注塑成型工艺

目录

第一章 注塑成型 ............................................................................................... 1

1.1 概述 ..................................................... 1

1.2 注射成型的工艺过程 ....................................... 1

第二章 注射成型 ............................................................................................... 3

2.1加料 ...................................................... 3

2.2加热塑化 .................................................. 3

2.3注射成型 .................................................. 4

第三章 设备选型 ............................................................................................... 6

3.1 设备选型总原则及要求 ..................................... 6

3.1.1 设备选型的原则 ........................................................................................... 6

3.1.2 设备选型的要求 ........................................................................................... 6

3.2 注塑机的选择 ............................................. 7

第四章 参考文献 ............................................................................................... 8

第一章 注塑成型

1.1 概述

注塑是一种工业产品生产造型的方法。产品通常使用橡胶注塑和塑料注塑。注塑还可分注塑成型模压法和压铸法。注射成型机（简称注射机或注塑机）是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备，注射成型是通过注塑机和模具来实现的。

塑料注塑是塑料制品的一种方法，将熔融的塑料利用压力注进塑料制品模具中，冷却成型得到想要各种塑料件。有专门用于进行注塑的机械注塑机。目前最常使用的塑料是聚苯乙烯。

1.2 注射成型的工艺过程

完整的注塑成型工艺过程包括成型前的准备，注射成型和成型后的加工处理三个阶段，归纳见图1-1：

塑料性能检测 丨 丨 切除流到货物

预热、干燥 丨 制品初检 → 热处理

着色、造粒 ↓ ↑ 丨 机械加工

嵌件预热、安放→ → 注射成型 丨 热处理

涂脱模剂 ↑ 丨 修 饰

试 模 丨 丨 装 配

清洗料筒 质量检验

成型前准备 注射成型 成型后的加工处理

图1-1 注塑成型工艺过程

1.2.1 计量加料与预塑化

加料量应等于制品的质量与浇道内料柱质量之和。加料时由料斗口下端的计量装置控制。当注射保压动作完成后，螺杆后退时，粒料均匀的落入机筒内被预塑化。

预塑化是当加入机筒内的粒料在一定温度范围内被转动的螺杆推向机筒前端，在温度作用下再加上螺杆转动中的挤压，剪切和摩擦力等综合条件影响，原料塑化成熔融状

态，原料塑化质量取决于螺杆的结构，转速和加热温度。机筒的加热温度由加料部位开始至机筒前端逐渐提高，喷嘴部位的温度略低于机筒的最高温度；对于原料塑化温度的选择，应依据不同塑料的性能决定。控制在原料即能均匀塑化并适合注射流动又不分解的条件内。而喷嘴的略低温度是为防止注射时温度升高原料分解和减少流延。

螺杆的转速和工艺温度控制同等重要，对原料塑化有较大影响。在相等时间内为提高塑化量，可提高螺杆的转速，这时的工艺温度要降低些。如果塑化条件需高温时，则螺杆的速度应适当降低，在调整变化螺杆转速时；同时要注意某些原料对螺杆剪切速率变化的影响。对于不同塑料塑化时螺杆转速选择，应在开始生产时，观察原料质量情况，逐渐提高变化。

1.2.2 螺杆预塑时的背压力

螺杆预塑时的背压力是指螺杆转动塑化物料被推入 计量腔中熔融料的压力强度。这个压力强度的大小与注射油缸活塞退回阻力（即回油阻力）及机筒与螺杆间原料的摩擦阻力之和有关。后者的阻力越大，熔融料的压强越大，则螺杆的背压力也相应增大。螺杆的背压力大，原料塑化质量好。但功率消耗大，传动零件磨损加快。对于螺杆背压力的选择应是在保证制件质量的前提下越小越好。螺杆的背压力，一般在2MPa以下。

1.2.3注射充模

注射充模程序中分两个步骤：一个是注射过程，另一个是保压过程。注射过程是螺杆在油缸活塞推动下，迅速前移，推动计量腔内熔融料经喷嘴进入模具空腔的过程。为保证充模质量，注射时应有一定的注射压力，这个注射压力也是螺杆前移时对物料的推力。

注射的压力与原料的性能，模具结构及制品形状有关。一般控制在70~160MPa之间。注射压力过大时，制品脱模困难。有时会出现制品飞边，制品成型内应力较大；而较小的注射压力，又容易使制品外形质量差。制件不密实，收缩变形大，不同塑料制品的注射压力在注射工艺中应给出一定压力范围。

保压阶段是指模腔被熔融料充满时至流道浇口固化开始，这段时间为保压过程。所谓保压，即把注射压力（或稍低于此注射压力）恒定一段时间，目的是防止注入模腔内熔融料外溢；另一方面是为补充模腔内制品成型收缩量。保压时间和注射压力的决定因素相同。一般在20~90s内。

第二章 注射成型

注射成型在注射机上的成型操作过程包括加料、加热塑化、加压注射、冷却定型和脱模等步骤。

2.1加料

为了保证塑化质量稳定，减小向模具型腔传递压力的波动，应使每次加进料筒的塑料量相等。由于料筒内粒料区段的长度对注射压力的损失有明显的影响。所以对柱塞式注射机的加料量尤其要严格控制。螺杆式注射机一般没有专门的计量加料装置，螺杆在转动着后退的同时，即能输送加料。加料量由螺杆后退的行程来控制。

