1、 注射成型就是将塑料注射成型就是将塑料( (一般为粒料一般为粒料) )在注射成型机在注射成型机的料筒内加热熔化，当呈流动状态时在柱塞或螺杆的料筒内加热熔化，当呈流动状态时在柱塞或螺杆加压下，熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒加压下，熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭合模具内，前端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间冷却定型后，开启模具即得制品。这种经过一定时间冷却定型后，开启模具即得制品。这种成型方法是一种间歇操作过程。成型方法是一种间歇操作过程。 注射成型亦称注射模塑或注塑，是热塑性塑料的一种重注射成型亦称注射模塑或注塑，是热塑性
2、塑料的一种重要成型方法。迄今为止，除氟塑料外，几乎所有的热塑性要成型方法。迄今为止，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以采用此成型法；它的塑料都可以采用此成型法；它的特点是生产周期快、适应特点是生产周期快、适应性强、生产率高和易于自动化等性强、生产率高和易于自动化等，因此广泛地用于塑料制，因此广泛地用于塑料制品的生产中。从塑料产品的形状看，除了很长的管、棒、品的生产中。从塑料产品的形状看，除了很长的管、棒、板等型材不能采用此法生产外，其它各种形状、尺寸的塑板等型材不能采用此法生产外，其它各种形状、尺寸的塑料制品，基本上都可应用这种方法进行成型它所生产的产料制品，基本上都可应用这种方法进行成型
3、它所生产的产品占目前塑料制品生产的品占目前塑料制品生产的2020一一3030。近年来，注射成型也。近年来，注射成型也用于某些热固性塑料用于某些热固性塑料( (如酚醛塑料如酚醛塑料) )的成型。的成型。1 1 注塑机的基本结构注塑机的基本结构 注塑机是注射成型的主要设备；注塑机的类型和注塑机是注射成型的主要设备；注塑机的类型和规格很多，目前其规格已经统一，以用注塑机规格很多，目前其规格已经统一，以用注塑机“一次一次所能注射出的聚苯乙烯最大重量，克所能注射出的聚苯乙烯最大重量，克”为标准。但对为标准。但对其分类，还没有统一的意见，多采用按结构特征来区其分类，还没有统一的意见，多采用按结构特征来区分
4、，并适当考虑外形。分，并适当考虑外形。 所以通常可分为柱塞式和螺杆式两类。最大注射所以通常可分为柱塞式和螺杆式两类。最大注射量在量在6060克以下的注塑机通常为柱塞式，克以下的注塑机通常为柱塞式，6060克以上多数克以上多数为移动螺杆式。为移动螺杆式。卧式柱塞式注塑机结构示意图卧式螺杆注塑机结构示意图1.1 1.1 注射系统注射系统 注射系统是注塑机的主要部分，其作用是使塑料均匀注射系统是注塑机的主要部分，其作用是使塑料均匀地塑化并达到流动状态，在很高的压力和较快的速度下，地塑化并达到流动状态，在很高的压力和较快的速度下，通过螺杆或柱塞的推挤注射入模。注射系统包括：加料装通过螺杆或柱塞的推挤注
5、射入模。注射系统包括：加料装置、料简、螺杆置、料简、螺杆( (或柱塞及分流梭及喷嘴等部件。或柱塞及分流梭及喷嘴等部件。 1 1加料装置加料装置 注塑机上设有加料斗，常为倒圆锥形或注塑机上设有加料斗，常为倒圆锥形或锥形，其容量可供注塑机锥形，其容量可供注塑机1 12 2小时之用。很多注塑机的加小时之用。很多注塑机的加料装置中有计量器，以便定量或定重加料；有的还有加热料装置中有计量器，以便定量或定重加料；有的还有加热或干燥装置。或干燥装置。 2 2料筒料筒 与挤出机的料筒相似，但内壁要求尽与挤出机的料筒相似，但内壁要求尽可能光滑，呈流线型，避免缝陕、死角或不平整处；可能光滑，呈流线型，避免缝陕、死
6、角或不平整处；各部分机械配合要精密。料筒大小决定于注塑机最大各部分机械配合要精密。料筒大小决定于注塑机最大注射量。柱塞式注塑机的料筒容量常为最大注射量的注射量。柱塞式注塑机的料筒容量常为最大注射量的4 48 8倍；螺杆式注塑机因有螺杆在料筒内对塑料进行倍；螺杆式注塑机因有螺杆在料筒内对塑料进行搅拌和推挤作用，传热效率高，混合塑化效果好，因搅拌和推挤作用，传热效率高，混合塑化效果好，因而料筒容量一般仅为最大注射量的而料筒容量一般仅为最大注射量的2 23 3倍。料筒外部倍。料筒外部有加热元件，可分段加热，通过热电偶显示温度，并有加热元件，可分段加热，通过热电偶显示温度，并通过感温元件控制温度。通过
