注射成型工艺及设备课件

课件第12章 注射成型工艺及设备图12-1 注射成型工艺原理示意图1-模具；2-喷嘴；3-料筒；4-分流梭；5-料斗；6-注射柱塞12.1 概述 1 课件第12章 注射成型工艺及设备SZL-125克 12.1 概述 2 课件第12章 注射成型工艺及设备名称名称 项目项目SZL-125gAB注注射射装装置置螺杆直径螺杆直径mm4042理论注射容积理论注射容积cm3 150165注射量（注射量（PS）g140154注射压力注射压力MPa150135螺杆转速螺杆转速r/min60-12060-120注射速率注射速率g/s8592合合模模装装置置 合模率合模率KN600开模行程开模行程mm320容模容模mm300420拉杆有效间距拉杆有效间距mm245365顶出方式顶出方式启顶、液顶启顶、液顶顶出行程顶出行程mm60其其它它 油泵压力油泵压力MPa16电机功率电机功率kw7.5加热功率加热功率kw4.8机器尺寸机器尺寸mm8009502550机器重量机器重量T 1.6512.1 概述 3 课件第12章 注射成型工艺及设备注射成型相对于模压成型的特点：注射成型相对于模压成型的特点：(1)(1)成型周期短，物料的塑化在注射机内完成。成型周期短，物料的塑化在注射机内完成。(2)(2)热耗量少热耗量少(3)(3)闭模成型闭模成型(4)(4)可使形状复杂的产品一次成型可使形状复杂的产品一次成型(5)(5)生产效率高，成本低生产效率高，成本低注射成型的缺点：注射成型的缺点：(1)(1)不适用于长纤维增强的产品，一般纤维小于不适用于长纤维增强的产品，一般纤维小于7mm7mm (2)(2)模具质量要求高模具质量要求高 注射成型工艺在注射成型工艺在CMCM生产中主要代替模压成型工艺，生产中主要代替模压成型工艺，近年来发展较快。近年来发展较快。注射成型工艺发展较快：自动化、高速化、大型化注射成型工艺发展较快：自动化、高速化、大型化及微型化。及微型化。12.1 概述 4 课件第12章 注射成型工艺及设备12122 2 注射成型工艺注射成型工艺 1 1 注射成型工艺原理注射成型工艺原理 FRTPFRTP和和FRPFRP的物理性能和固化原理不同的物理性能和固化原理不同 1 11 FRTP1 FRTP注射成型原理注射成型原理 增增强强粒粒料料在在注注射射机机的的料料筒筒内内加加热热熔熔化化至至粘粘流流态态，以以高高压压迅迅速速注注入入温温度度较较低低的的闭闭合合模模内内，经经冷冷却却使使物物料恢复玻璃态并保持模腔形状。料恢复玻璃态并保持模腔形状。FRTPFRTP的注射成型过程主要产生物理变化的注射成型过程主要产生物理变化 12.2 注射成型工艺 5 课件第12章 注射成型工艺及设备1 12 FRP2 FRP注射成型原理注射成型原理 FRPFRP的注射成型过程是一个复杂的物理和化学过程的注射成型过程是一个复杂的物理和化学过程 注注射射料料在在加加热热过过程程中中温温度度升升高高，粘粘度度下下降降，但但随随着着时时间间的的延延长长，分分子子间间的的交交联联反反应应增增加加，粘粘度度又又会会上上升升。实实际际加加热热过过程程应应综综合合考考虑虑两两种种作作用用的的影响。图影响。图12-212-2 实实际际加加热热过过程程中中，粘粘度度随随时时间间的的变变化化有有最最小小值值，如如图图12-212-2。AOAO段段随随加加热热时时间间的的增增加加粘粘度度降降低低，到到达达O O点点时时粘粘度度达达到到最最低低值值（物物理理变变化化）。继继续续增增加加加加热热时时间间即即OBOB段段，粘粘度度随随加加热热时时间间增增大大而而变变大大（化化学学变变化化）。其其粘粘度度变变化是不可逆的。化是不可逆的。图12-2 热固性树脂纤维混合料加热时粘度与时间变化关系12.2 注射成型工艺加热时间粘度AOB 6 课件第12章 注射成型工艺及设备粘度变化是不可逆的，特点粘度变化是不可逆的，特点如下：如下：1)FRP1)FRP注射成型不需要冷注射成型不需要冷 却定型阶段却定型阶段 2)2)加热固化为不可逆的化加热固化为不可逆的化 学反应过程学反应过程 3)3)注射充模时机应控制在注射充模时机应控制在 粘度最低的粘度最低的O O点左右点左右 4)FRP4)FRP的固化过程是放热反应的固化过程是放热反应 图12-2 热固性树脂纤维混合料加热时粘度与时间变化关系12.2 注射成型工艺加热时间粘度AOB 7 课件第12章 注射成型工艺及设备 预预浸浸渍渍料料加加入入料料筒筒，适适当当加加温温加加压压，当当物物料料运运动动到到喷喷嘴嘴时时，粘粘度度应应达达到到最最低低值值，并并被被迅迅速速注注入入模模腔腔。