。b.喷嘴温度 喷嘴温度通常略低于料筒最高温度，以防止熔料在喷嘴处产生“流涎”现象。c.模具温度 模具温度是指和塑件接触的模具型腔表壁温度一般是由通入定温的冷却或加热介质来控制的。压力a.塑化压力 塑化压力是指用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔体在螺杆旋转后退时提供给螺杆阻止其后退

4、的压力，也称背压。b.注射压力 注射压力是指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。其作用是注射时克服熔体流动充模过程中的流动阻力，使熔体具有一定的充模速率；充满型腔后对熔体进行压实和防止倒流。c.保压的压力 保压的压力等于或小于注射压力。保压压力高，塑件的密度较高、收缩率小、力学性能较好，但脱模困难和脱模后的塑件内残余应力较大。时间（成型周期）在整个成型周期中，注射时间和冷却时间最为重要。它们既是是成型周期的主要组成部分，又对塑件的质量有决定性的影响。充模时间一般不超过10s。保压时间在整个注射时间内所占的比例较大，最佳的保压时间通常是塑件收缩率波动范围最小时的时间。一般约为20120 s（厚

5、壁塑件可达510min）。冷却时间主要由塑件的壁厚、模具的温度、塑料的热性能以及结晶性能决定，其长短应以保证塑件脱模时不引起变形为原则。二注射模分类、结构组成及典型结构1.注射模具的分类1.按塑料品种分：热塑性塑料注射模和热固性塑料注射模；2.按总体结构特征分：最为方便。单分型面注射模（两板模）双分型面注射模（三板模）侧向分型与抽芯注射模自动卸螺纹的注射模具热流道注射模等。2.注射模具的结构组成a)合模状态 b)开模状态1动模板 2定模板 3冷却水道 4定模座板 5定位圈 6浇口套 7型芯 8导柱 9导套10动模座板 11支承板 12支承钉 13推板 14推板固定板 15主流道拉料杆 16推板

6、导柱17推板导套 18推杆 19复位杆 20垫块 21注射机顶杆基本结构都是由动模和定模两部分组成基本结构都是由动模和定模两部分组成。注射模的基本组成和作用如下：成型成型零部件零部件 成型部件由型芯和凹模组成。型芯形成制品的内表面形状，凹模形成制品的外表面形状。合模后型芯和凹模便构成了模具的型腔。浇注浇注系统系统 又称为流道系统，它是塑料熔体由注射机喷嘴进入型腔的通道。浇注系统的作用是使塑料熔体平稳有序地填充到模具型腔中，并在填充和凝固过程中把压力充分传递到各个部位。通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。导向导向部件部件为了确保动模与定模合模时能准确对准中心或在模具的推出机构中设导向部件。推

7、出推出机构机构推出机构是为将塑件及其在流道内的凝料推出或拉出的装置。侧抽芯机构侧抽芯机构当塑件带有侧凹或侧孔时，在推出以前必须先进行侧向分型，此时需要在模具中设置侧抽芯机构。调温调温系统系统 调温系统起调节模具温度的作用。模具冷却的常用办法是在模具内开设冷却水通道，利用循环流动的冷却水带走模具的热量；模具的加热除可用冷却水通道通热水或蒸汽外，还可在模具内部和周围安装电加热元件。排气排气槽槽 用于将成型过程中的气体充分排出。通常可利用分型面、推杆或型芯与模具的配合间隙排气或在分型面处开设排气沟槽。3.注射模具的典型结构单分型面注射模（又称两板式注射模）定模部分通过定位圈定位，安装固定在注射机的固

8、定模板(定模固定板)上，在注射成形过程中始终保持静止不动；动模部分则安装固定在注射机的移动模板(动模固定板)上，在注射成形过程中可随注射机上的合模系统运动。单分型面注射模是注射模结构最简单、应用最广的模具，它可以是单型腔或多型腔的。双分型面注射模（也称三板式注射模）双分型面注射模在动模板与定模板之间增加了一块可以移动的中间板（又名浇口板）。1定距拉板 2弹簧 3限位销 4导柱 5推件板 6动模板 7动模垫板 8模脚 9推板10推出固定板 11推杆 12导柱 13中间板 14定模板 15主流道衬套 侧向分型抽芯注射模1楔紧块 2斜销 3斜滑块 4型芯 5固定板 6动模垫板 7垫块 8动模座板 9

