注塑工艺设计-第六章 保压过程12
注塑工艺流程及原理【免费下载】
注塑工艺流程：注塑成型工艺过程主要包括填充——保压——冷却——脱模等四个阶段，这四个阶段直接决定着制品的成型质量，而且这四个阶段是一个完整的连续过程。
注塑机工作原理：在注塑机工作中，在螺杆旋转时，塑料对于机筒内壁，螺杆螺槽底面，螺棱推进面以及塑料与塑料之间在都会产生摩擦及相互运动。
塑料的向前推进就是这种运动组合的结果，而摩擦产生的热量也被吸收用来提高塑料温度及熔化塑料。
螺杆的设计结构将直接影响到这些作用的程度同时，螺杆的旋转使固体床和机筒内壁之间的熔膜产生剪切作用，从而使熔膜和固体床分界面间的固体熔化。
随着固体床的螺旋形向前推移，固体床的体积逐渐缩小，而熔池的体积逐渐增大。
如果固体床厚度减小的速度低于螺槽深度变浅的速度，则固体床就可能部分或完全堵塞螺槽，使塑化产生波动，或者由于局部压由于各种塑料的熔融速度，熔体粘度，熔融温度范围，粘度对温度及剪切速率的敏感程度，高温分解气体的腐蚀性，塑料颗粒间的摩擦系数差异很大。
一般螺杆式注塑机的成型工艺过程是：首先将粒状或粉状塑料加入机筒内，并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态，然后机器进行合模和注射座前移，接着向注射缸通人压力油。
使螺杆向前推进，从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间和压力保持（又称保压）、冷却，使其固化成型，便可开模取出制品。
扩展资料：注塑成型的优缺点：1、优点：成形周期时间短、生产制造高效率、易完成自动化技术；能成型形状复杂、规格精准、含有金属材料或非金属材料镶件的塑胶制品；产品品质稳定；应用范围广泛。
2、缺点：注塑设备价格成本较高；注塑模具结构复杂；生产成本高、生产周期长、不适合于单件小批量的塑件生产。
注塑工艺的应用：在工业制品中，注射成型的制品有：厨房用具（垃圾桶、碗、塑料水桶、壶、厨具及其各种各样器皿），电气设备的机壳（电吹风、吸尘机、食品类搅拌装置等），小玩具与手机游戏，汽车产业的各种各样商品，其他很多商品的零件等。
注塑成型工艺
背压
注塑压力是由注塑系统的液压系统提供的。液压缸的压力通过注塑机螺杆传递到塑料熔体上，塑料熔体在压 力的推动下，经注塑机的喷嘴进入模具的竖流道（对于部分模具来说也是主流道）、主流道、分流道，并经浇口 进入模具型腔，这个过程即为注塑过程，或者称之为填充过程。压力的存在是为了克服熔体流动过程中的阻力， 或者反过来说，流动过程中存在的阻力需要注塑机的压力来抵需要克服的压力。采用高背压有利于色料的分散和塑料的融化，但却同时延 长了螺杆回缩时间，降低了塑料纤维的长度，增加了注塑机的压力，因此背压应该低一些，一般不超过注塑压力 的20%。注塑泡沫塑料时，背压应该比气体形成的压力高，否则螺杆会被推出料筒。有些注塑机可以将背压编程， 以补偿熔化期间螺杆长度的缩减，这样会降低输入热量，令温度下降。不过由于这种变化的结果难以估计，故不 易对机器作出相应的调整。
这里所说的注塑时间是指塑料熔体充满型腔所需要的时间，不包括模具开、合等辅助时间。尽管注塑时间很 短，对于成型周期的影响也很小，但是注塑时间的调整对于浇口、流道和型腔的压力控制有着很大作用。合理的 注塑时间有助于熔体理想填充，而且对于提高制品的表面质量以及减小尺寸公差有着非常重要的意义。
注塑时间要远远低于冷却时间，大约为冷却时间的1/10～1/15，这个规律可以作为预测塑件全部成型时间的 依据。在作模流分析时，只有当熔体完全是由螺杆旋转推动注满型腔的情况下，分析结果中的注塑时间才等于工 艺条件中设定的注塑时间。如果在型腔充满前发生螺杆的保压切换，那么分析结果将大于工艺条件的设定。
