项目三注射成型工艺分析

1、项目三项目三 注射成型工艺分析注射成型工艺分析 能力目标能力目标会编制注射成型工艺规程。会编制注射成型工艺规程。会初选注射成型设备。会初选注射成型设备。知识目标知识目标掌握注射成型工艺原理、成型工艺过程及特点。掌握注射成型工艺原理、成型工艺过程及特点。掌握注射机的结构组成、主要工艺参数的分析。掌握注射机的结构组成、主要工艺参数的分析。 一、任务引入一、任务引入 本项目以灯座塑件为载体，进行灯座零件的成型工艺本项目以灯座塑件为载体，进行灯座零件的成型工艺分析。分析。 二、相关知识二、相关知识 1. 注射成型原理注射成型原理 注射成型是热塑性塑料一种重要的成型方法。到目注射成型是热塑性塑料一种重要

2、的成型方法。到目前为止，除氟塑料外几乎所有的热塑性塑料都可以采用前为止，除氟塑料外几乎所有的热塑性塑料都可以采用此法成型。它成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸此法成型。它成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度高、带金属或非金属嵌件的塑件，对各种塑料的适精度高、带金属或非金属嵌件的塑件，对各种塑料的适应性强，生产效率高，产品质量稳定，易于实现自动化应性强，生产效率高，产品质量稳定，易于实现自动化生产等，因此广泛地用于塑件的生产中。另外，一些热生产等，因此广泛地用于塑件的生产中。另外，一些热固性塑料也可以采用注射成型。固性塑料也可以采用注射成型。 图图3-1所示是螺杆式注射机注射成型原理，它所

3、示是螺杆式注射机注射成型原理，它是将颗粒状或粉状塑料从注射机的料斗送进加热是将颗粒状或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔化呈流动状态后，在柱塞的料筒中，经过加热熔化呈流动状态后，在柱塞或螺杆的推动下，熔融塑料被压缩并向前移动，或螺杆的推动下，熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前端的喷嘴以很快的速度注入温度进而通过料筒前端的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模腔中，充满型腔的熔料在受压的情较低的闭合模腔中，充满型腔的熔料在受压的情况下，经冷却固化后即可保持模具型腔所赋予的况下，经冷却固化后即可保持模具型腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件。这样在操作形状，然后开模分型获得

4、成型塑件。这样在操作上完成一个成型周期，以后不断地重复上述周期上完成一个成型周期，以后不断地重复上述周期的生产过程。的生产过程。 2.注射成型工艺过程注射成型工艺过程 一个完整的注射成型工艺过程包括成型前准一个完整的注射成型工艺过程包括成型前准备、注射过程及塑件的后处理。备、注射过程及塑件的后处理。 （1）成型前的准备工作）成型前的准备工作 为了使注射成型顺利进行，保证塑件质量，在为了使注射成型顺利进行，保证塑件质量，在注射成型之前应进行一些准备工作：注射成型之前应进行一些准备工作： 原料的检验和预处理。在成型前应对原料原料的检验和预处理。在成型前应对原料进行外观和工艺性能检验，内容包括色泽、

5、粒度进行外观和工艺性能检验，内容包括色泽、粒度及均匀性、流动性、热稳定性、收缩性、水分含及均匀性、流动性、热稳定性、收缩性、水分含量等。量等。 嵌件的预热。为了满足装配和使用强度的嵌件的预热。为了满足装配和使用强度的要求，塑件内常设置金属嵌件。由于金属与塑料要求，塑件内常设置金属嵌件。由于金属与塑料收缩率差别较大，嵌件周围的塑料容易出现收缩收缩率差别较大，嵌件周围的塑料容易出现收缩应力和裂纹，因此成型前可对嵌件进行预热。应力和裂纹，因此成型前可对嵌件进行预热。 料筒的清洗。生产中如改变塑料种类、颜料筒的清洗。生产中如改变塑料种类、颜色或者发现成型过程中出现了热分解或者降解反色或者发现成型过程中

6、出现了热分解或者降解反应，则应对注射机的料筒进行清洗。应，则应对注射机的料筒进行清洗。 脱模剂的选用。为了使塑料之间易于从模脱模剂的选用。为了使塑料之间易于从模具内脱出，常需在模具型腔或型芯涂上脱模剂。具内脱出，常需在模具型腔或型芯涂上脱模剂。 由于注射原料的种类、形态、塑件的结构、有由于注射原料的种类、形态、塑件的结构、有无嵌件以及使用要求的不同，各种塑料成型前的无嵌件以及使用要求的不同，各种塑料成型前的准备工作也不完全一样。准备工作也不完全一样。 （2）注射过程）注射过程 注射过程一般包括加料、塑化、充模、保压、注射过程一般包括加料、塑化、充模、保压、冷却定型和脱模几个步骤。冷却定型和脱模

7、几个步骤。 加料。将定量（定容）的粒状或粉状塑料加料。将定量（定容）的粒状或粉状塑料加入到注射机的料斗中。加入到注射机的料斗中。 塑化。对料筒中塑料进行加热，使其由固塑化。对料筒中塑料进行加热，使其由固体颗粒转变成熔融状态并具有良好可塑性的过程。体颗粒转变成熔融状态并具有良好可塑性的过程。对塑化的要求是：在规定的时间内塑化出足够数对塑化的要求是：在规定的时间内塑化出足够数量的熔融塑料；塑料熔体进入模具型腔内之前应量的熔融塑料；塑料熔体进入模具型腔内之前应达到规定的成型温度，而且熔体的温度应均匀一达到规定的成型温度，而且熔体的温度应均匀一致，避免局部温度过低或温度过高。致，避免局部温度过低或温度