在在热热压作用下固化定型，然后开模取出制品。压作用下固化定型，然后开模取出制品。FRPFRP注射成型过程：注射成型过程：12.2 注射成型工艺 8 课件第12章 注射成型工艺及设备FRTPFRTP和和FRPFRP的注射成型特点对比的注射成型特点对比 (1)FRTP(1)FRTP可可以以反反复复加加热热塑塑化化，物物料料的的熔熔融融和和硬硬化化完完全全是是物物理理变变化；化；FRPFRP加热固化后不能再塑化，固化过程为不可逆反应。加热固化后不能再塑化，固化过程为不可逆反应。(2)FRTP(2)FRTP受受热热时时，物物料料由由玻玻璃璃态态变变为为熔熔融融的的粘粘流流态态，料料筒筒温温度度要要分分段段控控制制，其其塑塑化化温温度度应应高高于于粘粘流流温温度度，但但低低于于分分解解温温度度；FRPFRP在在料料筒筒中中加加热热时时，树树脂脂分分子子链链发发生生运运动动，物物料料熔熔融融，但但接接着着会会发发生生化化学学反反应应、放放热热，加加速速化化学学反反应应过过程程。因因此此，FRPFRP注注射成型的温度控制要比射成型的温度控制要比FRTPFRTP严格得多。严格得多。(3)FRTP(3)FRTP注注射射成成型型时时，料料筒筒温温度度必必需需高高于于模模具具温温度度，物物料料在在模模腔腔内内冷冷却却时时会会引引起起体体积积收收缩缩，故故需需要要有有相相应应的的料料垫垫传传压压补补料料，FRPFRP注注射射成成型型时时，料料筒筒温温度度低低于于模模具具温温度度，物物料料在在模模腔腔内内发发生生固化收缩的同时，也发生热膨胀，因此，充模后不需要补料。固化收缩的同时，也发生热膨胀，因此，充模后不需要补料。12.2 注射成型工艺 9 课件第12章 注射成型工艺及设备2 2 复合材料注射成型特性复合材料注射成型特性 (1)(1)注射料中挥发物的控制注射料中挥发物的控制 注注射射过过程程中中总总是是有有一一些些低低分分子子挥挥发发物物存存在在，如如物物料料中中的的水水分分，低低分分子子物物（苯苯酚酚、甲甲醛醛），固固化化时时生生成成的的水水分分、氨等低分子物，在固化的过程中会放出。氨等低分子物，在固化的过程中会放出。挥挥发发物物的的存存在在一一般般可可降降低低粘粘度度，对对成成型型有有利利，但但是是挥挥发物的含量过高会对产品造成不良影响。发物的含量过高会对产品造成不良影响。对对热热塑塑性性CMCM，挥挥发发物物过过多多会会造造成成熔熔融融物物料料起起泡泡，树树脂脂水水解解等等，给给加加工工造造成成困困难难并并使使产产品品质质量量下下降降，一一般般控控制制挥挥发物含量在发物含量在0.50.52 2以下。以下。对对热热固固性性CMCM，挥挥发发物物过过多多会会造造成成物物料料贮贮存存过过程程中中结结块块，产产品品收收缩缩率率大大，易易翘翘曲曲，产产品品质质量量下下降降等等，一一般般控控制制挥挥发发物含量在物含量在2 27 7以下。以下。12.2 注射成型工艺 10 课件第12章 注射成型工艺及设备(2)(2)流动特性流动特性 指指物物料料在在加加热热、加加压压下下的的流流动动性性能能和和充充模模能能力力。适适当当加入增塑剂和浸润剂可提高流动性能。加入增塑剂和浸润剂可提高流动性能。纤维对物料流动性的影响：纤维含量愈多流动性愈差。纤维对物料流动性的影响：纤维含量愈多流动性愈差。对对于于FRTPFRTP而而言言，压压力力愈愈高高流流动动性性愈愈好好，温温度度愈愈高高流流动动性愈好。如图性愈好。如图12-312-3、12-412-4。在实际生产过程中为改善物料流动性，常采用的措施：在实际生产过程中为改善物料流动性，常采用的措施：1 1、对热塑性、对热塑性CMCM：加大交口及流道直径；增加注射压：加大交口及流道直径；增加注射压力；提高料筒温度及模具温度。力；提高料筒温度及模具温度。2 2、对热固性、对热固性CMCM：尽量减少注模前的加热时间，防止：尽量减少注模前的加热时间，防止树脂过早凝胶固化。树脂过早凝胶固化。12.2 注射成型工艺 11 课件第12章 注射成型工艺及设备(3)(3)注射成型过程中纤维长度变化注射成型过程中纤维长度变化 在在注注射射成成型型的的混混炼炼过过程程（螺螺杆杆旋旋转转作作用用）及及喷喷射射过过程程中纤维会产生不同程度的折断。中纤维会产生不同程度的折断。图图12-512-5，12-612-6表表明明了了螺螺杆杆转转速速对对玻玻璃璃纤纤维维增增强强尼尼龙龙6 6和聚丙烯时纤维长度的影响。和聚丙烯时纤维长度的影响。最终产品中纤维长度一般在最终产品中纤维长度一般在0.30.30.7mm0.7mm，（最初小于，（最初小于7mm7mm），随着螺杆转速的增加，纤维变短。），随着螺杆转速的增加，纤维变短。