模具设计与快速成型模块三任务3 塑料制件注射成型工艺
塑料成型工艺与模具设计第三章 塑料成型工艺及成型制品结构工艺性
塑料成型工艺与模具设计
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一、注射成型原理及分类
注射成型分类：
普通注射成型：主要针对要求较低的热塑性塑料和 一些热固性塑料塑料制品成型 ；
精密注射成型：可以成型要求较高的塑料制品 ； 特种注射成型：共注射成型、结构发泡注射成型等
等。
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二、注射成型设备
液压传动和电气控制系统：液压传动和电气控制系统 是保证注射成型过程按照预定的工艺要求（压力、速 度、时间、温度）和动作程序能准确进行而设置的。
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2.注射机的组成
螺杆式注射机结构原理图：
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2.注射机的组成
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Molding )，主要用于热塑性塑料的成型，也 可用于热固性塑料的成型。
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一、注射成型原理及分类
颗粒、粉 状塑料
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注射机 料筒
加热 熔融
充模
塑料成型工艺与模具设计
冷却 固化
塑件
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一、注射成型原理及分类
注射成型特点：
成型周期短 ，生产效率高，易于实现全自动化生产 ； 能一次成型形状复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌
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1.注射成型机的分类、应用
螺杆预塑化型注射机： 是双料筒形式，螺杆料筒进行塑化，柱塞料筒进行 注射。它能使塑化均匀，计量注射准确，适合于精 密成型。但其结构复杂，材料滞流大。
塑料成型工艺及模具设计
塑料成型工艺及模具设计
其中，注射成型是最常用的一种塑料成型工艺。
其基本步骤是将塑料颗粒加热熔化后，通过射杆注入到模具腔中，经过一定的冷却时间后，打开模具腔，取出成品。
注射成型具有成型速度快、产品质量高等优点，广泛应用于塑料制品的生产中。
在进行塑料成型之前，需要设计和制造适合的模具。
模具设计的主要目标是确保产品的形状、尺寸和质量的精度，同时提高生产效率和降低成本。
模具设计要考虑以下几个方面：
1.塑料成型工艺：不同的塑料成型工艺对模具的要求不同，需要根据具体的工艺选择合适的模具结构和材料。
2.产品设计：模具设计要基于产品的设计要求进行，确保产品能够被顺利地填充到模具中，并保证成型后的产品质量。
3.模具结构：模具的结构要简单、易于制造和维修，并能够适应长时间的生产运行。
4.流道设计：模具的流道是将熔融的塑料引导到模具腔中的通道，流道设计的合理与否将直接影响成型产品的质量和成型周期。
5.冷却系统：冷却系统的设计要确保塑料在充满整个模具腔的过程中能够快速冷却，以便更快地脱模。
6.凸凹模的设计：凸模和凹模是塑料成型中最基本的组成部分，需要根据产品的形状设计合适的凸凹模。
7.模具材料：模具材料的选择要基于塑料的性质和生产要求，常用的模具材料有金属、塑料和复合材料等。
总之，塑料成型工艺及模具设计是塑料制品生产中不可或缺的环节。
科学合理地选择塑料成型工艺和设计模具，能够提高产品的质量和生产效率，推动塑料制品工业的发展。
塑料注射成型的工艺流程
塑料注射成型的工艺流程塑料注射成型是一种常见的制造工艺，被广泛应用于各种行业，如汽车、电子、家居等。
下面将详细介绍塑料注射成型的工艺流程。
首先，塑料注射成型的工艺流程可以分为以下几个步骤：原料配料、熔融、注射、冷却、开模、脱模、修饰和检验。
1. 原料配料：根据产品要求和配方，将塑料料粒、添加剂等配料称量并混合均匀，确保配料的准确性和一致性。