在注塑过程将近结束时，螺杆停止旋转，只是向前推进，此时注塑进入保压阶段。保压过程中注塑机的喷嘴 不断向型腔补料，以填充由于制件收缩而空出的容积。如果型腔充满后不进行保压，制件大约会收缩25%左右， 特别是筋处由于收缩过大而形成收缩痕迹。保压压力一般为充填最大压力的85%左右，当然要根据实际情况来确 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。
注塑机工艺
第六章 塑料注射机
6.2.2
注射机的基本参数
7. 合模部分的基本尺寸 与模具有关的尺寸有：模板尺寸、拉杆间距、模板间最 大开距、动模板行程、模具的最小厚度和最大厚度等。 （1）模板尺寸（H×V）及拉杆 间距（H0×V0）
模板尺寸和拉杆间距限制了 装模方向和模具尺寸（长× 宽）
第六章 塑料注射机
第六章 塑料注射机
6.2.2
注射机的基本参数
4.塑化能力：指单位时间内注射装置所能塑化的塑料量 （kg/h），又称塑化效率或塑化容量。 影响因素：螺杆直径、螺杆长径比、螺杆转速等。 塑化能力、注射量、成型周期三者关系：
Q 3.6G t
式中
Q——塑化能力（kg/h） G——注射量（聚苯乙烯，g） t——成型周期（s）
（4）模具的最小与最大厚度 指闭模状态下，移动模板与固定模板之间的最大和最小 距离，其差值为调模行程。
8. 空循环时间：指注射机在没有塑化、注射、保压、冷却、 取出制品等动作时，完成一个循环所需要的时间。
合模 注射座前进 注射座后退 开模
第六章 塑料注射机
图6-22 模具厚度与开模行程——液压式合模
第六章 塑料注射机
6.2.2
注射机的基本参数
2．注射压力：指螺杆或柱塞施加于熔料上单位面积的力。 注射压力选择：应综合考虑塑料的性能、制品形状、壁 厚和精度要求、浇注系统和模具结构等因素。 方法：先凭经验进行粗选，再依据生产情况调整修正。 选用规则：
• • • • • 塑料流动性好，制品壁厚、形状简单——≤70~80MPa 塑料粘度较低，制品形状和精度一般——100~120 MPa 塑料粘度高或中等，制品形状较复杂，精度有要求——140~170 MPa 塑料粘度较高、薄壁、长流程，制品壁厚不均、精度要求严格—— 180~220 MPa 优质精密微型制品——250~360 MPa，个别达400 MPa以上
注塑的工艺流程
注塑的工艺流程注塑是一种常见的塑料加工方法，广泛应用于各种塑料制品的生产中。
注塑工艺流程包括模具设计、原料准备、塑料熔化、注塑成型、冷却固化和脱模等环节。
下面将对注塑的工艺流程进行详细介绍。
首先，注塑的工艺流程始于模具设计。
根据所需产品的外形和尺寸要求，设计师会绘制相应的产品图纸，并制作出注塑模具。
模具可以分为上模和下模两部分，上模用于依据产品外形复制模具，下模用于支撑产品，使其形成所需的空腔结构。
完成模具设计后，接下来是原料准备。
根据产品的要求和使用目的，选择合适的塑料颗粒作为原料。
塑料颗粒通常是以颗粒状或粉末状的形式存在，需要经过称重、筛选、混合等处理，以保证原料的质量和配比的准确性。
在原料准备完成后，开始进行塑料熔化。
首先将原料颗粒放入注塑机的料斗中，然后通过加热和螺旋推进进料，使原料逐渐熔化。
在熔化过程中，需要控制熔融温度和熔融时间，以确保原料完全熔化，并保持合适的熔融状态。
当原料熔化完成后，进入注塑成型环节。
熔融的塑料通过喷嘴进入注塑模具中，在模具空腔内形成所需的产品形状。
同时，注塑机会施加一定的压力，以保证塑料充填到模具空腔的每个角落，避免产生空洞和缺陷。
注塑成型过程中，需要掌握注塑时间和注塑压力的控制。
注塑时间包括充注时间和保压时间，充注时间是塑料充填到模具空腔所需的时间，保压时间是保持一定压力的时间，以保证产品的密实性和尺寸的准确性。
注塑压力则是控制塑料充填和产品脱模的关键参数，需要根据产品的尺寸和结构进行调整。
注塑成型后，需要进行冷却固化。
模具会通过水冷却系统将产品表面的热量散发出去，使产品快速降温和固化。
