注塑件結(jié)構(gòu)設計及工藝(gōngyì)介紹主講人：趙再朝培訓(péixùn)課時:2h1第一頁，共61頁。培訓(péixùn)內(nèi)容一、塑料的概念及材質(zhì)分類二、注射成型介紹三、注塑件設計注意事項四、注塑機簡介五、模具介紹六、注塑原材料特性-以POM為例七、注塑工藝參數(shù)(cānshù)八、塑料件缺陷第二頁，共61頁。1.1、塑料(sùliào)的定義塑料——以樹脂為主要成分，加入或不加入其他配合(pèihé)材料(助劑)構(gòu)成的，在加熱、加壓條件下可塑的高分子材料。塑料(sùliào)的英文名是plastic，俗稱：塑膠。一、塑料的概念及材質(zhì)分類第三頁，共61頁。天然氣塑料(sùliào)的基本原料是低分子碳、氫化合物。提煉和合成(héchéng)出來的人造樹脂。1.2、塑料(sùliào)的來源石油煤裂解物一、塑料的概念及材質(zhì)分類第四頁，共61頁。聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）聚氯乙烯(jùlǜyǐxī)（PVC）ABS通用塑料聚酰胺PA聚碳酸PC聚甲醛聚苯醚工程塑料醫(yī)用塑料(sùliào)光敏塑料(sùliào)功能塑料產(chǎn)量(chǎnliàng)大，價格底，性能一般優(yōu)異的機械性能，電性能，化學性能，耐熱性，耐磨性和尺寸穩(wěn)定性，工程塑料的產(chǎn)量相對較少，價格較貴具有特種功能的塑料1.3、塑料材料的分類–按照基本性能一、塑料的概念及材質(zhì)分類第五頁，共61頁。熱固性熱塑性在特定(tèdìng)溫度范圍內(nèi)，能反復加熱軟化卻硬化的塑料。這類塑料基本是以聚合反應所得到的材料（樹脂）為基礎(chǔ)制成的，受熱時不產(chǎn)生化學交聯(lián)。因而當它再一次受熱時仍具有可塑性，如聚乙烯，聚丙烯、聚苯乙烯，聚碳酸酯等。受熱后能成為不熔性物質(zhì)的塑料，這類塑料基本以縮聚反映所得到的樹脂為基礎(chǔ)制成，受熱時發(fā)生(fāshēng)化學變化使線型分子結(jié)構(gòu)的樹脂轉(zhuǎn)變?yōu)轶w形結(jié)構(gòu)的高分子化合物，當它再次受熱時，就不再具有可塑性，如酚醛塑料和氨基塑料等1.3、塑料材料的分類–按受熱所呈現(xiàn)的基本(jīběn)行為一、塑料的概念及材質(zhì)分類第六頁，共61頁。1.3、塑料材料(cáiliào)的分類–按照分子受熱特性一、塑料的概念(gàiniàn)及材質(zhì)分類第七頁，共61頁。1.3、塑料材料的分類–按照分子受熱(shòurè)特性一、塑料(sùliào)的概念及材質(zhì)分類第八頁，共61頁。1.3、塑料材料(cáiliào)的分類–按照分子受熱特性一、塑料(sùliào)的概念及材質(zhì)分類第九頁，共61頁。1.3、塑料材料的分類–按照分子受熱(shòurè)特性一、塑料(sùliào)的概念及材質(zhì)分類第十頁，共61頁。二、注射成型(chéngxíng)介紹注塑成型：將顆粒狀或粉末狀塑料置于注射機料筒內(nèi)加熱，使其熔融后用推桿或旋轉(zhuǎn)螺桿(luóɡǎn)施加壓力，使料筒內(nèi)的膠料叢噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)注射到模具型腔中冷卻成型的方法。第十一頁，共61頁。二、注射(zhùshè)成型介紹第十二頁，共61頁。3.1注塑件的模具設計的兩個基本(jīběn)要求三、注塑件設計(shèjì)注意事項第十三頁，共61頁。三、注塑件設計(shèjì)注意事項3.2塑料件壁厚均勻(jūnyún)的重要性不論(bùlùn)模具澆口在什么位置，都容易產(chǎn)生成型不良如果設計者選擇了錯誤的澆口，成型加工時幾乎不可能從優(yōu)化加工參數(shù)來矯正由此產(chǎn)生的后果第十四頁，共61頁。3.3注塑件設計時應合理(hélǐ)考慮圓角設計用正確的圓角設計保證壁厚均勻三、注塑件設計(shèjì)注意事項第十五頁，共61頁。