第六章-注射成型

塑化要求： （1）达到规定的成型温度，使塑化物料各处的温度尽量均 匀一致；

（2）使热分解物的含量达最小值； （3）提供上述质量的熔融物料保证生产连续而顺利进行。
以柱塞式注塑机内的塑化为例：塑料塑化所需的热量来自
料筒壁对物料的传热和物料内部的摩擦热。
物料的实际温升与最大温升之比称为加热效率E。

置、抽芯机构等。

1.型腔

动模与定模合拢所成的空间叫做型腔，是构成制品形状的
部分。
构成制品外形部分称凹模（阴模）；
构成制品内部形状称型芯或凸模（阳模）。

2.主流道 是紧接喷嘴到分流道之间的一段流道，与喷嘴处于同一轴
线上，可以直接开设在模板上，但常常加工成主流道衬套再 紧配合在模板上。
主流道呈圆锥形，锥度大约
在2-6º，其进口端直径比喷 嘴大约1mm。主流道出口端设 有冷料阱，捕集喷嘴端部两 次注射期间产生的冷料，防 止组塞分流道和浇口。

3.分流道 是主流道和浇口之间的过渡部分。 为满足熔体以等速充满各型腔，分流道在模具上的排列应
尽量成对称或等距离分布。



4.浇口
是分流道和型腔的连接部分，塑料熔体由此入型腔成型。
d、反料期
e、凝封期 f、继冷期

1．温度 注射成型过程需要控制的温度有机筒温度、喷嘴温度、
模具温度等。前两种温度影响塑料的塑化和流动，后一温 度影响塑料的流动和冷却。

(1) 机筒与喷嘴温度
每种塑料有不同的流动温度Tf(或Tm)。

对无定型塑料，机筒末端最高温度应高于流动温度Tf，
对结晶塑料应高于熔点Tm，但必须低于塑料的分解温度 Td，也就是控制料筒末端温度在Tf(或Tm)~Td间。
压力均达到最高值；

（3）保压期：仍为熔体，柱塞保持对物料的压力，使
模腔中物料物料得到压实和成型；


（4）返料期：柱塞逐渐后移，未冻结的熔体出现倒流；
（5）凝封期：型腔中料温继续下降，浇口冻结倒流停止；

（6）继冷期：浇口冻结后的冷却期。
注射成型过 程分为以下几
个阶段。
a、柱塞空载 期 b、充模期 c、保压期

喷嘴温度通常略低于料筒的最高温废，这是为了防止熔
体在直通式喷嘴中可能发生的“流延”现象。因喷嘴低温产 生 的影响可以从塑料注射时所产生的摩擦热得到一定的补偿。 当然，喷嘴温度也不能太低，否则将会造成熔料的早凝而堵 塞喷嘴。

选用注射压力较低时，为保证物料的流动，应适当提 高机筒温度和喷嘴温度；反之，机筒温度和喷嘴温度偏 低，需要较高的注射压力，或适当提高模具温度。

热处理的实质是强迫冻结的分子链得到松弛，消除内应
力，提高结晶度，稳定结晶结构，从而提高结晶塑料制品的 弹性模量和硬度．降低断裂伸长率。

热处理的方法是使制品在一定温度的环境中静置一定时间，
热处理后的制品应缓慢冷却至室温。热处理的温度以比塑料的 热变形温度低10~20℃ 为宜，静置时间视制品厚度而定．通常 为4h左右。
T0 — 进入料筒的塑料初温； T — 实际达到的温度； Tw — 料筒壁温度
在料筒几何尺寸一定的情况下，塑料在料筒内的 受热时间t为：
t—塑料在料筒内的受热时间； VP—料筒内的存料量； W—每次注射量； tc—注射周期
从公式中可以看出，存料量多、注射周期长，都可以 增长受热时间 ，提高塑料温升。
2、料筒 （塑化室）

内壁要求更光滑且呈流线型，没有缝隙和死角。料筒的
容积决定了注射机的最大注射量。柱塞式的料筒容量常为最大 注射量的6~8倍，以保证塑料有足够的停留时间和接触传热， 从而利于塑化。

螺杆式因为螺杆对塑料进行推挤及搅拌作用，传热、
塑化效率高，混合效果好，因而料筒容量一般只需最大
注射量的2~3倍。料筒外部有分段加热装置，控制温度。


3、柱塞及分流梭 装在料筒前的中心部分，两端锥形的金属圆锥体，形如鱼
雷，因此也叫鱼雷头。其表面常有4—8条呈流线型的凹槽.

