塑料成型技术现状与发展
注塑模具深度
绪论1塑料模具的现状及发展我国塑料模具工业从起步到现在,历经了半个多世纪,有了很大的发展｡模具水平有了较大提高｡在大型模具方面已经生产大屏幕彩电塑壳注塑模具等｡精密塑料模具方面 已经生产照相机塑料件模具､多型腔小模数齿轮模具及塑封模具｡在成型工艺方面:多材质塑料成型模､高效多色注塑模､抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展｡气辅注射成型技术的使用更加成熟｡热流道模具开始推广,有些企业的采用率达20%以上 一般采用内热式或外热式热流道装置｡少数单位还采用了具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具｡但总体上热流道的采用率达不道10% 与国外的50%-60%相比差距较大｡模具产品是工业产品制造的基础,模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一｡西方发达国家为了适应工业产品品种多､更新快､市场竞争激烈的局面,加强了对生产周期短､精度高､寿命长､成本低的模具产品的研究和开发,近十多年来,国外先进国家的模具技术水平得到了飞速发展｡我国的模具行业近年来发展很快,据不完全统计,目前模具生产厂共有2万多家,从业人员约有50多万人,全年模具行业产值约360亿元,总量供不应求,出口约2亿美元,进口约10亿美元｡当前,我国模具行业的发展具有如下特征:大型､精密､复杂､长寿命､中高档模具及模具标准件发展速度快于行业总体发展水平;塑料模和压模成比例增长;专业模具厂家数量及其生产能力增加较快;“三资”企业及私营企业发展迅速;股份制改造步伐加快等｡我国模具总量虽然已位局世界第三,但设计制造水平总体上落后于德､美､日､法､意等发达国家,模具商品化和标准化程度也低于国际水平｡全球制造业正以垂直整合的模式向中国及亚太地区在转移,中国正成为世界制造业的重要基地｡制造业模式的变化,必将产生对新技术的需求,也必将导致CAD技术的发展｡同时,由于网络技术的大面积的应用,将在更大程度上改变制造业的模式｡作为产品制造的重要工艺装备､国民经济的基础工业之一的模具工业将直接面对竞争的第一线,模具工业除需要“高技艺”的从业人员外,还需要更多的“高技术”来保证｡模具属单件生产,又是订单生产｡目前新产品的结构越来越复杂､质量要求越来越高､交货期越来越短,这就对模具设计和制造提出了更高的要求｡一方面是新产品无经验可凭,另一方面又希望一次试模成功,以缩短周期､降低成本｡一个产品由设计到生产的过程大致如下:产品设计→模具设计→模具制造→试模→产品生产｡其中,模具设计起着特殊的作用,它要将产品设计的理念“实现化”,一直到试模出合格制品,模具设计的任务才算完成和成功｡第1章塑件的成型工艺性分析1材料的选择该塑件为饮水机接水盒,它要与另外部件匹配使用,但没有太高的配合精度,所以从塑件的使用性能上分析,其必须具备有一定的综合机械性能,包括良好的机械强度,一定的弹性和耐油性,耐水性,化学稳定性和电气性能｡而符合以上性能的有多种塑料材料,从材料的来源以及材料的成本和调配颜色来看,ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)比较适合｡ABS是目前世界上应用最广泛的材料,它来源广,成本底,符合该塑件成型的特性｡因此制作该塑件选用ABS塑料｡表1.1.1 ABS的主要技术指标密度比溶吸水率收缩率热变形温度1.02~1.16 0.8~0.98 0.2%~0.4% 130~160 0.3%~0.8% 83~103. 抗拉强度拉伸弹性模量弯曲强度冲击强度比体积50Mpa 1.8X107 80Mpa 11HB 9.7HB 0.86~0.96表1.1.2 ABS的注射工艺参数注射机类型螺杆转数喷嘴形式喷嘴温度螺杆式50~70 直通式180~190｡料筒的温度模具温度注射压力保压力190-200 200-220 170-190 50~70 60~90Mpa 30-~60 Mpa 注射时间保压时间冷却时间成型周期3~-5 S 15~30 S 10~30 S 30~70S预热温度预热时间计算收缩率80~85 2~3h 03~08%ABS无毒,无味,呈微黄色,成型的塑料件有较好的光泽｡密度为1.02-1.05g/cm3｡ABS有极好的抗冲击强度,且在低温下也不迅速下降｡有良好的机械强度和一定的耐磨性,耐寒性,耐油性,耐水性,化学稳定性和电气性能｡ABS有一定的硬度和尺寸稳定性,易于成型加工｡经过调色可配成任何颜色｡其缺点是耐热性不高,连续工作温度为70度左右,热变形温度约为90度左右｡耐气候差,在紫外线作用下易变硬发脆｡其成型特点:ABS在升温时黏度增高,所以成型压力较高,塑料上的脱模斜度稍大｡