3.4注塑件設計時應考慮(kǎolǜ)塑料壁厚均勻三、注塑件設計(shèjì)注意事項用加強筋的方式來改善塑料件壁厚差的結(jié)構(gòu)設計好的結(jié)構(gòu)設計第十六頁，共61頁。3.5注塑件設計時應考慮(kǎolǜ)模具強度三、注塑件設計(shèjì)注意事項有細長狹縫的塑料結(jié)構(gòu)設計有細長圓孔的設計有尖角的塑料結(jié)構(gòu)設計差的結(jié)構(gòu)設計好的結(jié)構(gòu)設計第十七頁，共61頁。3.6注塑件設計時應考慮(kǎolǜ)模具簡化（減少模具動作）三、注塑件設計(shèjì)注意事項有模具側(cè)向抽芯塑料結(jié)構(gòu)設計有尖角的塑料結(jié)構(gòu)設計差的結(jié)構(gòu)設計好的結(jié)構(gòu)設計第十八頁，共61頁。3.7合理(hélǐ)設計加強筋三、注塑件設計(shèjì)注意事項第十九頁，共61頁。3.7合理(hélǐ)設計加強筋三、注塑件設計(shèjì)注意事項第二十頁，共61頁。3.7合理(hélǐ)設計加強筋三、注塑件設計(shèjì)注意事項在塑料設計中，十字結(jié)構(gòu)是最好的，因為它能應付(yìngfù)許多不同的負荷排列變化）。正確設計的可承受預期應力的十字結(jié)構(gòu)，可以確保在整個制品上的應力均勻分布。在的十字交叉處形成的節(jié)點代表材料的積聚，但可以將節(jié)點中心挖空,以防止產(chǎn)生問題。還必須注意，不要在交叉處和組件的邊相交的地方形成材料積聚。第二十一頁，共61頁。3.8合理設計(shèjì)脫模角度三、注塑件設計(shèjì)注意事項脫模斜度的重要性在于它能使脫模容易及防翹曲備注：FSU產(chǎn)品POM材料(cáiliào)推薦使用0.5度拔模第二十二頁，共61頁。四、注塑機簡介(jiǎnjiè)—分類注塑機的分類按結(jié)構(gòu)分：１.立式(lìshì)注塑成型機注塑機的注塑柱塞（或螺桿）垂直設置，鎖模裝置的移動模板也沿垂直方向移動。２.臥式注塑成型機注塑機的注塑柱塞（或螺桿）與模板的合模運動均沿水平方向裝設，并且多數(shù)在一條直線上（或相互平行），它是目前使用最廣泛的注塑成型機。３.角式注塑成型機注塑機的注塑柱塞（或螺桿）與合模方向相互垂直，大型角式注塑成型機注塑料筒和合模運動均與地面水平布置。立式(lìshì)注塑成型機角式注塑成型機臥式注塑成型機第二十三頁，共61頁。五、模具介紹(jièshào)—總括基本上，模具是一座熱交換器，使熱塑性塑料的熔膠在模穴內(nèi)凝固成需要(xūyào)的形狀及尺寸。模具分類兩板模三板(sānbǎn)模第二十四頁，共61頁。五、模具介紹—部件(bùjiàn)簡介兩板模三板(sānbǎn)模第二十五頁，共61頁。二板式(bǎnshì)模具和三板式(bǎnshì)模具的不同點項目二板式模具三板式模具1.澆口位置常見邊澆口澆口自由選擇2.澆口形式有限制自由3.成型周期短長4.模具結(jié)構(gòu)簡單復雜5.模具費用便宜昂貴6.成型制品小制品,成型后需切斷澆口大制品,成型后不需切斷澆口五、模具介紹(jièshào)—不同點比較第二十六頁，共61頁。普通澆注系統(tǒng)(xìtǒng)（冷流道系統(tǒng)(xìtǒng)）它通常包括：豎澆道(sprue)、冷料井(coldslugwell)、主流道(mainrunner)、分枝流道(Branchrunner)、澆口(gates)。五、模具(mújù)介紹—冷流道系統(tǒng)第二十七頁，共61頁。熱流道澆注系統(tǒng)(xìtǒng)熱流道內(nèi)尚未射進模穴的塑料會維持在熔融狀態(tài)，等充填下一個塑件時再進入模穴，所以不會變成澆口廢料。熱流道系統(tǒng)(xìtǒng)也稱作熱歧管系統(tǒng)(xìtǒng)(hotmanifoldsystems)或無流道成形(runnerlessmolding)。常用的熱流道系統(tǒng)(xìtǒng)包括：絕熱式加熱式(內(nèi)熱式和外熱式)五、模具介紹—熱流(rèliú)道系統(tǒng)介紹第二十八頁，共61頁。熱流道種類優(yōu)

