气体辅助注塑成型.PPT

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1、气体辅助注射成型气体辅助注射成型13.10 气体辅助气体辅助注注 塑塑 成成 型型四川大学高分子学院气体辅助注射成型气体辅助注射成型2内内 容容l 概概 述述l 气辅成型中的制品设计原则气辅成型中的制品设计原则l 气辅成型的模具设计气辅成型的模具设计气体辅助注射成型气体辅助注射成型33.10.1 概概 述述什么是气体辅助注塑成型？什么是气体辅助注塑成型？气体辅助注射成型气体辅助注射成型4工艺过程工艺过程成型方法包括短射成型方法包括短射(short shot)和满射和满射(full shot)气体辅助注射成型气体辅助注射成型5工艺过程工艺过程-短射短射塑料熔体并未塑料熔体并未注满型腔注满型腔,只

2、注只注满 型 腔 的满 型 腔 的50%90%就就开始进气开始进气;对薄对薄壁的制品最好壁的制品最好还是用满射成还是用满射成型的方法型的方法.FLASH气体辅助注射成型气体辅助注射成型6工艺过程工艺过程-满射满射满射成型是在塑料熔满射成型是在塑料熔体完全充满型腔后才体完全充满型腔后才开始注入气体，树脂开始注入气体，树脂由于冷却收缩而让出由于冷却收缩而让出一条流动通道，气体一条流动通道，气体沿通道进行二次穿透，沿通道进行二次穿透，不但能弥补塑料的收不但能弥补塑料的收缩，而且靠气体压力缩，而且靠气体压力进行保压效果更好，进行保压效果更好，所形成的气体通道的所形成的气体通道的尺寸必然与制品体积尺寸必

3、然与制品体积和塑料收缩率成一定和塑料收缩率成一定比例。比例。气体辅助注射成型气体辅助注射成型7气辅成型优点气辅成型优点 气体保压压力梯度很小，保压效果更好；气体保压压力梯度很小，保压效果更好；制品的内应力小，减小壁厚差异大的制品的翘曲变形；制品的内应力小，减小壁厚差异大的制品的翘曲变形；能消除表面的凹陷，表面光滑；能消除表面的凹陷，表面光滑；减少了进料点，故熔结痕减少；减少了进料点，故熔结痕减少；可以成型流动长度更大的薄壁制品；可以成型流动长度更大的薄壁制品；塑件尺寸精度和形位精度高；塑件尺寸精度和形位精度高；节约原料，最高可达节约原料，最高可达4050；可使厚壁制品的生产周期缩短可使厚壁制品

4、的生产周期缩短50%甚至更多；甚至更多；采用短射技术使注塑压力降低，气辅注塑压力约采用短射技术使注塑压力降低，气辅注塑压力约725MPa，而普通注塑为，而普通注塑为 4080MPa或更高；或更高；锁模力大幅度降低。锁模力大幅度降低。气体辅助注塑成型的优点是什么？气体辅助注塑成型的优点是什么？气体辅助注射成型气体辅助注射成型8气辅成型缺点气辅成型缺点 额外费用：气体、控制单元、针阀等；额外费用：气体、控制单元、针阀等；制品横截面的壁厚不一致；制品横截面的壁厚不一致；从进料到进气转换时会在制品表面产生痕迹；从进料到进气转换时会在制品表面产生痕迹；不易改变原料和壁厚；不易改变原料和壁厚；通常进气点是

5、向外开放式的；通常进气点是向外开放式的；用于多腔模时，会有不小的困难；用于多腔模时，会有不小的困难；中空截面形状通常难以预测；中空截面形状通常难以预测；熔合线位置也难以预测；熔合线位置也难以预测；气体辅助注塑成型的缺点是什么？气体辅助注塑成型的缺点是什么？气体辅助注射成型气体辅助注射成型9制品和模具设计制品和模具设计 制品设计的特点是：设计者的自由度大制品设计的特点是：设计者的自由度大,制品壁厚可相制品壁厚可相差悬殊，这样就可把普通注塑时由多个零件组装而成的差悬殊，这样就可把普通注塑时由多个零件组装而成的制品重新设计成一体。采用粗大的加强筋作为气体通道，制品重新设计成一体。采用粗大的加强筋作为