ABS吸湿性强,含水量应小于0.3﹪,必须充分干燥,要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥,成型前加工要进行干燥处理｡流动性中等,溢边料0.04mm左右｡易产生熔接痕,模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力;在正常的成型条件下,壁厚,溶料温度及收缩率影响极小｡ABS无定型塑料,其品种很多,各品种的机电性能及成型特性也各有差异,应按品种确定成型方法及成型条件｡ABS成型收缩率,拉伸模量,泊松比与刚的摩擦因素见下页表1.1.3.表1.1.3 ABS成型收缩率,拉伸模量,泊松比与钢的摩擦因素塑料名称成型收缩率/%拉伸模量E/X103Mpa泊松比U 与钢的摩擦系数fPE 1.5-3.5 0.212-0.98 0.49 0.23-0.5 PP 0.4-3.0 1.6-6.2 0.43 0.49-0.51 PS 0.2-0.8 1.4-8.9 0.38 0.45-0.75 ABS 0.1-0.7 1.91-1.98 0.38 0.20-0.252塑件的几何形式及结构分析(如下图示)﹕图1.2.1 塑件里面图图1.2.2 塑件正面图2.1脱模斜度脱模斜度取决于塑件的形状,壁厚及塑料的性能和收缩率｡本塑件由于型腔深度一般,但由于考虑到塑件跟饮水机其它部件配合使用,且配合精度不高,所以塑件两侧要有角度,所以要使塑件强行脱模的方式,而且往外偏有个小角度;本塑件要有足够的强度和刚度,才能经受推件杆的推力而不使塑件变形,该产品壁厚均匀:本产品取1.5mm.表1.2.1塑料制品的脱模斜度脱模斜度塑料制品材料塑件外表面塑件内表面ABS塑料40′~1°20′35′~1°2.2壁厚塑件的壁厚是最重要的结构要素,是设计塑件时必须考虑的问题之一｡应该考虑尽量采用均匀壁厚,所以该塑件壁厚取为1.5mm,可保证塑件的刚度､强度,可防止塑件产生内应力以及气泡､缩孔等各种质量缺陷｡表1.2.1 塑件壁厚选择塑料种类制件最小壁厚小型产品壁厚中型产品壁厚大型产品壁厚塑料ABS 0.75 1.5 2 3~3.52.3 形状该塑件为壳状零件,内部结构对称,外形中等,形状简单,尺寸精度不算高,壁厚均为1.5mm,材料是ABS收缩率取0.05%,净重约42G,塑件外形长160mm,宽60mm,高40mm.由于塑件为壳形零件,且局部有凹槽,为了减小加工难度,降低制作成本,所以采用凸凹模｡2.4支承面塑件的支承面应充分保证其稳定性,一般不以塑件的整个底面作为支承面而将底面设计成凹凸形,或在凹入面增加加强肋｡所以该塑件以凸边所在的面为支承面,这样可以达到整个底平面的平直｡2.5圆角该塑件四周为过渡圆弧,可避免应力集中,增加强度和延长寿命,且圆角半径与壁厚的关系符合要求｡2.6加强肋为确保塑件制品的强度和刚度及避免塑件变形,故该塑件内部四周设计有加强肋｡2.7.塑件精度的选择:该塑件外观质量要求稍高,参考表3~9(精度等级的选用),该塑件为一般精度,故其精度等级为7级｡另外,根据参考资料模具工程大典,成形表面粗糙度一般为Ra0.1~0.2um,特殊要求的为Ra0.025~0.1um,配合表面Ra0.8um,其余表面Ra1.6~6.3um｡因此在设计时,要考虑粗糙度的选择｡所该接水盒的外边面粗糙度为Ra1.6 um,内表面为3.2~6.3 um｡第2章设备的选择与校核为了保证注射质量和充分发挥设备的能力,应根据注射模一次成型的塑料体积和质量来初步确定注射机的类型｡根据理论和在实际生产中的经验得出塑件和浇注道之间材料的总和应该在注射机理论注射量的50%~80%之间｡(初步估算浇注系统的质量为40g)初步选定注射机为XS-ZY-250/1250:1型腔数量的确定因型腔数量与注射机的塑化速率､最大注射量及锁模量等参数有关,因此有任何一个参数都可以校核型腔的数量｡一般根据注射机的最大注射量来确定型腔数量n;n ≤(Km0-m2)/m1式中K——注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8;m0——注射机允许的最大注射量(g或cm³);cm);m2——浇注系统所需塑料质量或体积(g或3cm)｡m1——单个塑件的质量或体积(g或3由此可求出:n≤(0.8*270-40)/42≈4.2.故取n=4满足设计要求｡2注射机参数的校核2.1 注射量校核模具型腔是否能充满与注射机允许的最大的注射量密切相关,设计模具时,应保证注射模内所需熔体总量在注射机实际的最大注射量范围内｡根据生产经验,注射机的最大注射量是其允许最大注射量(额定注射量)的80%,由此有:n m1+ m2≤80%m04⨯42+40≤0.8⨯270即208≤216 (符合要求)2.2 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核注射成型时,塑件在模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素,其数值越大,需要的锁模力也就越大｡