2. 熔融：将配料加入注射机的料斗中，通过加热和施加压力，使塑料料粒逐渐熔化，并形成均匀的熔融状态。
3. 注射：熔融的塑料经由螺杆和注射缸进入模具中，填充到模具的腔室中。
注射压力和注射速度的控制非常关键，可根据实际需求进行调整。
4. 冷却：注射结束后，注射机将停止供料，并注射模具中的产品进行冷却，使塑料凝固和固化。
一般采用水冷却，通过模具的冷却通路或者冷却板来进行冷却。
5. 开模：在冷却完成后，模具分离，通常通过液压系统的作用，将模具的两半分开。
这时模具中形成的塑料制品被取出。
6. 脱模：脱模是将注射成型的塑料制品从模具中取出的过程。
可以通过手动或自动的方式进行。
如果产品形状较复杂且容易变形，一般采用自动脱模。
7. 修饰：脱模后的产品可能存在一些不完善的地方，比如毛刺或边角不齐等。
需要进行修饰处理，通常采用清理、修剪、打磨等方法，使产品达到预期的外观要求。
8. 检验：最后，对注射成型的产品进行检验，检查其尺寸精度、外观质量等指标是否合格。
如果不合格，需要进行返工或修复。
总结起来，塑料注射成型的工艺流程包括原料配料、熔融、注射、冷却、开模、脱模、修饰和检验等步骤。
每个步骤都需要严格控制和操作，以确保最终产品的质量和性能。
塑料注射成型工艺具有生产效率高、产品质量稳定等优点，因此广泛应用于各个制造领域。
塑料件模具设计注射成型原理及注射工艺过程
注射成型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热 塑性塑料的成型。 塑料注射成型的特点： 1.成型周期短，能一次成型形状复杂、尺寸精确、带有金 属或非金属嵌件的塑料制件； 2.生产率高，易实现自动化生产， 3. 几乎所有的热塑性塑料都可以用注射成型的方法成型。 4.所用设备价格较高，模具的结构较复杂，生产成本高， 不适合单件小批量的塑料成型。 5.部分热固性塑料也可以采用注射成型方法成型。
螺杆动作示意图 A—计量室 B—喷嘴
2 螺杆式工作原理
以螺杆式注射机为例，将颗粒状的塑料加入到料斗中， 在螺杆的转动下，颗粒状的塑料进入到带有电热器的 料桶中，并被推着向前移动，在电热器加热和摩擦热 的作用下均匀塑化，当料桶前端集聚的熔料对螺杆产 生一定的压力时，螺杆就在转动中后退，直至与调整 好的行程开关接触；接着注射液压缸开始工作，与液 压缸活塞相联接的螺杆以一定的速度和压力将熔料通 过料桶前端的喷嘴注入温度较低的闭合模具型腔中， 保压一定时间，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，在推出机构的作用下，将 注射成型的塑料制件推出型腔。
第三节 注射成型的工艺参数
料筒的温度：料筒最适合的温度范围应在粘流 温度或熔点温度θf（或θm)和热分解温度θd之 间。 料筒的温度分布一般采用前高后低的原则，即 料筒的加料口(后段)处温度最低，喷嘴处的温 度最高。料筒后段温度应比中段、前段温度低 5～10℃。对于吸湿性偏高的塑料，料筒后段 温度偏高一些；对于螺杆式注射机，料筒前段 温度略低于中段，以防止由于螺杆与熔料、熔 料与熔料、熔料与料筒之间的剪切摩擦热而导 致塑料产生热降解现象．
第三节 注射成型的工艺参数
注射成型工艺—注射成型工艺(塑料成型加工课件)
模具复杂，温度高 模具腔体窄、流道多料筒温度要控制提高，保证顺利充模。
二、喷嘴温度
喷嘴具有加速熔体流动、调整熔体温度和使物料均 化的作用，但与冷的模具接触后，会使喷嘴温度很快下 降，导致熔料在喷嘴处冻结而堵塞，因此喷嘴（特别是 延长型喷嘴）需要加热。
要求
①余料量不能过小， 否则起不到注射缓 冲的目的。 ②余料量不能过大， 否则熔料停留时间 过长可能引起热降 解。
3. 防 延 量 （松退）
当螺杆预塑到位后，又直线倒退一段距离，这个后 退的动作称为防流延或松退，后退的距离称为防延量或 防流延行程。
作用：①使计量室中熔体的比容增加，内压下降，防止 熔体从计量室通过喷嘴往外流出。
影响：熔料流经喷嘴时会产生摩擦热，导致喷嘴温 度上升，可能使熔料发生“流延”现象甚至热分解。
要求：一般略低于料筒末端最高温度10℃~20℃。
三、模具温度
模具温度影响塑料熔体充模时的流动行为，并影响 制品的性能，由冷却介质（温度为tc）来控制。
tc＜Tg为骤冷 Tc ≈Tg中速冷却 Tc＞Tg很多为缓冷
适当提高模具温度将增加熔料的流动能力，一般来 说，粘度大选择高模温，粘度小选择低模温。