點缺

點絕熱式設計較簡單成本較低

會在澆口處產(chǎn)生不必要的凝固層

。

必須以短周期時間維持熔融狀態(tài)。

需要較長的起動時間以到達穩(wěn)定的熔膠溫度。

有充填不均之問題。內(nèi)部加熱式改善熱分布情形

成本較高，設計較復雜

。

應注意流動平衡和復雜的溫度控制。

應考慮模具的不同組件之間的熱膨脹。外部加熱式改善熱分布情形溫度控制較佳

成本較高，設計較復雜。

應考慮不同的模具組件之間的熱膨脹。五、模具介紹(jièshào)—熱流道系統(tǒng)分類第二十九頁，共61頁。Internallyheated

systemExternallyheated

system熱流道系統(tǒng)(xìtǒng)加熱原理內(nèi)加熱(jiārè)系統(tǒng)外加熱(jiārè)系統(tǒng)StructureRadiusSolidifiedmeltFluidmeltHeatingelementTemperatureT加熱原件熔融塑料型腔溫度StructureHeatingelementsMeltTemperatureTRadius熔融塑料加熱原件噴嘴溫度五、模具介紹—熱流道系統(tǒng)加熱原理第三十頁，共61頁。澆口直接與塑料件相連,把塑料件熔體引入型腔.澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位,澆口的形狀和尺寸對塑料件的影響很大,澆口在大多數(shù)情況下是整個(zhěnggè)流道系統(tǒng)中斷面尺寸最小的部分,對充模流動起著控制作用澆口的分類:按斷口形狀分:圓形常見有針點澆口、潛伏式澆口、主流道形澆口；矩形常見有邊緣澆口、凸片澆口；狹縫形常見有扇形口、薄膜式澆口；五、模具(mújù)介紹—澆口介紹第三十一頁，共61頁。邊緣(biānyuán)澆口凸片澆口重迭澆口主流(zhǔliú)道形澆口針點澆口潛伏式澆口圓形斷面(duànmiàn)矩形斷面狹縫形斷面扇形澆口薄膜式澆口盤狀澆口五、模具介紹—澆口介紹第三十二頁，共61頁。1.設計恰當?shù)臐部诳梢跃鶆蜓杆?、單一方向地傳送熔膠以充填模穴，并且獲得適當?shù)哪虝r間來冷卻塑件。2.澆口應該射在非功能區(qū)、非外觀區(qū)等適當位置。3.澆口設置在塑件的最厚部位，讓塑料從厚區(qū)流向薄區(qū)，有助于獲得良好的流動路徑和保壓路徑。4.將澆口位置應設置在塑件中央，可以使熔膠流動到塑件的各個極端位置都有相同的流動長度。5.澆口的位置必須讓模穴內(nèi)的氣體于射出成形時逃逸出，6.澆口位置與尺寸的設計也應該要避免噴射流現(xiàn)象7.良好設計的澆口必須防止熔膠逆流8.射出成形的數(shù)值模擬分析是用來(yònɡlái)比較不同澆口設計的效果之有效工具五、模具介紹(jièshào)—澆口設計原則第三十三頁，共61頁。點澆口設計(shèjì)（油泵法蘭常用澆口設計(shèjì)）合理(hélǐ)的澆口形狀設計不合理的澆口形狀(xíngzhuàn)設計五、模具介紹—澆口設計案例第三十四頁，共61頁。產(chǎn)品(chǎnpǐn)公（凹,定)模母（凸,動）模仁、排氣槽五、模具(mújù)介紹—成型零部件第三十五頁，共61頁。熱塑性塑件的射出成形中，模具的冷卻時間占整個周期(zhōuqī)的2/3以上，如圖所示。