2.2加热塑化

塑化阶段是指塑料在料筒内经加热熔化为流动状态，并具有良好的可模塑性的过程。对该过程的要求是塑化质量良好和塑化能力较高。塑化质量主要取决于塑料在料筒内的受热情况和所受到的剪切作用。料筒对塑料加热是使塑料熔融塑化的必要条件，而剪切作用则以机械力的方式强化混合和塑化过程。旋转着的螺杆对塑料有较强的搅拌混合和清除停滞料的作用，因此螺杆式注射机的塑化质量和塑化能力都高于柱塞式注射机。由螺杆式注射机塑化出的熔体温度，一般都高于料筒温度10～20℃。塑化时，注射机料筒内塑料温度上升情况如图2-1所示。

图2-1注射机料筒内的塑料升温曲线

螺杆式：1-剪切作用强烈 2-剪切作用平缓

柱塞式：3-靠近料筒处 4-料筒中心处

2.3注射成型

塑化良好的塑料熔体，在螺杆的推压作用下，由料筒经过喷嘴和模具的浇注系统进入并充满型腔的过程，是注射成型全过程中最重要的阶段。因为塑料制品的形状和尺寸等外观质量，结晶、定向，内应力和熔接痕(指模具型腔内两股熔料的接合痕迹，也叫合料线)等内在质量在很大程度上都与这一阶段的操作控制是否得当有关。根据模具型腔内物料压力随时间变化的特点，可将注射成型阶段再划分成以下几个时期，见图2-2。

图2-2 模腔压力随时间变化曲线

t0-t1引料进模期t1-t2充模期t2-t3挤压增密期t3-t4保压期t4后倒流凝封和继续冷却期

a.引料入模期 在时间t0~t1内，塑料在料筒中受热塑化。注射入型腔前，螺杆开始向前移动，熔体受挤压，并从料筒中经喷嘴进入模具流道。在这一很短的时间内，向型腔输送熔体并传递压力。

b.充模期 到时间t1时，熔料开始进入型腔，型腔内压力从常压开始上升，直到t2时，型腔被充满。t1~t2为充模时间。型腔充满时，腔内压力还不足以平衡螺杆对熔体施加的压力。为了使进入型腔的熔体能精确地被模塑出具有型腔试样和尺寸的制品，以及为了使制品更密实坚强，有必要，也有可能在型腔充满后再挤入一些熔体。t2~t3为挤压增密时间。在生产中控制的柱塞或螺杆快速前进的注射时间，实际上包括引料入模、充模和挤压三部分时间。因为引料入模和挤压时间与充杖时便相比都很短，所以常把充模时间视为注射时间。

c.保压期 在注射成型壁较厚的制品和采用较大浇口的模具时，注射时间结束后，螺杆仍需要在前进位置再维持施压一段时间，即t3~t4这一段保压时间。安排一定的保压时间可望浇口被凝固塑料堵塞后再撤压，以防止型腔内的熔体流回流道中。在保压期内，熔体缓慢进入型腔，以补充腔内塑料因冷却收缩造成的缺料，使制品更密实，形状更精确。

d.倒流凝封期 螺杆从时间t4开始一边旋转一边后移，即进行预塑加料。这时，若型腔内的塑料还具有一定的流动性，而浇口处的熔体又未凝固，就会因为型腔内的压力高于流道中的压力而出现倒流现象，使摸内压力很快下降。倒流将一直持续到浇口凝封为止。

e.继续冷却期 高温熔体一进入模具就开始冷却，但对大多数制品来说，都需要在浇口凝封后，在无外压的情况下继续冷却一段时间。当模内塑料温度降到其玻璃化温度或热变形温度以下时，开启模具，脱出制品。

2.4注塑成型过程

见图2-3：

（a）塑化阶段

（b）注塑阶段

（c）塑件脱模

1—料斗 2—螺杆传动装置 3—注射液压缸 4—螺杆 5—加热器 6—喷嘴 7—模具

图2-3螺杆式注射机注射成型原理

第三章 设备选型

3.1 设备选型总原则及要求

工艺流程设计是塑料车间设计的核心，而设备选型及计算，则是工艺流程设计的重要部分。而且塑料成型加工方法很多，设备类型也较多，所以实现同一工艺要求，可选用不同的成型方法和不同的成型设备。设备的选型与计算要充分考虑工艺上的要求，尽量选择先进设备。

在物料衡算和热量衡算基础上进行设备选型及计算。以确定车间内生产设备的类型，规格尺寸和台数，并为经济核算和工艺布置提供条件。

3.1.1 设备选型的原则

设备选型的原则，应从技术、经济和我国具体情况等方面考虑。设备的选择原则如下：

1.技术先进、经济合理 这是设备选型的总原则。体现在：

（1）所选用设备要与设计的生产规模相适应

（2）设备适应产品的品种要求，确保产品质量

（3）提高连续化、大型化程度，提高劳动生产率

（4）降低能源消耗，注意保护环境

（5）设备结构简单，操作及维修保养方便

2.设备的可靠性

3.1.2 设备选型的要求

1.按照产品规格完成生产任务，确保生产质量；

2.按工艺流程购置生产所需设备；

3.为进行成本核算提供依据；

4.若成套设备有定型产品，则购置成套设备，没有成套设备，则选择主机，而对辅机进行工艺设计。

3.2 注塑机的选择

查阅资料，根据生产需求初步估算采用一模两腔的模具。确定成型周期为90s。 可选择上海塑料机械厂生产的XS—ZY—500注射机作为本次设计的主要设备

表4-1 XS—ZY—500注射机主要规格参数

第四章 参考文献

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