8、过高。 充模。塑化好的塑料在注射机的螺杆或柱充模。塑化好的塑料在注射机的螺杆或柱塞的快速推进作用下，以一定的压力和速度经注塞的快速推进作用下，以一定的压力和速度经注射机喷嘴和模具的浇注系统进入并充满模具型腔射机喷嘴和模具的浇注系统进入并充满模具型腔的过程称为冲模。的过程称为冲模。 保压。在模具中熔体冷却收缩时，继续保保压。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附近的熔料不持施压状态的柱塞或螺杆迫使浇口附近的熔料不断补充入模具中，使型腔中的塑料能成型出形状断补充入模具中，使型腔中的塑料能成型出形状完整而致密的塑件，这一阶段称为保压。完整而致密的塑件，这一阶段称为保压。 倒流

9、。保压结束后，柱塞或螺杆后退，型倒流。保压结束后，柱塞或螺杆后退，型腔中压力解除，这时型腔中的熔料压力比浇口前腔中压力解除，这时型腔中的熔料压力比浇口前方的高，如果浇口尚未冻结，就会发生型腔中熔方的高，如果浇口尚未冻结，就会发生型腔中熔料通过浇口流向浇注系统的倒流现象，使塑件产料通过浇口流向浇注系统的倒流现象，使塑件产生收缩、变形及质地疏松等缺陷。如果保压结束生收缩、变形及质地疏松等缺陷。如果保压结束之前浇口已经冻结，那就不存在倒流现象。之前浇口已经冻结，那就不存在倒流现象。 浇口冻结后的冷却。这一阶段是从浇口处浇口冻结后的冷却。这一阶段是从浇口处塑料完全冻结起到制件脱模取出时为止。此时，塑料

10、完全冻结起到制件脱模取出时为止。此时，倒流不再继续进行，模腔内的塑料继续冷却并凝倒流不再继续进行，模腔内的塑料继续冷却并凝固定型。脱模时，塑件应具有足够的刚度，不致固定型。脱模时，塑件应具有足够的刚度，不致产生翘曲或变形。实际上冷却过程从塑料注入型产生翘曲或变形。实际上冷却过程从塑料注入型腔起就开始了，它包括从充模完成、保压到脱模腔起就开始了，它包括从充模完成、保压到脱模前的这段过程。前的这段过程。 脱模。塑件冷却到一定的温度即可开模，脱模。塑件冷却到一定的温度即可开模，在推出机构的作用下将塑料塑件推出模具的过程在推出机构的作用下将塑料塑件推出模具的过程即为脱模过程。即为脱模过程。 （3）塑件

11、的后处理）塑件的后处理 由于塑化不均匀或由于塑料在型腔内的结晶、由于塑化不均匀或由于塑料在型腔内的结晶、取向和冷却不均匀，或因为金属嵌件的影响和塑取向和冷却不均匀，或因为金属嵌件的影响和塑件的二次加工不当等原因，塑件内部不可避免地件的二次加工不当等原因，塑件内部不可避免地存在一些内应力，从而导致塑件在使用过程中产存在一些内应力，从而导致塑件在使用过程中产生变形或开裂，因此应该设法消除之。根据塑件生变形或开裂，因此应该设法消除之。根据塑件的特性和使用要求，可对塑件进行适当的后处理，的特性和使用要求，可对塑件进行适当的后处理，其主要方法是其主要方法是退火和调湿处理退火和调湿处理。 退火处理可以消除

12、塑件的内应力，稳定尺寸，退火处理可以消除塑件的内应力，稳定尺寸，对于结晶型塑料还能提高结晶度、稳定结晶结构，对于结晶型塑料还能提高结晶度、稳定结晶结构，从而提高其弹性模量和硬度，但却降低了断裂伸从而提高其弹性模量和硬度，但却降低了断裂伸长率。长率。 调湿处理是将刚脱模的塑件放入热水中，以隔调湿处理是将刚脱模的塑件放入热水中，以隔绝空气，防止对塑料制件的氧化，加快吸湿平衡绝空气，防止对塑料制件的氧化，加快吸湿平衡速度的后处理方法。其目的是使制件颜色、性能速度的后处理方法。其目的是使制件颜色、性能以及尺寸保持稳定，防止塑件使用中尺寸变化，以及尺寸保持稳定，防止塑件使用中尺寸变化，制品尽快达到吸湿平

13、衡。此外，调湿处理还可改制品尽快达到吸湿平衡。此外，调湿处理还可改善塑件的韧度，使冲击韧度和抗拉强度有所提高。善塑件的韧度，使冲击韧度和抗拉强度有所提高。调湿处理主要用于吸湿性强的聚酰胺等塑件。调湿处理主要用于吸湿性强的聚酰胺等塑件。 当然，并不是塑件一定要经过后处理，有些塑当然，并不是塑件一定要经过后处理，有些塑件如聚甲醛、氯化聚醚塑件，虽存在内应力，但件如聚甲醛、氯化聚醚塑件，虽存在内应力，但由于高分子本身柔性较大，玻璃化温度较低，内由于高分子本身柔性较大，玻璃化温度较低，内应力能够自行缓慢消除，可以不必后处理。应力能够自行缓慢消除，可以不必后处理。 3.塑件注射成型工艺参数分析塑件注射成