效率好的冷卻回路可以縮減冷卻時間，增加產(chǎn)能。再者，均勻的冷卻可以降低殘留應力，維持塑件尺寸的精度與穩(wěn)定性，進而改良塑件品質(zhì)。五、模具(mújù)介紹—模具(mújù)冷卻系統(tǒng)第三十六頁，共61頁。典型的模具冷卻系統(tǒng)如圖所示，包括下列(xiàliè)組件：模溫控制單元泵冷媒供應歧管管路(hoses)模具內(nèi)的冷卻孔道(channels)冷媒收集歧管五、模具(mújù)介紹—模具(mújù)冷卻系統(tǒng)第三十七頁，共61頁。六、注塑原材料特性(tèxìng)-以POM為例英文名稱:Polyoxymethylene(Polyformaldehyde)比重:1.41-1.43克/立方厘米成型收縮率:1.2-3.0%成型溫度(wēndù)：170-200℃干燥條件：POM吸濕性小，加工前一般不需干燥。必要時，可在90～100℃下，干燥2～4h。POM是熱敏性塑料，240℃下會嚴重分解。在210℃下。停留時間不能超過20min；即使在190℃下，停留時間最好也不能超過1h。注塑時，在保證物料流動性的前提下，應盡量選用較低的成型(chéngxíng)溫度和較短的受熱時由于POM結(jié)晶度高、體積收縮大，為防止制品出現(xiàn)空洞、凹痕等缺陷，必須要有足夠的保壓時間進行補縮。一般制品越厚，保壓時間越長。第三十八頁，共61頁。§5注塑工藝(gōngyì)參數(shù)—注射成型原理(POM為例)1CM3固體(gùtǐ)POM重量為1.414g1CM3模具(mújù)型腔1CM3液體POM重量約為1.148g加入保壓工藝后，得到的重量為1.414gSolidliquidsolidcavity注塑冷卻收縮1X101.019%CM3模具型腔liquidcavity注塑冷卻收縮Solid注塑切換點Switchoverpoint=1.148/1.414=81.2%Conti內(nèi)部標準88%~92%POM縮水率第三十九頁，共61頁。七、注塑工藝(gōngyì)參數(shù)—注塑保壓切換點有三種方法:1.位置切換方法從螺桿計量位置開始射出至切換位置,就切換成保壓.2.壓力切換方法從螺桿計量位置開始射出,當最終壓力達到設定(shèdìnɡ)的壓力,就切換成保壓.3.時間切換方法從計量位置開始射出,超過設定(shèdìnɡ)時間后就切換成保壓.這三種切換方法中,位置切換方法用得最多.一般以殘留量(緩沖墊)為3mm～5mm左右來設定(shèdìnɡ)螺桿計量.FillingPhasePressurizationPhaseCompensationPhase第四十頁，共61頁。七、注塑工藝(gōngyì)參數(shù)—注塑機操作界面第四十一頁，共61頁。壓力(yālì)傳感器和模溫機壓力(yālì)傳感器以及壓力(yālì)曲線圖模溫機壓力(yālì)傳感器七、注塑工藝參數(shù)—壓力傳感器和模溫機第四十二頁，共61頁。壓力(yālì)傳感器壓力(yālì)曲線圖PT七、注塑工藝參數(shù)(cānshù)—壓力傳感器第四十三頁，共61頁。不好(bùhǎo)的型腔壓力曲線圖好的型腔壓力(yālì)曲線圖七、注塑工藝(gōngyì)參數(shù)—壓力曲線圖第四十四頁，共61頁。Melttemperature

Nomachinesetpoints.