纤维长度对制品性能的影响是显而易见的，如图纤维长度对制品性能的影响是显而易见的，如图12-712-7，随纤维长度的增加，机械性能增大。，随纤维长度的增加，机械性能增大。值得注意的是：热塑性值得注意的是：热塑性CMCM废料利用时，其掺量过大，废料利用时，其掺量过大，经重复加工，会使纤维更短，机械性能下降幅度大。一般经重复加工，会使纤维更短，机械性能下降幅度大。一般废料回用量控制在物料量的废料回用量控制在物料量的2020以内。如图以内。如图12-812-8、12-912-9。12.2 注射成型工艺 12 课件第12章 注射成型工艺及设备(4)(4)纤维定向性纤维定向性 热塑性热塑性CMCM：大分子定向；纤维定向：大分子定向；纤维定向 热固性热固性CMCM：纤维定向：纤维定向 因因此此必必须须合合理理设设计计模模具具，确确立立物物料料的的流流动动方方向向，得得到到好的制品。好的制品。熔熔融融物物料料在在模模腔腔内内流流动动状状态态示示意意图图见见图图12-1012-10。流流体体的的流流动动过过程程在在横横断断面面上上存存在在速速度度梯梯度度，愈愈靠靠近近模模具具速速度度梯梯度愈大即剪应力愈大度愈大即剪应力愈大12.2 注射成型工艺 13 课件第12章 注射成型工艺及设备 因因此此在在模模具具边边缘缘纤纤维维及及大大分分子子的的定定向向更更加加明明显显。图图12-1112-11。纤纤维维一一经经定定向向后后不不会会再再有有改改变变，大大分分子子定定向向当当物物料料充充满满模模腔腔后后，剪剪应应力力消消除除，在在热热运运动动的的作作用用下下，定定向向会会有一定的消除。有一定的消除。提提高高模模具具温温度度、物物料料温温度度、加加大大制制品品厚厚度度、浇浇口口放放在在型腔最低部可减弱定向作用。型腔最低部可减弱定向作用。提高浇口温度、注射压力，会增加定向作用。提高浇口温度、注射压力，会增加定向作用。12.2 注射成型工艺 14 课件第12章 注射成型工艺及设备(5)拼缝强度 在在环环形形制制品品的的注注射射时时，物物料料往往往往通通过过两两个个以以上上流流道道流流动并在模腔内某一处相遇，此相遇部位称为拼缝部位。动并在模腔内某一处相遇，此相遇部位称为拼缝部位。在在拼拼缝缝部部位位由由于于纤纤维维的的排排向向原原因因，使使强强度度明明显显下下降降。图图12-1212-12为为有有无无拼拼缝缝线线的的制制品品强强度度比比较较，强强度度可可下下降降303060%.60%.当当模模具具设设计计时时就就考考虑虑此此问问题题，可可减减弱弱拼拼缝缝及及其其影影响响。如图如图12-1312-13、12-1412-14。拼拼缝缝强强度度还还与与其其他他工工艺艺条条件件有有关关，表表12-212-2列列出出了了玻玻璃璃纤维增强尼龙纤维增强尼龙6 6的成型条件对拼缝强度的影响。的成型条件对拼缝强度的影响。12.2 注射成型工艺 15 课件第12章 注射成型工艺及设备冷冷却却出出模模后后的的FRTPFRTP制制品品，其其尺尺寸寸总总是是小小于于模模具的模腔尺寸，两者差值之比。具的模腔尺寸，两者差值之比。收缩率收缩率收缩率收缩率 式中式中 D D 常温下模腔尺寸；常温下模腔尺寸；D D1 1常温下制品尺寸。常温下制品尺寸。制制品品在在成成型型后后2 24h4h的的收收缩缩率率，称称为为初初期期收收缩缩率率，制制品品成成型型后后24h24h48h48h所所测测得得的的收收缩缩率率，称称为为成成型型收收缩缩率率。(6)(6)体积收缩体积收缩 12.2 注射成型工艺 16 课件第12章 注射成型工艺及设备 在在注注射射成成型型过过程程中中玻玻璃璃纤纤维维是是不不会会收收缩缩的的，收收缩缩主主要要由由树树脂脂基基体体引引起起的的。不不同同的的树树脂脂及及树树脂脂含含量量收收缩缩不不同同，另另外外收收缩缩还还与与纤纤维维长长度度有有关关。一一般般来来讲讲，树树脂脂含含量量愈愈大大，收收缩率越大，纤维愈长收缩率愈小。缩率越大，纤维愈长收缩率愈小。12.2 注射成型工艺 17 课件第12章 注射成型工艺及设备影响影响FRTPFRTP成型收缩率的因素：成型收缩率的因素：1)1)玻璃纤维含量。含量愈高，收缩率愈低玻璃纤维含量。含量愈高，收缩率愈低2)2)制品壁厚的影响。制品厚度增加，收缩率明显增加。制品壁厚的影响。制品厚度增加，收缩率明显增加。3)3)浇口尺寸影响。增大浇口尺寸，收缩率明显降低。浇口尺寸影响。增大浇口尺寸，收缩率明显降低。4)4)熔融温度的影响熔融温度的影响 5)5)模具温度影响。对厚制品，温度升高，减少收缩率；模具温度影响。对厚制品，温度升高，减少收缩率；对薄制品，温度升高，增大收缩率。