14、型工艺参数分析 正确的注射成型工艺可以保证塑料熔体良好塑正确的注射成型工艺可以保证塑料熔体良好塑化，顺利充模、冷却与定型，从而生产出合格的化，顺利充模、冷却与定型，从而生产出合格的塑料制件。温度、压力和时间是影响注射成型工塑料制件。温度、压力和时间是影响注射成型工艺的重要参数。艺的重要参数。 （1）温度）温度 在注射成形中需控制的温度有在注射成形中需控制的温度有料筒温度、喷料筒温度、喷嘴温度和模具温度嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动，模具温度主要是影响塑料的充模的塑化和流动，模具温度主要是影响塑料的充模和塑件的冷却定型。和塑件的冷却定型。 料筒温

15、度料筒温度 料筒温度的分布按照后段、中段和前段三个不同料筒温度的分布按照后段、中段和前段三个不同区域进行分别加热与控制。一般从料斗一侧（后区域进行分别加热与控制。一般从料斗一侧（后段）起至喷嘴（前段）是逐步升高的，以利于塑段）起至喷嘴（前段）是逐步升高的，以利于塑料逐步均匀塑化。料斗端（后段）所设置的温度料逐步均匀塑化。料斗端（后段）所设置的温度主要是对物料进行预备加热，若过热则会使物料主要是对物料进行预备加热，若过热则会使物料粘结，影响顺利加料；前段指靠近料筒内螺杆粘结，影响顺利加料；前段指靠近料筒内螺杆（或螺杆）前端的一段区域，这段温度为最高；（或螺杆）前端的一段区域，这段温度为最高；中段

16、即为前段与后段之间的区域，对该段温度的中段即为前段与后段之间的区域，对该段温度的控制介于前、后段温度之间。控制介于前、后段温度之间。 料筒温度的选择，主要与以下几个因素有关：料筒温度的选择，主要与以下几个因素有关： （）塑料的黏流温度或熔点：料筒温度应控）塑料的黏流温度或熔点：料筒温度应控制在黏流温度（制在黏流温度（ 或熔点）与分解温度之间。除或熔点）与分解温度之间。除了严格控制最高温度外，还应控制塑料在加热筒了严格控制最高温度外，还应控制塑料在加热筒中中停留的时间，以免停留时间过长塑料发生降解。停留的时间，以免停留时间过长塑料发生降解。 （）注射机类型：在柱塞式注射机中，塑料）注射机类型：在

17、柱塞式注射机中，塑料的加热仅靠料筒壁和分流梭表面传热，而且料层的加热仅靠料筒壁和分流梭表面传热，而且料层较厚，升温较慢。因此，料筒温度应高些，以使较厚，升温较慢。因此，料筒温度应高些，以使塑料内外层受热、塑化均匀。对于螺杆式注射机，塑料内外层受热、塑化均匀。对于螺杆式注射机，由于螺杆转动的搅动，同时使物料受高剪切作用，由于螺杆转动的搅动，同时使物料受高剪切作用，物料自身摩擦生热，使传热加快，因此料筒温度物料自身摩擦生热，使传热加快，因此料筒温度可以低于柱塞式可以低于柱塞式1020。 （）塑件及模具结构特点：对于薄壁制件，）塑件及模具结构特点：对于薄壁制件，其相应的模腔狭窄，熔体充模的阻力大，冷

18、却快，其相应的模腔狭窄，熔体充模的阻力大，冷却快，为了提高熔体流动性，使其顺利充模，料筒温度为了提高熔体流动性，使其顺利充模，料筒温度应选择高一些。相反，注射厚壁制件时，料应选择高一些。相反，注射厚壁制件时，料筒温度可选择低一些。对于形状复杂或带有嵌件筒温度可选择低一些。对于形状复杂或带有嵌件的制件，或者熔体充模流程曲折较多、较长的，的制件，或者熔体充模流程曲折较多、较长的，料筒温度也应选择高一些。料筒温度也应选择高一些。 喷嘴温度喷嘴温度 喷嘴温度通常略低于料筒最高温度，这是为了喷嘴温度通常略低于料筒最高温度，这是为了防止熔料在直通式喷嘴处产生防止熔料在直通式喷嘴处产生“流涎流涎”现象。喷现

19、象。喷嘴低温产生的影响可从熔料注射时所产生的摩擦嘴低温产生的影响可从熔料注射时所产生的摩擦得到一定程度的补偿。但是，喷嘴温度不能过低，得到一定程度的补偿。但是，喷嘴温度不能过低，否则熔料在喷嘴处会出现早凝而将喷嘴堵塞，或否则熔料在喷嘴处会出现早凝而将喷嘴堵塞，或者有早凝料注入模腔而影响塑件的质量。者有早凝料注入模腔而影响塑件的质量。 料筒温度和喷嘴温度的最佳值一般通过试模来料筒温度和喷嘴温度的最佳值一般通过试模来确定。通常在成型前采用确定。通常在成型前采用“对空注射法对空注射法”或者或者“塑件塑件的直观分析法的直观分析法”来进行选择调整，以便确定最佳来进行选择调整，以便确定最佳的料筒温度和喷嘴

20、温度。对空注射时，若料温合的料筒温度和喷嘴温度。对空注射时，若料温合适，料流则均匀、光滑、无泡和色泽均匀。适，料流则均匀、光滑、无泡和色泽均匀。 模具温度模具温度 与塑件接触的模具型腔表壁温度即为模具温度与塑件接触的模具型腔表壁温度即为模具温度。 模具温度对塑料熔体在型腔内的流动和塑料制模具温度对塑料熔体在型腔内的流动和塑料制品的内在性能与表面质量影响很大。模具温度较品的内在性能与表面质量影响很大。模具温度较高，可以改善熔体在模内的流动性，增强塑件的高，可以改善熔体在模内的流动性，增强塑件的密度和结晶度，减少充模压力和塑件中的应力；密度和结晶度，减少充模压力和塑件中的应力；但塑件的冷却时间、收