Melttemperatureisthetemperatureofthemoltenplasticinafreeshot.

Itisexpressedindegreescentigrade七、注塑工藝參數(shù)—塑料(sùliào)熔融溫度測量第四十五頁，共61頁。Melttemperature

Nomachinesetpoints.

Melttemperatureisthetemperatureofthemoltenplasticinafreeshot.

Itisexpressedindegreescentigrade七、注塑工藝參數(shù)(cānshù)—塑料熔融溫度測量第四十六頁，共61頁。Melttemperature

Nomachinesetpoints.

Melttemperatureisthetemperatureofthemoltenplasticinafreeshot.

Itisexpressedindegreescentigrade七、注塑工藝參數(shù)—塑料(sùliào)熔融溫度測量第四十七頁，共61頁。Mouldtemperature

Theaveragetemperatureofthemouldsurfacemeasuredafterthesystemhas

attainedthermalequilibriumandimmediatelyafteropeningthemould.

Onespecificationfixedmouldhalfandoneejectorhalfandthemeasurementpoints

Itisexpressedindegreescentigrade七、注塑工藝(gōngyì)參數(shù)—塑料熔融溫度測量第四十八頁，共61頁。產(chǎn)品重量的穩(wěn)定性是考察工藝穩(wěn)定性的重要指標同樣對重量的測量也需要注意測量的精度按產(chǎn)品的重量等級,選擇(xuǎnzé)合適的測量儀器.零件重量(g)測量(cèliáng)儀器()~0.99.00001~9.90.00010~9900.00100~999000.0七、注塑工藝參數(shù)(cānshù)—注射成型件重量測量第四十九頁，共61頁。八、塑料件缺陷(quēxiàn)(成型不良及對策)1﹒充填不足樹脂沒有(méiyǒu)充填到模具型腔角落﹒﹝對策﹞①樹脂的流動性不足﹐內(nèi)壓不足提高最大射出壓力和射出速度﹐提高模具溫度和樹脂溫度﹒②可塑化不足提高背壓﹐提高料筒后部的溫度﹒③氣體﹐空氣造成注射不足模具排氣不足﹐在模具厚度不均的較薄的部位更容易發(fā)生這種情況﹒減慢射出速度﹐可使排氣通暢﹒有時﹐減小鎖模力也能解決排氣不良﹐以消除充填不足﹒④一模多穴的模具﹐部分充填不足加快射出速度﹐使其能均勻充填﹒如果在加快速度以后造成峰壓過大的現(xiàn)象﹐要調(diào)整保壓轉(zhuǎn)換位置﹐抑制峰壓﹒第五十頁，共61頁。2﹒毛邊熔融樹脂流入的分割面和型芯的接合面等的間隔﹐成形后會發(fā)生毛邊﹒﹝對策﹞①確認是否在正常的鎖模力條件下發(fā)生毛邊﹒②降低樹脂溫度和模具溫度﹐減慢(jiǎnmàn)射出速度﹒③變更保壓轉(zhuǎn)換位置﹐降低峰壓﹒在成形品發(fā)生了充填不足﹐要使模具內(nèi)的流動良好﹐要提高樹脂溫度﹐模具溫度﹒2－1充填不足和毛邊同時存在流道和澆口附近有毛邊,成形品末端部分充填不足.(1).設定多段射出故意以短射來成形,將充填不足和毛邊部分的速度變更.(2).