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第8章注射和模压成型容器.ppt

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注射 模压 成型 容器
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第8章 注射和模压成型容器,8.1 注射和模压成型概述8.1.1 注射成型注射成型又叫注射模塑成型或注塑成型,是塑料成型加工中最为广泛使用的一种成型方法。注射成型:将粉末或粒状塑料从注射机料斗送入料筒中加热熔融塑化,在螺杆的旋转挤压作用下,物料被压缩并向前移动,通过料筒前端的喷嘴以很快的速度注射入温度较低的闭合模具内,经一定时间冷却定型后开启模具即得制品。,利用注射成型,可以制造出外形复杂、尺寸精确、带有嵌件的制品,成型周期短、生产效率高,易于实现全自动化生产。注射成型设备投资大,模具结构复杂、成本高。因此,该成型方法不适合中、小批量生产。注射成型适用于所有热塑性塑料和部分热固性塑料。,8.1.1.1 注射成型设备1. 注射机(参见教材 p.123 图 3-10、3-11)注射机又叫注塑机,按其结构可以分为柱塞式和移动螺杆式两类。柱塞式多为小型注射机(< 200g),移动螺杆式多为大中型注射机(200~ 2000g)。按机器外形可以分为立式、卧式、角式和多模式(转盘式)等。目前使用最多的是卧式移动螺杆注射机。一台注射机通常都是由注射系统、合模系统、液压传动系统和电器控制系统四个子系统组成。,2. 塑模(参见教材 p.124图 3-12) 塑料模具的型腔根据产品的不同而形状各异,然而,各种不同的塑模的基本结构却大同小异,基本上都是由浇注系统、成型零件和结构零件 3 大部分组成。,8.1.1.2 注射成型工艺过程(P126),8.1.1.3 注射成型工艺参数(1)温度1)料筒温度。处于塑料的黏流温度Tf与热分解温度Td之间。2)喷嘴温度。略低于料筒的最高温度,防止喷嘴发生“流延现象”。与注射压力也有关,压力小,温度高。3)模具温度。取决于塑料结晶性的有无、塑件尺寸和结构、工艺条件。,(2)压力1)塑化压力。背压,指注射机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力。增加背压可提高熔体温度并使温度均匀,但降低塑化速度。可通过溢流阀调整。2)注射压力。作用:克服熔体从料筒流向型腔的流动阻力,提供充模速度,对熔体压实。与塑料品种、注射机类型、制品和模具结构、工艺条件有关。(3)时间 完成一次注射成型过程所需的时间为成型周期。包括注射时间、闭模冷却时间、其它时间(开模、脱模、涂脱模剂、安放嵌件、合模),,箱体类产品注射工艺条件见教材129页表3-4。,8.1.2 模压成型模压成型又称压缩或压制成型,它是将粉末状、颗粒状或纤维状塑料直接放入模具型腔中,通过加热和加压的方法使物料逐渐软化熔融,然后依据模腔形状进行流动最终经过固化转变为塑料制品。该工艺基本上仅用于热固性塑料制品的成型。,,优点:可制造较大平面的制品,控制、设备和模具简单,热固性模压制品具有耐热性好、使用温度范围宽、变形小、使用多穴模具可进行大批量生产。缺点:模塑周期长、生产效率低,模压制品尺寸精度低、不易成型形状复杂的制品。成型原料:酚醛、脲醛、环氧树脂、不饱和聚酯。塑料制品:插座、插头、仪器外壳、PVC板材、盆等。,8.1.2.1 模压成型设备 模压成型设备主要有压力机和压缩模具,且它们的结构要简单得多,价格也比注射成型设备便宜得多。,1. 压力机(参见教材 p.118 图 3-6)压力机的作用是在成型过程中提供高压的设备,根据其动力可以分为液压、气压和机械压力机。用作塑料制品的压力机通常采用液压式。压力机的规格按其所提供的最大压力分类,目前的系列有 45t、63t、100t、160t、250t、300t、500t、1200t、和 2000t 。,,2. 压缩模具模压成型所使用的模具由上模和下模组成。上模--凸模,下模--凹模。阴模通常限制了制品的外形,而阳模则制约着制品的内部结构。按其结构特征可分为溢料式、封闭式、凸缘封闭式、半封闭式(参见教材 p.118图 3-7),8.1.2.2 模压成型工艺过程(P120图3-8),(1)准备。