9、推板 10推出固定板 11推杆 12拉料杆 13导柱14动模板 15主流道衬套 16定模板 17定位圈 自动卸螺纹的注射模具在模具中设置转动的螺纹型芯或型环，利用旋转机构或者专门传动机构带动螺纹型芯或型环转动，将螺纹制件脱出，1螺纹型芯 2模座 3动模垫板 4定距螺钉 5动模板 6衬套 7定模板 热流道注射模采用对流道加热（热流道模具）或绝热（绝热流道模具）的办法保持从注射机喷嘴到浇口处之间的塑料保持熔融状态。1动模座板 2垫块 3推板 4推出固定板 5推杆 6动模垫板 7导套 8动模板 9型芯 10导柱 11定模板 12凹模 13支架 14喷嘴 15热流道板 16加热器孔道 17定模座板 1

10、8绝热层 19主流道衬套 20定位圈 21注射机喷嘴三分型面动模和定模的接触面称为分型面。表示方法是在分型面的延长面上画一小段直线，并用箭头指示开模或模板的移动方向。分型面可以是单个，也可以说是多个。a）水平分型面 b）斜分型面 c）异形分型面 d）阶梯分型面图2-31 模具分型面的形式选择分型面选择分型面时要时要考虑考虑的的方面方面：塑件脱模要方便顺利分型面位置应选择在塑件外形的最大轮廓处；分型面应满足塑件在分模时制品留在动模板一侧，以便于利用动模上的脱模机构；塑件上有侧孔或侧凹，宜将侧型芯设计在动模上，以便抽芯。1动模 2定模 使模具的结构简单分型面一般为平面，但有时为了型腔的较容易和脱模

11、方便也使用斜面做分型面。使型腔内的气体排除顺畅分型面应当选择在熔体流动的末端。a)不畅 b)顺畅 能够保证塑件的质量保证塑件的精度1保证塑件的精度2 不破坏制品的外观a)b)1动模 2定模 3型芯图a）会在分型面处留下水平毛边痕迹。图b中毛边产生在塑件的竖直面，去除后对塑件外观没有破坏。能充分合理地利用设备尽量要使侧抽芯设于动模部分。对于互相垂直的两个方向的抽芯，应将长芯设置在开模方向上，把短芯放于侧向。图b）所示的方案较好。a)b)1-动模 2-定模抽芯方向的选择四浇注系统浇注系统通常有普通浇注系统和无流道浇注系统两大类。普通浇注系统a)普通浇注系统组成三维图 b)常见普通浇注系统1主流道

12、2冷料井 3分流道 4浇口 5制品 6定模 7动模 8推管 9Z型拉料杆 10主流道衬套1.普通浇注系统组成和作用主流道 主流道是从注射机喷嘴与分流道的一段流道，是熔融塑料进入模具时最先经过的地方。分流道 分流道是主流道与浇口之间的一段流道，是熔融塑料由主流道进入模具型腔的过渡段。作用：稳定分流和转向。浇口 浇口是分流道与模具型腔之间的一小段狭窄通道，也是浇注系统最短的部分。作用：加速和增加其流动性；封闭模具型腔，防止塑料倒流；便于浇注系统凝料和塑件分离。冷料穴作用是储存两次注射间隔中产生的冷料头，防止料头堵塞浇口。冷料穴一般设计在主流道的末端，当分流道较长时，在它的末端也应开设冷料穴。浇注系

13、统设计时要注意以下几点：1.热量及压力损失要小 浇注系统应尽可能地减小熔体流动距离、减少转弯、变径，对于大型塑件或精度要求较高的塑件，可以采用多点浇口的进料方式；满足充模的前提下，浇注系统容积尽量小；浇注系统在分型面上的投影面积尽量小；在一副模具里设计有两种以上不同几何形状的制品时，应防止将壁厚悬殊的制品放在同一个模具内。2.普通浇注系统形式主流道结构形式主流道位于模具的中心主流道的形状和尺寸浇口套结构主流道衬套（又叫做浇口套）：主流道通常开设在一个嵌套中，然后将此嵌套再装入定模并用定位环压住。采用主流道衬套即对主流道的加工和热处理有利，也便于修理或更换。小型模具也可以把定位环和衬套做成整体式

14、。1定位环 2定模板 3浇口套 4定模优质钢材，热处理后硬度要达到5357HRC；主流道衬套与定模之间的配合，一般采用H7/m6，而定位环与浇口套的配合为H9/f9；分流道结构形式分流道要求熔体通过时产生的温度和压力损失要小，而且还能把物料均匀平稳地分配给各个型腔。分流道的截面形状分流道的布置形式a.流动支路平衡形式流动支路平衡是指从主流道到达各个模具型腔的分流道和浇口，其长度、截面形状和尺寸完全相同，能保证各个模具型腔同时充型并压力相同。b.熔体压降平衡形式通过对各个模具型腔浇口截面大小的调节，使熔体从主流道流经不同长度的分流道，达到各个模具型腔同时充满。这种形式可缩短流道的总长度。浇口形式

