注射模设计基础

注 射 模 设 计 基 础 目 的 和 要 求 ：1.掌 握 注 射 成 型 原 理 及 其 成 型 特 点 ；2.了 解 注 射 成 型 工 艺 过 程 及 工 艺 条 件 的 选 择 ；3.掌 握 注 射 成 型 工 艺 条 件 对 塑 件 质 量 的 影 响 。4.掌 握 注 塑 模 的 结 构重 点 和 难 点 ：难 点 ： 工 艺 条 件 与 各 个 因 素 之 间 的 关 系重 点 ： 成 型 温 度 成 型 压 力 成 型 时 间 注 塑 模 结 构 注 射 模 设 计 基 础 又 称 注 射 模 塑 (Injection 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 。一 、 注 射 成 型 原 理颗 粒 、 粉状 塑 料 注 射 机料 筒 加 热熔 融 充 模 冷 却固 化 塑 件第 一 节 注 射 成 型 设 备 一 、 注 射 成 型 原 理 第 一 节 注 射 成 型 设 备 注 射 成 型 特 点 ：成 型 周 期 短 ， 能 一 次 成 型外 形 复 杂 、 尺 寸 精 密 、 带 有嵌 件 的 塑 料 制 件 ；对 各 种 塑 料 的 适 应 性 强 ；生 产 效 率 高 ， 产 品 质 量 稳定 ， 易 于 实 现 自 动 化 生 产 。一 、 注 射 成 型 原 理第 一 节 注 射 成 型 设 备所 以 注 射 成 型 广 泛 地 用 于 塑 料 制 件 的 生 产 中 ， 30%。 但 注 射 成 型 的 设备 及 模 具 制 造 费 用 较 高 ， 不 适 合 单 件 及 批 量 较 小 的 塑 料 制 件 的 生 产 。 合 模 单 元 注 射 单 元二 、 注 射 成 型 设 备1.注 射 机 的 主 要 作 用顶 出 塑 件 ；开 模 与 合 模 动 作 ；注 射 结 束 ， 进 行 保 压 与 补 缩 ；在 一 定 压 力 和 速 度 下 将 塑 料 注 入 型 腔 ；加 热 熔 融 塑 料 ， 达 到 粘 流 态 ；第 一 节 注 射 成 型 设 备 2.注 射 机 的 分 类塑 化 指 塑 料 在料 筒 内 经 加 热 达到 流 动 状 态 并 具有 良 好 的 可 塑 性的 过 程 。 注 射 机 按 塑 化 方 式 分 为 ： 柱 塞 式 和 螺 杆 式二 、 注 射 成 型 设 备第 一 节 注 射 成 型 设 备 很 大 一 部 分 压 力 用 在 压 实 固 体 塑 料 和 克服 塑 料 与 料 筒 摩 擦 。 最 大 注 射 量 取 决 于 料 筒 的 塑 化 能 力 （ 与塑 料 受 热 面 积 有 关 ） 与 柱 塞 直 径 与 行 程 。 塑 料 靠 料 筒 壁 和 分 流 梭 传 热 ， 柱 塞推 动 塑 料 无 混 合 作 用 ， 易 产 生 塑 化 不 均 的 现 象 。A.柱 塞 式 注 射 机 塑 化 不 均 ： 最 大 注 射 量 受 限 ： 注 射 压 力 损 失 大 ：柱 塞 式 注 射 机 存 在 的 缺 点 ：二 、 注 射 成 型 设 备 从 柱 塞 开 始 接 触 塑 料 到 压 实 塑 料 ， 注 射 速 度逐 渐 增 加 。 易 产 生 层 流 现 象 且 料 筒 难 于 清 洗 注 射 速 度 不 均 ： 第 一 节 注 射 成 型 设 备 B.螺 杆 式 注 射 机二 、 注 射 成 型 设 备螺 杆 式 注 射 机 注 射 成 型 工 作 循 环第 一 节 注 射 成 型 设 备 螺 杆 式 注 射 机 的 ：借 助 螺 杆 的 旋 转 运 动 ， 材 料 內 部 也 发 热 ， 均 勻 塑 化 ， 塑 化能 力 大 。B.螺 杆 式 注 射 机二 、 注 射 成 型 设 备加 热 料 筒 內 的 材 料 滞 留 少 ， 热 稳 定 性 差 的 材 料 也 很 少 因 滞留 而 分 解 。由 于 加 热 料 筒 的 压 力 损 失 小 ， 用 较 低 的 注 射 压 力 也 能 成 型 。成 型 周 期 短 、 效 率 高 ， 生 产 过 程 可 实 现 自 动 化可 成 型 形 状 复 杂 、 尺 寸 精 度 要 求 高 及 带 各 种 嵌 件 的 塑 件 。