科学注塑成型培训(很详细很深入!)

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第三部分
塑料
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什么是塑料？
1、塑料是一种材料
材料的分类： 金属、无机非金属、有机高分子材料 金属材料： 金、银、铜、铁、铅、汞、钠、镁等 无机非金属材料： 水泥、陶瓷、石头、金刚石等 有机高分子材料： 塑料、橡胶、纤维等
“Z”形拉料杆
倒扣形拉料杆
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分流道
◆圆形流道压力损失最小，优先选用； ◆半圆形和矩形流道压力损失最大，尽量不要采用。
为什么圆形流道压力损失最小？
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流道的平衡性
◆如果流道面积和流动长度不一致，那么流道是不平衡的；
不平衡的流道
不平衡的流道
平衡的流道
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◆就算流道是平衡的，由于流道截面剪切速率的分布不同， 也不一定各型腔同时进胶或同时充满 （塑料流动的记忆效应）。
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不同的浇口形状：
浇口
凸耳浇口
薄膜浇口
边缘浇口
扇形浇口
直接浇口
潜伏浇口
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Leabharlann Baidu
◆浇口有三个关键的尺寸：
☆深度 ☆宽度 ☆长度
◆冷却后冻结的塑料可以封闭浇口； ◆浇口冻结封闭的时间通常取决于浇口的深度。
如何知道浇口多久才会封闭？如何设定保压时间？
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◆流道系统是模具设计的重要方面之一，尤其是浇口的 数量和位置对产品的质量有决定性的影响。
☆L/D小,塑料的熔化效果差；塑料的滞留时间短； ☆L/D大,传递扭矩大,能量消耗增加；塑料的滞留时间长； ☆结晶型塑料需要长的喂料段,无定型塑料需要长的压缩段 。
对于滞留时间，应该如何？ 我们如何知道？
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螺杆的作用
◆螺杆的运动方式：
☆注射前进---液压缸内的油压起作用; ☆塑化后退---料筒前段的塑料压力起作用； ☆塑化转动---马达（液压或电动）起作用；
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3个基本的液压法则
◆液体的流动产生固体的运动 ◆液体的流量决定固体的速度 ◆液体流动遇到的负载（阻力）决定液体的压力
针对液压注塑机：
☆螺杆前进后退、模具开关动作是因为液压油在流动； ☆螺杆的注射速度、开关模速度是由液压油的流量决定的； ☆不是注塑机的注射压力要求塑料流动，塑料在模具内流动时遇到的阻
◆准备塑料（加热/混合） ◆使塑料流动（注射） ◆压缩和减压塑料（补缩/保压/减压）
反应注塑机优劣 的重要部分
注射单元的主要部件是什么？
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注射单元实现任务的重要控制参数：
准备塑料
◆温度（进料口、料筒、射嘴） ◆螺杆转速 ◆背压 ◆螺杆回料位置（塑化和松退位置）
塑料流动（第一段）
◆注射压力 ◆位置（螺杆速度改变） ◆填充速度 ◆填充时间
力产生了塑料压力。
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压力的强化作用
帕斯卡定律：
力（Force）= 压力（Pressure）X 面积（Area）
F=PXA P=F/A A=F/P
注塑机的注射单元：
◆塑料给螺杆前端的力=液压油给螺杆后端的力 ◆通常液压缸的横截面积＞螺杆的横截面积 ◆所以螺杆给塑料的压力＞液压压力，塑料压力得到加强 ◆螺杆的强化率R=液压缸的横截面积/螺杆的横截面积 ◆塑料压力=液压压力 X 强化率R
压缩（第二段）
◆保压压力 ◆保压速度 ◆保压时间
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料筒、加热圈、热电偶
◆料筒是一个长、厚的钢管。 ◆料筒上安装有加热圈、热电偶。
☆控制器根据热电偶，测量并通过加热圈调节料筒的温度。 ☆控制器只感测热电偶的温度，这并不代表塑料的温度。
塑料温度才是注塑工艺的主要变量。
◆料筒的容量是以PS料的盎司数来表达的
◆曲肘锁模----尾座板可以移动 ◆液压锁模----尾座板不可以移动
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当塑料被注射到模具内，会产生很大的压力使模具胀开。 为确保正常的注塑过程能够完成，注塑机必须提供足够的锁模力。
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曲肘锁模机构：
液压锁模机构：
◆液压缸使曲肘伸缩并导致移动板前后运动； ◆液压缸产生锁模力；
◆曲肘伸直并锁死，格林柱被拉伸产生锁模力； ◆锁模力作用在移动板的中心；
☆各段的螺纹槽深度不同：
☆L/D大，塑料从进料口到射嘴需要较长的距离； ☆经过这段距离的时间叫塑料的滞留时间； ☆螺杆的外形结构表示为螺杆三段的螺纹圈数：
12-6-6（20/1 L/D）螺杆 = 长径比 20：1 螺纹圈数 喂料段：12圈；压缩段：6圈；计量段：6圈。
喂料段的螺纹槽深度比计量段深，它们的比值叫压缩比。
☆注塑机的最大注射量也是以PS料的注射量来表示的。通常对 于注射量应选择注塑机最大限度的20%-80%。这也是选择注 塑机的重要指标之一。
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螺杆
直 径
计量段
长度 压缩段
喂料段
螺纹深度
