塑料成型及模具设计-大作业

一、目的与要求

本实验是为学习（塑料成型工艺及模具设计）课程服务的，旨在对学生塑料成型工艺方面的知识进行巩固和提高，并实现本课程教学大纲要求培养学生拟定制品成型工艺卡的能力目标。

通过本实验，学生应达到下述要求：

（1）分析制品成型工艺条件之间的关系；

（2）明确制品工艺分配关系和拟定合理的工艺条件；

（3）查找导致废品的成型工艺因素，学会调整成型工艺参数；

（4）拟订出较为合理的成型工艺卡。

二、实验内容

1、实验内容

（1）、观察典型塑料零件注射加工过程，弄清注射周期各步骤状况，包括，预塑、注射、保压、冷却、开模、推出、取件、合模。在此周期中，冷却时间与预塑时间是重合的。

（2）观察模具与注射机的关系。

（3）认识注射工艺参数。

温度：注射过程控制温度部分及原理，温度的设定方法及调节方法、温度与注射产品质量的影响。

压力：注射过程中压力控制部位及原理，压力的设定方法及调节方法、压力对注射产品质量的影响。

时间：注射过程时间控制部位及原理，时间控制的设定方法及调节方法、时间对注射产品质量的影响。

2、实验程序

（一）开机与调试

打开电源，预热注射机。同时设定料温，让注射机试运行，在升温过程中，通过开、闭模具空顶出模具推出机构观察模具是否安装、调试妥当，同时观察模具与注塑机关系。

（二）闭模

动模快速进行闭合，与定模将要接触时，合模动力系统自动切换成低压（即试合模压力）以低速靠拢后，再切换成高压将模具合紧。

（三）注射装置前移动和注射

确认模具合紧后，注射装置前移，使喷嘴与模具贴合。液压油进入注射油缸，推动与油缸活塞杆相连接的螺杆，将螺杆头部均匀塑化的熔体以规定的压力和速度注入模具型腔，熔体充满模腔的时间极短。

熔体能否充满模腔与注射压力、注射速度、料温密切相关。注射压力使熔体克服料筒、喷嘴、浇注系统流道，模腔等处流动阻力，以一定的充模速度注射模腔，一经注满，模腔等处的压力即会迅速增大到最大植，而充模速率迅速下降，熔体受到压实。在其它工艺条件不变时，注射压力过高，则熔体在模腔内充填过量；注射压力过低，则熔体充模不足，在制品外观质量和内在性能上都有相应影响。

确定注射压力、注射速度大小时，需考虑原料、制品、模具、注射机、以及其它工艺条件等情况，参考经验数据，分析成型过程及制品外观，通过实际成型检验，最终确定较合适参数。

（四）、保压

注射模腔的熔体，由于冷却作用，熔体产生收缩，出现空隙，为此须对熔体保持一定的压力使之继续流入进行补缩、增密。这时，螺杆作用面的压力为保压压力。保压时螺杆位置将会少许前移。

保压程序中主要控制的工艺条件是保压压力和保压时间。它们对于提高制品密度，稳定制品形状，改善制品质量均有关系。

保压压力可以等于或低于注射压力，大小以施行压实、补缩作用为量度。

保压时间以保持到浇口刚封闭为好。过早卸压会引起熔体倒流，产生制品不足的毛病；而保压时间过长或保压压力过大，过量的填充会使浇口周围形成内应力，易引起开裂，还会造成脱模困难。

（五）冷却和预塑

完成保压过程，卸除保压压力之后，模腔内的塑料还需要一段时间来与模具进行热交换冷却定型。该段冷却时间的长短与塑料的结晶性能、状态转变温度、制品厚度、刚性、模具冷却效率、模温等有关。最短冷却时间应以制品在脱模时，具有抗拒推顶变形的足够刚性为限。在保证制品质量的前提下，为获得良好的设备效率和劳动效率，要尽量减少冷却时间和其它程序的时间，以求缩短成型周期。

影响冷却过程的重要因素，除了冷却时间外，还有模具温度的控制。提高模具温度不仅有助于保持熔体温度，便于熔体流动，对充模有益，而且可以调整塑料的冷却速度，使之均匀一致。模具温度还利于松弛分子取向，减少壁厚或流程长、形状复杂的制品因补缩不足、收缩不均、内应力大引起的弊病。但是，模温高与缩短冷却时间又是相矛盾的。对于结晶性塑料，模温直接影响其结晶度和晶体构型。

制品在模内冷却定型的同时，注射机的螺杆在液压马达驱动下带动塑料流动，由于螺杆头部熔料压力作用，使螺杆在转动的同时又向后后移（螺杆后移距离反映出螺杆头部所积存的熔料体积），当达到成型制品所需的计量值时，螺杆即停止转动和后移，完成预塑程序，准备再次注射。

预塑过程中，螺杆头部熔料压力及注射油缸内液压油回泄阻力分别称为塑化压力或背压。提高背压，物料受剪切增强，熔料温度上升，熔料的均化程度改善。但是，螺杆输送能力减小，和螺杆转速低时一样，会延长预塑时间；低背压与低螺杆转速下预塑时，因为转动惯量降低，利于提高螺杆计量和精确度。

对于热稳定性差或者熔体粘度低的塑料应该选择较低的背压。对于热稳定性差或者熔体粘度高的材料不适宜选择过高的螺杆转速。

料筒温度可以分为二至五段控制，由后段至前段逐渐增加温度，分布差通常在60摄氏度以内。应避免喷嘴温度过低，发生物料凝结阻塞喷嘴现象，或喷嘴温度过高，出现“流涎”现象。

（六）注射装置后退和开模推出制品

预塑过程完成时，为避免喷嘴与模具长时间接触散热而形成冷料，可将注射装置后退，让喷嘴脱开模具。模腔内物料冷却定型后，合模装置进行开模，由推出机构实现制品脱模动作。并准备再次闭模。

三、原材料

PS

四、主要仪器设备

注射成型机螺杆直径；

注射压力；

油泵工作压力；

喷嘴头半径；

喷嘴孔径；

注射模（一模两腔）；

测温计（量程0～300℃,精确度≯±℃）；

秒表（精确度±0.1s）；

游标卡尺（精确度0.01mm）。

五、实验方法和方案的制定

方法：在原料、注射机、模具不变的条件下，仅改变若干成型工艺条件制取制品。方案指导思想：

要求改变三大工艺参数之一，观察对制品质量的影响。

让学生有目的地制定其它方案，如改变二个或三个工艺参数，观其综合效应（和要求方案比较）。

（一）准备工作

1、阅读使用注射机的资料，了解设备的工作原理、安全要求和使用程序。

2、了解原料的成型性能和制品质量要求。参考有关资料、初步拟定实验条件：原料的干燥条件（根据学校情况可选择做）

料筒温度、喷嘴温度

螺杆转速、背压及加料量

注射速度、保压时间