第六章2-注射成型解析
最新塑料成型工艺学(思考题答案)
序言及第一章1.为什么塑料成型加工技术的发展要经历移植、改造和创新三个时期？(P2)第一段2.移植期、改造期和创新期的塑料成型加工技术各有什么特点?答：移植时期用移植技术制造的塑料制品性能较差，只能成型加工形状与结构简单的制品．而且制品的生产效率也比较低。
这段时问虽然已经出现了几种改性纤维素类热塑性塑料，但其使用性远不如酚醛和脲醛等热固性塑料料，从而使压缩模塑等特别适合成型热固性塑料的制品生产技术；其一是塑料的成型加工技术更加多样化，从前一时期仅有的几种技术发展到数十种技术，借助这几十种技术可将粉状、粒状、纤维状、碎屑状、糊状和溶液状的各种塑料原材料制成多种多样形状与结构的制品，如带有金属嵌件的模制品、中空的软制品和用织物增强的层压制品等；其二是塑料制品的质量普遍改善和生产效率明显提高，成型过程的监测控制和机械化与自动化的生产已经实现，全机械化的塑料制品自动生产线也已出现；其三是由于这一时期新开发的塑料品种主要是热塑性塑料，加之热塑性塑料有远比热固性塑料良好的成型工艺性，因此，这一时期塑料成型加工技术的发展，从以成型热固性塑料的技术为重点转变到以成型热塑性塑料的技术为主; 进入创新时期的塑料加工技术与前一时期相比，在可成型加工塑料材料的范围、可成型加工制品的范围和制品质量控制等方面均有重大突破。
采用创新的成型技术，不仅使以往难以成型的热敏性和高熔体粘度的她料可方便地成型为制品，而且也使以往较少采用的长纤维增强塑料、片状馍型料和团状模塑料也可大量用作高效成型技术的原材料。
3.按所属成型加工阶段划分，塑料成型加工可分为几种类型？分别说明其特点。
答：一次成型技术,二次成型技术,二次加工技术一次成型技术，是指能将塑料原材料转变成有一定形状和尺寸制品或半制品的各种工艺操作方法。
目前生产上广泛采用的挤塑、注塑、压延、压制、浇铸和涂覆等。
二次成型技术，是指既能改变一次成型所得塑料半制品(如型材和坯件等)的形状和尺寸，又不会使其整体性受到破坏的各种工艺操作方法。
塑料注射成型原理及工艺优秀课件
2、结构组成
注射装置----塑化、注射
合模装置----也称锁模装置，保证注射模具可靠地闭合， 实现模具开、合动作以及顶出制件。
液压传动系统、电器控制系统----保证注射机按预定工艺 过程的要求(如压力、温度、速度和时间)和动作程序准确 有效工作。
4、注射机的分类
按外形特征分：
立式 卧式 直角式
注射机的主要技术参数包括公称注射量、螺杆直径及有 效长度、注射行程、注射压力、注射速度、塑化能力、合模 力、开锁力、开模合模速度、开模行程、模板尺寸、推出行 程、推出力、空循环时间、机器的功率、体积和质量等。
二、注射成型工艺过程
成型前的准备
注射成
型工艺
注射过程
塑件的后处理
原料外观检验及工艺性能测定
按塑化方式分： 柱塞式 螺杆式
按锁模机构驱动方式分： 液压式 液压-机械联合式
按可成型塑件的精度分： 一般注塑机 精密注塑机
⑴立式注塑机
它的注射装置垂直装设， 并与锁模机构移动方向成 一条轴线。
优点：占地面积小，拆装 模具方便，易于安放嵌件 等。
缺点：塑件推出后需由人 工取出，不易实现全自动 操作。
缺点：占地面积介于立式和卧式两者之间，注射量的提 高也受到限制。
1)柱塞式注射机
柱塞在料筒内作往复运动， 将熔融塑料注入模具，分流梭 是形如鱼雷的部件，其作用是 将料筒内流经该处的塑料分成 薄层，使塑料分流，以加快热 传递。同时塑料分流后，在分 流梭表面流速增加，剪切速率 加大，粘度下降，塑料得到进 一步的混合和塑化。
⑵ 卧式注塑机 它的注射装置轴线与锁模机构轴线呈 一条直线并水平排列。