第 一 节 注 射 成 型 设 备 螺 杆 式 较 柱 塞 式 多 一 旋 转 动 作 ， 产 生 分 力 (Ft)，可 使 材 料 在 螺 旋 槽 间 产 生 混 炼 作 用 ， 增 加 了 塑 化 能 力 。螺 杆 式 注 射 机 与 柱 塞 式 注 射 机 的 比 较 :二 、 注 射 成 型 设 备第 一 节 注 射 成 型 设 备 按 外 形 可 分 为 ： 卧 式 、 立 式 和 角 式 注 射 机 。2.注 射 机 的 分 类二 、 注 射 成 型 设 备第 一 节 注 射 成 型 设 备 立 式 注 塑 机 它 的 注 射 装 置 垂直 装 设 ， 并 与 锁 模 机构 移 动 方 向 成 一 条 轴线 。 优 点 ： 占 地 面 积小 ， 拆 装 模 具 方 便 ，易 于 安 放 嵌 件 等 。 缺 点 ： 塑 件 推 出后 需 由 人 工 取 出 ， 不易 实 现 全 自 动 操 作 。 卧 式 注 塑 机 它 的 注 射 装 置 轴 线 与 锁 模 机构 轴 线 呈 一 条 直 线 并 水 平 排 列 。 优 点 ： 机 身 较 低 ， 利 于 操 作 和 加 料 ， 可 实 现 全 自 动 操作 ， 机 床 因 重 心 低 而 稳 定 。 缺 点 ： 模 具 装 拆 与 嵌 件 安 放 都 比 较 麻 烦 ， 机 床 占 地 面积 较 大 。 第 一 节 注 射 成 型 设 备 直 角 式 注 塑 机 其 注 射 装 置 轴 线 与 锁 模 机构 轴 线 相 互 正 交 垂 直 。 优 点 ： 结 构 简 单 ， 便 于 自 制 ， 适 于 一 模 仅 成 型 一 件 ，而 中 心 部 位 不 留 有 浇 口 痕 迹 ， 适 用 于 带 有 自 动 回 转 脱 螺纹 机 构 的 模 具 。 缺 点 ： 占 地 面 积 介 于 立 式 和 卧 式 两 者 之 间 ， 注 射 量 的提 高 也 受 到 限 制 。 此 外 ， 还 有 多 工 位 旋 转 式 注 塑 机 、 双 色 注 塑 机 等 专 用注 塑 机 。 第 一 节 注 射 成 型 设 备 一 、 注 射 成 型 工 艺 原 料 的 检 验 、 染 色 和 干 燥模 具 清 理 、 涂 脱 模 剂 、 预 热嵌 件 预 热料 筒 清 理退 火 处 理调 湿 处 理加 料 、 塑 化 、 充 模 、 保 压 、倒 流 、 冷 却 、 脱 模第 二 节 注 射 成 型 原 理 及 工 艺 特 性 二 、 注 射 成 型 工 艺 参 数第 二 节 注 射 成 型 原 理 及 工 艺 特 性 1.成 型 前 准 备原 料 检 验原 料 染 色原 料 干 燥 质 量 体 积流 动 性水 分 及 挥 发 物 含 量收 缩 率烘 箱 干 燥红 外 线 干 燥 热 板 干 燥高 频 干 燥三 、 注 射 成 型 工 艺第 二 节 注 射 成 型 原 理 及 工 艺 特 性 2.注 射 过 程 加 料 、 塑 化 、 充 模 、 保 压 、倒 流 、 冷 却 、 脱 模三 、 注 射 成 型 工 艺第 二 节 注 射 成 型 原 理 及 工 艺 特 性 3.注 射 成 型 后 处 理 将 塑 件 放 在 一 定 温 度 的 红 外 线 或 循 环 热 风 烘 箱 、 液 体 介 质中 （ 矿 物 油 ， 石 蜡 ） 一 段 时 间 ， 再 缓 慢 冷 却 。 将 刚 从 模 具 中 脱 出 的 塑 件 放 在 热 水 中 (100 120 )， 隔 绝空 气 ， 进 行 防 氧 化 处 理 ， 达 到 吸 湿 平 衡 。 调 湿 后 缓 冷 至 室 温 。适 用 于 吸 湿 性 强 的 PA类 塑 料 。 目 的 ： 使 塑 件 的 颜 色 、 性 能 以 及 尺 寸 得 到 稳 定退 火 处 理 ：调 湿 处 理 ：退 火 的 温 度 ： 高 于 塑 件 使 用 温 度 10 20 ， 低 于 塑 料 热 变形 温 度 10 20 。 三 、 注 射 成 型 工 艺第 二 节 注 射 成 型 原 理 及 工 艺 特 性 1.温 度 料 筒 温 度 ： 喷 嘴 温 度 ： 模 具 温 度 ： 成 型 周 期 长 ， 翘 曲 变 形 ， 影 响 尺 寸 精 度 ； 产 生 较 大 内 应 力 ， 开 裂 ， 表 面 质 量 下 降 。