如果这一数值超过了注射机允许使用的最大成型面积,则成型过程中将会出现涨模溢料现象｡因此,设计注射模时必须满足下面关系:A=nA1+A2A1——单个塑件在模具分型面上的投影面积,该塑件为9318.16mm2;A2——浇注系统在模具分型面上的投影面积,约为A1的0.2~0.5倍,该设计取0.4;总的投影面积计算为:A=nA1+A2=4×9318.16+0.4×9318.16=409999.904≈410000 mm2锁模力的校核:F m≥F型=AP型式中,F m—注射机的额定锁模力为1250KN;P 型—模具型腔内塑料熔体平均压力(Mpa),通常为20~40 Mpa,此设计中取35Mpa;所以F 型=41000×35=143.5 KN,则F m ≥F 型 (符合要求)故该注射机符合要求｡其技术参数如下:XS-ZY -250注射机主要技术参数单位 XS-ZY -250 额定注射量 cm³ 250 螺杆直径 mm 45 注射压力 MPa 160 注射速率 g/s 110 塑化能力 g/s 18.9 锁模力 kN 1250 螺杆转速 r/min 10~200 拉杆内间距 mm 415×415 移模行程 mm 360 模具最大厚度 mm 550 模具最小厚度 mm 150 锁模形式 双曲肘 喷嘴口直径 mm 3定位孔直径mm160型号项目喷嘴球半径mm SR152.3 开模行程的校核开模取出塑件所需要的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程｡对于XS-ZY-250注塑机来说,其最大开模行程有注塑机曲轴机构的最大行程决定,于模具厚度无关｡双分型面注射模,其开模行程按下式校核:S≥H1+H2+ a +(5~10)mm式中S——注塑机的最大开模行程(mm);H1——塑件脱出距离(也可作为凸模高度)(mm);H2——塑件高度(mm);a ——中间板与定模的分开距离(mm);已知H1=70mm H2=40 mm a=65 mm所以H1+H2+ a +(5~10)=70+40+65+(5~10)=180~185(mm)又由于XS-ZY-250卧式注塑机的移模行程为360mm185 mm﹤360mm所以开模行程也符合要求｡2.4脱模力QQ=Lhp(fcosα-sinα)式中L—型芯或凸模被包紧部分的周长(cm);h—被包紧部分的深度(mm);p—由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力,一般去7.8~1.8Mpa;f—摩察系数,一般取0.1~.2;α—脱模斜度(º)｡而对于不通孔的壳型塑件脱模时,需克服大气压力造成的阻力(Q H),即Q H=1×FF—为垂直于推出型芯方向的投影面积(cm2)｡并设大气压力为0.09 Mpa,则Q H=F所以,当不塑件对型芯的粘附力时,其总的脱模力(Q总)为Q 总= Q+ Q H计算时,为使脱模力(Q 总)大于诸因素造成的阻力,仍须修正以确定脱模力｡ 由零件图得L=42.663cm h=40mm p=9.8 Mpa f=1.5 α=0.5 º 所以Q 总=42.663×40×9.8×(0.15×cos0.5 º- sin0.5 º)+0.09≈2362.55N推杆推顶接触总面积a=8×π×﹙28﹚2=401.92(mm 2)则接触压力校核为 σ=aQ 总=92.40155.2362 Mpa ≈5.88 Mpa ﹤σp=14 Mpa由此可知,该模具推杆的推顶总面积是可行的｡第3章 浇注系统和排溢系统的设计1 塑料制件在模具中的位置1.1型腔数量及排列方法1).有以上计算得出,型腔数为4,即一模四件｡2).此塑件结构比较对称,故塑件在模具型腔位置成对称布局｡ 型腔的排列应遵循以下原则:当采用一模多腔时,型腔在模板上通常采用圆形排列,H 形排列,直线排列以及复合排列等｡在设计时应遵循以下要点:①尽可能采用平衡式排列,以便构成平衡式浇注系统,保证制品质量的均一和稳定｡ ②型腔布置和浇口开设部位应力求对称,以防止模具承受偏载而产生溢料现象｡ ③尽可能使型腔排列得紧凑,以便减小模具的外形尺寸｡④型腔的圆形排列所占的模板尺寸大,虽然有利于浇注系统的平衡,但加工困难,除圆形制品和一些高精度制品外,在一般情况下常用直线排列和H 形排列｡浇注系统的尺寸是否合理不仅对塑件性能､结构､尺寸､内外在质量等影响效大,而且还在与塑件所用塑料的利用率､成型效率等相关｡ 对浇注系统进整体设计时,一般应遵循如下基本原则:① 了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性｡