21、缩率和脱模后的翘曲变形但塑件的冷却时间、收缩率和脱模后的翘曲变形将延长或增大，从而影响生产率。反之，若模温将延长或增大，从而影响生产率。反之，若模温较低，虽可缩短冷却时间，但熔体在模内的流动较低，虽可缩短冷却时间，但熔体在模内的流动性能会变差，并使塑件产生较大的应力或明显的性能会变差，并使塑件产生较大的应力或明显的熔接痕迹等缺陷。熔接痕迹等缺陷。 模具温度的高低决定于塑料的特性、塑件尺寸模具温度的高低决定于塑料的特性、塑件尺寸与结构、性能要求及其他工艺条件等。此外，还与结构、性能要求及其他工艺条件等。此外，还要考虑到塑件的壁厚。要考虑到塑件的壁厚。 模具温度由通入定温的冷却介质来控制，也模具温

22、度由通入定温的冷却介质来控制，也有的靠熔料注入模具自然升温和自然散热达到平有的靠熔料注入模具自然升温和自然散热达到平衡而保持一定的模温。在特殊情况下，可采用电衡而保持一定的模温。在特殊情况下，可采用电阻加热圈和加热棒对模具加热而保持定温。不管阻加热圈和加热棒对模具加热而保持定温。不管是加热或冷却，对塑料熔体来说进行的都是冷却是加热或冷却，对塑料熔体来说进行的都是冷却降温过程，以使塑件成型和脱模。降温过程，以使塑件成型和脱模。 常用塑料中，需要较高模具温度的有聚碳酸酯、常用塑料中，需要较高模具温度的有聚碳酸酯、聚砜和聚苯醚等；采用较低模具温度的有聚乙烯、聚砜和聚苯醚等；采用较低模具温度的有聚乙烯

23、、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺等。聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺等。 （2）压力）压力 注射成型过程中的压力包括塑化压力和注射压注射成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力，它们关系到塑料的塑化和塑件的质量。力，它们关系到塑料的塑化和塑件的质量。 塑化压力塑化压力 塑化压力是指采用螺杆式注射机时，螺杆顶部塑化压力是指采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔体在螺杆旋转后退时所受的压力，熔体在螺杆旋转后退时所受的压力，亦称背压，亦称背压，其大小可以通过注射机液压系统中的溢流阀来调其大小可以通过注射机液压系统中的溢流阀来调整。整。 塑化压力大小对熔体实际温度、塑化效率及成塑化压力大小对熔体实际温度、

24、塑化效率及成形周期等均有影响。在其他条件相同的情况下，形周期等均有影响。在其他条件相同的情况下，增加塑化压力，会提高熔体的温度及其均匀性，增加塑化压力，会提高熔体的温度及其均匀性，使色料的混合均匀，易于排出熔体中的气体。但使色料的混合均匀，易于排出熔体中的气体。但增加塑化压力会降低塑化速率，从而延长成型周增加塑化压力会降低塑化速率，从而延长成型周期，而且增加了塑料分解的可能性。期，而且增加了塑料分解的可能性。 所以，塑化压力应在保证塑件质量的前提下越所以，塑化压力应在保证塑件质量的前提下越低越好，其具体数值是随所用塑料的品种而异的，低越好，其具体数值是随所用塑料的品种而异的，通常不超过通常不超

25、过2MPa。 注射压力注射压力 注射机的注射压力指柱塞或螺杆顶部对塑料熔注射机的注射压力指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加的压力。体所施加的压力。其作用是克服熔体流动充模过其作用是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及程中的流动阻力，使熔体具有一定的充模速率及对熔体进行压实等。一般取值在对熔体进行压实等。一般取值在40130 MPaa之间。之间。 注射压力的大小取决于注射机的类型、塑料注射压力的大小取决于注射机的类型、塑料的品种、模具结构、模具温度、塑件的壁厚及流的品种、模具结构、模具温度、塑件的壁厚及流程的大小等，尤其是浇注系统的结构和尺寸。对程的大小等，尤其是浇注系统的

26、结构和尺寸。对于熔体黏度高的塑料，其注射压力应比黏度低的于熔体黏度高的塑料，其注射压力应比黏度低的塑料高；对薄壁、面积大、形状复杂及成形时熔塑料高；对薄壁、面积大、形状复杂及成形时熔体流程长的塑件，注射压力也应该高；模具结构体流程长的塑件，注射压力也应该高；模具结构简单、浇口尺寸较大的，注射压力可以较低；对简单、浇口尺寸较大的，注射压力可以较低；对于柱塞式注射机，因料筒内压力损失较大，故注于柱塞式注射机，因料筒内压力损失较大，故注射压力应比螺杆式注射机的高；料筒温度高、模射压力应比螺杆式注射机的高；料筒温度高、模具温度高的，注射压力也可以较低。具温度高的，注射压力也可以较低。 型腔充满后，模腔