7、感温元件控制温度。 3 3分流梭和柱塞分流梭和柱塞 都是柱塞式注射机料筒内都是柱塞式注射机料筒内的主要部件。分流梭是装在料筒靠前端的中心部的主要部件。分流梭是装在料筒靠前端的中心部分，形状似鱼雷的金属部件。其种类很多，下图分，形状似鱼雷的金属部件。其种类很多，下图所示为常见的一种。其表面常有所示为常见的一种。其表面常有4 48 8个呈流线型个呈流线型的凹槽，槽深随注射机容量而变化，一船约为的凹槽，槽深随注射机容量而变化，一船约为2 21010毫米，分流梭上有几条凸出筋；将其支承毫米，分流梭上有几条凸出筋；将其支承于料简上，起定位和传热作用。于料简上，起定位和传热作用。 分流梭的作用是将料筒内流
8、经此处的塑料分成薄层，分流梭的作用是将料筒内流经此处的塑料分成薄层，使塑料产生分流和收敛流动；以缩短传热导程，加快热传使塑料产生分流和收敛流动；以缩短传热导程，加快热传递，有利于减少和避免接近料筒壁面处塑料过热引起的热递，有利于减少和避免接近料筒壁面处塑料过热引起的热分解现象。分解现象。同时塑料熔体分流后，在分流梭表面流速增加，同时塑料熔体分流后，在分流梭表面流速增加，剪切速率加大，从而产生较大的摩擦热，使料温升高粘剪切速率加大，从而产生较大的摩擦热，使料温升高粘度下降塑料得到进一步混合和塑化，这就有效地提高了度下降塑料得到进一步混合和塑化，这就有效地提高了柱塞式注塑机柱塞式注塑机的生产率和制
9、品的质量。的生产率和制品的质量。 螺杆式注塑机通常不需分流梭螺杆式注塑机通常不需分流梭，因螺杆的均化段已具，因螺杆的均化段已具上述效果上述效果分流梭的结构示意图 4 4 螺杆螺杆 它的作用是送料、压实、塑化、传压。当螺它的作用是送料、压实、塑化、传压。当螺杆在料筒内旋转时，将从料斗来的塑料卷入，并逐步将杆在料筒内旋转时，将从料斗来的塑料卷入，并逐步将其压实。排气和塑化，熔化塑料不断由螺杆推向前端。其压实。排气和塑化，熔化塑料不断由螺杆推向前端。并逐渐积存在顶部与喷嘴之间，螺杆本身受熔体的压力并逐渐积存在顶部与喷嘴之间，螺杆本身受熔体的压力而缓慢后退，而缓慢后退，当积存熔体达到一次注射量时，螺杆
10、停止当积存熔体达到一次注射量时，螺杆停止转动，传递液压或机械力将熔体注射入模。转动，传递液压或机械力将熔体注射入模。螺杆的形式螺杆的形式和结构与挤出机螺杆相似。和结构与挤出机螺杆相似。 但注射螺杆的长径比但注射螺杆的长径比L LD D较小，约在较小，约在1010一一1515之间，之间，压缩比较小，约为压缩比较小，约为2 22 25353，与挤出机螺杆比较注射，与挤出机螺杆比较注射螺杆的均化段长度较短，螺槽较深螺杆的均化段长度较短，螺槽较深( (约深约深15152525) )；但；但螺杆加料段长度则校长；同时螺杆头部呈尖头形螺杆加料段长度则校长；同时螺杆头部呈尖头形( (挤出挤出螺杆为圆头或鱼雷
11、头形螺杆为圆头或鱼雷头形) )。与挤出螺杆的作用相比，。与挤出螺杆的作用相比，注注射螺杆只起预塑化和注射两个作用射螺杆只起预塑化和注射两个作用，对塑化能力、压力，对塑化能力、压力稳定以及操作连续性和稳定性等的要求没有挤出机螺杆稳定以及操作连续性和稳定性等的要求没有挤出机螺杆那么严格。同时注射螺杆既可旋转又能前后移动，从而那么严格。同时注射螺杆既可旋转又能前后移动，从而能完成对塑料的塑化、混合和注射作用。能完成对塑料的塑化、混合和注射作用。 推动螺杆或柱塞对熔融塑料施加的压力主要来源于推动螺杆或柱塞对熔融塑料施加的压力主要来源于液压力或机械力液压力或机械力，由于液压传动平稳、保压好和可调节，由于
12、液压传动平稳、保压好和可调节压力等优点，故绝大多数注射机都采用液压传动。压力等优点，故绝大多数注射机都采用液压传动。 5 5喷嘴喷嘴 喷嘴是连接料筒和模具的重要桥梁，主要作喷嘴是连接料筒和模具的重要桥梁，主要作用是注射时引导塑料从料筒进入模具，并具有一定射程。用是注射时引导塑料从料筒进入模具，并具有一定射程。所以喷嘴的内径一般都是自进口逐渐向出口收敛，以便所以喷嘴的内径一般都是自进口逐渐向出口收敛，以便与模具紧密接触。由于喷嘴内径不大，当塑料流过时速与模具紧密接触。由于喷嘴内径不大，当塑料流过时速度增大，剪切速率增加，能进一步混合塑化。度增大，剪切速率增加，能进一步混合塑化。1.2 1.2 锁