对薄制品，温度升高，增大收缩率。6)6)成型压力影响。一般随成型压力的提高，收缩率降低。成型压力影响。一般随成型压力的提高，收缩率降低。7)7)硬化速度。一般硬化速度降低，可使收缩率降低。硬化速度。一般硬化速度降低，可使收缩率降低。12.2 注射成型工艺 18 课件第12章 注射成型工艺及设备3 3 注射成型工艺过程注射成型工艺过程 3 31 1 准备工作准备工作 (1)(1)注射料选择及预处理注射料选择及预处理 a a、注射料原则、注射料原则 需根据产品性能和注射机性能合理选择注射料。需根据产品性能和注射机性能合理选择注射料。b b、注射料的预处理、注射料的预处理 注射料应尽可能均匀，已结块的应粉碎。注射料应尽可能均匀，已结块的应粉碎。粒粒料料使使用用前前应应测测水水分分及及挥挥发发物物含含量量。超超标标时时要要干干燥燥。比如热风干燥、红外线干燥、真空干燥等。比如热风干燥、红外线干燥、真空干燥等。干干燥燥后后的的物物料料仍仍会会吸吸湿湿。因因此此需需密密封封贮贮存存，加加工工时时需需用加热等措施。用加热等措施。12.3 注射成型工艺过程 19 课件第12章 注射成型工艺及设备(2)(2)料简清洗料简清洗 在在注注射射成成型型过过程程中中，如如需需换换料料生生产产时时，一一定定要要清清洗洗料料斗。一般采用加入新料进行清洗的方法，可反复进行。斗。一般采用加入新料进行清洗的方法，可反复进行。注注意意：如如果果用用一一台台注注射射机机加加工工几几种种不不同同物物料料时时，为为了了清洗方便，最好先加工成型温度低、色浅的物料。清洗方便，最好先加工成型温度低、色浅的物料。(3)(3)脱模剂选择脱模剂选择 常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡、硅油等。常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡、硅油等。(4)(4)嵌件预热嵌件预热 为为了了避避免免两两种种物物质质膨膨胀胀系系数数不不同同而而产产生生的的热热应应力力或或应应力力开开裂裂现现象象。因因此此，注注射射成成型型制制品品中中的的嵌嵌件件要要提提前前预预热热。预预热热温温度度一一般般钢钢铁铁嵌嵌件件110110130130，铝铝、铜铜嵌嵌件件预预热热到到150150。嵌件预热温度越高越好，但不应高于物料的分解温度。嵌件预热温度越高越好，但不应高于物料的分解温度。12.3.1 准备工作 20 课件第12章 注射成型工艺及设备3 32 2 注射成型工艺条件注射成型工艺条件 包包括括闭闭模模、加加料料、塑塑化化、注注射射、保保压压、固固化化(冷冷却却定定型型)、开开模模出出料料等等工工序序。而而成成型型温温度度、注注射射压压力力（包包括括注注射射速速度度）、成成型型周周期期（包包括括注注射射、保保压压、固固化化时时间间）被被称称为为注注射射成成型型工工艺艺的的“三三大大工工艺艺条条件件”。当当然然要要顺顺利利完完成成整整个个注射过程需一步一步地加以控制。注射过程需一步一步地加以控制。(1(1）加料及剩余量）加料及剩余量 加料：一般要求定时、定量、均匀供料。加料：一般要求定时、定量、均匀供料。剩余量：保证每次注射后料筒底部有一定剩余的物料剩余量：保证每次注射后料筒底部有一定剩余的物料剩料的作用：剩料的作用：a a、传压；、传压；b b、补料（收缩后的补料）、补料（收缩后的补料）剩料一般控制在剩料一般控制在101020mm20mm，不能太多，太少。，不能太多，太少。太太多多：注注射射压压力力损损失失大大，剩剩料料受受热热时时间间太太长长，易易发发生生分分解或固化等。解或固化等。太少：太少：起不到很好的传压作用，模腔内物料受压不足。起不到很好的传压作用，模腔内物料受压不足。12.3.2 注射成型工艺条件 21 课件第12章 注射成型工艺及设备(2)(2)成型温度成型温度 成成型型温温度度包包括括：料料筒筒、喷喷嘴嘴、模模具具温温度度。成成型型温温度度是是三三大大工工艺艺条条件件之之一一，关关系系到到物物料料的的塑塑化化、流流动动性性、充充模模等等工工艺条件。应考虑以下因素：艺条件。应考虑以下因素：1 1、注射成型机的种类、注射成型机的种类 螺杆式注射成型机所需的料筒温度比柱塞式低。螺杆式注射成型机所需的料筒温度比柱塞式低。原因：原因：a a、螺杆式成型机料筒内的料层较薄；、螺杆式成型机料筒内的料层较薄；b b、物物料料在在螺螺杆杆推推进进的的过过程程中中不不断断翻翻转转，有有利利于传热；于传热；c c、物物料料翻翻转转运运动动，受受剪剪切切力力作作用用，自自身身摩摩擦擦生热。生热。