优点：机身较低，利于操作和加料，可实现全自动操 作，机床因重心低而稳定。
第六章 注射成型
金属压铸成型机
柱塞式注射机
注塑成型的发展趋势
向高速化方向发展 向高度自动化方向发展 注塑机的发展 注塑工艺的发展 注塑方法的发展
6.2 注射模塑设备 由注射系统、锁模系统和塑模三大部分组成。
6.2.1 注射系统 作用：使塑料均匀地塑化并达到流动状态，在很高的 压力和较快的速度下，通过螺杆或柱塞的推挤注射入 模。
6.2.3 注塑模具
7.结构零件
导向零件：确保动、定模合模时准确对中。 脱模装置：将制品能迅速和顺利的自型腔中脱出。 抽芯机构：制品的侧面带孔或凹槽时，除少数制品 可以强制脱模外，在模具中均应设置侧 向分型或侧向抽芯机构。 8.加热或冷却装置 使熔料在模具内固化定型的装置。
可自然冷却，也可用冷却介质通入模具的专用管道来 实现。
6.2.3 注塑模具
型腔设计原则:
（1）根据塑料的性能、制品的几何形状、尺寸公 差 、使用要求等来确定总体结构； （2）选择分型面，确定浇口和排气孔的位置，脱模方 式等； （3）按制品尺寸进行各种零件的设计及各个零件间的 组合方式； （4）对成型零件进行整齐的选材、强度、刚度的校 核；
（5）考虑加工设备的操作要求。
6.3.2 注射过程
一、注射工序
一般地，注射过程要经历加料、塑化、充模、冷 却、脱模等步骤。 1.加料 注射成型是一间歇过程，保持定量加料，以保证 操作稳定，塑料塑化均匀，获得良好制品。 加料过多：受热时间过长，容易引起物料的热分 解，注射机功率消耗增加。 加料过少：料筒内缺少传压物质，模腔中塑料熔 体压力降低，难于补塑，易引起制品收缩、凹陷、空 洞等缺陷。
防止嵌件的周围出现裂纹或导致制品强度下降。 预热可减少熔料与嵌件的温差，使嵌件周围的熔 料冷却较慢，收缩均匀，产生热料补缩作用，防止内 应力的产生。 预热温度：110～130℃。 4.脱模剂的选用 使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面的 一种助剂。如：硬脂酸锌（PA除外）、液体石蜡（PA 常用）、硅油（较昂贵）。注意润滑剂的用量要适中。
注射成型教学课件PPT
PVC
聚氯乙烯
TP
非晶态
0.2-0.5
不进行 2;60
180-204
20-40
低 中低
120
70-140
SAN
苯乙烯-丙 烯睛
O,TP
非晶态
0.3-0.7
2-3 80-70
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ220-270
5-60
130-170
35-140
TPUR
热塑性聚氨 酯橡胶
O,TL
非晶态
0.8-2
2-3 110-104
190-220
不进行 不进行 2-4 115-107 3-4 150
180-230 230-275 250-315
80-100 15-65 82-110
中，快 速 快速 快速
160-170 170-180 150-200
3.5-5 2-3 2.5-5f
100-170 100-130 120-180
PPS
聚苯硫醚
O
65%结晶
0.1-0.5
300-360
40-150
低速
260-280
2-3
50-140
常见用于注射成型的塑料产品特 性及工艺控制
PS 聚苯乙烯 O,TP 非晶态 0.4-0.7 不进行 180-28 10-85 快速 130-160 2-4 100-200 PSU 聚砜 O,TP 非晶态 0.7 5 120 310-400 100-170 低速
