从注塑的角度进行模具设计-教材pdf 精品

多段充填
通过控制进入注射液压缸油的流 率来控制模具中的塑料的流率。 多段充填
多段保压
保压压力
充填完毕后，使用几个不同的注射压力，改变保压速 率设置几个连续的保压压力段。
目的：
操作：
结晶结构
模具温度越高，凝固时间越长，结晶体越大，收 缩越大。
不均匀结晶将导致内应力大。
内应力
类型：分子间的拉应力与压应力
从注塑的角度进行
模具设计（教材）
注塑成型工艺基础
注塑周期
周期
合模 喷嘴前 进 注射
冷却时间
开模,顶 出
设置的冷却时间
保压 预塑 喷嘴 后退
循环开始
循环结束
四种关键成型工艺参数：
温度
速度 压力 产品性能基本就由它们决定。
温度如何影响产品结构
加热：
塑料膨胀； 粘度下降； 冷却： 使分子相互靠近； 凝固使应力集中；
4.缓慢冷却： a.产生大晶体 b.增大结晶百分比 5.在产品上，外部将有小晶体，內部有大晶体。
a.结晶塑料比非结晶塑料收缩大
b.大晶体比小晶体收缩大
冷却速度的变化对内应力的影响
较低模温（快速冷却） a.较高压应力 b.较高拉应力 c.较小的初始收缩（initial shrinkage) d.较大的出模收缩（post-mold shrinkage）
熔体温度的变化对内应力的影响
增加熔体温度
a.升高整个模穴压力 ․降低沿模穴长度方向的压力差 b.降低产品横截面上的应力差 c.增加初始收缩 d.减小出模收缩
注塑成型流变力学
如果对一种液体施加一个力，则根据流动速 度可以测出它的粘度
• 快速流动=低粘度液体 • 较慢流动=高粘度液体
测量粘度
a. 熔融指数(melt index)测试 • 在一个预定温度，用一个预定的重量来使熔化的塑料通过一 个小标准信道。熔融指数就是在10分钟内被挤压通过这个装置 的塑料的克数：高熔融指数=低粘度，低熔融指数=高粘度。
温度来源
预热：料筒加热元器件； 机台正常运转后：绝大部分由螺杆旋转产生的剪 切/摩擦热；
显示料筒内壁的金属温度
体积变化
通常每20℃膨胀约1%。
螺杆行程控制，注射的重量会变化。
例如：注射温度每上升10℃，注射体积的重量会 下降约0.5%。
粘度变化
结晶型塑料:每升高1℃会使粘度下降3-5%。
非结晶型塑料:每升高1℃会使粘度下降7-10%。
流动对粘度的影响
刚开始流动时，分子相互纠缠在一起，流动阻力 很大。当流动速度增加时，纠缠的分子会变顺， 从而使分子间磨擦减小，流动变得更容易。整个 塑料体的流动变得更容易，因为在靠近墙壁的分 子被拉顺。
粘度下降
流动产ห้องสมุดไป่ตู้热
在分子相互滑过的区域，在分子间会产生磨擦或剪切，剪 切会产生热量。最高剪切区域是在靠近模穴的墙壁的区域。 流动分子间剪切产生的局部热将： •近一步降低粘度 •会使部份塑料过热并降解
剪切应力是熔融流体剪切流动的抵 抗力，高粘度造成高剪切应力。
固定
固定
分子排向
各相异性：在流动方向和垂直方向有不同的强度 性能，在这两个方向的缩水量也不同。
当塑料进入型腔后会形成一个流动波前，在中心 的地方流动快，在靠近模壁的地方流动慢。由於 流动速度不同产生剪切，从而导致分子排向。
熔体流率如何影响分子排向
2.在远离浇口的一端 a.较小的压应力 b.较大的拉应力 c.导致更大的收缩
B.在产品厚度截面的应力 1.在厚度截面，在冷却期间拉应力增加
C.由晶体形成导致的应力 1.结晶---分子堆叠成紧密结构（结晶体）
2.冷却速度影响：
a.结晶体大小 b.结晶体数量/结晶量 3.快速冷卻： a.产生小晶体 b.减小结晶百分比 c.收缩小
剪切
(1) 剪切流动(Shear Flow)
固定 移动
剪切流动是熔融流体在外力下的相对 滑动。
固定 固定
(2) 剪切率(Shear Rate)
慢速移动
低剪切速率
快速移动
高剪切速率
剪切率是熔融流体剪切流动的速率。
固定
固定
(3) 剪切应力(Shear Stress)
慢速移动
低剪切应力
快速移动
高剪切应力
例如：当温度由200℃升到210℃将导致： ․結晶性塑料─粘度下降30％-50％ ․結晶性塑料─粘度下降70％-100％
降解/分解
不同的塑料有不同的抵抗热降解的能力，但如果 加热过量，所有的塑料最终都会降解。 降解将打断塑料本身的高分子链： 粘度下降，流动性好； 强度降低。
速度如何影响产品结构
速度： 剪切热； 分子排向；
高 排向数量 和程度 低 慢 快 A B C
熔体流率
压力如何影响产品结构
压力： 使分子紧靠在一起；
收缩/密度；
注射速度（V）与注射压力（P）的关系
分阶段:充填、压缩 分主次：
最大注射压力设置得太低将限制充填速度控 制系统提供快注射速度的能力。
注射压力配合注射速度 a.最大注射压力设置意味着溢流阀压力上限，在模 具许可的情况下，往上设。 b.最大注射压力设的太小，导致有时候调速度失效。 c.时间、位置控制同时设置，哪个先到哪个起作用。
较高模温（慢速冷却）则反之
不均匀冷却对内应力的影响
产品较慢冷却的一侧 ․较慢冷却侧的压应力降低 ․最高拉应力区域向较慢冷却侧移动 ․较慢冷却侧的收缩更大 注意：大部分产品的设计本身就具有不均匀的冷却。设计 工程师应该根据产品设计相应的冷却系统，使产品冷却均 匀。公母模通常要求用温度控制来消除翘曲。
单分子内的排向应力 来源：
温度不均匀
收缩不均匀 结晶差异 分子排向
如果分子不受应力影响，他们之间有一平均距离。
拉应力(Internal tensile stress)─分子间距比自然 情况下要远。 压应力力(Internal compression stress) ─分子间距 比自然情况下要近。
A.沿长度方向截面的应力 1.在浇口的一端 a.较大的压应力 b.较小的拉应力
b. 熔料流变仪(melt rheometer) • 熔料流变仪是一个测量粘度的装置，它迫使塑料通过一个小 口，这个装置能够在测量压力时，改变流动速度 • 用熔料流变仪，能绘出一个“压力─流动速度”曲线
粘度影响因素
1、温度对粘度的影响 2、分子长度对粘度的影响 短分子─更容易流动，所以粘度较低 长分子─更易纠缠在一起，不易流动，所以粘度较高 3、添加剂对粘度的影响 有的添加剂加快流动，如：润滑剂(Lubricants) 有的添加剂减少流动，如：填料(Fillers), 纤维(Fibers)