◆螺杆的有效长度跟直径的比值叫长径比（L/D）
◆螺杆通常分三段：
☆喂料段—传送塑料 压缩段—熔化塑料 计量段—混合塑料
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排气
◆闭合的模具里面充满了空气，如果空气不能及时排出， 塑料注射时产品将出现烧焦、熔接线明显等缺陷。
◆模具的排气方式有：
☆边缘排气 ☆排气槽 ☆顶针排气 ☆真空排气 ☆动力排气
◆模具上不要设置不合理的排气,但模具上永远不会有多余的设计 合理的排气。
◆排气的合理位置通常在填充期间塑料流动前沿困气的位置。
◆开模步骤： 低速开模 高速开模
防止水口或异物进入 模具而损伤模具
低速开模
防止开模损伤产品
防止速度惯性造成开 模位置误差
◆开模/合模速度应合理，最小化机器的剧烈抖动。
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注塑机的液压基础
液压注塑机的动作和力是由液压提供的：
◆注塑单元
◆锁模单元
☆塑料流动 ☆压缩塑料 ☆射嘴和水口套压紧 ☆螺杆转动 ☆螺杆背压设置 ☆螺杆松退
第二部分
模具
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模具的部件
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模具的分类
◆单型腔模具
单型腔单浇口的模具是注塑 能力最强的模具。
◆多型腔模具
◆家族模具
家族模具是每个型腔成型不同产品的多型腔模具。由于每个 型腔的填充和补缩不同，工艺控制也相对困难。
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◆冷流道模具
◆热流道模具
流道里的塑料始终保持熔 化状态。可以节省原料、 降低周期、自动切断浇口等。
长宽尺寸必须超过格林柱空间尺寸的2/3以上。
如果锁模力设置太高，会导致： 1）模具损伤； 2）影响排气；3）固定板过度变形
。
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分段合模/开模
目的： 最小化开模、顶出、合模和锁模的时间。
◆只要产品够空间取出，开模距离尽可能小； ◆合模步骤：
高速合模 低速合模 低压保护 高压锁模
防止前后模重要部件 因速度惯性相撞
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射嘴
水口套 射嘴
◆射嘴是连接料筒和模具的装置。 ◆射嘴需要安装独立的加热圈，热电偶和控制器。 ◆射嘴的加热是维持料筒内的塑料温度。
射嘴孔的直径和球头半径要小于水口套孔的直径 和球头半径。为什么？
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射嘴孔的直径大于水 口套的直径
射嘴的球头半径大于水口 套的球头半径
以上两种情况主流道水口无法正常脱出来！
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注塑机的安全保护装置：
◆按下紧急停机按钮---电路断开，马达停止，注塑机没有任何动作。 ◆打开前安全门---没有锁模和注射动作。 ◆打开后安全门---马达和油泵停止，注塑机没有任何动作。 ◆打开清洗安全盖---注射单元座和螺杆停止动作。 ◆打开电路板保护盖---除非主电源断开，否则不能打开。
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科学注塑成型培训(很详细很深入!)
注塑成型工艺
加热
冷却
注 射
偶然看来，注塑工艺很简单：
塑料放在料斗里 在料筒里加热 挤到模具里
需求也很简单：
根据零件的特性选择材料 通过注塑机和模具加工 冷却后脱模得到需要的产品
对于大多数工艺，由于塑料材料的特性和工 艺本身的复杂性，注塑成型是绝对复杂的。
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只有从零件设计到最终零件的质量保证，全面理解整 个注塑成型工艺，成功的注塑成型计划才能实现
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有一种任何人都能用的注塑成型技术吗 ？
注塑成型工艺简化成4个塑料变量
塑料温度 塑料流动速度 模具内的塑料压力 塑料冷却速度和时间
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课程内容
◆ 注塑机 ◆ 模具 ◆ 塑料 ◆ 注塑工艺 ◆ 注塑工艺曲线 ◆ 注塑成型经济学 ◆ 注塑问题解决
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第一部分
注塑机
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注塑机的种类
◆按料筒和开模角度分类
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顶出机构
多数注塑机上装有顶出机构,用来顶出产品：
◆顶出机构一般跟注塑机的移动板连接。 ◆液压顶出机构是由液压缸通过顶杆接触模具的顶针板,
并顶出塑料产品。
顶出要控制的参数：
◆顶出压力 ◆顶出行程 ◆顶出速度 ◆顶出次数
为什么模具的顶出装置 通常在动模一边？
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尾座板
锁模机构
固定板
移动板
格林柱
通常有两种机构来完成锁模和提供锁模力：
☆通常差异值在+/-5%以内被认为是世界级的注塑机。
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注塑机的安全操作
注塑成型潜在的危险因素：
◆高温烫伤---加热的料筒和熔化的塑料 ◆高压伤害---注射时的塑料和液压油 ◆触电伤害---电气元件 ◆机械伤害---开模、合模等机械运动部件
安全生产谁负责？ 什么时候可以不遵守注塑机的安全操作规程？