2 2、产品厚度、产品厚度 对对薄薄壁壁制制品品要要求求物物料料有有较较高高的的流流动动性性才才能能充充满满模模腔腔，因此需较高的成型温度；相反厚壁制品成型温度可低一些。因此需较高的成型温度；相反厚壁制品成型温度可低一些。12.3.2 注射成型工艺条件 22 课件第12章 注射成型工艺及设备 3 3、注射料的品种和性能、注射料的品种和性能 是是确确立立加加工工温温度度的的决决定定因因素素，常常用用的的树树脂脂注注射射成成型型条条件见表件见表12-412-4、12-512-5。对对于于热热塑塑性性树树脂脂，料料筒筒温温度度略略高高于于喷喷嘴嘴温温度度，高高于于模模具温度。具温度。对对于于热热固固性性树树脂脂，模模具具温温度度略略高高于于喷喷嘴嘴温温度度，高高于于料料筒温度。筒温度。判断料筒喷嘴温度的两种方法：判断料筒喷嘴温度的两种方法：a a、熔熔体体对对空空注注射射法法。脱脱开开模模具具，用用低低压压注注射射，观观察察料料流流，是是否否毛毛糙糙、变变色色、起起泡泡、料料流流表表面面光光滑滑者者表表明明温温度度合适。合适。b b、产产品品直直观观分分析析法法。对对试试生生产产制制品品观观察察有有无无毛毛糙糙、波纹、气泡等弊病。波纹、气泡等弊病。12.3.2 注射成型工艺条件 23 课件第12章 注射成型工艺及设备(3)(3)螺杆转速及背压螺杆转速及背压必须根据所选用的树脂热敏程度及熔体粘度进行调整。必须根据所选用的树脂热敏程度及熔体粘度进行调整。转速慢：塑化好，物料易降解、早期固化。转速慢：塑化好，物料易降解、早期固化。转转速速快快：有有利利于于塑塑化化，但但物物料料停停留留时时间间短短可可能能塑塑化化不不够够。还可使纤维变短。还可使纤维变短。背压：指螺杆转动推进物料塑化时，传给螺杆的反向压力。背压：指螺杆转动推进物料塑化时，传给螺杆的反向压力。背压的作用：能使物料在运动过程中不断排出空气和挥发背压的作用：能使物料在运动过程中不断排出空气和挥发物，并使物料逐渐密实。物，并使物料逐渐密实。背压过小起不到以上作用，背压大，功率消耗大，并在物背压过小起不到以上作用，背压大，功率消耗大，并在物料温度较低时能使纤维粉化，影响制品性能。图料温度较低时能使纤维粉化，影响制品性能。图12-2112-21背背压与玻璃纤维长度的关系。压与玻璃纤维长度的关系。12.3.2 注射成型工艺条件 24 课件第12章 注射成型工艺及设备(4)(4)注射速度及注射压力注射速度及注射压力 注注射射压压力力大大小小与与注注射射机机种种类类、物物料料流流动动性性、模模具具浇浇口口尺寸、产品厚度、模具温度及流程等因素有关。尺寸、产品厚度、模具温度及流程等因素有关。一般注射压力略高于热塑性塑料的注射压力。一般注射压力略高于热塑性塑料的注射压力。注射压力对制品性能的影响见图注射压力对制品性能的影响见图12-2212-22。保保压压的的作作用用：使使制制品品冷冷却却收收缩缩时时得得以以补补料料，尺尺寸寸准准确确，表表面面光光洁洁，有有利利于于消消除除气气泡泡。保保压压时时间间一一般般0.30.32 2分分钟钟，特厚制品可达特厚制品可达5 51010分钟。分钟。注注射射速速度度与与注注射射压压力力、温温度度、模模口口尺尺寸寸等等因因素素有有关关。注注射射速速度度慢慢不不利利于于充充模模，生生产产效效率率低低，注注射射速速度度过过快快易易混混入气泡。需通过实际实验确定。入气泡。需通过实际实验确定。12.3.2 注射成型工艺条件 25 课件第12章 注射成型工艺及设备(5)(5)成型周期成型周期 成型周期即完成一次注射成型制品所需的时间。成型周期即完成一次注射成型制品所需的时间。包括：包括：1 1）注射加压时间（保压时间、注射时间）；）注射加压时间（保压时间、注射时间）；2 2）冷却时间（模内冷却或固化时间）；）冷却时间（模内冷却或固化时间）；3 3）其其他他时时间间（开开模模、取取出出制制品品、涂涂脱脱模模剂剂、安安放放嵌嵌件件、闭模等时间）。闭模等时间）。成成型型周周期期是是提提高高生生产产率率的的关关键键，在在保保证证产产品品质质量量的的前提下，应尽量缩短成型周期。前提下，应尽量缩短成型周期。12.3.2 注射成型工艺条件 26 课件第12章 注射成型工艺及设备3.3 3.3 制品后处理制品后处理 作用作用 提高制品的尺寸稳定性，消除内应力提高制品的尺寸稳定性，消除内应力 热处理热处理 分类分类 调湿处理调湿处理 （1 1）热处理）热处理 热热处处理理的的实实质质：迫迫使使冻冻结结的的分分子子链链松松弛弛，凝凝固固的的大大分分子子链链段段转转向向无无规规位位置置，消消除除部部分分内内应应力力，提提高高结结晶晶度度，稳定结晶结构，提高弹性模量，降低断裂延伸率。