27、内需保压一段时间，其作用型腔充满后，模腔内需保压一段时间，其作用在于对模内熔料的压实，进行冷却补缩。在生产在于对模内熔料的压实，进行冷却补缩。在生产中，保压压力等于或小于注射压力。保压压力高，中，保压压力等于或小于注射压力。保压压力高，塑件的收缩率减小，尺寸稳定性及力学性能较好，塑件的收缩率减小，尺寸稳定性及力学性能较好，但是易产生溢料，而且脱模时塑件内残余应力较但是易产生溢料，而且脱模时塑件内残余应力较大，造成脱模困难。大，造成脱模困难。 （3）时间（成型周期）时间（成型周期） 完成一次注射模塑过程所需的时间称为成型周完成一次注射模塑过程所需的时间称为成型周期期。成型周期直接影响到生产率和设

28、备利用率，。成型周期直接影响到生产率和设备利用率，在保证产品质量的前提下，应尽量缩短各阶段的在保证产品质量的前提下，应尽量缩短各阶段的时间。时间。 成形周期直接影响生产效率和设备利用率，成形周期直接影响生产效率和设备利用率，应在保证产品质量的前提下，尽量缩短成形周期应在保证产品质量的前提下，尽量缩短成形周期中各阶段的时间。在整个成形周期中，注射时间中各阶段的时间。在整个成形周期中，注射时间和冷却时间是基本组成部分，注射时间和冷却时和冷却时间是基本组成部分，注射时间和冷却时间的长短对塑料制品的质量有决定性影响。注射间的长短对塑料制品的质量有决定性影响。注射时间中的充模时间不长，一般不超过时间中的

29、充模时间不长，一般不超过10s；保压；保压时间较长，一般为时间较长，一般为20120s（特厚塑件可达（特厚塑件可达5间较长，一般为间较长，一般为20120s（特厚塑件可达（特厚塑件可达510min）。通常以塑料制品收缩率最小为保压时）。通常以塑料制品收缩率最小为保压时间的最佳值。间的最佳值。 冷却时间主要决定于塑料制品的壁厚、模具温冷却时间主要决定于塑料制品的壁厚、模具温度、塑料的热性能和结晶性能。冷却时间的长短度、塑料的热性能和结晶性能。冷却时间的长短应以保证塑料制品脱模时不引起变形为原则，一应以保证塑料制品脱模时不引起变形为原则，一般为般为30120s。此外，在成形过程中应尽可能。此外，在

30、成形过程中应尽可能缩短开模、脱模等其他时间，以提高生产率。缩短开模、脱模等其他时间，以提高生产率。 常用热塑性塑料注射成形的工艺参数见表常用热塑性塑料注射成形的工艺参数见表3-1、表表3-2。 完成一次注射模塑过完成一次注射模塑过程所需的时间。程所需的时间。成型周期成型周期充模时间充模时间注射时间注射时间闭模冷却时间闭模冷却时间其它时间其它时间保压时间保压时间表表3-1 常用热塑性塑料注射成形的工艺参数常用热塑性塑料注射成形的工艺参数表表3-2 常用热塑性塑料注射成形的工艺参数常用热塑性塑料注射成形的工艺参数 4.注射成型设备初选注射成型设备初选 塑料成型设备依据成型工艺的不同而不同，注塑料成

31、型设备依据成型工艺的不同而不同，注射机是塑料注射成型所用的设备。注射机的基本射机是塑料注射成型所用的设备。注射机的基本功能有两个，即：加热塑料，使其达到熔化状态；功能有两个，即：加热塑料，使其达到熔化状态；对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。 （1）注射机的基本结构）注射机的基本结构 通用的注射机主要包括注射装置、合模装置、通用的注射机主要包括注射装置、合模装置、液压传动系统、电气控制系统；其它还包括润滑液压传动系统、电气控制系统；其它还包括润滑系统、加热及冷却系统、安全保护监测系统和机系统、加热及冷却系统、安全保护监测系统和机身等组成。如图

32、身等组成。如图3-2所示。所示。 注射装置注射装置 注射装置是注射机最主要的组成部分之一，其注射装置是注射机最主要的组成部分之一，其主要作用是将塑料均匀地塑化，并以足够的压力主要作用是将塑料均匀地塑化，并以足够的压力和速度将定量的熔料注射到模具型腔中。注射装和速度将定量的熔料注射到模具型腔中。注射装置由塑化部件（包含螺杆、料筒和喷嘴）以及料置由塑化部件（包含螺杆、料筒和喷嘴）以及料斗、计量装置、传动装置、注射和移动液压缸等斗、计量装置、传动装置、注射和移动液压缸等组成。组成。 合模装置合模装置 合模装置主要由前后固定模板、移动模板、连合模装置主要由前后固定模板、移动模板、连接前后固定模板用的拉

33、杆、合模油缸、连杆机构、接前后固定模板用的拉杆、合模油缸、连杆机构、调模装置、顶出装置和安全保护机构组成。其作调模装置、顶出装置和安全保护机构组成。其作用是保证模具闭合、开启及顶出制品。同时，在用是保证模具闭合、开启及顶出制品。同时，在模具闭合后，供给予模具足够的锁模力，以抵抗模具闭合后，供给予模具足够的锁模力，以抵抗熔融塑料进入模腔产生的模腔压力，防止模具开熔融塑料进入模腔产生的模腔压力，防止模具开缝，造成制品的不良现状。缝，造成制品的不良现状。 液压传动与电气控制系统液压传动与电气控制系统 液压传动与电气控制系统的作用是实现注射机液压传动与电气控制系统的作用是实现注射机按工艺过程所要求的各