②采用尺量短的流程,以减少热量与压力损失｡③浇注系统的设计应有利于良好的排气｡④防止型芯变形和嵌件位移｡⑤便于修整浇口以保证塑件外观质量｡⑥浇注系统应结合型腔布局同时考虑｡⑦流动距离比和流动面积比的校核｡综上分析,型腔排列选用H形排列｡图4.1.1 型腔布置图2分型面的设计分型面是决定模具结构形式的重要因素,它与模具的整体结构和模具的制造艺有切关系,并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模｡将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分,这些可以分离部分的接触表面分开时能够取出塑件及浇注系统凝料,当成型时又必须接触封闭,这样的接触表面称为模具的分型面｡根据塑件的形状和尺寸,由于此塑件为外观件,且在侧边为配合部位要求较高,故采用针点式浇口,选用单一平直分型面｡本模具采用平直分型面有以下优点和符合设计基本原则:1)分型面在塑件外形最大轮廓处;2)便于塑件顺利脱模;3)保证塑件的精度要求;4)满足塑件的外观要求;5)便于模具加工制造;6)减少塑件在合模分型面上的投影面积,可靠锁模避免涨模溢料现象;7)有利于排气;8)保证抽心机构顺利抽心;9)保证斜销机构顺利退出｡3浇注系统的设计浇注系统是指凝料熔体从注射机喷嘴射出后到达型腔之前在模具内流经的通道｡浇注系统分为普通流道的浇注系统和热流道的浇注系统两大类｡浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节,它对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影响｡该模具采用普通流道浇注系统,普通浇注系统一般由主流道､分流道､浇口和冷料穴等四部分组成｡浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能､结构､尺寸､内外在质量等影响很大,而且还对塑件所用的塑料的利用率､成型生产效率等相关,因此这是一个重要环节｡浇注系统设计主要包括主流道,分流道,浇口和冷料穴四部分｡它的主要作用是将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔,同时使型腔内的气体能及时顺利排出,将注射压力有效地传递到型腔的各个部位,以获得形状完整､内外在质量优良的塑料制件｡浇注系统的设计应遵循浇注系统的设计原则:(1)排气量好;(2)流程短;(3)防止型芯和嵌件变形;(4)整修方便;(5)防止塑件翘曲变形;(6)合理设计冷料穴和排溢槽;(7)浇注系统的断面积和长度此外,设计浇注系统应注意以下几点:1).流道应尽量减小弯折,表面粗糙度为Ra1.6到Ra0.8um,2).应按型腔布局设计,尽量与模具中心线对称,3).应避免在模具的单面开设浇口,否则会造成注射时受力不均,4).设计主流道时,避免熔融的塑料冲击小直径型芯及镶件,以免产生弯曲或折断｡5).在满足塑料成型和排气良好的前提下,要选取短的流程,这样可缩短填充时间,6).能顺利地引导熔融塑料填充各个部位,7).在成批塑料制品生产时,在保证产品质量前提下,要缩短冷却时间及成型周期｡3.1主流道的设计主流道(俗称浇口套)是塑料熔体的流动信道,在卧式注射机上主流道垂直于分型面,由于本塑件在内部开了一个比较大的槽,可让主流道设于该处｡主流道的设计要点:①浇口套的内孔呈圆锥形,锥度为2到6度｡若锥度过大会造成压力减弱,流速减慢,塑料形成涡流,熔体前进时易混进空气,产生气孔;锥度过小,会使流速增大,热量损耗大,表面粘度上升,造成注射困难｡②浇口套进口的直径d应比注射机喷嘴孔直径d1打1到2mm｡若等于或者小于注射机喷嘴直径,在注射成型时会造成死角,并积存塑料,注射压力下降,塑料冷凝后脱模困难｡③浇口套内孔出料口处应设计成圆角r,一般为0.5到3mm｡④浇口套与注射机喷嘴接触处球面的圆弧度必须温和｡设模具浇口套球面半径为R,注射机球面半径为r,其关系式如下:R=r+0.5—1mm 浇口套球面半径比注射机喷嘴球面半径大,接触式圆弧度吻合的好｡⑤浇口套长度应尽量短,可以减少冷料回收量,减少压力损失和热量损失｡⑥浇口套锥度内壁表面粗糙度为Ra1.6到Ra0.8um,保证料流顺利,易脱模｡⑦浇口套不能制成拼块结构,以免塑料进入接缝处,造成冷料脱模困难｡⑧浇口套的长度应与定模板厚度一致,它的端部不应凸出在分型面上,否则会造成合模困难,不严密,产生溢料,甚至压坏模具｡⑨浇口套部位是热量最集中的地方,为了保证注射工艺顺利进行和塑件质量,要考虑冷却措施｡主流道尺寸的确定为使凝料能顺利拔出,设计成圆锥形,锥角取4°,选用材料为T10A,热处理要求淬火53~57HRC｡