13、模系统锁模系统 锁模系统的主要作用是在注射过程中能锁紧模锁模系统的主要作用是在注射过程中能锁紧模具，取出制件时能打开模具；总之要开启灵活，具，取出制件时能打开模具；总之要开启灵活，闭锁紧密。启闭模具系统的夹持力大小及稳定程闭锁紧密。启闭模具系统的夹持力大小及稳定程度对制品尺寸的准确程度和质量都有很大影响。度对制品尺寸的准确程度和质量都有很大影响。 在注射成型时，熔融塑料通常是以在注射成型时，熔融塑料通常是以40040020002000公斤厘米公斤厘米2 2的高压注入模具，但由于注射系统的高压注入模具，但由于注射系统( (喷喷嘴、流道、模腔壁等嘴、流道、模腔壁等) )的阻力，使压力损失；实际的阻
14、力，使压力损失；实际施于模腔内塑料熔体的压力远小于注射压力，因此施于模腔内塑料熔体的压力远小于注射压力，因此所得的锁模压力比注射压力要小；但应大于或等于所得的锁模压力比注射压力要小；但应大于或等于模腔内的压力，才不致在注射时，引起模具离缝而模腔内的压力，才不致在注射时，引起模具离缝而产生溢边现象。产生溢边现象。 最常见的锁模机构是具有最常见的锁模机构是具有曲臂的机械曲臂的机械与与液压力相液压力相结合的装置结合的装置，具有简单而可靠的特点，故应用较广，具有简单而可靠的特点，故应用较广泛。锁模机构除应保证启闭灵活、迅速和准确安全泛。锁模机构除应保证启闭灵活、迅速和准确安全外还应避免运转中产生强烈震
15、动。良好的锁模机构外还应避免运转中产生强烈震动。良好的锁模机构在启闭模具的各阶段的速度是不一样的；在启闭模具的各阶段的速度是不一样的；闭合时应闭合时应先快后慢，开启时则应先慢后快再转慢。先快后慢，开启时则应先慢后快再转慢。启闭时模启闭时模板移动的距离板移动的距离( (启闭冲程启闭冲程) )和移动速度可以调节以和移动速度可以调节以适应不同尺寸模具的需要。但调节时不能超过该设适应不同尺寸模具的需要。但调节时不能超过该设备的最大启闭冲程。备的最大启闭冲程。闭模开模开模1.3 1.3 模具模具 利用本身特定形状，使塑料利用本身特定形状，使塑料( (或聚合物或聚合物) )成型为具成型为具有一定形状和尺寸
16、的制品的工具称模具。模具的作用有一定形状和尺寸的制品的工具称模具。模具的作用在于：在塑料的成型加工过程中，赋予塑料以形状，在于：在塑料的成型加工过程中，赋予塑料以形状，给予强度和性能，完成成型设备所不能完成的工作，给予强度和性能，完成成型设备所不能完成的工作，使它成为有用的型材使它成为有用的型材( (或制品或制品) )。 对下同的成型方法，采用原理和结构特点各不对下同的成型方法，采用原理和结构特点各不相同的模具；按照成型加工方法把根具分为：相同的模具；按照成型加工方法把根具分为：压制模具压制模具( (压模压模) )、压铸模、压铸模( (传递成型模传递成型模) )、中空、中空吹塑模具、真空或压力
17、成型模具、挤出模具吹塑模具、真空或压力成型模具、挤出模具( (机机头，头，) )及注射模具等。其中最主要的是挤出模具及注射模具等。其中最主要的是挤出模具及注射模具。及注射模具。 用于注射成型的模具，出于制品结构、成型设备及用于注射成型的模具，出于制品结构、成型设备及原材料性质的不同，其具体结构可以千变万化，然而其原材料性质的不同，其具体结构可以千变万化，然而其基本结构都是一致的。基本结构都是一致的。注射模具主要由浇注系统、成型注射模具主要由浇注系统、成型零件和结构零件三大部分所组成零件和结构零件三大部分所组成；浇注系统是指塑料熔；浇注系统是指塑料熔体从喷嘴进入型腔前的流道部分包括主流道、分流道
18、、体从喷嘴进入型腔前的流道部分包括主流道、分流道、浇口等。成型零件系指构成制品形状的各种零件；包括浇口等。成型零件系指构成制品形状的各种零件；包括动、定模型腔、型芯、排气孔等。结构零件，是指构成动、定模型腔、型芯、排气孔等。结构零件，是指构成模具结构的各种零件；包括执行导向、脱模、袖芯、分模具结构的各种零件；包括执行导向、脱模、袖芯、分型等动作的各种零件。现简述如下。型等动作的各种零件。现简述如下。1. 1. 主流道主流道 指连接喷嘴到分流道之间的一段流道，与浇指连接喷嘴到分流道之间的一段流道，与浇口处于轴心线上，可以直接开设在模具上，但常常加工口处于轴心线上，可以直接开设在模具上，但常常加工
19、成主流道衬套再紧配合于模板上。为便于取出流道赘物，成主流道衬套再紧配合于模板上。为便于取出流道赘物，主流道形状呈圆锥形锥度为主流道形状呈圆锥形锥度为2 26 6度。，其进口端直径度。，其进口端直径应比喷嘴孔径大应比喷嘴孔径大o o5 51 1毫米，便于对中和减小流动阻力；毫米，便于对中和减小流动阻力；进口端与喷嘴头接触处开成球面进口端与喷嘴头接触处开成球面；为使喷嘴头能紧密地；为使喷嘴头能紧密地与主流道配合，主流道进口球面的半径应咯大于喷嘴头与主流道配合，主流道进口球面的半径应咯大于喷嘴头半径。半径。 主流道出口端设有冷料阱，为捕集喷嘴端部两主流道出口端设有冷料阱，为捕集喷嘴端部两次注射间产生