34、种动作提供动力，并满足按工艺过程所要求的各种动作提供动力，并满足注射机各部分所需压力、速度、温度等的要求，注射机各部分所需压力、速度、温度等的要求，实现各种程序动作。液压传动系统是注射机的动实现各种程序动作。液压传动系统是注射机的动力系统；电气控制系统与液压系统合理配合，可力系统；电气控制系统与液压系统合理配合，可实现注射机的工艺过程要求（压力、温度、速度、实现注射机的工艺过程要求（压力、温度、速度、时间）和各种程序动作。时间）和各种程序动作。 （2）注射机的分类）注射机的分类 按其外形可分为立式、卧式、角式三种，按其外形可分为立式、卧式、角式三种，如表如表3-3所示。所示。 按塑化方式不同可

35、分为柱塞式和螺杆式两按塑化方式不同可分为柱塞式和螺杆式两类，如表类，如表3-4 所示。所示。 按传动动作方式可分为机械式、液压式和机按传动动作方式可分为机械式、液压式和机械液压联合作用式。械液压联合作用式。 按用途可分为通用注射机和专用注射机。按用途可分为通用注射机和专用注射机。表表3-4 注射机按塑料在料筒的塑化方式分类注射机按塑料在料筒的塑化方式分类表表3-4 注射机按塑料在料筒的塑化方式分类注射机按塑料在料筒的塑化方式分类图2-2 柱塞式注射机成型原理1-柱塞；2-料斗；3-分流梭；4-加热器；5-喷嘴；6-定模板；7-塑件；8-动模板 又称注射成型(Injection Molding

36、)，主要用于热塑性塑料的成型，也可用于热固性塑料的成型。注射模塑原理颗粒、粉颗粒、粉状塑料状塑料注射机注射机料筒料筒加热加热熔融熔融充模充模冷却冷却固化固化塑件塑件3.柱塞式注射机v 注塑模塑原理示意图图图2-1 2-1 螺杆式注射机成型原理螺杆式注射机成型原理1- 1-料斗；料斗；2-2-传动装置；传动装置；3-3-注射油缸；注射油缸；4-4-螺杆；螺杆；5-5-料筒加热器；料筒加热器；6-6-喷嘴；喷嘴；7-7-模具模具 注射成型工艺过程注射过程注射过程成型后处理成型后处理成型前准备成型前准备原料的检验、染色和干燥原料的检验、染色和干燥模具清理模具清理嵌件预热嵌件预热料筒清理料筒清理退火退

37、火调湿调湿 （3）注射机规格及主要参数）注射机规格及主要参数 目前，在注射机的标准中，有用注射量为主参目前，在注射机的标准中，有用注射量为主参数的，也有用合模力为主参数的，但大多以注射数的，也有用合模力为主参数的，但大多以注射量量/ 合模力来表示注射机的主要特征。合模力来表示注射机的主要特征。 我国注射机的规格是以公称注射量来表示，以我国注射机的规格是以公称注射量来表示，以一次能注射出聚苯乙烯熔料的最大容积（一次能注射出聚苯乙烯熔料的最大容积（cm3）来表示。注射机型号中的字母来表示。注射机型号中的字母S表示塑料机械，表示塑料机械，Z表示注射机，表示注射机，X表示成形，表示成形，Y 表示螺杆式

38、（无表示螺杆式（无Y表表示柱塞式）等。常用的卧式注射机型号有：示柱塞式）等。常用的卧式注射机型号有：XS-ZY-30、XS-ZY-60、XS-ZY-125、XS-ZY-500等。等。注射机的主要技术参数有公称注射量、注射压力、注射机的主要技术参数有公称注射量、注射压力、注射速率、塑化能力、锁模力、合模装置的基本注射速率、塑化能力、锁模力、合模装置的基本尺寸、开合模速度、空循环时间等。这些参数是尺寸、开合模速度、空循环时间等。这些参数是模具设计、选择和使用注射机的依据。其中合模模具设计、选择和使用注射机的依据。其中合模装置的基本尺寸对于模具结构尺寸的确定非常重装置的基本尺寸对于模具结构尺寸的确定

39、非常重要。要。表表3-6列出了部分国产常用注射机的主要技术参数。列出了部分国产常用注射机的主要技术参数。 （4）注射机的选用）注射机的选用 注射机的选用包括两方面的内容：一是确定注注射机的选用包括两方面的内容：一是确定注射机的型号，使塑料、塑件、注射模及注射工艺射机的型号，使塑料、塑件、注射模及注射工艺等所要求的注射机的规格参数在所选注射机的规等所要求的注射机的规格参数在所选注射机的规格参数可调的范围内；二是调整注射机的技术参格参数可调的范围内；二是调整注射机的技术参数至所需要的参数。数至所需要的参数。 模具设计时需对相应的注射机进行主要技术模具设计时需对相应的注射机进行主要技术参数的校核，以

40、保证所设计的模具与注射机相匹参数的校核，以保证所设计的模具与注射机相匹配。配。 注射机类型的选择注射机类型的选择 注射机类型的选择主要是根据塑料的品种、注射机类型的选择主要是根据塑料的品种、塑件的结构、成形方法、生产批量、现有设备及塑件的结构、成形方法、生产批量、现有设备及注射工艺等进行选择。注射工艺等进行选择。 注射机规格的初选注射机规格的初选 根据以往的经验和注射模的大小，先预选注射根据以往的经验和注射模的大小，先预选注射机的型号，之后要进行注射机主要技术参数的校机的型号，之后要进行注射机主要技术参数的校核。核。 注射机主要技术参数的校核注射机主要技术参数的校核 （）.最大注射量的校核最大