稳定结晶结构，提高弹性模量，降低断裂延伸率。（2 2）调湿处理）调湿处理 将将刚刚脱脱模模的的制制品品放放入入水水中中，与与空空气气隔隔绝绝、防防止止氧氧化化。调湿条件：调湿条件：9090110 4h110 4h3.4 3.4 注射成型过程中易出现的缺陷、产生原因及处理方法注射成型过程中易出现的缺陷、产生原因及处理方法 12.3.3 制品后处理 27 课件第12章 注射成型工艺及设备 作业：作业：1 1、与模压成型工艺相比，注射成型工艺有什么特点？、与模压成型工艺相比，注射成型工艺有什么特点？2 2、试比较热塑性试比较热塑性CMCM与热固性与热固性CMCM注射成型各有哪些特点？注射成型各有哪些特点？3 3、为什么在注射成型的模具边缘处纤维容易定向排列？、为什么在注射成型的模具边缘处纤维容易定向排列？12.3.3 制品后处理 28 课件第12章 注射成型工艺及设备 12.3 12.3 注射成型设备注射成型设备主要包括注射成型机和模具。主要包括注射成型机和模具。12.3.1 12.3.1 注射机注射机一、分类一、分类（1 1）按按物物料料的的塑塑化化形形式式分分：柱柱塞塞式式和和往往复复螺螺杆杆式式,其其中中往往复螺杆式用的最多。复螺杆式用的最多。往复螺杆式注射机的优点：往复螺杆式注射机的优点：简简化化了了预预塑塑结结构构，不不需需要要分分流流梭梭，因因而而使使注注射射压压力力降降低低了很多。了很多。螺螺杆杆转转动动使使物物料料翻翻滚滚，传传热热条条件件好好。物物料料内内部部受受到到剪剪应应力大，塑化效率高。力大，塑化效率高。因无分流梭，更换物料方便。因无分流梭，更换物料方便。注射速度快。注射速度快。对原料的适应性广，能加工热敏树脂。对原料的适应性广，能加工热敏树脂。12.3 注射成型设备 29 课件第12章 注射成型工艺及设备（2 2）按照注射机的外形特征分类）按照注射机的外形特征分类 常见的有五种形式常见的有五种形式立式注射成型机立式注射成型机 注射装置和合模装置与地面垂直。图注射装置和合模装置与地面垂直。图12-2312-23。特特点点：占占地地面面积积小小，模模具具折折装装方方便便。料料斗斗高高，加加料料不不方便，仅适用于注射量小于方便，仅适用于注射量小于60cm60cm3 3的制品生产。的制品生产。卧式注射机卧式注射机 注射装置，合模装置均水平排列。图注射装置，合模装置均水平排列。图12-2412-24。特特点点：机机身身低低，加加料料方方便便，操操作作维维修修方方便便，制制品品顶顶出出后可自由落下，易实现自动化。后可自由落下，易实现自动化。缺点：占地面积大，模具拆卸比较麻烦。缺点：占地面积大，模具拆卸比较麻烦。角式注射机角式注射机 注射装置与合模装置呈垂直排列。图注射装置与合模装置呈垂直排列。图12-2512-25。特特点点：介介于于立立式式与与卧卧式式之之间间，适适用用于于加加工工中中心心部部分分不不允许留有浇口的制品。允许留有浇口的制品。12.3 注射成型设备 30 课件第12章 注射成型工艺及设备螺杆预塑和柱塞注模式螺杆预塑和柱塞注模式 图图12-2612-26 利用螺杆预塑并采用柱塞进行注模，是一种新型的利用螺杆预塑并采用柱塞进行注模，是一种新型的注射成型机，生产效率很高（最高）。注射成型机，生产效率很高（最高）。转盘式注射机转盘式注射机 将多副模具装在一个可转动的盘上，转盘去年定时将多副模具装在一个可转动的盘上，转盘去年定时旋转，使各模具与喷嘴相对注射成型。图旋转，使各模具与喷嘴相对注射成型。图12-2712-27 特点：生产效率高，特别适用于冷却时间长或安放特点：生产效率高，特别适用于冷却时间长或安放嵌件费时的制品生产。嵌件费时的制品生产。12.3 注射成型设备 31 课件第12章 注射成型工艺及设备12.3.2 12.3.2 注射机的构造注射机的构造 螺杆式注射机主要由注射、合模、传动、控制四部螺杆式注射机主要由注射、合模、传动、控制四部分组成。分组成。一、注射系统一、注射系统 包括螺杆、料筒、加料加热装置、喷嘴等。包括螺杆、料筒、加料加热装置、喷嘴等。