其主要尺寸可由以下计算获得:主流道小端直径d=R+(0.5~1)=3+1mm=4mm;主流道球面半径SR=R1+(1~2)=15+1mm=16mm;球面配合高度h=3~5㎜,取h=3㎜;主流道锥角α=2°~6°,取α=4°;主流道长度L根据本塑件实际情况确定浇口套的形状和尺寸;3.2分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体DF 的流动信道,它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前通过截面积的变化及流向变换来获得平稳流态的过滤段.因此要求所设计的分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态,使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔,并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小,能将塑料熔体均衡分配到各个型腔｡该塑件采用内浇口,因塑件的外形尺寸比较大﹐故要设置分流道｡分流道设计的设计要点:①在保证正常的注射成型工艺条件下,分流道的截面应尽量小,长度尽量短｡②较长的分流道应在末端开设冷料穴,以便容纳注射开始时产生的冷料和防空气进入模具型腔内｡③在多型腔注射模具中,各分流道的长度均应一致,长度应尽量缩短,以保证熔融的塑料同时均匀地充满各个型腔｡④当分流道开设在定模的侧边,并从浇口处延伸很长时,要加设分流道拉料杆,便于开模时冷料易脱模｡⑤分流道的表面粗糙度要达到Ra1.6um｡⑥设计分流道时,应先取较小的尺寸,比便于试模后根据实际情况进行修正｡⑦多型腔注射模具的分流道布局取决于型腔布局,要保持相对平衡｡⑧如果分流道较多时,应加设分流锥,分流锥是注射模具及传递模具上的一个重要零件｡3.3浇口位置的选择浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道,它是浇注系统的关键部分｡浇口的形状､数量､尺寸和位置对塑件质量影响很大｡浇口的主要作用是:①型腔充满后,熔体在浇口处首先凝结,防止其倒流;②易于切除浇口凝料;③对于多型腔的模具,用以平衡进料;浇口的面积通常为分流道面积的0.03 ~ 0.09｡浇口的截面有矩形和圆形两种｡浇口长度约为0.5 ~ 2 mm 左右｡浇口的尺寸一般根据经验公式确定,取其下限值,然后在试模时逐步修正｡浇口的形式很多,但无论采用什么形式的浇口,其开设的位置对塑件的成型性能及成型质量影响都很大,浇口位置选择不当会使塑件产生变形､熔熔接痕､凹陷､裂纹等缺陷｡另外,浇口位置的不同还会影响模具结构｡因此,合理选择浇口开设的位置是提高塑件质量的一个重要设计环节｡在选择浇口位置时,需要根据塑件的结构､质量要求与成型工艺条件等综合进行考虑,一般应遵循以下原则:(1)尽量缩短熔体的流动距离;(2)避免熔体破裂现象引起塑件缺陷;(3)浇口应开设在塑件壁厚处;(4)考虑分子定向的影响;(5)减少熔接痕,提高熔接强度｡此外,在选择浇口位置和形式时,还应考虑到浇口容易切除,痕迹不明显,不影响塑件外观质量,流动凝料少等因素｡3.4冷料穴的设计冷料穴是浇注系统的结构组成之一｡冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料,以避免这些冷料注入型腔,即影响熔体充填的速度,又影响成型塑件的质量｡主流道末端的冷料穴除了上述作用外,还便于在该处设置主流道拉料杆,住宿结束模具分型时,在拉料杆的作用下,主流道凝料从定模浇口套中被拉出,最后由推出机构将塑件和浇注系统凝料一起推出模外｡为便于拉料杆将主流道凝料拉出,选用底部带有拉杆的Z形冷料穴,这类冷料穴的底部由一根推杆组成,推杆装于推杆固定板上｡在设计时应注意,冷料穴的大小要适宜,一般情况下,主流道冷料穴圆柱体的直径为6~12mm,其深度为6~10mm,对于大型制品,冷料穴的具体尺寸可适当加大｡3.5排气系统的设计为了使塑料熔体能顺利充填模具型腔,必须将浇注系统型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模外｡如果型腔内因各种原因产生的气体不能被排除干净,塑件上就会形成气泡,产生熔接不牢､表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷,因此在进行模具设计时必须考虑型腔的排气问题｡注射模成型时排气通常用如下四种方式进行:（1）利用配合间隙排气（2）在分型面上开设排气槽排气（3）利用排气塞排气（4）强制性排气在分型面上开设排气槽是注塑模排气的主要形式｡该设计就利用在分型面上开设排气槽来进行排气｡设计成燕尾式,以便排气顺利､通畅｡开设排气槽应注意到以下几点:①根据进料口的位置,排气槽应开设在型腔最后充满的地方｡②尽量把排气槽开设在模具的分型面上｡③对于流速较小的塑料制品,可利用模具的分型面及顶杆零件配合的间隙进行排气｡④排气槽不要开设在工人操作的一方,以防止塑料在注射时溢出模外,发生烧伤事故｡⑤对于大型塑料注射模具,为了防止溢料,排气槽应开设在模具的分型面上,并成为曲线形｡⑥排气槽的尺寸,应根据塑料的流动性能来选择｡。