15、与位置浇口是浇注系统中的关键部分，其形状、尺寸和位置对塑件质量影响很大。浇口在多数情况下是流道中截面尺寸最小的部分（除主流道型的浇口外），其截面积与分流道的截面积之比约为0.030.09，截面形状多为矩形或圆形，浇口长度约11.5mm左右。浇口的形式很多，尺寸也各不相同，常见的浇口形式、特点见表2-10。冷料穴结构形式冷料穴设置在主流道或分流道的末端，同时要在动模一侧应当有与之相匹配的拉料杆。a）Z形拉料杆 b）球头拉料杆形 c）倒锥形拉料杆1定模 2冷料穴 3动模 4拉料杆五成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、镶拼件、各种成型杆与成型环等，它们构成了模具的型腔。成型零件的材料一般选择中碳钢和中

16、碳合金钢。1.凹模的结构凹模也称型腔，是成型塑件外表面的成型零件。凹模的结构形式有以下几种：整体式凹模 整体式嵌入凹模整体式嵌入凹模就是把许多个单独的凹模，嵌入到一个凹模板中。整体嵌入式凹模要防止嵌入件的松动和旋转。局部镶嵌式凹模这类凹模是由通透的无底型腔配合底板而形成凹模整体型腔。它的强度和刚度较差，但是加工工艺简单。主要用于型腔局部易损或难加工的凹模。拼合式凹模结构复杂的凹模可以将其四壁、底部分别加工后装于模套中，拼组成凹模型腔。优点：简化模具型腔的加工，节约模具钢材，便于排气和冷却系统的设计。注意注意：装配后的强度和刚度以及镶件之间的配合间隙引起的塑件飞边等问题。1模套 2侧拼块 3底拼

17、块2.凸模和型芯的结构凸模和型芯都是用来成型塑件内表面的成型零件。凸模是用来成型塑件整体的内部形状，型芯则是用来成型塑件局部的孔和槽的。凸模有整体式凸模和组合式凸模两种结构形式，常见的是组合凸模形式。组合凸模结构 型芯型芯一般是根据所成型孔或槽的尺寸单独制造，并装入固定板中使用。型芯及其固定方式3.成型零件工作尺寸成型零件的工作成型零件的工作尺寸尺寸：成型零件上直接用来成型塑件的尺寸。主要有型腔和型芯的径向尺寸、型腔的深度和型芯的高度尺寸、中心距尺寸等。成型零件工作尺寸和塑件尺寸的关系成型零件的工作尺寸计算要考虑：模具的制造误差及模具的磨损；塑料成型收缩率的偏差及波动；溢料飞边厚度及其波动；模

18、具在成型设备上的安装调整误差；成型方法及成型工艺的影响等。成型零件工作尺寸的计算公式计算方法：按平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量进行计算。六合模导向机构导向机构的作用主要是定位和定向，保证动模和定模两大部分或模内其他零部件之间的准确对合。1.导柱导向机构导柱导向就是利用导柱和导向孔之间的配合来导向。1定模 2导套 3导柱 4双联导套 5动模座板 6导柱导柱与导向孔通常采用间隙配合H7/f6或H8/f8，与安装孔采用过渡配合H7/m6或H7/k6。材料：20钢渗碳淬火或用碳素工具钢（T8、T10）淬火处理，硬度为5055HRC。导套外径按H7/n6过渡配合。导套采用淬火钢或铜等耐磨材料，但硬

19、度应低于导柱硬度。导柱的数量和布置2.锥面和合模销定位机构锥面定位 对于大型、深腔和精度要求高的塑件，特别是薄壁偏置不对称的壳体，为了防止导柱承受侧向力而过早失去对合精度，除有导柱导向机构外，还需设置锥面定位机构。圆锥面定位机构 合模销定位垂直分型面的模具中，为保证锥模套中的对拼凹模相对位置准确，常采用两个合模销定位。合模销定位七推出机构也称顶出机构或脱模机构。推出机构有两种分类方法：按照推出机构的动力来源分：手动推出机构、机动推出机构、液压或气动推出机构；按照模具结构分：简单推出机构、二次推出机构和双向推出机构等。简单推出机构中包括推杆推出、推管推出和推板推出三种。1.推杆推出机构推杆推出机

20、构是最典型的简单推出机构。1推杆 2推板固定板 3推板导套 4推板导柱 5推板 6拉料杆 7支承钉 8复位杆 推杆推杆的工作部分模板或或型芯上推杆孔常采用H8/f7、H8/f8的间隙配合，工作端配合的表面粗糙度Ra0.8m。推杆的材料：T8A、T10A或65Mn，热处理后的硬度为4654 HRC。推杆的形状、截面和固定形式 复位装置推杆将塑件推出模具后，须返回其初始位置，最常用的方法是利用复位杆复位。复位杆端面要与所在动模的分型面平齐；复位杆应与推杆复位杆端面要与所在动模的分型面平齐；复位杆应与推杆长度一致且固定在同一块推板上，均匀分布。长度一致且固定在同一块推板上，均匀分布。导向装置为防止推