透明性 缩写 化学名全称 晶态 收缩率 ％ 干燥(时 间，温 度) 2-3 88-77 熔体温 度 ℃ 模具温 度 ℃ 注射速 度 不流动 温度 ℃ 注射吨 位 t/㎡ 典型注 射压力 MPa ABS 丙烯腈－丁 二烯－苯乙 烯共聚物 O,TP 非晶态 0.5-0.6 195-240 38-93 低，匀 速 135-150 4-6 120-140
高分子成型加工原理
模压成型：又称压缩模塑；即将粉状、粒状、碎屑状或纤维状的塑料放入加热的阴模模槽中，合上阳模后加热使其熔化，并在压力作用下使物料充满模腔，形成与模腔形状一样的模制品，再经加热(使其进一步发生交联反应而固化)或冷却〔对热塑性塑料应冷却使其硬化〕，脱模后即得制品。
（主要用于热固性材料及大型制件）
压机结构
模压成型工艺
（3）层压成型工艺
② 模压压力—— P↑，物料流动性↑，制品密度↑，收缩率↓，性能↑。 ▲ 但压力过大，则模具寿命↓，设备功耗↑。 ③ 模压时间—— 模压时间短，则物料固化不完全(欠熟)，制品物理机械性能差，外观无光泽，脱模后易变形；模压时间过长，则会使塑料“过熟”，成型周期↑，生产率↓，功耗↑，制品收缩率↑，性能↓。
（1）模压成型工艺：
加料 → 合模 → 加热熔化 → 加压充模 → 固化 → 退模 → 后处理 * 物态：固态 → 熔化态 →固态
（2）模压成型的工艺特性和影响因素： * 特点：加压预成型 → 熔化 → 加压充模 → 固化成型 * 影响因素： ① 温度—— T↑，交联反应速度↑，固化时间↓，模压周期↓。 ▲ 温度过高的缺点：a.固化太快易充模不足；b.易引起物料分解变色；c.外层固化较内层快，内层挥发份难以排除。
（4）螺杆和机头的特征曲线与挤出机生产率之间的关系
① 螺杆特征曲线 牛顿型熔体 Q=AN-ΔP(B/η) 非牛顿型熔体 Q=AN-B’K(ΔP)m →→ Q~ΔP在一定的N下绘出曲线。
② 机头特征曲线 牛顿型熔体 Q= K(ΔP /η) 非牛顿型熔体 Q=K’K(ΔP)m 对圆管 →→ 对不同的D有不同的Q~ΔP曲线。
* 注塑核心：塑化的好不好？又无均匀充满模具的型腔？有否充分冷却？ * 相应的影响因素：
注射成型介绍课件
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7
往复式螺杆注射机结构
模具系统
❖ 模具系统(Mold System)
模具系统由拉杆、固定侧夹板和可 动侧夹板、以及包含模穴、浇注系统、 顶针和冷却系统的模板组成，如右图。 模具本质上是一个熔融热塑性塑料凝固 到所需要的形状和被模穴定义的尺寸的 热交换器。模具系统在模穴内塑造塑料 及顶出成型品。
注射成形介绍
课程内容： ➢ 注射机结构介绍 ➢ 注射成形过程介绍
Injection molding
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1
注射成型产品
❖ 目前注射成型产品应用广泛，占工程塑料产品的80%。如儿童玩具类、 电子产品、日用品类、医疗用品类、汽车配件类、建筑构件等等。
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2
往复式螺杆注射机结构
螺杆注射机主要元件
❖ 顶出产品 Part ejection
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19
注射成型生产过程
注射机参数示意图（某种规格）
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20
注射成型生产过程
中小吨位注射成形机参数
充填时间 保压时间
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保压时间 冷却时间 开模时间