20、的冷料防止堵塞分流道及浇口；冷次注射间产生的冷料防止堵塞分流道及浇口；冷料阱的直径约为料阱的直径约为8 81010毫米，深约毫米，深约6 6毫米。为了顺利毫米。为了顺利地脱模，其底部常设计有脱模杆，脱模杆的顶部呈地脱模，其底部常设计有脱模杆，脱模杆的顶部呈曲折钩形或设下陷沟槽，以便脱模时，能顺利地拖曲折钩形或设下陷沟槽，以便脱模时，能顺利地拖出主流道赘物。为减少赘物回头量，出主流道赘物。为减少赘物回头量，主流道长度应主流道长度应尽量短。尽量短。 2 2分流道分流道 是主流道和浇口之间的过渡部分；为满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足熔体以等速充满各
21、型腔，分流道在模具上的排列应成对称和等距离分布；并要求其形状使熔体流动应成对称和等距离分布；并要求其形状使熔体流动时压力损失最小，能快速充模。故常做成圆形、半时压力损失最小，能快速充模。故常做成圆形、半圆形、梯形、矩形和椭圆形，但以半圆形和矩形、圆形、梯形、矩形和椭圆形，但以半圆形和矩形、梯形较易加工。在保证制品质量和正常的工艺条件梯形较易加工。在保证制品质量和正常的工艺条件下，分流道的截面应尽量小，长度尽可能短。下，分流道的截面应尽量小，长度尽可能短。 3 3浇口浇口 是分流道和型腔的连接部分，塑料熔是分流道和型腔的连接部分，塑料熔体经浇口入型腔成型；其结构应有利于熔体能尽体经浇口入型腔成型
22、；其结构应有利于熔体能尽快地进入和充满型腔，又能较快地冷却封闭，以快地进入和充满型腔，又能较快地冷却封闭，以防止熔体倒流。制品脱离浇口时残痕要小，使不防止熔体倒流。制品脱离浇口时残痕要小，使不致影响外观。通常，浇口开设在制品较厚部位，致影响外观。通常，浇口开设在制品较厚部位，其位置应对制品各部分的充模流程最短。其位置应对制品各部分的充模流程最短。 4 4型腔型腔 是构成塑料制品几何形状的部分。具体说，是构成塑料制品几何形状的部分。具体说，构成制构成制品外形部分叫凹模品外形部分叫凹模( (又称阴模又称阴模) )，构成制品内部形状，构成制品内部形状( (加孔、槽加孔、槽等等) )称型芯或凸模称型芯
23、或凸模( (阳模阳模) )。总之，构成型腔的元件件统称为成总之，构成型腔的元件件统称为成型零件。型腔的设计首先要根据塑料的性能、制品的几何形型零件。型腔的设计首先要根据塑料的性能、制品的几何形状、尺寸公差，使用要求等来确定腔型的总体结构。其次是状、尺寸公差，使用要求等来确定腔型的总体结构。其次是选择分型面、确定浇口和排气孔的位置，脱模方式等，然后选择分型面、确定浇口和排气孔的位置，脱模方式等，然后按制品尺寸进行各种零件的设计及各个零件间的组合方式。按制品尺寸进行各种零件的设计及各个零件间的组合方式。另外，还应对成型零件进行正确的选材及强度、刚度的校核，另外，还应对成型零件进行正确的选材及强度、
24、刚度的校核，同时还要考虑加工设备的操作要求。同时还要考虑加工设备的操作要求。 5 5排气孔排气孔( (或槽或槽) ) 当塑料熔体注入型腔时，在料流的尽当塑料熔体注入型腔时，在料流的尽头常积有气体头常积有气体( (空气、蒸汽或其它气体等空气、蒸汽或其它气体等) )，如不及时排出，如不及时排出，会使成型制品上出现气孔、表面凹痕等，甚至会引起制品会使成型制品上出现气孔、表面凹痕等，甚至会引起制品局部烧焦、颜色发暗等；因此，模具中应开设诽气孔，排局部烧焦、颜色发暗等；因此，模具中应开设诽气孔，排气孔一般设在型腔内料流的尽头，或没在模具的分型面上；气孔一般设在型腔内料流的尽头，或没在模具的分型面上；亦可
25、利用顶出杆与顶出孔的配合间隙、脱模板与型芯的配亦可利用顶出杆与顶出孔的配合间隙、脱模板与型芯的配合间隙徘气。通常，排气孔的深约合间隙徘气。通常，排气孔的深约o o025025o o1 1毫米，宠毫米，宠约约1 15 56 6毫米。毫米。 6 6导向零件导向零件 模具上通常还没计有导向零件，以确保动、模具上通常还没计有导向零件，以确保动、定摸合模时准确对中。常见的导向零件是由导向往和导往定摸合模时准确对中。常见的导向零件是由导向往和导往孔组成。孔组成。 7 7脱模装置脱模装置 在开模过程中，为了将制品能迅速和顺在开模过程中，为了将制品能迅速和顺利的自型腔中脱出，常在模具中设置脱模装置，主要有利的