我国PET瓶成型设备现状及科学发展(上)
１ １ 开发 思路转 型 ．
分 析 了我 国 Ｐ Ｔ瓶 主要 成 型设 备 的现 状 ， 究 了 Ｅ 研
国际上先 进 的 Ｐ Ｔ瓶 成 型设 备 的先 进 技 术 和发 Ｅ 展趋 势 ， 出 了 自主 创新 科 学 发展 Ｐ Ｔ瓶 成 型设 提 Ｅ
Ｐ Ｔ瓶坯 注射 成 形 设 备 是 高 端设 备 ， 发 的 Ｅ 开
２ ０
塑料 包装
２１ ０ ０年 第 ２ ０卷 第 ５ 期
我 国 Ｐ Ｔ瓶 成 型 设 备 现 状 及 科 学 发 展 （ ） Ｅ 上
张 友根 （ 宁波海达 塑料 机械 有 限公 司）
摘 要 ： 文 分析 了我 国 Ｐ Ｔ 瓶 成 型 设 备 的 现 状 ， 究 了 国 际上 先 进 的 Ｐ Ｔ 瓶 成 型 设 备 的技 术 进 展 和 发 展 趋 本 Ｅ 研 Ｅ
研发 单 层 Ｐ Ｔ 瓶 坯 的 注 射 成 型设 备 ， 术 含 量 Ｅ 技
低 ， 产效率 低 ， 生 以一模 ９ 为 例 ， ６腔 国际上 先 进 的 瓶 坯 的 注 射成 型产 能 已达 到 每 小 时 ４ ８ ０支 ， ８０ 国 内先 进 水 平 才 刚达 到 ２ ８ ０支 ， 且 产 品合 格 率 ８０ 而
Ｐ Ｔ瓶坯 的注 射 成 型 设 备 包 括 注射 机 、 具 Ｅ 模 及控 制 系统 。国 内 Ｐ Ｔ 瓶 坯 注射 成 型 设 备 主 要 Ｅ
注塑成型机的发展史
注塑成型机的发展史摘要：一、注塑成型机的定义及工作原理二、注塑成型机的发展历程1.初期阶段2.中期阶段3.现代阶段三、注塑成型机的应用领域四、注塑成型机的未来发展趋势正文：一、注塑成型机的定义及工作原理注塑成型机是一种将塑料原料通过加热和压力作用下，使其熔融后注射入闭合好的模腔内，经过固化定型后取得制品的工艺设备。
它的工作原理与打针用的注射器相似，借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入模腔内。
注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料——熔融塑化——施压注射——充模冷却——启模取件。
取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。
二、注塑成型机的发展历程1.初期阶段：上世纪50 年代，注塑成型机主要应用于生产低精度、简单的塑料制品，如塑料袋、瓶子等。
这一时期的注塑成型机结构简单，功能单一，生产效率较低。
2.中期阶段：从上世纪70 年代开始，随着塑料工业的迅速发展，注塑成型机得到了改进和升级。
这一阶段的注塑成型机采用了液压驱动，具有较高的注射压力和速度，能够生产精度较高的塑料制品。
同时，机型也逐渐丰富，出现了立式、卧式、全电式等不同类型的注塑成型机。
3.现代阶段：进入21 世纪以来，注塑成型机在技术上取得了重大突破，主要体现在以下几个方面：（1）节能环保：采用伺服驱动技术，降低了能耗，减少了噪音污染。
（2）高速高精度：采用三轴联动功能，实现储料、托模、开模同步进行，提高了生产效率和制品质量。
（3）智能化：通过集成应用，实现自动化生产，提高了生产效率，降低了劳动成本。
三、注塑成型机的应用领域注塑成型机广泛应用于塑料、橡胶、陶瓷等制品的生产，涉及行业包括汽车、家电、电子、包装、建筑等。
快速成型技术的现状及发展趋势
图４ Ｄ Ｆ Ｍ的 工 艺原 理 图
（） ５ｚ维打印 （Ｄ ）：先铺粉 ，利用喷嘴按指定路径将液态粘结剂喷在粉层上 的特定区域，粘结后去除多余 的材料便得 ３Ｐ
到 所 需 的原 形 或 零件 。这 种 方 法适 合 成 型 结 构复 杂 的零件 。 下表 １ 如上 几 种 典 型Ｒ Ｉ 艺 的 比较 ： 是 Ｐ 表 １几 种 典型 成 型 方 法 的 比较 原型 表面 复杂 零件 ｊ 材 、 精度 质量 程度 栉 ｝ 率 粝惆 常 辫 用书 ’ 十 常 生 生产 Ｋ成本 效率 市 场 擀 设备
型的数控代码指导加工 ，再将加工出每个薄层粘结而成形。主要包括如下几个主要步骤 ： （ ） 产品Ｃ 实体模型构建 ： １ Ｄ Ａ 构建 方法有两种 ， 一是可通过概念设计 ， 设计出所需零件 的计算机 三维模型 （ 数字模型、
Ｃ 模型 ）；二是可通过逆向工程 ，通过三维数字扫描仪对产品原 型进行扫描 ，而后结合逆向工程对扫描数据进行处理。 Ｄ Ａ