1 9
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22秒
模具冷确 很重要 10 2
17
注射成型生产过程
注射成型过程
❖ 充填Filling
– 模具闭合，螺杆快速向前移动， 将熔融塑料射入模穴
漏斗 料筒
❖ 保压Packing (保持Holding)
漏斗
定模板 动模板 喷嘴
往复式螺杆 料筒
注入口
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4
往复式螺杆注射机结构
漏斗、料筒
❖ 漏斗(Hopper)
小球状固体塑料从漏斗进入注射机。
注射成型知识讲解
注射成型知识讲解塑料在注塑机加热料筒中塑化后，由柱塞或往复螺杆注射到闭合模具的模腔中形成制品的塑料加工方法。
此法能加工外形复杂、尺寸精确或带嵌件的制品，生产效率高。
大多数热塑性塑料和某些热固性塑料（如酚醛塑料）均可用此法进行加工。
用于注塑的物料须有良好流动性，才能充满模腔以得到制品。
主要装置注塑机由注射装置、合模装置和注塑模具三部分组成。
注塑机的规格有两种表示法：一种是每次最大注射体积或重量，另一种是最大合模力。
注塑机其他主要参数为塑化能力、注塑速率和注射压力。
注射装置注塑机的主要部分。
将塑料加热塑化成流动状态，加压注射入模具。
注射方式有柱塞式、预塑化式和往复螺杆式。
后者(图1)具有塑化均匀、注射压力损失小、结构紧凑等优点，应用较广泛。
合模装置用以闭合模具的定模和动模，并实现模具开闭动作及顶出成品。
注塑模具简称注模。
它由浇注系统、成型零件和结构零件所组成。
①浇注系统是指自注射机喷嘴到型腔的塑料流动通道；②成型零件是指构成模具型腔的零件，由阴模、阳膜组成；③结构零件，包括导向、脱膜、抽芯、分型等各种零件。
模具分为定模和动模两大部分，分别固定于合模装置之定板和动板上，动模随动板移动而完成开闭动作。
模具根据需要可加热或冷却。
因加工物料而异。
热塑性塑料的注射成型包括加料、塑化、注射、保压、冷却、脱模等过程。
热固性塑料和橡胶的成型也包括同样过程，但料筒温度较热塑性塑料的低,注射压力却较高，模具是加热的,物料注射完毕在模具中需经固化或硫化过程，然后趁热脱膜。
注射成型是指有一定形状的模型，通过压力将融溶状态的胶体注入摸腔而成型，工艺原理是：将固态的塑胶按照一定的熔点融化，通过注射机器的压力，用一定的速度注入模具内，模具通过水道冷却将塑胶固化而得到与设计模腔一样的产品。
注塑成型的七个步骤1、关门2、锁模3、注射保压4、冷却5、开模6、打开安全门7、取出产品。
重复执行这种作业流程，就可连续生产产品。
1、关门半自动需开关安全门，全自动安全门设置在关的状态。
高分子材料成型加工基础 第六章注塑成型
第六章注塑成型一、简答题1.简单描述一个完整的注塑过程。
塑化物料，注塑，保压冷却，开模，脱模，合模2.注塑制品有何特点。
壁厚均匀；制品上有凸起时，要对称，这样容易加工；为加强凸台的强度．要设筋，并在拐角处加工出圆角；倾斜的凸台或外形会使模具复杂化，而且体积变大，应该设计为和分型面垂直的形状；深的凹进部分．尽可能的集中在制品的同一侧；对于较薄的壁．为避免出现侧凹，可将制品上的凹孔设计成v形槽；所有的拐角处都应有较大的圆角。
3.注塑机有几种类型，包括哪些组成部分。
按传动方式：机械式注塑机，液压式注塑机，机械液压式注塑机按操纵方式：手动注塑机、半自动注塑机、全自动注塑机按塑化方式：柱塞式注塑机、预塑式注塑机、橡胶注塑机包括以下：注射装置、合模装置、液压电气控制系统4.柱塞在柱塞式注塑机中的作用。
柱塞将注塑力传递至聚合物，并将一定的熔料快速注射入模腔。