26、自型腔中脱出，常在模具中设置脱模装置，主要有以机械方式和液压方式顶出脱模的两种形式。前者是通以机械方式和液压方式顶出脱模的两种形式。前者是通过固定在机架上的顶出杆来完成，顶出杆的长度可调；过固定在机架上的顶出杆来完成，顶出杆的长度可调；开模时，当移动控板后，顶出杆穿过移动模板上的孔口，开模时，当移动控板后，顶出杆穿过移动模板上的孔口，触及模具上的脱模板而顶出制品。后者是籍助于油缸液触及模具上的脱模板而顶出制品。后者是籍助于油缸液压力实现顶出，顶出力和速度可调。二者各有优劣，可压力实现顶出，顶出力和速度可调。二者各有优劣，可根据加工设备、制品尺寸来选用。根据加工设备、制品尺寸来选用。 8 8抽芯
27、机构抽芯机构 当制品的侧面带有孔或凹槽当制品的侧面带有孔或凹槽( (伏陷物伏陷物) )时，除极少数制品时，除极少数制品( (伏陷物深度浅，塑料较软）可进伏陷物深度浅，塑料较软）可进行强制脱模外，在模具中都密考虑设置侧向分型行强制脱模外，在模具中都密考虑设置侧向分型( (瓣瓣合模合模) )或侧向抽芯机构或侧向抽芯机构( (可动式例型芯可动式例型芯) )。常用的抽芯。常用的抽芯机构为斜导柱分型抽芯、弹簧分型抽芯、弯销分型抽机构为斜导柱分型抽芯、弹簧分型抽芯、弯销分型抽芯、齿轮齿条抽芯等；抽芯可借助于手动、机动、液芯、齿轮齿条抽芯等；抽芯可借助于手动、机动、液动或气动等方式来实现。动或气动等方式来实
28、现。 9 9模具的加热或冷却模具的加热或冷却 塑料熔体注射入型腔后，塑料熔体注射入型腔后，根据不同塑料和制品的要求往往要求模具具有不根据不同塑料和制品的要求往往要求模具具有不同温度，因为模温对制品的冷却速度影响很大，从同温度，因为模温对制品的冷却速度影响很大，从而对制品中的内应力、结晶与取向作用带来影响；而对制品中的内应力、结晶与取向作用带来影响；所以必须控制模温，以便控制冷却速度。所以必须控制模温，以便控制冷却速度。 一般是采用自然冷却，也有采用冷却介质一般是采用自然冷却，也有采用冷却介质( (通常为水通常为水) )通入模具的专用管道中以冷却模具；只有对熔融温度高通入模具的专用管道中以冷却模
29、具；只有对熔融温度高的塑料，为控制冷却速度才对模具加热，以使物料缓慢的塑料，为控制冷却速度才对模具加热，以使物料缓慢冷却。加热模具可用热油或热水等，但常常是直接用电冷却。加热模具可用热油或热水等，但常常是直接用电热方法热方法( (电热圈、电热棒、电热板等电热圈、电热棒、电热板等) )加热，可根据模具加热，可根据模具结构、制品形状、加热温度等而加以选择。结构、制品形状、加热温度等而加以选择。2. 2. 注射成型的工艺过程注射成型的工艺过程完整的注射工艺过程，按其先后次序应包括成型前的准备、完整的注射工艺过程，按其先后次序应包括成型前的准备、注射过程、制件的后处理等。注射过程、制件的后处理等。 (
30、 (一一) )成型前的准备成型前的准备 为使注射能顾利地进行并保证产品的质量，在成型前有为使注射能顾利地进行并保证产品的质量，在成型前有一系列的准备工作。包括一系列的准备工作。包括原料的检验原料的检验( (测定粒料的某些工艺性测定粒料的某些工艺性能等能等) )，有时还包括，有时还包括原料的染色和造粒原料的染色和造粒；原料的；原料的预热及干燥预热及干燥、嵌件的嵌件的预热和安放、试模、清洗料简及试车预热和安放、试模、清洗料简及试车。由于物料的种。由于物料的种类、形态、制品的结构、有无嵌件以及使用要求的不同，各类、形态、制品的结构、有无嵌件以及使用要求的不同，各种制品成型前的准备工作也不完全一样。种
31、制品成型前的准备工作也不完全一样。 ( (二二) )注射过程注射过程 注射过程一般包括加料、塑化、注射、冷却和脱模几个注射过程一般包括加料、塑化、注射、冷却和脱模几个步骤。步骤。由于注射成型是一个间歇过程，因此保持定量由于注射成型是一个间歇过程，因此保持定量( (定容定容) )加料以保证操作稳定、塑料塑化均匀最终获得良好的制品。加料以保证操作稳定、塑料塑化均匀最终获得良好的制品。 加料过多、受热时间过长等容易引起物料的热降解，加料过多、受热时间过长等容易引起物料的热降解，同时注塑机功率损耗增加；加料过少时，料筒内缺少传压介同时注塑机功率损耗增加；加料过少时，料筒内缺少传压介质，模腔中塑料熔体压