冷却时间根据产品的厚度和材料的熔点来调整，以确保产品具有足够的强度和稳定性。
最后，产品脱模。
当产品冷却固化完成后，模具会分开，将成品产品从模具中取出。
有些产品可能需要进行后续的修整、打磨、组装等工序，以满足产品的整体要求。
综上所述，注塑工艺流程是一个复杂而严谨的过程，需要合理的模具设计、准备好的原料、精确的注塑参数和适当的后续处理。
注塑流程图
注塑流程图
注塑流程图是指注塑工艺的流程图，主要用于描述注塑产品的制造流程。
注塑是一种常见的塑料加工方法，通过将熔融塑料注入模具中，通过冷却固化后取出成型的产品。
以下是一份关于注塑流程图的简要描述：
第一步：原料准备
在注塑制造过程中，需要准备合适的塑料原料。
通常使用的塑料原料有聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)等。
在原料准备过程中，需要将原料进行加热熔化，以便于注入模具。
第二步：模具设计与制造
在注塑流程中，需要根据产品的设计要求制造相应的模具。
模具的设计与制造是注塑流程中非常关键的一步。
模具的设计需要考虑产品的形状、尺寸、材料以及制造成本等因素。
第三步：注塑操作
注塑操作是注塑流程中的核心环节。
注塑操作包括以下几个步骤：注塑机预热、关闭模具、塑料熔化和注入、保压冷却、模具开启、产品取出等。
第四步：产品处理
在注塑流程中，取出模具中的成型产品后，需要进行后续的处理工序。
产品处理包括去除余料、修整边角、清洗、表面处理等。
第五步：质量检验
质量检验是注塑流程中的重要环节。
需要对注塑产品进行外观质量、尺寸精度、密度等检测，并且进行合格与否的判定。
第六步：包装与出货
注塑产品经过质量检验合格后，需要进行包装，并准备出货。
产品包装通常采用纸箱、木箱或塑料袋等包装方式，以确保产品在运输过程中的安全。
注塑流程图是一个较为复杂的流程，其中涉及到多个关键环节。
通过注塑流程图，可以清晰地展示出注塑产品制造的整个过程，帮助制造商更好地进行生产计划和管理。
注塑成型工艺流程及工艺参数
注塑成型工艺流程及工艺参数塑件的注塑成型工艺过程主要包括填充——保压——冷却——脱模等4个阶段，这4个阶段直接决定着制品的成型质量，而且这4个阶段是一个完整的连续过程。
1、填充阶段填充是整个注塑循环过程中的第一步，时间从模具闭合开始注塑算起，到模具型腔填充到大约95%为止。
理论上，填充时间越短，成型效率越高，但是实际中，成型时间或者注塑速度要受到很多条件的制约。
高速填充。
如图1-2所示，高速填充时剪切率较高，塑料由于剪切变稀的作用而存在粘度下降的情形，使整体流动阻力降低；局部的粘滞加热影响也会使固化层厚度变薄。
因此在流动控制阶段，填充行为往往取决于待填充的体积大小。
即在流动控制阶段，由于高速填充，熔体的剪切变稀效果往往很大，而薄壁的冷却作用并不明显，于是速率的效用占了上风。
λ低速填充。
如图1-3所示，热传导控制低速填充时，剪切率较低，局部粘度较高，流动阻力较大。
由于热塑料补充速率较慢，流动较为缓慢，使热传导效应较为明显，热量迅速为冷模壁带走。
加上较少量的粘滞加热现象，固化层厚度较厚，又进一步增加壁部较薄处的流动阻力。
λ由于喷泉流动的原因，在流动波前面的塑料高分子链排向几乎平行流动波前。
因此两股塑料熔胶在交汇时，接触面的高分子链互相平行；加上两股熔胶性质各异（在模腔中滞留时间不同，温度、压力也不同），造成熔胶交汇区域在微观上结构强度较差。
在光线下将零件摆放适当的角度用肉眼观察，可以发现有明显的接合线产生，这就是熔接痕的形成机理。
熔接痕不仅影响塑件外观，同时由于微观结构的松散，易造成应力集中，从而使得该部分的强度降低而发生断裂。
一般而言，在高温区产生熔接的熔接痕强度较佳，因为高温情形下，高分子链活动性较佳，可以互相穿透缠绕，此外高温度区域两股熔体的温度较为接近，熔体的热性质几乎相同，增加了熔接区域的强度；反之在低温区域，熔接强度较差。