例如，3：1压缩比的螺杆，喂料段的螺纹槽深度是计量段的三倍。
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螺杆的压缩比和长径比
◆压缩比的选择：
☆压缩比大,剪切作用强,塑化能力弱; ☆低-1.5～2.5:1(剪切敏感塑料,如PVC)
中-2.5～3.0:1(一般用途塑料,如PS) 高-3.0～5.0:1(结晶型塑料,如PA)
◆长径比（L/D）的选择:
产品烧焦是如何产生的？
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冷却系统
◆塑料转移到模具的热量排出途径：
☆传递给注塑机模板 ☆通过空气对流和辐射 ☆冷却水带走
◆模具的冷却系统带走了大部分模具内的热量。
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◆冷却系统是模具设计的另一重要方面， 冷却水道有三个关键尺寸：
☆直径 ☆深度 ☆孔距
◆冷却水道必须集中到模具里热量 集中的区域。
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☆开模 ☆合模 ☆锁模 ☆产品顶出
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4个基本的液压机械元素
◆油箱—装油 ◆油泵—使油流动 ◆油阀—控制油的流动方向和压力
☆比例阀：控制流量，改变速度 ☆压力阀：调节压力 ☆换向阀：改变流向，转换动作
◆转换器—把液压油的能量转换成机械动作
☆液压缸：实现直线运动（如螺杆的前进、后退，模具的开关动作） ☆马达： 实现旋转运动（如螺杆的转动）
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有关注塑机液压的计算
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衡量注塑机等级的2个重要指标
◆速度线性度
☆衡量设定注射速度和实际注射速度的差异； ☆计算公式： （设定速度-实际速度）/设定速度 X 100% ☆通常差异值在+/-10%以内被认为是世界级的注塑机。
◆载荷敏感度
☆衡量设定的注射速度在遇到不同的阻力时的变化差异； ☆计算公式：
角式注塑机
立式注塑机
卧式注塑机
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◆按注塑单元的不同分类
柱塞式注塑机 螺杆式注塑机
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◆按锁模单元的不同分类
曲肘式注塑机 液压式注塑机
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注塑机的成型系统
有三个主要的成型部件
◆注射单元 ◆锁模单元 ◆模具
它们共用：
◆一个液压系统或伺服驱动系统
◆一个控制系统
每个成型部件的作用是什么？
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注射单元
注射单元的主要任务：
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料斗
料斗
◆料斗的作用是储备塑料颗粒。 ◆塑料在重力作用下，从料斗经过进料口进入料筒。 ◆进料口处应设置冷却套，防止该处塑料熔化。
正确的进料口温度应该是在防止 塑料熔化和水份冷凝温度之间！
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锁模单元
锁模单元的主要任务：
◆安装并固定模具 ◆开关模具，提供锁模力 ◆顶出产品 ◆提供侧抽芯、机械手接口等
◆冷却水道应该尽量与产品表面 保持一致的距离；
◆有一些装置可以使冷却水直接 流到模具所需要的地方，如隔板。
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顶出/脱模系统
◆不同的顶出/脱模方式：
☆顶针 ☆推板 ☆笥筒 ☆滑块 ☆斜顶 ☆液压 ☆气动 ☆机械
顶针 笥筒
推板 滑块
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飞边
◆飞边产生的原因：
☆模具有缺陷 ☆型腔内的塑料压力大于锁模力
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主流道
◆主流道通常有斜度（2～6度）：
☆与注塑机射嘴接触的一端直径较小，但该端的直径仍旧要 大于射嘴孔的直径；
☆主流道的另一端直径较大，并且设有拉料杆。
◆主流道在流动方向需要高度抛光。
主流道为什么要有斜度？为什么要抛光？ 主流道可以尽量粗吗？
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拉料杆
◆拉料杆可以确保开模时水口被拉在动模一侧； ◆拉料杆可以确保从动模顶出水口； ◆拉料杆还具有冷料井的作用。
◆由于曲肘伸直长度不变，通过调整尾座板的 ◆最小模具厚度受到液压缸
位置来适应不同的模具厚度；
活塞杆行程的限制。
◆锁模力作用在移动板和固定板的四周；
◆尾座板固定不可移动；
◆锁模力随模具温度的变化而变化。
◆锁模力不随模温而变化；
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y 2/3y
2/3x
x
通常固定板一侧的中心位置是模具发生变形的最大位 置，为防止固定板和模具过度变形，一般要求模具的
◆螺杆的特殊结构和运动方式能达到以下目的:
☆输送塑料到料筒前段； ☆产生摩擦和剪切热量，快速熔化塑料； ☆混合塑料，提供均匀的熔体温度和颜色分布； ☆完成注射和保压过程。
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止逆环
环形
爪形
销钉形
分流形
◆止逆环的目的是确保注射期间塑料只能沿一个方向流动, 防止塑料出现回流现象。
在加工一些热敏性塑料，如PVC，或者热固性塑料时 ，为了减小剪切作用和滞留时间，通常不用止逆环。