32、力降低，难于补塑质，模腔中塑料熔体压力降低，难于补塑( (即补压即补压) )，容易引，容易引起制品出现收缩、凹陷、空洞等缺陷。加入的塑料在料筒中起制品出现收缩、凹陷、空洞等缺陷。加入的塑料在料筒中进行加热。由固体粒子转变成熔体，经过混合和塑化后，塑进行加热。由固体粒子转变成熔体，经过混合和塑化后，塑化好的熔体被柱塞或螺杆，强制推挤到料筒顶端；经过喷嘴、化好的熔体被柱塞或螺杆，强制推挤到料筒顶端；经过喷嘴、模具浇注系统进入并充满型腔，模具浇注系统进入并充满型腔，这一阶段称这一阶段称“充模充模”。 在模具中熔体冷却收缩时、继续保持施压状态的柱在模具中熔体冷却收缩时、继续保持施压状态的柱塞或螺杆，迫
33、使浇口和喷嘴附近的熔体不断补充入模具塞或螺杆，迫使浇口和喷嘴附近的熔体不断补充入模具( (补塑补塑) )。使模腔中的塑料能形成形状完整而致密的制品，使模腔中的塑料能形成形状完整而致密的制品，这一阶段称为这一阶段称为保压保压。当浇注系统的塑料已经冷却硬化。当浇注系统的塑料已经冷却硬化( (称：称：凝封凝封），继续保压巳不再需要，因此可退回柱塞），继续保压巳不再需要，因此可退回柱塞或螺杆，并加入新料；卸除料筒内塑料中的压力，同时或螺杆，并加入新料；卸除料筒内塑料中的压力，同时并通入冷却水、油或空气等冷却介质对模具进行进一并通入冷却水、油或空气等冷却介质对模具进行进一步冷却；这一阶段称步冷却；这一阶
34、段称“冷却冷却”。 实际上冷却过程从塑料注射入模腔就开始了，实际上冷却过程从塑料注射入模腔就开始了，它包括从充模完成，保压到脱模前这一段时间。制它包括从充模完成，保压到脱模前这一段时间。制品冷却到所需温度后即可用人工或机械的方式脱品冷却到所需温度后即可用人工或机械的方式脱模。所以注射过程通常就由模。所以注射过程通常就由塑化、充模塑化、充模( (即注射）、即注射）、保压、冷却和脱模保压、冷却和脱模等五个工序组成，这些过程中等五个工序组成，这些过程中最最重要的是塑化重要的是塑化。 塑料的塑化原理塑料的塑化原理 塑化是指塑料在料筒内经加热达到充塑化是指塑料在料筒内经加热达到充分的熔融状态，使之具有良
35、好的可塑性。分的熔融状态，使之具有良好的可塑性。 决定塑料塑化质量的主要因素，是物料的受热情况和所决定塑料塑化质量的主要因素，是物料的受热情况和所受到的剪切作用。通过料筒对物料加热，使聚合物分子松弛，受到的剪切作用。通过料筒对物料加热，使聚合物分子松弛，并出现由并出现由固体向液体转变固体向液体转变；一定的温度是塑料得以形变、熔一定的温度是塑料得以形变、熔融和塑化的必要条件，剪切作用则以机械力的方式强化了混融和塑化的必要条件，剪切作用则以机械力的方式强化了混合和塑化过程，合和塑化过程，使混合和塑化扩展到聚合物分子的水平使混合和塑化扩展到聚合物分子的水平( (而不而不仅是一般静态的熔融仅是一般静态
36、的熔融) )，它使塑料熔体的温度分布、物料组成，它使塑料熔体的温度分布、物料组成和分子形态都发生改变，并更趋于均匀；同时螺杆的剪切作和分子形态都发生改变，并更趋于均匀；同时螺杆的剪切作用能在塑料中产生更多的摩擦，促进了塑料内部的塑化。因用能在塑料中产生更多的摩擦，促进了塑料内部的塑化。因而而螺杆式注塑机对塑料的塑化比柱塞式注塑机要好得多。螺杆式注塑机对塑料的塑化比柱塞式注塑机要好得多。 总之，对塑料的塑化要求是：总之，对塑料的塑化要求是：塑料熔体在进入塑料熔体在进入模腔之前要充分塑化模腔之前要充分塑化，既要达到规定的成型温，既要达到规定的成型温度又要使塑化料各处的温度尽量均匀一致，还要度又要使
37、塑化料各处的温度尽量均匀一致，还要使热分解物的含量达最小值，并能提供上述质量的使热分解物的含量达最小值，并能提供上述质量的足够的熔融塑料以保证生产连续而顺利地进行。然足够的熔融塑料以保证生产连续而顺利地进行。然而这些要求除与塑料的特性、工艺条件的控制有关而这些要求除与塑料的特性、工艺条件的控制有关外，还与注塑机塑化装置的结构密切相关。外，还与注塑机塑化装置的结构密切相关。 塑科塑化时所需的温度来自两方面；料筒壁对物料的传热和物料塑科塑化时所需的温度来自两方面；料筒壁对物料的传热和物料内部的摩擦热。内部的摩擦热。 如果进入料筒的塑料初温为如果进入料筒的塑料初温为ToTo，而加热器对料筒加热后使其
38、内，而加热器对料筒加热后使其内壁温度达到了壁温度达到了T TW W，则，则(T(TW WT T0 0) )应是塑料可达到的最大温升，但实际应是塑料可达到的最大温升，但实际上塑料在加料口至喷嘴范围内只能升到比上塑料在加料口至喷嘴范围内只能升到比T TW W要低的温度工要低的温度工(T(TW WT TT T0 0) )；所以塑料的实际温升为；所以塑料的实际温升为(T(TT T0 0) )。塑料的实际温升与最大温升。塑料的实际温升与最大温升之比称为加热效率之比称为加热效率E E，表示为：，表示为：0WTTETTE E值提高，有利于塑料的塑化。值提高，有利于塑料的塑化。 延长塑料的条件下延长塑料的条件