2、保压阶段保压阶段的作用是持续施加压力，压实熔体，增加塑料密度（增密），以补偿塑料的收缩行为。
注塑成型工艺流程及工艺参数详解
注塑成型工艺流程及工艺参数详解注塑成型塑件的注塑成型工艺过程主要包括填充——保压——冷却——脱模等4个阶段，这4个阶段直接决定着制品的成型质量，而且这4个阶段是一个完整的连续过程。
◆◆1.填充阶段◆◆填充是整个注塑循环过程中的第一步，时间从模具闭合开始注塑算起，到模具型腔填充到大约95%为止。
理论上，填充时间越短，成型效率越高，但是实际中，成型时间或者注塑速度要受到很多条件的制约。
高速填充。
高速填充时剪切率较高，塑料由于剪切变稀的作用而存在粘度下降的情形，使整体流动阻力降低；局部的粘滞加热影响也会使固化层厚度变薄。
因此在流动控制阶段，填充行为往往取决于待填充的体积大小。
即在流动控制阶段，由于高速填充，熔体的剪切变稀效果往往很大，而薄壁的冷却作用并不明显，于是速率的效用占了上风。
低速填充。
热传导控制低速填充时，剪切率较低，局部粘度较高，流动阻力较大。
由于热塑料补充速率较慢，流动较为缓慢，使热传导效应较为明显，热量迅速为冷模壁带走。
加上较少量的粘滞加热现象，固化层厚度较厚，又进一步增加壁部较薄处的流动阻力。
由于喷泉流动的原因，在流动波前面的塑料高分子链排向几乎平行流动波前。
因此两股塑料熔胶在交汇时，接触面的高分子链互相平行；加上两股熔胶性质各异（在模腔中滞留时间不同，温度、压力也不同），造成熔胶交汇区域在微观上结构强度较差。
在光线下将零件摆放适当的角度用肉眼观察，可以发现有明显的接合线产生，这就是熔接痕的形成机理。
熔接痕不仅影响塑件外观，同时由于微观结构的松散，易造成应力集中，从而使得该部分的强度降低而发生断裂。
一般而言，在高温区产生熔接的熔接痕强度较佳，因为高温情形下，高分子链活动性较佳，可以互相穿透缠绕，此外高温度区域两股熔体的温度较为接近，熔体的热性质几乎相同，增加了熔接区域的强度；反之在低温区域，熔接强度较差。
◆◆2.保压阶段◆◆保压阶段的作用是持续施加压力，压实熔体，增加塑料密度（增密），以补偿塑料的收缩行为。
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5.塑料平均温度分布可用来评估可能发生热点所在，作为冷却水管安排的参考。
配合冷却分析，设计适切的冷却水管路安排。
四、塑料容积温度(Bulk Temperature)
以不同颜色显示保压结束瞬间，肉厚方向考虑速度加权的平均温度分布情形。
代表动态的平均温度。
由于静止区域(速度u=0)加权为零，代表忽略静止区域对平均温度的贡献，因此可以看出热对流对于温度分布的效应，滞流区域及黏滞加热区域的温度分布情形。
一般而言，充填过程中之体积温度分布情形应反映出塑料充填流动的趋势，如图39所示。
图39
判图重点:
1. 若容积温度高于料温设定，显示有黏滞加热(viscous heating)的放热现象。
2. 若局部容积温度过高，显示有局部热点(hot spot]产生，使塑件有烧焦裂解之虞。
3．容积温度较高的区域代表塑料持续流动，热融胶不断注入。
反之，容积温度接近均匀的区域或低温区域，代表塑料几乎不再流动。
4．由容积温度分布可以判别塑件在充填过程中，热塑料对流传热的效应大小，辨别滞料区域所在，预测短射现象及发生位置。
五.塑料压力分布(Pressure Distribution)
以不同颜色显示保压结束瞬间模穴各处压力分布情形，如图40、图41所示。
图40
图41
判图要点:
1.压力分布是否均匀?显示压力传递效果。
2．评估模具中肉厚及温度对于压力分布及损耗的影响。
3．压力损耗情形。
流道、浇口、模穴损耗压力情形。
以判别流道、浇口是否过小，损耗过度压力?