温 度 过 高温 度 太 低略 低 于 料 筒 最 高 温 度 ： 防 止 熔 料 在 喷 嘴 处 产 生 “ 流 涎 ” 现 象 ；但 温 度 也 不 能 太 低 ， 否 则 易 堵 塞 喷 嘴 。当 f(m) d范 围 窄 时 ， 料 筒 温 度 取 偏 低 值 。分 布 ： 料 筒 后 端 温 度 最 低 ， 喷 嘴 前 端 最 高 ；在 f(m) d之 间 ， 保 证 塑 料 熔 体 正 常流 动 ， 不 发 生 变 质 分 解 ；四 、 注 射 成 型 工 艺 参 数第 二 节 注 射 成 型 原 理 及 工 艺 特 性影 响 塑 料 熔 体 的 充 型 能 力 及 塑 件 的 内 在 性 能 和 外 观 质 量 。选 择 取 决 于 塑 料 的 特 性 又 称 背 压 （ 螺 杆 头 部 熔 体 在 螺 杆 转 动 后 退 时 所 受 到 的 压力 ） ， 由 液 压 系 统 溢 流 阀 调 整 大 小 。 柱 塞 或 螺 杆 头 部 对 塑 料 熔 体 施 加 的 压 力 。 注 射 压 力 的 大 小一 般 为 40 130MPa， 它 的 作 用 是 克 服 熔 体 的 流 动 阻 力 ， 保 证 一定 的 充 模 速 率 。 注 射 压 力 与 塑 料 品 种 、 注 射 机 类 型 、 模 具 浇 注 系 统 结 构 尺寸 、 塑 件 壁 厚 流 程 大 小 等 因 素 有 关 。2.压 力四 、 注 射 成 型 工 艺 参 数第 二 节 注 射 成 型 原 理 及 工 艺 特 性 完 成 一 次 注 射 成 型 过程 所 需 的 时 间 。成 型 周 期 充 模 时 间注 射 时 间模 内 冷 却 时 间其 它 时 间 保 压 时 间3.时 间 （ 成 型 周 期 ）四 、 注 射 成 型 工 艺 参 数第 二 节 注 射 成 型 原 理 及 工 艺 特 性 注 射 模 的 结 构 组 成注 射 模 定 模动 模 根 据 注 射 模 上 各 零部 件 所 起 作 用 细 分 1. 成 型 零 部 件2. 浇 注 系 统3. 导 向 系 统4. 推 出 机 构5. 温 度 调 节 系 统6. 排 气 系 统7. 支 承 零 部 件 - 模 架8. 侧 向 分 型 与 抽 芯 机 构注 射 模 的 结 构 组 成 第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系设 计 注 射 模 时 ， 首 先 要 确 定 模 具 的 结 构 、 类 型 和 一 些 基 本 的 参数 和 尺 寸 ， 如 ：模 具 的 型 腔 个 数 、 需 用 的 注 射 量 、 塑 件 在 分 型 面 上 的 投 影 面 积 、成 型 时 需 用 的 合 模 力 、 注 射 压 力 、 模 具 的 厚 度 、 安 装 固 定 尺 寸 以及 开 模 行 程 等 。上 述 这 些 数 据 都 与 注 射 机 的 有 关 性 能 参 数 密 切 相 关 ， 如 果 两 者 不相 配 ， 则 模 具 无 法 使 用 。故 ， 必 须 校 核 有 关 参 数 。 一 、 型 腔 数 目 的 确 定 和 校 核1.按 注 射 机 的 额 定 塑 化 量 确 定 型 腔 数 目 和 校 核n(KMt/3600-m2)/m1K： 注 射 机 额 定 塑 化 量 的 利 用 系 数 ， 一 般 取 0.8M： 注 射 机 的 额 定 塑 化 量 ， g/h或 cm 3/ht： 成 型 周 期 ， sm2： 浇 注 系 统 所 需 塑 料 质 量 或 体 积 ， g或 cm3m1： 单 个 塑 件 的 质 量 或 体 积 ， g或 cm3n： 型 腔 数 目 第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 一 、 型 腔 数 目 的 确 定 和 校 核2.