39、下( (塑料不发生分解塑料不发生分解) )提高料筒壁温等措提高料筒壁温等措施，加热效率施，加热效率E E均能增大。但不适当地延长塑料的加热时间，均能增大。但不适当地延长塑料的加热时间，反会因过热而引起塑料降解，一般料筒中的存料不超过反会因过热而引起塑料降解，一般料筒中的存料不超过3 38 8倍倍( (柱塞式注塑机可多些，螺杆式柱塑机可少些柱塞式注塑机可多些，螺杆式柱塑机可少些) )，而从增，而从增大热扩散速率来看，则大热扩散速率来看，则E E与塑料的性质和塑料是否受到搅动与塑料的性质和塑料是否受到搅动有关，很明显柱塞式注塑机的加热效率不如螺杆式注塑机，有关，很明显柱塞式注塑机的加热效率不如螺杆
40、式注塑机，塑化质量也比其差。塑化质量也比其差。 所以对于柱塞式注塑机减少料筒中料层厚度，所以对于柱塞式注塑机减少料筒中料层厚度，尤其必要，故一般在料筒前端安置分流梭，它在减尤其必要，故一般在料筒前端安置分流梭，它在减少料层厚度的同时，迫使塑料产生剪切和收敛流动，少料层厚度的同时，迫使塑料产生剪切和收敛流动，加强了热扩散作用；另外，料简通过分流梭接触面加强了热扩散作用；另外，料简通过分流梭接触面将热量传给分流梭，进而传与物科。从而增大了对将热量传给分流梭，进而传与物科。从而增大了对塑料的加热面积，改善了塑化的情况塑料的加热面积，改善了塑化的情况。（三）制品的后处理（三）制品的后处理 注射制品经脱
41、模或机械加工之后，注射制品经脱模或机械加工之后，常需要进行适当的后处理以改善制品的常需要进行适当的后处理以改善制品的性能和提高尺寸稳定性，制品的后处理性能和提高尺寸稳定性，制品的后处理主要指退火和调湿处理。主要指退火和调湿处理。3 3 注射成型工艺的影响因素注射成型工艺的影响因素 注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施，得到注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施，得到塑化良好的塑化良好的塑料熔体，并把它注射到模具中去，在控制条件下冷却定型，使制塑料熔体，并把它注射到模具中去，在控制条件下冷却定型，使制品达到合乎要求的质量品达到合乎要求的质量。因此最重要的工艺条件应该是足以影响塑。因此最重要的工
42、艺条件应该是足以影响塑化和注射充模质量的化和注射充模质量的温度温度( (料湿、喷嘴温度、模具温度料湿、喷嘴温度、模具温度) )、压力、压力( (注注射压力、模腔压力射压力、模腔压力) )和相应的各个和相应的各个作用时间作用时间( (注射时间、保压时间、注射时间、保压时间、冷却时间冷却时间) )以及注射周期以及注射周期等。而那些会影响温度、压力变化的工艺等。而那些会影响温度、压力变化的工艺因素因素( (如螺杆转速、加料量及剩料等如螺杆转速、加料量及剩料等) )也是不应忽视的。也是不应忽视的。 在讨论这些工艺因素航了解注射过程中各种因素的相互关系是在讨论这些工艺因素航了解注射过程中各种因素的相互关
43、系是非常必要的。如图所示，注射过程可分为以下几个阶段。非常必要的。如图所示，注射过程可分为以下几个阶段。 1 1 柱塞空载期柱塞空载期 在时间在时间t t0 0 t t1 1 物料在料筒中加热物料在料筒中加热塑化，注射前柱塞塑化，注射前柱塞( (或螺杆或螺杆) )开始向前移动但物料尚未开始向前移动但物料尚未进入模腔，柱塞处于空载状态，而物料在高速流经喷嘴进入模腔，柱塞处于空载状态，而物料在高速流经喷嘴和浇口时，因和浇口时，因剪切摩擦而引起温度上升剪切摩擦而引起温度上升，同时因，同时因流动阻流动阻力而引起柱塞和喷嘴处压力增加力而引起柱塞和喷嘴处压力增加。 2 2 充模期充模期 时间时间 t t1
44、 1 时塑料熔体开始注入模腔，时塑料熔体开始注入模腔，模具内压力迅速上升，至时间模具内压力迅速上升，至时间t t2 2时，型腔被充满，时，型腔被充满，模腔模腔内压达最大值，同时物料温度、柱塞和喷嘴处压力均上内压达最大值，同时物料温度、柱塞和喷嘴处压力均上升到最高值。升到最高值。 3 3 保压期保压期 在在t2t2一一t3t3时间内塑料仍为熔体，柱塞需时间内塑料仍为熔体，柱塞需保持对塑样的压力，使模腔中的塑料得到压实和成型，保持对塑样的压力，使模腔中的塑料得到压实和成型，并缓慢地向模腔中补压入少量塑料以补充塑料冷却时的并缓慢地向模腔中补压入少量塑料以补充塑料冷却时的体积收缩。体积收缩。随模腔内料