4.多点进浇时可评估各浇口压降情形，以找出占优势之浇口位置(压降较小者);淘汰多余之浇口(压降过大、流量较小者)。
5.多模穴模具可以评估各模穴浇口/模穴内部压力分布是否均匀，以进行流动平衡。
六.塑料剪切应力分布(Shear Stress Distribution)
以不同颜色显示保压结束瞬间模穴各处剪切应力分布情形。
剪切应力代表塑料在加工过程中由于剪切流动造成的应力大小。
可由图判别塑
料流动应力是否过高，以作为是否使塑料产生裂解及过度残余应力(residual stress)的参考。
判图要点:
1.剪切应力分布情形是否均匀，值大小为何?若分布不均是为应力集中(stress concentration)，亦使成形品发生翘曲变形问题。
2.若剪切应力过高(如大于1MPa),有可能使塑料遭受过大应力，影响强度。
3.充填结束瞬间，由于充填体积变少，流量固定时射速相对增加，加上料温较冷，黏度较高，因此最后充填位置的剪切应力偏较高。
七.塑料剪切率分布(Shear Rate Distribution)
以不同颜色显示保压结束时间模穴各处剪切率分布情形。
剪切率代表塑料在加工过程中被剪切变形的速率，也是速度变化大小的度量。
剪切速率越大，代表塑料被变形的速率越高，分子链遭受激烈之变形速率。
因此剪切率分布与速度梯度(velocity gradient)变化有关，也与分子链配向性(molecular orientation)有关。
可由图判别塑料流动剪切率是否过高，扯断塑料高分子链，产生裂解，影响成品强度。
同时可判断是否有过度黏滞加热(Viscous heating)的现象。
判图要点:
1．剪切率分布情形是否均匀，值大小为何?一般而言剪切率较大区域见于浇口、以及肉厚较薄的位置。
2．若剪切率过高(如大于10,000 1/sec)，有可能使塑料高分子链遭受过大变形而断裂，影响强度。
八、塑料体积收缩率分布(Volumetric Shrinkage Distribution)
以非晶性塑料为例，在加工过程中压力、温度及体积变化关系如图42所示。
图42
以下针对图42作一说明:
1 : 塑料开始填人模具，压力逐渐升高。
1-2 : 模穴充填阶段，模穴压力逐渐增加至设定之射压。
2 : 模穴充填结束，压力切换至保压压力。
2-3 : 模穴保压/压缩(compression)阶段，模穴压力上升至设定保压压力值。
3 : 模穴压力达到最高值(30-1OOMPa左右)。
3-4 : 保压阶段由压缩切换至静置段(holding stage)。
由于塑料部份回流(backflow)，造成模穴背压稍微下降。
4 : 保压/静置阶段开始。
4-5 : 静置阶段，由于冷却造成压力下降。
固化层厚度逐渐增加，塑料继续补偿收缩造成比容降低。
5 : 浇口封口(gate freeze-off)，保压/静置阶段结束。
5-6 : 塑料继续冷却收缩，造成压力下降。
6 : 模穴压力降至常压(一大气压)。
此时塑件体积与模穴体积相同。
塑件开始模内收缩(mold shrinkage)。
6-7 : 定压冷却阶段(isobaric cooling)，塑件持续收缩。
7 : 开模及塑件脱模(demolding)。
7-8 : 脱模后定压冷却(post mold isobaric cooling)。
8 : 最后达热平衡(themal equilibrium)之塑件。
塑件收缩取决于其热膨胀与可压缩性，也就是塑件之PVT关系。
若至温下模穴体积为Vc，塑件脱模后体积为V，则可定义塑件的体积收缩率(volumetric shrinkage)为:
塑件脱模后体积遵循PVT变化关系，随温度压力而变化。
保压分析以不同颜色显示塑料在保压结束后，塑件冷却至室温时(25C)，由塑料压力-体积-温度(PVT)特性造成的体积收缩率分布情形。
若塑料为不压塑料(incompressible material)，密度为固定值，则显示出来之体积收缩率为零,由PVT效应造成之收缩率为零。
若塑料的密度或比容是温度及压力的函则将随塑料在模穴不同位置压力及温度的差异，其体积收缩率亦有分布情形。
一般而言，在相同保压压力跟温度条件下，高温区的结晶性塑料要较非晶塑料高;在低温区则反较非晶性塑料低，比容变化较为明显。
保压压力降低塑料比容较大。
保压压力跟料温是控制塑件体积跟密度的重要程序变量，图43、图44所示。
图43
图44
塑件在保压阶段的收缩情形主要取决于保压程度大小，也就是塑料补偿收缩的程度。
在保压阶段，模温较低，持续冷却塑料;塑料温度不断下降而密度及黏度持续升高，造成热塑料不易补入。
因此塑料补缩能取决于保压压力大小以及维持该压力在模穴内传递的时间。
此过程将持续到浇口封口为止。
因此收缩率受到保压压力及保压时间影响:
保压压力越大，保压时间越长，成型品收缩率越低。