按 注 射 机 的 额 定 锁 模 力 确 定 型 腔 数 目 和 校 核n(F-pA2)/pA1F： 注 射 机 的 额 定 锁 模 力 ， N； p： 塑 料 熔 体 对 型 腔 的 压 力 ， MPa， 一 般 取 注 射 压 力 的 80%；A 2： 浇 注 系 统 在 模 具 分 型 面 上 的 投 影 面 积 ， mm2A1： 塑 件 在 模 具 分 型 面 上 的 投 影 面 积 ， mm2 第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 一 、 型 腔 数 目 的 确 定 和 校 核在 模 具 分 型 面 上 的 投 影 面 积 满 足 ：nA1+A2AA： 注 射 机 允 许 使 用 的 最 大 成 型 面 积 ， mm2A 2： 浇 注 系 统 在 模 具 分 型 面 上 的 投 影 面 积 ， mm2A1： 塑 件 在 模 具 分 型 面 上 的 投 影 面 积 ， mm2 第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系塑 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 就 越 大 ， 若 超 过 了 注 射 机 允 许 使 用 的 最 大 成 型 面 积 ， 将 会 出 现 涨 模 溢 料 现 象 。 一 、 型 腔 数 目 的 确 定 和 校 核额 定 锁 模 力 校 核 ：（ n A1 +A2） pFF： 注 射 机 的 额 定 锁 模 力 ， N；p： 塑 料 熔 体 对 型 腔 的 压 力 ， MPa， 一 般 取 注 射 压 力 的 80%；A 2： 浇 注 系 统 在 模 具 分 型 面 上 的 投 影 面 积 ， mm2A1： 塑 件 在 模 具 分 型 面 上 的 投 影 面 积 ， mm2 第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 一 、 型 腔 数 目 的 确 定 和 校 核3.按 注 射 机 的 最 大 注 射 量 确 定 型 腔 数 目 和 校 核n(Km-m2)/m1m： 注 射 机 允 许 的 最 大 注 射 量 ， g/h或 cm /h34.按 塑 件 的 精 度 要 求 确 定 型 腔 数 目生 产 经 验 表 明 ， 每 增 加 一 个 型 腔 ， 塑 件 的 尺 寸 精 度 将 降 低4%8%。 在 成 型 高 精 度 的 塑 件 时 ， 型 腔 数 目 不 宜 过 多 ， 通 常不 超 过 4腔 ， 因 为 多 型 腔 难 以 使 型 腔 的 成 型 条 件 一 致 。5.根 据 生 产 经 济 性 确 定 型 腔 数 目K： 注 射 机 最 大 注 射 量 的 利 用 系 数 ， 一 般 取 0.8第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 二 、 注 射 压 力 的 校 核校 验 注 射 机 的 额 定 注 射 压 力 能 否 满 足 塑 件 成 型 时 所 需 的 压 力 . P公 P注其 中 :P注 塑 料 成 型 时 所 需 的 注 射 压 力 . P公 注 射 机 公 称 注 射 压 力 。P注 受 注 射 机 类 型 、 喷 嘴 形 式 、 浇 注 系 统 、 型 腔 内 阻 力 、 模 具 温度 、 塑 料 流 动 性 等 因 素 影 响 ；P注 太 大 ： 飞 边 大 、 脱 模 困 难 、 塑 件 表 面 质 量 差 、 内 应 力 大 ； P注 太 小 ： 不 能 顺 利 充 满 型 腔 、 无 法 成 型 ； 第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 三 、 装 模 部 分 有 关 尺 寸 的 校 核第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 三 、 装 模 部 分 有 关 尺 寸 的 校 核1.喷 嘴 尺 寸浇 口 套 球 面 R和 喷 嘴 前 端 球 面 半 径 R0喷 嘴 孔 径 d0和 浇 口 套 小 端 孔 径 d正 确 关 系 为 ： d=d0+(0.5 1)mm R=R0+(1 2)mm第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 三 、 装 模 部 分 有 关 尺 寸 的 校 核1.