模具温度的影响：提高制品表面光洁度、结晶度和密 度，减小内应力，大多数力学强度提高，但伸长率和冲击 强度则下降、收缩率增大，且冷却时间延长。
1.塑料流动性 2.充模压力 3.注射机生产率 4.制品内应力 5.制品光洁度 6.制品冷却时间 7.制品密度或结晶度 8.模塑收缩率 9.制品挠曲度
注射成型
预塑参数
一、基本设备参数
1.塑化能力
《塑料成型工艺与模具设计项目3-3
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二、相关知识 （一） 标准模架
5. 标准模架的选用
④ 确定模架规格 依据定模板、动模板和垫块的厚度确定模板的规格
⑦ 检验所选模架的合适性
对所选的模架还需检验模架与注射机之间的关系，如闭合高度、 开模空间等，如不合适，还需要重新选择。
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二、相关知识 （一） 标准模架
DAT型、DBT型、DCT型和DDT型
3. 标准模架组合形式 （2）点浇口模架。
点浇口无推料板型4 种
人民邮电出版社
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二、相关知识 （一） 标准模架
3. 标准模架组合形式 （2）点浇口模架。
ZDAT型、ZDBT型、ZDCT型和ZDDT型
直身点浇口无推料板型4 种
人民邮电出版社
二、相关知识 （二） 合模导向装置
3．锥面定位机构设计
（3）定位结构 ① 动、定模板之间的定位机构。
锥面定位柱
尺寸参考GB/T 4169.11—2006 锥面定位块 定模板、定模板原身定位角。 ② 内模镶件之间的定位机构（管定位）
人民邮电出版社
二、相关知识 （一） 标准模架
5. 模架的标记
模板模板宽200mm、长300mm，A=50mm，B=60mm，C=90mm， 拉杆导柱长度200mm的点浇口B型模浇口
人民邮电出版社
二、相关知识 （一） 标准模架
6. 标准模架的选用
① 确定模架组合形式 根据模具的分型面、浇注系统结构、制件尺寸和形状等来确定模架的结构组
人民邮电出版社
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二、相关知识 （一） 标准模架
人民邮电出版社
注射成型的工艺流程
注射成型的工艺流程注射成型是一种常见的塑料加工工艺，通过将熔融状态的塑料注入模具中，经过冷却凝固后得到所需的塑料制品。
这种工艺被广泛应用于各种塑料制品的生产，如日常生活用品、工业零部件、汽车零件等。
下面将详细介绍注射成型的工艺流程。
1. 原料准备注射成型的第一步是准备原料。
通常使用的原料是塑料颗粒，根据所需制品的材料特性和要求选择相应的塑料颗粒。
在注射成型过程中，塑料颗粒将被加热熔化，然后注入模具中进行成型。
因此，原料的选择和准备对最终制品的质量和性能有着重要的影响。
2. 加料和熔化准备好的塑料颗粒被放入注射成型机的料斗中，通过螺杆的旋转将颗粒推进到加热筒中。
在加热筒内，塑料颗粒受到高温加热，逐渐熔化成熔融状态的塑料熔体。
熔化过程需要严格控制温度和时间，以确保塑料熔体的均匀性和稳定性。
3. 模具装配同时，模具也需要进行准备工作。
模具是注射成型的关键部件，其设计和制造质量直接影响最终制品的质量。
在进行注射成型之前，需要将模具装配到注射成型机上，并进行必要的调整和检查，确保模具的密封性和稳定性。
4. 注射成型当塑料熔体达到设定的熔化状态后，注射成型机开始工作。
通过螺杆的旋转和后退，将熔融的塑料熔体注入到模具的腔室中。
在注射过程中，需要控制注射速度、压力和时间，以确保塑料充填模具腔室的均匀性和完整性。
5. 冷却固化一旦模具腔室被充填完毕，注射成型机会停止注射动作，开始进行冷却固化。
在这个阶段，模具中的塑料熔体会逐渐冷却凝固，形成所需的塑料制品。
冷却的速度和温度也需要进行严格控制，以确保制品的尺寸稳定性和表面质量。
6. 开模和取出当塑料制品完全冷却固化后，模具会打开，取出成型的塑料制品。
这一步需要小心操作，以避免对制品造成损坏。
同时，也需要对模具进行清洁和维护，为下一次注射成型做好准备。
通过以上的工艺流程，塑料制品的注射成型过程就完成了。
注射成型工艺具有生产效率高、制品精度高、适用范围广等优点，因此被广泛应用于塑料制品的生产领域。
注射成型的工艺过程.