预压:将松散的物料冷压为一定质量和形状的密实体。可减小物料体积,降低模具加料腔高度,提高物料热传导和缩短成型周期。预热:塑料导热性差,模具热量由型腔面传到塑料内部并达到交联固化的温度时间较长,为缩短模塑周期,物料放入模具之前,先预热。同时可干燥模塑料和降低模压压力。,,(2)加料。过多:溢边,尺寸不准,难脱模;过少:光泽差,不密实,易出废品。(3)合模。先快后慢,有利于提高生产率,保证模具安全,避免合模过快使原料被空气带出,嵌件移位,成型杆破坏。(4)排气。排除模内小分子挥发物和空气,缩短固化时间,提高物理机械性能,避免制品内部分层,产生气泡。(5)固化。在模温下保压一段时间(20~30min),使树脂发生交联反应,达到要求的交联度。(6)脱模后处理。修整,8.2 注射和模压塑料制品设计与成型工艺,8.2.1 成型模具对制品设计的制约设计原则:(1)在设计塑料制品时,应考虑原料的成型工艺性,如流动性、收缩率等。(2)在保证使用性能、物理与力学性能、电性能、耐热性、耐化学性等前提下,力求结构简单,壁厚均匀,使用方便。(3)在设计塑料制品时,应同时考虑成型模具的总体结构,使模具型腔易于制造,抽芯和推出机构简单。(4)当设计的塑料制品外观要求较高时,应先通过造型,后绘制图样。,,8.2.1.1 塑料制品的尺寸精度和表面质量1. 塑料制品尺寸的大小取决于塑料的熔体流动性、塑件的壁厚、成型设备的规格型号等。注射成型中,流动性差及薄壁制品的尺寸不能设计的过大(容易固化)。注射成型制品尺寸,要受到注射机的注射量、锁模力和模板尺寸的限制;压缩成型的制品尺寸,要受到压机的最大压力和台面最大尺寸的限制。2. 影响尺寸精度的因素塑料制品的尺寸精度:所获得的塑料制品尺寸与设计尺寸的符合程度。误差原因P130表3-5。,(1)成型模具。1)制造精度。对小尺寸制品,模具制造的公差对其精度影响较大。2)磨损。与脱模方向平行的壁面都要考虑。磨损量根据模具使用寿命选定,随模具的成型次数增加而增大。中小制品的模具,最大磨损量可取制品总公差的1/6(0.02~0.05mm);大型制品应取1/6以下。3)模具结构。A 单型腔模具制品精度,一般高于多型腔模具。B 离浇口越远,浇口的断面尺寸越小,塑料成型收缩率越大,制品的尺寸精度低些。C 分型面的位置决定了制品溢料边产生的位置,溢料边使垂直于分型面的制品尺寸精度降低。D 模具的型芯、顶杆的固定方式,顶出装置的形式、模具型腔的拼合方式。,,从模具设计和制造来看,影响塑料制品尺寸精度的因素主要有以下5个方面:(1)模具成型部件的制品误差;(2)模具成型零件的表面磨损;(3)由塑料收缩率波动所引起的塑料制品的尺寸误差;(4)模具活动成型部件的配合间隙变化引起的误差;(5)模具成型部件的安装误差。因此,模具使塑料制品产生的累积误差为上面5个误差之和。所设计的制品误差应大于或等于模具的累积误差。,,4)制品尺寸精度与模具结构的关系。A 由模具直接决定的尺寸。指仅由阴模或阳模一方单独决定的尺寸,如图3-15(a)。B 由模具间接决定的尺寸。有两个以上成型部件形成的尺寸,如图3-15(b).,,(2)成型材料。影响收缩率,聚碳酸酯、聚苯乙烯成型变化误差小;低密度PE、软PVC收缩率大。 ds=(Smax-Smin)Lsds—收缩率波动引起制品尺寸变化值,mmSmax--塑料的最大收缩率,%Smin—塑料的最小收缩率,%Ls--塑料制品的名义尺寸,mm,(3)成型条件。1)收缩形式。A 热收缩:非结晶塑料。B 结晶收缩:结晶性塑料C 分子取向收缩--成型中因熔融流动使聚合物大分子在流动方向上产生取向,在冷却过程中,被取向分子因恢复原来的状态而产生收缩。2)成型温度、压力、时间等对塑料成型的影响。A 熔料温度。温度高,在模腔内流动性好,料流方向上各层间的剪切力小,分子定向程度低,故收缩率减小。熔料温度越低,料流方向的分子取向程度越大,因此收缩差也增大。B 模具温度。当采用较高模具温度时,熔料的冷却速度慢,其结晶化时间长。,,C 注射压力。压力增大,使熔料在型腔内的熔融黏度差降低,因此各层间的剪切力减小,分子取向程度降低、收缩率减小。压力增大,制品脱模后的弹性恢复也大,使收缩率减小。D 注射时间。指注射螺杆将熔料充满型腔、并保持一定压力的时间。