（1 1）螺杆）螺杆 注射机螺杆与挤出机螺杆的区别：注射机螺杆与挤出机螺杆的区别：a a、注注射射机机螺螺杆杆既既能能旋旋转转，又又能能轴轴向向移移动动，挤挤出出机机螺杆仅转动；螺杆仅转动；b b、注射机螺杆的长径比和压缩比都比挤出机小；、注射机螺杆的长径比和压缩比都比挤出机小；注射机：长径比注射机：长径比 15 151818，压缩比，压缩比 2 22.52.5 挤出机：长径比挤出机：长径比 20 203030，压缩比，压缩比 （压压缩缩比比：加加料料口口的的螺螺槽槽容容积积与与均均化化段段最最后后一一个个螺螺槽槽容积之比）容积之比）12.3.2 注射机的构造 32 课件第12章 注射成型工艺及设备 c c、注注射射机机均均化化段段螺螺槽槽比比同同直直径径挤挤出出机机螺螺槽槽深深15152525；d d、与挤出机螺杆比，加料段增长，均化段缩短；、与挤出机螺杆比，加料段增长，均化段缩短；e e、注注射射机机螺螺杆杆头头为为尖尖锥锥形形，挤挤出出机机为为圆圆锥锥形形或或半半圆形；圆形；注射机与挤出机螺杆参数对比见表注射机与挤出机螺杆参数对比见表12-812-8；12.3.2 注射机的构造 33 课件第12章 注射成型工艺及设备（2 2）料筒）料筒 注射机的料筒与挤出机的构造和选材相同。注射机的料筒与挤出机的构造和选材相同。（3 3）喷嘴）喷嘴 喷嘴的作用：提高熔融物料的流速，使其能迅速充模。喷嘴的作用：提高熔融物料的流速，使其能迅速充模。分为开式喷嘴与闭式喷嘴。分为开式喷嘴与闭式喷嘴。开式喷嘴开式喷嘴 图图12-2812-28 12-8 12-8（a a）不能加热）不能加热 12-8 12-8（b b）可进行加热）可进行加热 闭式喷嘴闭式喷嘴 图图12-2912-29 通过弹簧弹力、挡圈、导杆、顶针实现闭锁。通过弹簧弹力、挡圈、导杆、顶针实现闭锁。注注射射时时，熔熔料料顶顶开开顶顶针针进进入入模模腔腔。这这种种喷喷嘴嘴使使用用方方便便，可可防防止止流流延延，但但结结构构复复杂杂，压压力力损损失失大大，射射程程小小，补补缩缩作作用小，适用于加工粘度低的树脂。用小，适用于加工粘度低的树脂。12.3.2 注射机的构造 34 课件第12章 注射成型工艺及设备二、合模系统二、合模系统 作用：开启和闭合模具。作用：开启和闭合模具。要求有足够的锁模力，足够的模板面积和强度；要求有足够的锁模力，足够的模板面积和强度；运动速度要求：闭合时先快后慢，开启时先慢后快；运动速度要求：闭合时先快后慢，开启时先慢后快；合合模模系系统统由由固固定定板板、移移动动板板、合合模模油油缸缸、顶顶出出装装置置等等组成，如图组成，如图12-3012-30 常见的顶出装置有三种形式常见的顶出装置有三种形式 （1 1）全机械式合模装置）全机械式合模装置 靠靠电电机机、曲曲柄柄连连杆杆机机构构实实现现开开模模和和闭闭模模的的动动作作，图图12-3012-30（b b），此此设设备备的的优优点点：结结构构简简单单、制制作作方方便便、耐耐用用、便便于于维维修修。缺缺点点：模模板板行行程程短短，只只适适合合小小制制品品生生产产；噪噪音音大，设备磨损（连杆部分）较大。大，设备磨损（连杆部分）较大。12.3.2 注射机的构造 35 课件第12章 注射成型工艺及设备 （2 2）液压式合模装置）液压式合模装置 靠液压的力量，由活塞联动模具开模、闭模。其合模力靠液压的力量，由活塞联动模具开模、闭模。其合模力 P P油缸面积油缸面积油压油压/4.D02.P0(N)D0油缸直径，油缸直径，m m P0油压油压PaPa P 合模力合模力N N 液压合模装置的优点：液压合模装置的优点：结结构构简简单单（仅仅油油缸缸、活活塞塞组组成成），制制造造方方便便，合合模模力力调调节节方方便便，模模板板行行程程大大可可加加工工大大制制品品，模模具具更更换换方方便便。如如图图12-3012-30（a a）。）。12.3.2 注射机的构造 36 课件第12章 注射成型工艺及设备 顶出装置：顶出装置：作用：用于制品脱模的机构。分为机械式和液压式。作用：用于制品脱模的机构。分为机械式和液压式。一般设计成与合模装置联动，开模后一时间间隔联动顶模一般设计成与合模装置联动，开模后一时间间隔联动顶模装置将制品顶出。装置将制品顶出。（3 3）传动部分）传动部分 主主要要由由油油缸缸、电电机机、各各种种阀阀门门、开开关关等等组组成成。通通过过油油路供给的压力驱动各部分动作。路供给的压力驱动各部分动作。12.3.2 注射机的构造 37 课件第12章 注射成型工艺及设备三、注射机的参数三、注射机的参数 （1 1）注射部分参数）注射部分参数 最大注射量最大注射量 是是指指注注射射螺螺杆杆完完成成一一次次最最大大注注射射行行程程时时（有有轴轴向向移移动），注射机的最大注射量。动），注射机的最大注射量。表示方法：表示方法：a a、以注射出的聚苯乙烯熔料质量（克）来表示；、以注射出的聚苯乙烯熔料质量（克）来表示；b b、以注射出的熔料体积（、以注射出的熔料体积（cm3）表示。）表示。第第二二种种表表示示方方法法即即容容积积法法与与物物料料的的密密度度无无关关，用用起起来来比较方便，采用此表示方法的较多。比较方便，采用此表示方法的较多。