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。
（二） 注射过程—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。
模腔内压力变化曲线分析 (2)
充模时间与注射压力的关系
充模时间长，也即慢速充模，首先进入模内的熔 体，受到较多的冷却而粘度增大，后面的熔体就要在 较高的压力下才能入模，因此，模内物料受到的剪切 应力大、分子定向程度高，当定向的分子被冻结后， 会使制品产生各向异性，在使用过程中会出现裂纹。
充模时间长，制品的热稳定性也较低。
料层厚度
干燥时料层厚度不宜大，一般为20～50mm。必须注意的是： 干燥后的原料要立即使用，如果暂时不用，要密封存放，以免 再吸湿；长时间不用的已干燥的树脂，使用前应重新干燥。
4 嵌件的预热
必要性
为了装配和使用强度的要求，在塑料制品内常常 需嵌入金属嵌件。
注塑前，金属嵌件应先放入模具内的预定位置上， 成型后与塑料成为一个整体。由于金属嵌件与塑料的 热性能差异很大，导致两者的收缩率不同，因此，有 嵌件的塑料制品，在嵌件周围易产生裂纹，既影响制 品的表面质量，也使制品的强度降低。
②制品断面的平均温度冷却到所要求某一温 度以下所需的时间；
③某些较厚的制品，虽然断面中心层部分尚 未固化，但也有一定厚度的壳层已经固化，此时取 出制品已可不产生过大的变形，这段时间也可以定 为制品的冷却时间；
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n m + m1≤ K mp 式中 n ——型腔数目；
（3-1）
mp——注射机允许的最大注射量（g或cm3）; m ——单个塑件的质量或体积（g或cm3）；
m1——浇注系统凝料及飞边的质量或体积（g或cm3）； K——注射机最大注射量利用系数，一般取K=0.8。
任务3 塑料制件注射成型工艺
模块三 塑料注射成型工艺与模具设计
任务三塑料制件注射成型工艺
一、任务导入 二、任务目标 三、任务分析 四、知识链接 五、任务实施 六、任务拓展 七、任务小结
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一．任务导入
注射成型又称注射模塑或注塑成型，它是在金属压铸 法的基础上发展起来的一种成型方法，由于它与医用注 射器工作原理基本相似，所以称它为注射成型。这种方 法主要用来成型热塑性塑料，近年来，某些热固性塑料 也可采用此法成型。
例如:XS–ZY–125，注射容量为125cm3。
3）合模力与注射量表示法。
如:SZ–63/50，注射量为63cm3，合模力为500KN。
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四．知识链接
（3）注射机的技术参数选择与校核
注射机的主要技术参数有注射量、注射压力、合模 力、合模装置的基本尺寸等。 1）注射量
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（2）注射成型工艺特点 1）生产率高 2）制件的精度容易保证 3）生产适应性强 4）设备昂贵，模具比较复杂，且制造成本高。 5）浇注系统凝料虽可回收再用，但需增加破碎、造粒
等辅助设备，投资大。
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四．知识链接
如图3-33所示，其中加热塑化、加压注射、冷却定型
是注射工艺过程中的三个基本工序。
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四．知识链接
图3-32 XS-ZY-5800K注塑机
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（1）注射成型工艺过程 1）加料 2）加热塑化 3）加压注射 4）保压 5）冷却定型 6）制件推出
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1）立式注射机（见图3-34b）。立式注射成形机的注射装置 与合模装置的轴线呈一线与水平方向垂直排列。 2）卧式注射成形机（见图3-34a）。卧式注射成形机的注射 装置和合模装置的轴线呈一线水平排列。 3）角式注射成形机（见图3-34c）。角式注射成形机的注射 装置和合模装置的轴线相互垂直排列。
2．注射成型工艺条件的选择