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瓷粉 进 行 粘 结 或烧 结 的工 艺 还 正在 实验 阶 段 。 （）熔 融 沉 积造 型（Ｄ ４ Ｆ Ｍ） ： 用 热 熔 喷头 ， 半 流 动 状态 的材 料 流 体按 模 型 分 层 数 据 控制 的路 径挤 压 出来 ， 在 指定 的 采 使 并
位置沉积、凝固成型 ，这样逐 层沉积、凝固后形成整个原型 ，具体工艺原理如图５ 所示。这种方法的能量传输和材料传输均 不同于前面三种方法，系统成本较低； 由于喷头的运动是机械运动，速度有一定 限制 ， 以加工时间较长， 但 所 且其材料使 用范
步 （ 并行 ）工程 的实施 ； （ ）具有高柔性 ，采 用非接触加 工的方式 ，无需任何工夹具 ，即可快速成型 出具有一定精度和强度并满足 一定功能的 ７
对塑料挤出成型设备发展的几点分析_邹本杰
科技信息1.我国塑料挤出成型机及辅机的发展现状与技术水平分析半个世纪以来，我国的塑料工业经历了从无到有，从小到大的发展过程，尤其是改革开放二十年来得到高速发展，已初步形成了部类齐全的工业体系，从产量上已跻身于世界先进行列。
塑料机械行业是为塑料工业提供技术装备的行业，强劲的市场需求促进塑料机械工业的发展。
以2000年为例，我国塑料机械工业总产值为85.28亿元，进口设备耗费外汇1315亿美元，超过国内塑机总产值。
其中挤出机组产量7784台，同向平行双螺杆挤出机844台、异向平行及锥形双螺杆挤出机1255台，挤出机组进口1817台，耗资1.16亿美元，出口1625台，创汇0.15亿美元，产品的总体技术水平相当于先进国家的八十年代水平。
当然也不乏一批具备九十年代乃至当今国际领先水平的产品，但一些专用性强的高新技术产品还需依赖进口。
在我国塑料加工业中,几乎1/3～1/2的塑料制品是通过挤出成型来完成。
作为塑机的第二大类产品，挤出成型机组的产量和销售额约占塑料机械的20～25%，其生产厂家分布在机械、轻工、化工、石化、建材、军工等行业，在地域上多集中在塑料加工业发达地区，如江浙、辽宁、山东、广东等东南沿海地区。
由于企业在控制水平、效率、精度、可靠性和成套性等方面与发达国家相比差距较大，专业水平和产品技术含量低，决定了产品的附加值低，从而使企业的整体效益不高，在国际竞争中处于劣势。
2.常规单螺杆挤出机组现状和技术水平分析在常规单螺杆挤出机组的性能方面，我国已能生产螺杆直径为12－250mm多种规格、门类齐全的挤出机组，长径比大多在25－30范围。
一些新型的混炼元件如分离型、屏障型、分流型、变流道型以及流速位置变换型等混炼元件得到了较为广泛的应用。
螺杆最高转速：直径150－200的大型挤出机加工烯烃类物料时为50－75r/min，加工PVC 等热敏性物料时为5－42r/min，直径30以下的小型机器加工烯烃类物料时为160－200r/min，加工PVC等热敏性物料时为18－120r/min，北京化工大学研制成功的12mm手提式单螺杆排气挤出机为1200r/min。
纳米注塑成型技术介绍
技术掌握难度高
该技术需要较高的技术 水平和经验，对操作人
员的技能要求较高。
材料选择受限
某些特殊材料在纳米注塑成 型过程中可能会出现流动不
均、填充困难等问题。
环境保护问题
在生产过程中可能产生 废料和有害物质，需要 采取相应的环保措施。
解决方案与应对策略
加强研发与培训
通过研发和技术培训，提高操作人员的技能 水平，降低技术掌握难度。
医疗领域
用于制造医疗器械和植入物等， 如人工关节、牙套等，提高产品
的生物相容性和机械性能。
Байду номын сангаас
02 纳米注塑成型技术发展历 程
起源与早期发展
起源
纳米注塑成型技术起源于20世纪90 年代，当时主要受到纳米材料和精密 注射成型技术的启发。
早期发展
在初期阶段，该技术主要关注于将纳 米粒子添加到传统塑料中以提高其性 能。
医疗器械制造
制造高精度、高性能的医 疗器械零部件，如人工关 节、牙科植入物等。
对环境和社会的影响
资源节约
纳米注塑成型技术能够实 现材料的高效利用，减少 浪费，有助于节约资源。
减少环境污染
通过优化注塑工艺，降低 废品率，减少废料对环境 的污染。
提高生产效率
纳米注塑成型技术能够提 高生产效率，降低生产成 本，有助于推动产业的发 展和进步。
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智能化控制技术
利用人工智能和机器学习技术，实 现注塑过程的智能控制和优化，提 高产品质量和生产效率。
产业应用前景
01
02
03
汽车制造业
利用纳米注塑成型技术制 造汽车零部件，提高零部 件性能、减轻重量、降低 成本。
冲压与塑料成型
主要塑料成型设备厂商：
欧洲：
德国：