注射压力注射压力 指注射时螺杆对熔融物料的压强，用指注射时螺杆对熔融物料的压强，用MPaMPa表示。表示。常见的塑料注射压力及加工温度范围见表常见的塑料注射压力及加工温度范围见表12-912-9。12.3.2 注射机的构造 38 课件第12章 注射成型工艺及设备 注射速度注射速度 指在最大注射量时，螺杆单位时间内的行程。指在最大注射量时，螺杆单位时间内的行程。v=S/t (m/s)v=S/t (m/s)v v注射速度注射速度m/sm/s S S注射行程（螺杆）注射行程（螺杆）t t注射时间注射时间s s 塑化性能指标塑化性能指标 与与螺螺杆杆直直径径、长长径径比比、物物料料性性能能、螺螺杆杆转转速速等等多多种种因素有关。因素有关。12.3.2 注射机的构造 39 课件第12章 注射成型工艺及设备四、合模部分参数四、合模部分参数 （1 1）锁模力）锁模力 用下式计算用下式计算 PcmkPFPcm 锁模力，锁模力，NK 安全系数，安全系数，取取2左右左右P 模腔压力，模腔压力，PaF 分型面上的投影面积，分型面上的投影面积，m2 常见的模腔平均压力如表常见的模腔平均压力如表2-10。（2 2）模板尺寸）模板尺寸 一般是成型面积的一般是成型面积的3 31010倍。倍。12.3.2 注射机的构造 40 课件第12章 注射成型工艺及设备 （3 3）模具厚度、模板行程及最大间距）模具厚度、模板行程及最大间距 模模具具的的最最大大厚厚度度，表表示示注注射射机机安安装装模模具具的的最最大大厚厚度度，根根据据这这个个厚厚度度确确定定加加工工制制品品的的最最大大厚厚度度。（如如超超过过这这个个厚厚度则无法开启脱模）度则无法开启脱模）模模板板行行程程是是指指模模板板开开闭闭时时行行走走的的最最大大距距离离。其其大大小小直直接接影影响响制制品品取取出出是是否否方方便便。它它不不能能小小于于模模具具最最大大厚厚度度的的2 2倍。倍。模模板板最最大大间间距距是是指指移移动动模模板板移移动动到到终终点点位位置置时时与与固固定定模板的距离。一般为最大制品高度的模板的距离。一般为最大制品高度的3 3倍。倍。12.3.2 注射机的构造 41 课件第12章 注射成型工艺及设备12.3.3 12.3.3 注射机的牌号和性能注射机的牌号和性能 部分国内、外注射机产品如图部分国内、外注射机产品如图12-1112-11、12-1212-12。12.3.4 12.3.4 模具模具 对对复复合合材材料料的的注注射射成成型型，应应考考虑虑的的工工艺艺特特性性主主要要有有：注注射射压压力力高高、注注射射速速度度快快、模模具具和和熔熔料料温温度度高高、玻玻纤纤的的摩擦力大等。摩擦力大等。（1 1）流动特性、流道、浇口及排气）流动特性、流道、浇口及排气 热热塑塑性性CMCM与与未未增增加加塑塑料料相相比比，熔熔融融指指数数低低30307070，物料流动性差，凝固快。物料流动性差，凝固快。浇浇口口和和流流道道的的转转弯弯处处应应成成园园角角，流流道道转转弯弯处处应应设设冷冷料穴。图料穴。图12-3112-31 浇浇口口的的大大小小应应根根据据实实际际情情况况确确定定，太太小小易易损损坏坏玻玻纤纤且且阻阻力力大大，太太大大玻玻纤纤分分散散不不均均匀匀。浇浇口口形形状状和和位位置置不不同同对对产产品品性性能能的的影影响响见见表表12-1312-13，是是玻玻纤纤增增强强聚聚丙丙烯烯制制品品的的典型实例。典型实例。12.3.4 模具 42 课件第12章 注射成型工艺及设备 第二种浇口的收缩率大于第一、三种浇口；第二种浇口的收缩率大于第一、三种浇口；第一种浇口第一种浇口A A、B B、C C、D D各部位收缩率较均匀。各部位收缩率较均匀。FRTPFRTP成成型型过过程程中中的的气气体体，主主要要由由玻玻纤纤表表面面处处理理剂剂、树树脂脂、助助剂剂、水水份份高高温温降降解解产产生生。设设计计模模具具时时应应在在拼拼缝缝处处设设置置排排气气孔孔或或溢溢流流穴穴。对对于于模模腔腔内内部部无无法法排排出出的的气气体体可设置排气杆。可设置排气杆。（2 2）成型收缩）成型收缩 对对于于热热塑塑性性复复合合材材料料注注射射制制品品，在在流流动动方方向向的的收收缩缩率一般比垂直方向小率一般比垂直方向小1/21/2。因因此此，设设计计模模具具时时应应精精心心考考虑虑，通通过过模模具具尺尺寸寸对对收收缩精细修正。缩精细修正。生生产产高高精精度度制制品品时时，模模具具各各零零件件要要精精确确配配合合，闭闭模模的的精精确确度度不不仅仅靠靠导导柱柱，而而且且还还要要依依靠靠锥锥度度导导柱柱和和定定芯芯板板固定。图固定。图12-3212-32。12.3.4 模具 43