45、温下降，模内压力也因塑料冷却随模腔内料温下降，模内压力也因塑料冷却收缩而开始下降。收缩而开始下降。4 4 返料期返料期 ( (返压用或倒流期返压用或倒流期) ) 校塞从校塞从t3 t3 开始逐渐开始逐渐后移，过程中并向料筒前端，输送新料后移，过程中并向料筒前端，输送新料( (预塑预塑) )。由于料。由于料筒喷嘴和浇口处压力下降，而模腔内压力较高，尚未冻筒喷嘴和浇口处压力下降，而模腔内压力较高，尚未冻结的塑料熔体被模具内压返退推向浇口和喷嘴，结的塑料熔体被模具内压返退推向浇口和喷嘴，出现倒出现倒流现象。流现象。5 5 凝封期凝封期 t t4 4 t t5 5 时间内，型腔中料温继续下降，时间内，
46、型腔中料温继续下降，至凝结硬化的温度时，至凝结硬化的温度时，浇口冻结倒流停止浇口冻结倒流停止，凝封时间是，凝封时间是t t4 4 t t5 5间的某一时间。间的某一时间。 6. 6. 继冷期继冷期 是在是在浇口冻结后的冷却期浇口冻结后的冷却期，实际上型腔，实际上型腔内塑料的冷却是从充模结束后内塑料的冷却是从充模结束后( (时间时间t t2 2) )就开始的。继冷就开始的。继冷期是使型腔内的制品继续冷却到塑料的玻璃化温度附近，期是使型腔内的制品继续冷却到塑料的玻璃化温度附近，然后脱模。然后脱模。a- a- 柱塞空载期，柱塞空载期，b-b-充模期，充模期，c c保压期，保压期，d d返料期，返料期
47、，e-e-凝封期，凝封期，f f继冷期。继冷期。3.1 3.1 料温料温 塑料的温度是由料筒控制的，所以塑料的温度是由料筒控制的，所以料筒温度关系料筒温度关系到塑料的塑化质量到塑料的塑化质量。选定料简温度时，。选定料简温度时，主要着眼于保主要着眼于保证塑料塑化良好，能顺利实现注射而又不引起塑料局证塑料塑化良好，能顺利实现注射而又不引起塑料局部降解部降解，料简温度首先与塑料的性质有关，通常必须，料简温度首先与塑料的性质有关，通常必须把塑料加热到其粘流温度把塑料加热到其粘流温度T Tf f( (或熔点或熔点T Tm m) )以上，才能使以上，才能使其流动和进行注射，因此，料筒末端的最高温皮应高其流
48、动和进行注射，因此，料筒末端的最高温皮应高于于T Tf f，或，或T Tm m，但必须低于塑料分解温度，但必须低于塑料分解温度T Td d，也就是控，也就是控制料简末端温度在制料简末端温度在T Tf f( (或或T Tm m) )一一T Td d间。间。 对于对于T Tf f -T-Td d间温度较窄的间温度较窄的热敏性塑料、分子量较低和分热敏性塑料、分子量较低和分子量分布较宽的塑料，料筒温度应选择较低值子量分布较宽的塑料，料筒温度应选择较低值，即比，即比T Tf f稍高即可；而对稍高即可；而对T Tf-f-T Td d间的温度较宽、分子量较高和分子间的温度较宽、分子量较高和分子量分布较窄的塑
49、料，可以适当地选取较高温度。在决定量分布较窄的塑料，可以适当地选取较高温度。在决定料筒温度时，还料筒温度时，还必须考虑塑料在加热料筒中停留的时间必须考虑塑料在加热料筒中停留的时间，这对聚甲醛、聚氯乙烯和聚三氟氯乙烯尤其重要。一般这对聚甲醛、聚氯乙烯和聚三氟氯乙烯尤其重要。一般随着料筒温度的提高，物料在料筒中的停留时间缩短。随着料筒温度的提高，物料在料筒中的停留时间缩短。所以生产中除严格控制料筒最高温度外，还应控制塑料所以生产中除严格控制料筒最高温度外，还应控制塑料在料筒中的停留时间。在料筒中的停留时间。 塑料在螺杆式注塑机料筒中流动时剪切作用大，塑料在螺杆式注塑机料筒中流动时剪切作用大，有摩擦
50、热产生，且料层薄，熔体粘度低，热扩散速率大，有摩擦热产生，且料层薄，熔体粘度低，热扩散速率大，温度分布均匀，加热效率高，混合和塑化好，因此料筒温度分布均匀，加热效率高，混合和塑化好，因此料筒温度可选得低些。温度可选得低些。 而在柱塞式注塑机中的塑料，仅靠料筒壁及分流梭而在柱塞式注塑机中的塑料，仅靠料筒壁及分流梭表面往内传热，料层厚，传热速率小，塑料内外层受热表面往内传热，料层厚，传热速率小，塑料内外层受热不均，温差较大塑化不均匀，故不均，温差较大塑化不均匀，故柱塞式注塑机的料筒柱塞式注塑机的料筒温度应比螺杆式注塑机约高温度应比螺杆式注塑机约高1010一一2020。 有时为了提高成型效率，强化生