保压时间越短,成型收缩率越大,制品还会出现凹陷和气泡。E 冷却时间。对结晶塑料,若冷却时间长,结晶能够充分进行,成型收缩率减小。,,(4)制品结构形状。1)薄壁制品比厚壁制品收缩率小;2)制品上带有嵌件的比不带嵌件的收缩率小;3)形状复杂比形状简单的收缩率小。(5)成型后的存放条件。热固性塑料成型后尺寸变化受湿度的影响大,热塑性塑料受温度的影响大;尼龙等吸湿性强的塑料,温度和湿度对其都有影响。,,3. 分类制品的尺寸精度和公差与表面粗糙度在实用中可查阅相应的手册(参见教材 p.134~135中各表)。,8.2.2 塑料制品的几何形状与成型工艺及模具的制约,1. 塑料制品的内外形状 带有侧孔与侧凹的塑件,需采用侧向型芯成型,侧向型芯与塑件脱模方向垂直,使模具结构复杂,设计制品尽量避免侧孔与侧凹。 对结构适当改进,表3-8。2. 脱模斜度 为便于脱模,制品要平行于脱模方向的表面,必须具有一定的斜度。 (1)脱模斜度的取法。 一般为0.5度。图3-16、 塑料制品的脱模斜度:表3-9,,(2)选择脱模斜度的基本原则。 1)性质脆、刚性大的塑料及增强塑料,其制品脱模困难,脱模斜度应取大些。 2)塑料的收缩率大、成型时对型芯的抱紧力大,而对型腔的附着力小,应适当加大制品内表面的脱模斜度,相应减小制品外表面的脱模斜度。 3)制品精度要求高的,应采用较小的脱模斜度。 4)制品形状复杂的、不易脱模,应采用较大脱模斜度。,,5)制品较高、内腔较深时,应采用较小的脱模斜度。 6)制品壁厚较大时,成型收缩的抱紧力大,脱模斜度也取大些。 7)为了在开模时使塑件留在型芯上或型腔内,应将该边脱模斜度减小,或将对边开模斜度加大。 8)模压成型深度较大的容器时,阳模斜度大于阴模斜度,这样塑件下部的侧壁厚度将大于上部的厚度。,3. 塑料制品的壁厚(1)壁厚与成型时间。热塑性塑料制品,是以制品壁最厚处的中心温度达到成型材料的热变形温度时间为冷却时间。成型的冷却时间与壁厚的平方成正比。(2)壁厚与制品强度。热塑性制品,壁厚在5mm以下时,强度随壁厚增加而增大。当壁厚大于5mm时,壁厚增大强度不一定增大,且会出现缩孔、塌坑、曲翘、结晶度过大等。(3)壁厚与熔体流动性。制品的最小壁厚由塑料的熔体流动性决定。每种塑料都有一个允许的最小壁厚。(4)壁厚与流程的关系。流程是指熔料从进料口流向型腔各处的距离。壁厚与流程大小成正比关系。图3-17、表3-10经验公式。(5)壁厚设计。壁厚均匀,可参照表3-11、3-12。,4. 塑料制品的加强筋与防变形结构,(1)加强筋。提高制品强度和刚度。1)加强筋可设在制品的内壁、外壁以及底面上。2)加强筋矮一些、多一些为好。3)加强筋的布置应避免塑料局部集中,否则会产生缩孔、凹痕。4)加强筋的方向应与料流方向一致。避免扰乱料流,保证塑料的韧性。5)加强筋的尺寸不应设计的过大,否则在筋对应的壁上会产生凹陷缩孔。若必须采用较高大的加强筋时,可在容易形成凹陷的部位设计凸凹花纹,以遮盖缺陷。6)加强筋必须有足够的脱模斜度,筋的底部应呈圆弧过渡。典型加强筋的设计改进实例见表3-13。,(2)防变形结构。平板状塑件变形的主要形式是扭曲。聚稀烃材料本身的刚性较小,容易变形。在成型过程料流方向与垂直于料流方向的收缩差是引起变形的另一个原因。塑料箱、盒侧壁的翘曲是箱型容器变形的主要形式,主要由于成型时型芯温度高于型腔温度,引起箱侧壁内外两面的收缩差。当模具温度高时,塑料熔体冷却速度慢,对结晶性塑料来说,其结晶度高,成型收缩率增大。为防止容器曲翘,成型时冷却模具型芯,同时设计防变形结构,并 使制品壁厚均匀。图3-20、3-21、3-22、3-23、3-24。,,5. 圆角 为减小应力,制品应设计成圆角,半径一般不小于0.5mm,圆角还可减小成型过程的充模阻力,有助于物料流动。 制品内圆角半径为制品壁厚的一半,外圆角半径为壁厚的1.5倍。6. 支撑面、孔及其它局部结构,,5. 圆角 为减小应力,制品应设计成圆角,半径一般不小于0.5mm,圆角还可减小成型过程的充模阻力,有助于物料流动。 制品内圆角半径为制品壁厚的一半,外圆角半径为壁厚的1.5倍。6. 支撑面、孔及其它局部结构,
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