阿博格ARBURG 德马格欧冠DEMAG ERGOTECH 克劳斯马非KRAUSS-MAFFEI 巴顿菲尔BATTENFELD 贝尔斯托夫BERSTORFF 克朗斯KRONES 贝克姆BEKUM 考特斯KAUTEX 莱芬豪舍REIFENHAUSER 布鲁克纳BRUECKNER 凯孚尔KIEFEL 康甫KAMPF 凯斯GEISS 迪芬巴赫DIEFFENBACHER 科林博士公司 Dr. COLLIN
模具加料室底部的浇注系统充满型腔，然后固化成型
使塑料在熔融温度下成型，在成型过程没有明显的流动状态,多 固相成型 用于塑料板材的二次成型加工，如真空成型、压缩空气成型和
压力成型等，原多用于薄壁制件成型，先用于制造厚壁制件
其它成型 吹塑成型、压延成型、浇铸成型、滚塑成型、泡沫成型等
5/23/2019
5/23/2019
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以注塑机为例，与以往 新技术展示的全电动、多色 机为主流不同，今年的国际 橡塑展上，更多厂家展示电 液混合注塑机，可见结合全 电动注塑机与液压注塑机优 点的技术优势渐为更多厂家 认同。
图1-16 富强鑫多模穴薄壁专用注塑机
1、3 学习方法和要求
抓住重点，举一反三，触类旁通
注重典型设备的学习，从设备的整体出发，掌握设备 的使用特点及工作特性。 最好能到冲压工厂和塑料厂参观一下各类成型设备的 使用情况。 重点学习设备的操作要求、工作原理和设备的选用等 问题。对于各种成型设备的构造，采用理解的态度即可。 合理地分配注意力，合理地处理各种设备之间的主次 关系。
5/23/2019
冲压工艺设备以金属板材为加工对象， 制作各种各样的冲压件，广泛应用于汽车、 电器、仪表、机床及五金等行业。
微发泡注塑成型技术
MuCell微发泡注塑成型技术MuCell微发泡注塑成型技术的使用日趋普及，其制品主要集中在品质要求较高、材料较贵的产品上。
近年来，选用微发泡注塑成型技术的中国企业数目快速增长，其应用领域也正在扩大。
MuCell的发展概况及原理目前，MuCell微发泡技术已成为一种非常成熟的注塑成型革新技术，在全世界被广泛使用。
其使用先从美国、欧洲开始，再延伸到日本及东南亚等地区；尽管在中国刚刚起步，但经过一年多的发展用户正迅速增长。
该技术的专利持有者Trexel在中国已建立了完善的技术支援服务体系和备件库。
经过多年来全球不同用户在商业设备、汽车部件、电子电器等各种产品中大批量生产使用，很多全球著名的OEM厂商已指定在他们的产品上应用MuCell。
同时Trexel也和全世界许多著名的注塑机品牌建立了紧密的合作关系，如Nissei、Arburg、Engel、Milacron、Husky、Krauss Maffei、Sumitomo、Demag、JSW、Toshiba等。
微发泡成型过程可分成三个阶段：首先是将超临界流体（二氧化碳或氮气）溶解到热融胶中形成单相溶体并保持在高压力下；然后，通过开关式射嘴射入温度和压力较低的模具型腔，由于温度和压力降低引发分子的不稳定性从而在制品中形成大量的气泡核，最后这些气泡核逐渐长大生成微小的孔洞。
我们从制品截面可以明显看到表层还是未发泡的实体层，这是由于在填充过程中模具温度较低，表面的树脂冷却迅速，细胞核没有成长的时间所以还未发泡。
基本原理使用MuCell必须在注塑机上装上特别的螺杆和机筒：1. 螺杆具有特殊的螺纹设计——超临界流体被射入搅拌区后需要特别的螺纹来切碎超临界流体使之与热熔胶充分溶解从而形成单相融体。
2. 单相融体必须保持在一定的高压下才不会离析，Trexel的机筒有单向止逆阀和开关式射嘴设计从而在机筒前端的射出段形成一个密闭高压的区间。
当注射时，开关式射嘴打开，单相融体瞬间注入模具型腔开始发泡。
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塑料成型技术现状与发展
随着工业化进程的不断加快，塑料制品已经逐渐成为人们生活中
不可或缺的一部分。塑料成型技术是塑料制品制造的核心技术之一，
随着技术的不断发展，塑料成型技术也在不断地更新换代。
目前，塑料成型技术主要分为注塑成型、挤出成型、吹塑成型、
压延成型、旋转成型、发泡成型、热塑性成型和热固性成型等多个类
别。其中，注塑成型技术是目前最为常用的一种塑料成型技术，具有
成型精度高、生产效率高等优点。
未来，随着科技的不断进步，塑料成型技术将会更加智能化、数
字化。通过引入智能机器人、大数据分析等技术，将大幅提高生产效
率和产品质量，同时还能够实现个性化定制生产，满足更多消费者的
需求。
不过，随着全球对环保问题的日益重视，塑料成型技术的环保问
题也越来越受到人们的关注。目前，一些新型材料和生产工艺已经开
始应用于塑料成型技术中，例如可降解塑料、再生塑料等。这些新技
术将有助于降低对环境的污染，为塑料成型技术的可持续发展提供更
加有力的保障。