41、注射量的校核 注射机的公称注射量是指在对空注射的条件下，注射机的公称注射量是指在对空注射的条件下，注射机的螺杆或柱塞完成一次最大注射行程时注注射机的螺杆或柱塞完成一次最大注射行程时注射出的塑料重量（体积）；最大注射量有两种表射出的塑料重量（体积）；最大注射量有两种表示方法：一种是用注射成型聚苯乙烯的最大重量示方法：一种是用注射成型聚苯乙烯的最大重量（g）表示；另一种是用注射出的塑料体积表）表示；另一种是用注射出的塑料体积表示（示（cm3）。）。 根据生产经验，为了保证注射成型正常进行，根据生产经验，为了保证注射成型正常进行，注射机每个成型周期的实际注射量最好在注射机注射机每个成型周期的实际注射

42、量最好在注射机最大注射量的最大注射量的80%之内之内；对于热敏性塑料还应注；对于热敏性塑料还应注意注射机每次的最小注射量应不小于额定注射量意注射机每次的最小注射量应不小于额定注射量的的20%，以防止塑料在料筒内停留时间过长，导，以防止塑料在料筒内停留时间过长，导致塑料高温分解，从而降低塑件的质量和性能。致塑料高温分解，从而降低塑件的质量和性能。当注射机最大注射量以容积（当注射机最大注射量以容积（cm3）表示时，按）表示时，按下式校核下式校核 K利利 V公公 V （式（式3-1） V料料K压压V 当注射机最大注射量以重量（当注射机最大注射量以重量（g）表示时，按）表示时，按下式校核下式校核 K利

43、利 m公公 m （式（式3-2） m CV 式中：式中：K利利注射机最大注射量的利用系数，注射机最大注射量的利用系数，一般取一般取K利利0.8； V塑件的总体积（包括塑件、浇注系统凝料塑件的总体积（包括塑件、浇注系统凝料及飞边在内，及飞边在内，cm3）；）； K压压塑料的压缩比，可查相关表；塑料的压缩比，可查相关表； m公公注射机最大注射量（注射机最大注射量（g）；）； m 塑件的总重量（包括塑件、浇注系统凝塑件的总重量（包括塑件、浇注系统凝料及飞边在内，料及飞边在内，g）；）； C 料筒温度下塑料的体积膨胀率的校正系数，料筒温度下塑料的体积膨胀率的校正系数，对于结晶形塑料，对于结晶形塑料，C

44、0.85；对于非结晶形塑料，；对于非结晶形塑料，C0.93； 塑料在常温下的密度（塑料在常温下的密度（g /cm3），可查相），可查相关手册；关手册； （）.注射压力的校核注射压力的校核 注射机的额定注射压力是指注射成型时柱塞注射机的额定注射压力是指注射成型时柱塞或螺杆施加于熔融塑料的单位面积上的压力，其或螺杆施加于熔融塑料的单位面积上的压力，其值一般为值一般为70150MPa。 注射机的公称注射压力要大于成形的压力，注射机的公称注射压力要大于成形的压力，即即P公公P 式中式中P公公-注射机的最大注射压力（注射机的最大注射压力（MPa）；）； P塑件成形所需的实际注射压力（塑件成形所需的实际注

45、射压力（MPa）。）。 （）锁模力的校核）锁模力的校核 锁模力是指注射机的锁模装置对模具施加的最锁模力是指注射机的锁模装置对模具施加的最大夹紧力。大夹紧力。注射成型时高压塑料熔体会产生很大注射成型时高压塑料熔体会产生很大的力使模具从分型面处胀开，为了保证分型面处的力使模具从分型面处胀开，为了保证分型面处不产生溢料的现象，保证塑件在高度方向上的尺不产生溢料的现象，保证塑件在高度方向上的尺寸精度，注射机的额定锁模力必须大于此力，即：寸精度，注射机的额定锁模力必须大于此力，即： F锁锁qA分分（式（式3-3）式中：式中：F锁锁注射机公称锁模力；注射机公称锁模力； q注射时型腔的压力，它与塑料品种和塑

46、注射时型腔的压力，它与塑料品种和塑件有关，表件有关，表3-7、3-8 分别为型腔压力的推荐值。分别为型腔压力的推荐值。 A分分塑件和浇注系统在分型面上的垂直投塑件和浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和。影面积之和。 （）开模行程和顶出机构的校核）开模行程和顶出机构的校核 注射机的开模行程是有限制的，塑件从模具注射机的开模行程是有限制的，塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。开模距离，否则塑件无法从模具中取出。开模距开模距离一般可分为两种情况：一是当注射机采用液压离一般可分为两种情况：一是当注射机采用液压

47、机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并不受模具厚度的影响杆机构的最大行程决定，并不受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度无关；二是当即注射机最大开模行程与模具厚度无关；二是当注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最注射机采用液压机械联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并受模大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并受模具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度具厚度的影响即注射机最大开模行程与模具厚度有关。有关。 （）模具的闭合厚度）模具的闭合厚度 注射机的模具最大厚度和最小厚度是指合模并注射机

48、的模具最大厚度和最小厚度是指合模并达到规定锁模力时注射机动模板与定模板之间的达到规定锁模力时注射机动模板与定模板之间的最大和最小距离。在模具设计时应使模具的总厚最大和最小距离。在模具设计时应使模具的总厚度位于注射机的最大模厚和最小模厚之间。同时度位于注射机的最大模厚和最小模厚之间。同时应校核模具的外形尺寸，使得模具能从注射机拉应校核模具的外形尺寸，使得模具能从注射机拉杆之间装入。如果安装面具的厚度小于注射机的杆之间装入。如果安装面具的厚度小于注射机的最小模具厚度参数，为了实现模具夹紧，可以采最小模具厚度参数，为了实现模具夹紧，可以采取加设垫板或调整垫块高度的办法解决。取加设垫板或调整垫块高度的