注射成型工艺条件的三大要素是温度、压力和时间。 （1）温度
注射成型中需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度 和模具温度。前两种温度关系到塑料的塑化和流动，后 一种温度关系到塑料的流动和冷却。
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（2）压力 注射成型工艺过程中的压力，包括塑化压力和注射压力，
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四．知识链接
1．注射成型过程
注射成型是通过注射机来实现的。由于卧式螺杆
式注射机比较适合注射成型，本任务将重点予以讲述。
图3-32为卧式移动螺杆式注射机外形图。
注射成型工艺过程是热塑性塑料从塑料转变为制
件的最主要阶段。它包括加料、加热塑化、合模、加
压注射、保压、冷却定型、开模、脱模、推出等工序，
射时间、冷却时间和辅助时间。 注射时间主要包括充模时间（柱塞或螺杆前进时间）和
保压时间（螺杆停留在前进位置的时间）； 冷却时间是指注射结束（螺杆开始后退）到开模的一段
时间，实际上总冷却时间主要包括保压时间和冷却时间； 辅助时间包括开模、脱模、涂脱模剂、安放嵌件、合模
等时间。
模块三 塑料注射成型工艺与模具设计
模块三 塑料注射成型工艺与模具设计
一．任务导入
现有一灯座制件，材料为聚碳酸酯（PC），大批量生产， 如图3-31所示，要求进行成型工艺性能分析并编制注射成型 工艺卡片。
图3-31 灯座
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二．任务目标
知识点 ◎注射成型过程与特点； ◎注射成型工艺规程。 技能点 ◎编制塑料制件成型工艺。
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三．任务分析
灯座制件的材料为聚碳酸酯（PC），塑料原料的原 始状态是粒状或粉状的。要将粒状或粉状的原材料—— 聚碳酸酯（PC）加温熔融转变为液态塑料，然后才有可 能通过注射成型模具制成尺寸标准、外形美观、强度合 适的合格灯座。塑料原料变为成品制件，其成型过程是 怎样的？在材料的形态转变过程中，温度多少才为适合？ 压力多大为合理？时间多长为好？这就是塑料注射成型 工艺条件所涉及的知识。
它们直接影响塑料的塑化和充模成型的质量。 1）塑化压力
塑化压力是指采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔体在螺 杆转动后退时所受到的压力（Pa），又称背压。 2）注射压力
注射压力是指螺杆顶部对塑料所施加的压力（Pa）。
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四．知识链接
（3）时间（成型周期） 完成一次注射过程所需的时间称为成型周期，它包括注
注射量也称公称注射量。它是指对空注射的条件下， 注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时注射装置所能达 到的最大注射量。
选择设备时，实际注射量应为注射机理论注射量的 25%～70%。
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四．知识注射机时，必须保证塑件连同凝料、飞边在内的体积 或体积不大于注射机的最大注射量，否则，就会使塑件成型不 完整或内部组织疏松，塑件强度降低。即：
四．知识链接
常用的热塑 性塑料成型 工艺参数见 表3-11。
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四．知识链接
3．注射机的规格与选择
（1）注射机的分类 近10多年来注射机发展很快，类型不断增加，注射机
的分类方法较多，目前使用较多的分类方法是按注射机外 形特征分类（主要根据注射和合模装置的排列方式）。 1）立式注射机 2）卧式注射成形机 3）角式注射成形机
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四．知识链接
（2）注射机型号规格的表示法
注射机型号规格的表示法目前各国尚不统一，但主要有 注射量、合模力、注射量与合模力同时表示等3种。
1）合模力表示法
如:JPH50，合模力500KN；FS80，合模力800KN； 合模力1000KN。
FM100，
2）注射量表示法