5.挤出机和注塑机的螺杆有何异同。
注塑机的螺杆存在前进、后退运动，多为尖头，压缩比较小6.为了防止“流涎”现象，喷嘴可采用哪几种形式，描述每种形式的工作原理。
小孔型：孔径小而射程长。
料压闭锁型：利用预塑时熔料的压力，推动喷嘴芯达到防止“流涎”弹簧锁闭式：用弹簧侧向压合顶针。
可控锁闭式：用液（或电、气）动控制顶针开闭7.锁模系统有哪几种型式，描述每种型式的工作原理。
液压式，轴杆式8.注塑机料筒清洗要注意哪些问题。
1.首先使用上要注意操作的问题。
2.如果加工的物料有腐蚀性，且停机后需要一定时间才开机，则要及时对料筒进行清洗。
清洗工作应在料筒加热情况下进行，一般用聚苯乙烯作为清洗料。
在清洗结束后，立即关闭加热开关，并做结束工作。
3.如果是一般物料，清洗时一定要升温到上次实验物料的熔点之上进行清洗，否则螺杆会扭断。
后在降温到所需温度进行实验。
4.清洗时可采用高低不同转速进行清洗，容易洗净。
最后在所需转速清洗，后进行实验。
9.嵌件预热有何意义。
为了装配和使用强度的要求，理解塑件内常常嵌入金属嵌件。
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2.3 注塑模具
基本结构包括：浇注系统、成型零件、结构零件三部分。
浇注系统：塑料从喷嘴进入型腔前的流道部分。 包括主流道、冷料穴、分流道、浇口。 成型零件：构成制品形状的各种零件。 包括动模、定模、型腔、型芯、成型杆、 排气口。 结构零件：构成模具结构的各种零件。 包括执行导向、脱模、抽芯、分型等动 作的各种零件。
2.1 注射系统
（1）柱塞作用：将注射油缸的压力传给塑料并使容料 注射入模具。 为坚实、表面硬度很高的金属柱。直径20～100mm。 注射容量=柱塞的冲程*柱塞截面积
（2）分流梭 装在料筒前端内腔中形状颇似鱼雷体的一种金属部件。 作用：将料筒内流经该处的塑料分成薄层，使塑料产生分 流和收敛流动，以缩短传热导程，加快热传递，提高塑化 质量。 表面常有4～8个呈流线形的凹槽，2～10mm深，有几条 凸出筋，起定位和传热作用。
注塑成型的优点：成型周期短；一次成型外形复杂， 尺寸精确、带有嵌件的制品；适应性强，生产效率高； 易于全自动化生产；经济、先进。
1 概述 注塑机的基本作用： 1.加热塑料，使其达到熔化状态； 2.对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔； 注塑机的发展史： 1.柱塞式注塑机，生产60克以下制品； 2.单螺杆定位预塑注塑机； 3.移动螺杆式注塑机。
2.1 注射系统
2.1 注射系统
4.螺杆
移动螺杆式注射机的重要部件。 作用：对塑料进行输送、压实、塑化和施压。 螺杆在料筒内旋转时，首先将料斗来的塑料卷入，并 逐步将其向前推送、压实、排气和塑化，熔融的塑料 不断地被推送至螺杆顶部与喷嘴之间，螺杆本身受熔 体的压力而缓慢后退，当积存的熔体达到一次注射量 时，螺杆停止转动，传递液压或机械力将熔体注射入 模。
第六章 ：塑料的一次成型
第二节：注射成型
1 概述
注射成型（又称注射模塑或注塑），是成型塑料制品 的一种重要方法，几乎所有的热塑性塑料及多种热固 性塑料都可用此法成型。 可成型各种形状、尺寸、精度、满足各种要求的模制 品。 注塑制品约占塑料制品总量到20～30%。 各种工业配件、仪器仪表零件、结构件、壳体等。
锁模力：
F PA
P：注射压力，kg/cm2 A：垂直于施压方向的制 品投影面积，cm2
锁模机构应保证：启闭灵活、准确、迅速而安全，避 免运转中产生强烈振动； 闭合时应先快后慢，开启时应先慢 后快再慢； 模板移动距离、移动速度可调。