49、办法解决。 必须满足：必须满足：Hmin HHmax （）喷嘴尺寸）喷嘴尺寸 注射机的喷嘴头部的球面半径注射机的喷嘴头部的球面半径R1应与模具主应与模具主流道始端的球面半径流道始端的球面半径R2吻合，以免高压熔体从狭吻合，以免高压熔体从狭缝处溢出。一般应比缝处溢出。一般应比R1 大大12mm，否则主流道，否则主流道内的塑料凝料无法脱出（见图内的塑料凝料无法脱出（见图3-3）。）。 （）定位圈尺寸）定位圈尺寸 为了使模具的主流道的中心线与注射机喷嘴的为了使模具的主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线相重合，模具定模板上的定位圈或主流道中心线相重合，模具定模板上的定位圈或主流道衬套与定位圈的整体式结构

50、（见图衬套与定位圈的整体式结构（见图3-3）的外尺寸）的外尺寸dd应与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间应与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合。定位圈的高度，对于小型模具一般取隙配合。定位圈的高度，对于小型模具一般取810mm，大型模具为，大型模具为1015mm。中小型模具只在。中小型模具只在定模座板上设置定位圈，而大型模具在动、定模定模座板上设置定位圈，而大型模具在动、定模座板上均设置定位圈。座板上均设置定位圈。 （）模板尺寸和拉杆间距）模板尺寸和拉杆间距 注射机模板尺寸是指模板外围的长度和高度注射机模板尺寸是指模板外围的长度和高度尺寸。拉杆间距是指垂直方向两拉杆之间的距离尺寸。拉

51、杆间距是指垂直方向两拉杆之间的距离与水平方向两拉杆之间的距离。模具的外形尺寸与水平方向两拉杆之间的距离。模具的外形尺寸要小于拉杆间距，且模具长、宽方向的尺寸不得要小于拉杆间距，且模具长、宽方向的尺寸不得超出注射机模板的尺寸。超出注射机模板的尺寸。 （）螺孔尺寸）螺孔尺寸 注射模具的动模板、定模板应分别与注射机注射模具的动模板、定模板应分别与注射机动模板、定模板上的螺孔相适应。模具在注射机动模板、定模板上的螺孔相适应。模具在注射机上的安装方法有螺钉固定和压板固定，分别如图上的安装方法有螺钉固定和压板固定，分别如图3-4aA、bB所示。所示。 三、任务实施三、任务实施 本项目的任务为编制灯座制件的

52、成型工艺卡。该制件本项目的任务为编制灯座制件的成型工艺卡。该制件的原材料为的原材料为PC。 1.计算塑件的体积和重量计算塑件的体积和重量 计算塑件的体积：计算塑件的体积：V=200172.30mm3（过程略）（过程略）计算塑件的重量：根据有关手册查得计算塑件的重量：根据有关手册查得=1.2kgdm3所以，塑件的重量为：所以，塑件的重量为：W=V200172.301.210-3240.20g 根据塑件形状及尺寸采用一模一件的模具结构，考虑根据塑件形状及尺寸采用一模一件的模具结构，考虑外形尺寸及注射时所需的压力情况，参考模具设计手册外形尺寸及注射时所需的压力情况，参考模具设计手册初选螺杆式注射机：

53、初选螺杆式注射机：XSZY500。 2.初选设备参数初选设备参数 设备主参数如表设备主参数如表3-10所示。所示。 图3-5 灯座塑件图图图3-5 灯座塑件图灯座塑件图 3.注射工艺分析注射工艺分析 干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。 熔化温度：熔化温度：220275，注意不要超过，注意不要超过275。 模具温度：模具温度：4080，建议使用，建议使用50。结。结晶程度主要由模具温度决定。晶程度主要由模具温度决定。 注射压力：可大到注射压力：可大到1800br。 注射速度：通常，使用高速注塑可以使内注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最

54、小。如果制品表面出现了缺陷，部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。那么应使用较高温度下的低速注塑。 流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是范围是47mm。建议使用通体为圆形的注入口。建议使用通体为圆形的注入口和和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是直径范围是11.5mm，但也可以使用小到，但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至

55、少为壁厚的两倍。厚的两倍。 成型时间：注射时间成型时间：注射时间 20s60s； 高压时间高压时间 0s3s； 冷却时间冷却时间 20s90s； 总周期总周期 50s160s； 查阅相应的表格得出工艺参数见下表查阅相应的表格得出工艺参数见下表3-11，试，试模时可根据实际情况作适当调整。模时可根据实际情况作适当调整。表3-11 成型工艺参数卡四、课后习题与思考四、课后习题与思考1.简述注射成型原理。简述注射成型原理。2.注射成型过程分为哪几个阶段？注射成型过程分为哪几个阶段？3.注射成型工艺参数包含哪几个参数？注射成型工艺参数包含哪几个参数？4.注射剂有哪些组成部分？简述注塑机组成部注射剂有哪些组成部分？简述注塑机组成部分的作用。分的作用。5.注射机的分类有哪些？简述其优缺点。注射机的分类有哪些？简述其优缺点。6.如何初选注射成型设备？注射成型设备的主如何初选注射成型设备？注射成型设备的主要参数有哪些？要参数有哪些？XS-ZY-500XS-ZY-500：表示最大注射量为：表示最大注射量为500cm500cm3 3 的注射机的注射机 XSX