分流梭的作用： 使塑料流体产生分流和收敛流动，加快热传导，有利于减
少或避免塑料过热而引起的热分解现象。

塑料熔体分流后，在分流梭与料筒间隙中流速增加，剪切
保证制品的质量，必须控制模温，来控制冷却速度。
模具往往设有加热和冷却管道。
冷却：一般自然冷却。
二、注射成型的工艺过程
注射工艺过程按先后顺序应包括：成型前的准备、注射过
程、制件的后处理等。

（一）成型前的准备 1、原料的检验，有时也包括原料的染色和造粒； 2、原料的预热和干燥、试模、清洗料筒和试车。
对于Tf~Td间温度较窄的热敏性塑料、平均分于量较 低和分子量分布较宽的塑料，料筒温度应选择较低值， 即比Tf稍高即可；而对Tf~Td间的温度较宽、分子量较高 和分子量分布窄的塑料，可以适当地选取较高值。
经填充改性的塑料，其流动性变差，机筒温度应选择
得高些；而加增塑剂的塑料，机筒温度则应低些。
2、流动的熔体在螺杆或柱塞的推动下被压缩并向前移动； 3、通过料筒前端的喷嘴快速注入模具中； 4、冷却定型，开模取出制品。
一、注塑机的基本结构


目前采用按结构特征来区分注塑机，并适当考虑外形。
通常可以分为柱塞式和螺杆式两类。
最大注射量在60克以下的注塑机通常为柱塞式，60克以上
的多数为螺杆式。
其结构应有利于熔体尽快地进入和充满型腔，又很快地
冷却封闭，以防止熔体的倒流。

5.排气孔

塑料注射时，在料流的尽头积有气体（空气、蒸汽或其
他气体等）。


作用：把气体及时排出以免造成制品有气孔或缺料。
排气孔一般开设在型腔内料流的尽头，或设在模具的分
型面上。


6. 模具的加热或冷却
为了保持模具在注射前、注射时和注射后温度的平衡，

②为保证充模时制品完整和质量紧密，对熔体粘度大的
塑料(如聚碳酸酯、聚砜等)宜用较高的模温；熔体粘度小的
塑料(如醋酸纤维系、聚乙烯和聚酰胺等)则用较低的模温。 随模温的降低，塑料的凝封速度和冷却速度增加，有利于 缩短生产周期，但过低的模温可能使浇口凝封出现过早，引 起热扩散速度α与热传导系数K、塑料比热C和密度关 系如下：
延长塑料在料筒中的受热时间t、增大塑料的热扩散
速度α、减少料筒中料层的厚度δ、提高料筒壁温Tw等
措施可以使加热效率E增大。

对于柱塞式的注塑机减少料筒中料层厚度，一般在料 筒前段安放分流梭。

在减少料层厚度的同时，迫使塑料产生剪切和收敛流
式中，t为最小冷却时间（秒）；δ为制品厚度（厘米）；α 为塑料热扩散速率（厘米2/秒）；Tc为制品脱模温度；TL为 模具温度；Tw为料筒加热温度。
作用：注射过程中能锁紧模具，取出制品时能打开模具。
要求：开启灵活，闭锁紧密。


速度：闭合时先快后慢；开启时先慢后快再慢。
锁模系统锁模力大小及稳定程度对制品的准确程度和质量
有很大影响。
曲臂锁模机构闭模和开模的工作原理示意图

（三）注射成型模具
使塑料注射成型为具有一定形状和尺寸的制品的工具称为
模具。它的作用在于：在塑料成型加工中，赋予塑料以形状、

5、喷嘴
连接料筒和模具的通道。
作用： 引导塑化物料从料筒进入模具，并具有一定的射程。



喷嘴的内径一般都是自进口逐渐向出口收敛，与模具紧密
接触，由于喷嘴的内径不大，当塑料通过时，流速增大，剪 切速度增加，能使塑料进一步塑化。

对喷嘴的要求是结构简单、阻力小、不出现流涎现象。



（二）锁模系统
第二节 注 射 成 型

特点：


1、除氟塑料外的所有热塑性塑料都可以用这种方法成型；
2、生产速度快、适应性强、易于自动化； 3、从制品形状看，除了管、棒、板等型材外，其它形状、 尺寸的塑料制品都可采用这种方法；

4、产品占塑料制品产量20%-30%。

成型过程：
1、物料在注射成型机的料筒中加热熔化；

塑料在螺杆式注塑机料筒中流动时，剪切作用大，有
摩擦热产生，且料层薄，加热效率高，因此料筒温度可选
择偏低些。

成型薄壁制品时，塑料的流动阻力很大，极易冷却而失去
流动能力，提高料筒温度能增大熔体的流动性； 厚壁、形状简单的制品料筒温度可选择低些。
形状复杂或带有嵌件的制品，熔体充模流程曲折，充模时
间较长，为提高塑料流动性，机筒温度应提高。

(2) 模具温度 模温的确定应根据加工塑料的性能、制品性能的要求、 制品的形状与尺寸以及成型过程的工艺条件(如料温、压 力、注射周期)等综合考虑。


①为使制品脱模时不变形，模温通常应低于塑料的玻璃
化温度或不易引起制品变形的温度，但制品的脱模温度则稍
高于模温。脱模温度的确定取决于制件的壁厚和残余应力。

注塑机主要由注射系统、锁模系统、模具三部分组成。
（一）注射系统

包括：加料装置、料筒、螺杆（或柱塞与分流梭）、
喷嘴等。

1、加料装置 即加料斗，一般要求能容纳1~2h的用料。注射机的加料
是间歇性的，每次从料斗加入到料筒的塑料必须与每次从 料筒注入模具的料量相等，为此，在料斗上设置有计量装置， 以便能定容或定量加料，有的料斗还设有加热和干燥的装置。


（2）调湿处理
聚酰胺类塑料制品在高温下与空气接触时常会氧化变色。
此外，在空气中使用或贮存时又易吸收水分而膨胀，需要经 过长时间后才能得到稳定的尺寸。