2.2 锁模系统
常用的锁模系统：
（1）机械式 以电动机通过齿轮或蜗轮、蜗杆减速传动曲臂或以杠 杆动曲臂的机构，实现启闭和锁模作用。
2.1 注射系统
2.1 注射系统
6.加压和驱动装置
加压装置：供给柱塞或螺杆对塑料施加的压力，使柱 塞或螺杆在注射周期中发生必要的往复运动进行注射。 液压式 类型 机械式 驱动装置：使注射机螺杆转动完成对塑料的预塑化。 包括 液压马达 单速交流电机
2.2 锁模系统
作用：在注射过程中能锁紧模具，而在取出制品时能 打开模具。
1 概述
定义：注射成型就是将塑料（一般为粒料）从注射机 的料斗送进加热的料筒，经加热熔化呈流动状态后， 由柱塞或螺杆的推动，使其通过料筒前端的喷嘴注入 闭合塑模中，充满塑模的熔料在受压的情况下，经冷 却（热塑性塑料）或加热（热固性塑料）固化后即可 保持注塑模型腔所赋予的形样，松开模具取得制品， 完成一个模塑周期。
2.2 锁模系统
（2）液压式
用油缸和柱塞依靠液压力推动柱塞作往复运动来实现 启闭和锁模。
2.2 锁模系统
（3）液压－机械组合式
由液压操纵连杆或曲肘撑杆机构来达到启闭和锁模。
2.2 锁模系统
机械式
顶出装置：开模时顶出模内制品。 液压式 6.2.3 注塑模具 模具：是利用本身特定形状，使塑料（或聚合物）成 型为具有一定形状和尺寸的制品的工具。 作用： 在塑料的成型加工过程中，赋予塑料以形状，给予强 度和性能，完成成型设备所不能完成的工作，使它成 为有用的型材或制品。
2.1 注射系统
2.料筒
加热和加压的容器，类似挤出机的料筒。 能耐压、耐热、耐疲劳、抗腐蚀、传热性能好。 柱塞式的料筒容积约为最大注射量大3～5倍； 螺杆式是料筒容积约为最大注射量到2～3倍。
外部配有加热装置，可分段加热和控制，通过热电偶 显示和恒温控制仪表来精确控制。
3.柱塞和分流梭
柱塞在注射机料筒内是重要部件。
作用：注射时引导塑料从料筒进入模具，并具有一定射 程。 喷嘴的内径一般都是自进口逐渐向出口收敛的。 类型： （1）直通式喷嘴 呈短管状，压力和热量损失小，不易产生滞料和分解， 不用附设加热装置。 延伸式喷嘴，需添设加热装置。 适合加工高粘度塑料。
2.1 注射系统
（2）自锁式喷嘴
防止熔料的流涎或回缩，对喷嘴通道实行暂时封锁。 弹簧式：依靠弹簧压合喷嘴体内的阀芯来实现封锁， 有效地杜绝流涎现象。 针阀式： （3）杠杆针阀式喷嘴 用外在液压系统通过杠杆来控制联动机构启闭阀芯。 喷嘴的选择应根据加工的塑料性能及成型制品的特点来 考虑。
2.3 注塑模具
2.3 注塑模具
Hale Waihona Puke 1.主流道紧接喷嘴到分流道或型腔的一段通道，与喷嘴处于同 一轴心线上。 特点： （1）开设在模具上，可加工成主流道衬套再紧配合 于模板上； （2）主流道形状呈圆锥形3～6 角，进口端直径应 比喷嘴孔径大； （3）进口端与喷嘴头接触处开成球面。
螺杆的结构与挤出机螺杆基本相同。
6.2.1 注射系统
注射机螺杆结构特点： （1）有轴向位移，有效长度是变化的； （2）长径比和压缩比较小； （3）螺槽较深，以提高生产率； （4）加料段较长； （5）螺杆头部：粘度大的塑料常用锥形尖头； 粘度低的塑料常安装止逆环。
2.1 注射系统
5.喷嘴 联结料筒和模具的桥梁。
2 注射模塑设备
由注射系统、锁模系统和塑模三大部分组成。
2.1 注射系统 作用：使塑料均匀地塑化并达到流动状态，在很高的 压力和较快的速度下，通过螺杆或柱塞的推挤注射入 模。
系统包括：加料装置、料筒、螺杆（或柱塞及分流梭） 及喷嘴等部分。
1.加料装置 倒圆锥或锥形，容量可供1～2小时的用料。有的配有计 量装置、加热或干燥装置、自动上料装置等。