21、出机构动作不灵活或损坏，推杆机构有时要有导向装置，一般采用导柱，也可以加上导套来实现导向。导柱与导向孔或导套的配合长度不应小于10mm。推管推出推管推出机构常用于圆筒形薄壁、环形塑件或带有孔的的脱模，其脱模方式和推杆相同，只是推管中间有一个固定型芯。特点：脱模力分布均匀，推顶平稳，不产生顶出变形和痕迹。1推管 2型芯3销 4凹模板 推板推出利用推件板在分型面处从壳体塑件的整个周边推出，推出力大而且均匀,在塑件上无推出痕迹。适用于侧壁脱模阻力较大的薄壁壳形及外表面不允许留有推出痕迹的塑件。1推板 2推杆固定板 3推杆 4推件板八侧向分型与抽芯机构完成侧向活动型芯抽出和复位的机构就叫侧向抽芯机构。

22、1.侧向抽芯的方法手动抽芯 利用人力将模具侧向分型或将侧向型芯从成型塑件中取出。机动抽芯 依靠注射机的开模动力，通过侧向抽芯机构改变运动方向，将活动零件抽出。液压或气压抽芯 在模具上配置专门的油缸或气缸，通过活塞的往复运动来进行侧向分型、抽芯及复位的机构。2.侧向抽芯机构常见结构斜导柱侧向抽芯机构的结构1.抽芯机构一般由成型组件、运动组件、传动组件、锁紧组件和限位组件五部分组成。2.原理原理：在开模力的作用下，斜导柱拨动滑块向外侧移动，从而使斜导柱对滑块产生一个法向力F，它分解为开模方向与抽芯方向的两个分力，滑块在F抽的作用下，向外侧移动抽芯。合模时，斜导柱又带动滑块恢复原位（粗复位），最后由

23、楔紧块压紧滑块锁模。斜导柱安装在定模、滑块安装在动模注射模1型芯 2推管 3镶件 4动模板 5斜导柱 6滑块 7楔紧块 8中间板 9定模座板 10垫板 11拉杆导柱 12导套 斜导柱安装在动模、滑块安装在定模1支承板 2导柱 3、9弹簧 4顶销 5推件板 6定模板 7型腔镶件 8定模座板10定位顶销 11侧型芯滑块 12凸模 13斜导柱 14楔紧块 15动模板 16推杆斜导柱与滑块同时安装在定模1侧型芯滑块 2斜导柱 3凸模 4推件板5定模板 6定距螺钉 7弹簧 8推杆 斜滑块侧向抽芯机构的结构1楔紧块 2侧型芯滑块 3斜导柱 4推件板 5动模板 6推杆 7凸模3.侧抽芯机构参数的确定抽拔力的

24、确定 抽拔力是指抽出型芯所需克服的阻力。计算抽拔力的方法与计算脱模力的方法近似，可参考相关资料。抽芯距离确定 侧型芯从成型位置侧抽至不妨碍制品顶出的位置所移动的距离叫抽芯距。通常抽芯距等于侧成型孔的深度或成型凸台的深度、高度加上23 mm，但也有特殊情况下，当侧型芯或侧型腔从塑件中虽已脱出，但塑件仍不能出模，就需要具体情况确定抽芯距。九模温调节系统模具温度是指模具型腔和型芯的表面温度。利用模温调节系统保持模温恒定，能有效减少塑料成形收缩的波动，提高塑件的合格率。对于模温要求较低的塑料（如聚苯乙烯、聚丙烯、ABS等），模温会随着生产的进行不断升高，因此必须增加冷却机构。对于模温要求较高的塑料(如

25、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜等)，则必须增加加热装置使模温保持在较高的温度范围内。1.常见冷却系统结构型腔冷却系统图a)常见的多层冷却形式 图b)组合螺旋水道冷却形式型芯冷却系统a)喷流式冷却形式 b)螺旋式冷却形式 c)圆形循环冷却形式2.常见的的加热系统热塑性塑料流动性较差的塑料的成型用加热来提高模具的温度；大型模具只有在成型前预热模具才能使成型顺利进行；热流道浇注系统必须进行局部加热；模具部分区域（如注射行程的末端）模温过低，需对模具进行局部加热，热固性塑料压塑及注射成型，则需要用加热来完成塑料固化的化学反应，并将模具的温度控制在3范围内。电热圈的形式电热棒结构1螺纹堵头 2绝缘耐热填料 3电阻丝 4套管 5绝缘圈 6垫圈 7螺母 8螺钉 9接线柱