提高模具溫度,樹脂溫度,改善流動性,減慢(jiǎnmàn)射出速度如果在減慢(jiǎnmàn)射出速度后發(fā)生了充填不足,就將這部分的射出速度加快.(3).確認模具澆口的平衡度.八、塑料件缺陷(成型不良(bùliáng)及對策)第五十一頁，共61頁。3.氣泡(qìpào)﹑空洞在成形品內(nèi)部出現(xiàn)的空洞﹒由成形品的體積收縮差引起厚度部分的空洞﹔樹脂中的水分和氣體成泡后就變成了氣泡(qìpào)﹒[對策]﹕對于氣泡(qìpào)﹐為防止樹脂的熱分解而降低樹脂溫度﹐同時施加背壓﹐防止空氣進入樹脂中﹒對于空洞﹐模具設定引起空洞的很多﹐可延長保壓時間﹐提高模具溫度﹒為防止空氣的吸入﹐減少螺桿的后退距離﹐降慢后退速度﹒厚度變化較大的成形品﹐模具內(nèi)氣體難排出去﹐或者吸入空氣﹐要放慢射出速度﹒4.縮痕成形品表面發(fā)生凹陷現(xiàn)象[對策]﹕降低模具溫度和樹脂溫度﹒減慢射出速度﹐延長保壓時間八、塑料件缺陷(成型(chéngxíng)不良及對策)第五十二頁，共61頁。4.縮痕成形品表面(biǎomiàn)發(fā)生凹陷現(xiàn)象[對策]﹕降低模具溫度和樹脂溫度﹒減慢射出速度﹐延長保壓時間﹒5.流痕﹕以澆口方向為中心﹐樹脂流動的痕跡以同心圓的形狀在成形品的表面(biǎomiàn)刻印的現(xiàn)象﹒[對策]﹕提高樹脂溫度和模具溫度﹐必要時變更射出速度﹒如果在變更射出速度以后仍無法消除﹐就必須對模具進行檢查和修理﹒出現(xiàn)水波紋的場合﹐要提高水波紋部位的速度﹒主要是因為射出速度慢﹐在充填過程中冷卻﹐由于粘度高而出現(xiàn)年輪狀的皺紋﹒澆口部失去光澤的部分﹐要使用射出多段﹐減慢這一部分的速度﹒八、塑料件缺陷(成型不良(bùliáng)及對策)第五十三頁，共61頁。6.噴射(pēnshè)痕型腔內(nèi)由于高速度射出﹐成形材料噴出﹐與模具壁面接觸后冷卻﹐這部分材料與充填的材料不能融著﹐而無法得到理想的光澤度﹒[原因]﹕射出速度過快﹒樹脂溫度和模具溫度過低而發(fā)生﹒[對策]﹕使用多段射出﹐減慢開口部的射出速度﹒提高樹脂溫度和模具溫度﹒八、塑料件缺陷(quēxiàn)(成型不良及對策)第五十四頁，共61頁。7.開裂和白化在成形品的表面有很小的開裂,尤其是有尖銳的角的產(chǎn)品較會發(fā)生開裂現(xiàn)象.白化現(xiàn)象是由于脫模不良施加了不必要的壓力而使這部分發(fā)白.[原因(yuányīn)和對策]:①開模時脫模不良,充填過高,要降低樹脂和模具溫度.②.使用脫模劑,減慢射出速度.8.光澤度不良要有好的轉(zhuǎn)印,必須提高模具溫度,樹脂溫度,加快射出速度.壓力的變動不要激烈,成形時不要有振動.模具的研磨不好,脫模劑用得過多.9.變形和扭曲從模具取下來的成形品,如果是平衡方向的變形叫“變形”﹐如果是對角成的變形叫“扭曲”﹒[對策]﹕模具設計和模具溫度調(diào)整有降低樹脂溫度和模具溫度﹐提高保壓﹒充填壓力過高時﹐提高樹脂溫度﹐加快射出速度﹒一旦保壓第一段的壓力下降﹐在第2段再提高壓力﹒成形品內(nèi)部的密度不均勻會發(fā)生變形﹒這時要提高保壓﹒八、塑料件缺陷(成型不良(bùliáng)及對策)第五十五頁，共61頁。10.熔接痕兩種樹脂合流部分出現(xiàn)熔接痕﹒[原因]:樹脂粘度過高﹐射出速度慢﹒[對策]:提高樹脂溫度和模具溫度﹒加快射出速度﹒型腔內(nèi)的空氣和揮發(fā)(huīfā)成份若妨礙樹脂的合流﹐要減慢射出速度﹒八、塑料件缺陷(quēxiàn)(成型不良及對策)第五十六頁，共61頁。11.