喷 嘴 尺 寸第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 三 、 装 模 部 分 有 关 尺 寸 的 校 核2.定 位 孔 、 定 位 圈 尺 寸注 射 机 定 模 板 上 的 定 位 孔 ， 模 具 上 设 定 位 圈 。定 位 孔 与 定 位 圈 的 配 合 ：h:小 型 模 具 取 (8 10)mm 大 型 模 具 取 (10 15)mm保 证 ： 模 具 安 装 在 注 射 机 上 时 ， 模 具 中 心 线 与料 筒 、 喷 嘴 的 中 心 线 相 重 合 。第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 三 、 装 模 部 分 有 关 尺 寸 的 校 核3.拉 杆 间 距 模 具 的 外 形 尺 寸 应 小 于 注 射 机 的 拉 杆 间 距 ， 以保 证 模 具 能 安 装 到 注 射 机 工 作 台 面 上 。第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 三 、 装 模 部 分 有 关 尺 寸 的 校 核4.模 具 闭 合 厚 度 HHmin H Hmax第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 三 、 装 模 部 分 有 关 尺 寸 的 校 核5.安 装 螺 孔 尺 寸模 具 重 量 较 轻 用 压 板 固 定模 具 重 量 较 重 的 用 螺 钉 固 定第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 四 、 开 模 行 程 的 校 核开 模 行 程 （ S） ： 指 模 具 开 合 过 程 中 动 模 固 定 板 的 移 动 距 离 。S大 小 直 接 影 响 模 具 所 能 成 型 的 塑 件 高 度 。A注 射 机 最 大 开 模 行 程 （ S） 与 模 具 厚 度 （ H） 无 关 ：第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 四 、 开 模 行 程 的 校 核单 分 型 面 模 具 ： S H1+H2+(5 10)mm 双 分 型 面 模 具 ： S H1+H2+a+(5 10)mm第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 四 、 开 模 行 程 的 校 核B注 射 机 最 大 开 模 行 程 （ S） 与 模 具 厚 度 （ H） 有 关 ：第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 四 、 开 模 行 程 的 校 核单 分 型 面 模 具 ： S H+H1+H2+(5 10)双 分 型 面 模 具 ： S H+H1+H2+a+(5 10)S第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 四 、 开 模 行 程 的 校 核侧 面 分 型 抽 芯 机 构 的 最 大 开 模 程 （ S） ：当 Hc H1+H2时 : S= Hc+（ 5 10） mm当 Hc H1+H2时 : S= H1+H2+（ 5 10） mm H c c 第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系完 成 抽 芯 动 作的 开 模 距 离 五 、 顶 出 装 置 的 校 核中 心 顶 杆 机 械 顶 出两 侧 双 顶 杆 机 械 顶 出中 心 顶 杆 液 压 顶 出 与 两 侧 双 顶 杆 机 械 顶 出中 心 顶 杆 液 压 顶 出 与 其 它 辅 助 油 缸 联 合 作 用顶 出 装 置 分 类 ：第 三 节 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 小 结 注 射 成 型 设 备 注 射 成 型 原 理 及 工 艺 特 性 注 射 模 与 注 射 机 的 关 系 作 业 ： 1.注 射 过 程 分 为 哪 几 个 阶 段 ？2.注 射 成 型 工 艺 条 件 有 哪 些 ？