6、气体通道，制品刚性好，浇口数目减少。制品刚性好，浇口数目减少。制品和模具设计的重要问题是根据所成型制品形状决定制品和模具设计的重要问题是根据所成型制品形状决定塑料熔体进浇位置、气体入口位置和气道的位置。塑料熔体进浇位置、气体入口位置和气道的位置。较早期的气辅注塑成型，气体注入口与塑料熔体浇口同较早期的气辅注塑成型，气体注入口与塑料熔体浇口同在一处，现在气体入口可根据需要设置，在任意时间进在一处，现在气体入口可根据需要设置，在任意时间进入塑件的任何部位。气辅注塑成型可以成型许多用普通入塑件的任何部位。气辅注塑成型可以成型许多用普通注塑成型方法不能或难以成型的制品。注塑成型方法不能或难以成型的制品

7、。气体辅助注射成型气体辅助注射成型10适用的制品适用的制品气体辅助注射成型气体辅助注射成型11适宜成型的制品适宜成型的制品气体辅助注射成型气体辅助注射成型12适宜成型的制品适宜成型的制品气体辅助注射成型气体辅助注射成型13适宜成型的制品适宜成型的制品例子例子:一条形带翼的一条形带翼的制品制品,浇口在一端的浇口在一端的中心中心,两边有加强盘两边有加强盘筋筋,两侧有两个进气两侧有两个进气口口,在加强筋中心分在加强筋中心分别形成了矩形和三别形成了矩形和三角形的气体通道角形的气体通道.气体辅助注射成型气体辅助注射成型14适宜成型的制品适宜成型的制品例子例子:美国生产的美国生产的31英寸彩电，原料为英寸

8、彩电，原料为HIPS,由于有由于有对称的两个互不相通的半环形气道传递压力对称的两个互不相通的半环形气道传递压力,使浇口使浇口数量减少数量减少,仅为一个仅为一个,由于壁厚减薄使总重量减轻了由于壁厚减薄使总重量减轻了43，循环时间缩短，循环时间缩短51，合模力减少了，合模力减少了30。气体辅助注射成型气体辅助注射成型15适宜成型的制品适宜成型的制品大型的、厚薄不均的复杂塑件大型的、厚薄不均的复杂塑件 采用普通注塑采用普通注塑成型，这类塑料制品是不可能一次成型的，成型，这类塑料制品是不可能一次成型的，只能分解成大小不同厚薄相近的零件分别成只能分解成大小不同厚薄相近的零件分别成型，然后再组合在一起，工

9、艺过程极为麻烦。型，然后再组合在一起，工艺过程极为麻烦。由于气辅注塑能成型投影面积大，而且厚薄由于气辅注塑能成型投影面积大，而且厚薄相差悬殊的塑料制品，据此可以重新进行制相差悬殊的塑料制品，据此可以重新进行制品设计，将多个零件合成一体一次成型。电品设计，将多个零件合成一体一次成型。电视机前框可作为一个例子。视机前框可作为一个例子。气体辅助注射成型气体辅助注射成型16适宜成型的制品适宜成型的制品例子例子:电视机前框改为气辅注塑成型，制件经重新设电视机前框改为气辅注塑成型，制件经重新设计后，重量减轻了计后，重量减轻了26，零件数减少了，零件数减少了54。气体辅助注射成型气体辅助注射成型17适宜成型

10、的制品适宜成型的制品例子例子:马自达汽车保险杠。马自达汽车保险杠。用气辅成型克服了表面凹陷，用气辅成型克服了表面凹陷，用填充用填充PP制造的保险杠增加了加强筋后其刚性增加制造的保险杠增加了加强筋后其刚性增加60，减震器也不再需要了。壁厚仅减震器也不再需要了。壁厚仅2.8mm，比多个零件组合构，比多个零件组合构成的前后保险杠分别减轻了成的前后保险杠分别减轻了37及及24的重量。的重量。气体辅助注射成型气体辅助注射成型18洗衣机洗衣机制品旋转冀的根制品旋转冀的根部的厚度是壁厚部的厚度是壁厚的的3.5倍，决定了倍，决定了注塑成型的周期注塑成型的周期,因此希望用气辅因此希望用气辅成型成型.气体辅助注射

11、成型气体辅助注射成型19洗衣机例子洗衣机例子模 拟 软 件 预模 拟 软 件 预测 到 了 与 实测 到 了 与 实际 一 样 的 气际 一 样 的 气体穿透体穿透-手指手指效应效应.气体辅助注射成型气体辅助注射成型20洗衣机例子洗衣机例子塑 料 温 度 的塑 料 温 度 的 降 低 使 成 型降 低 使 成 型周期从周期从70S到到4 3 S 减 少 了减 少 了38%。气体辅助注射成型气体辅助注射成型21洗衣机例子洗衣机例子体积收缩的减少体积收缩的减少提高了制品的圆提高了制品的圆度度50%至至75%；制品重量减少了制品重量减少了12%.气体辅助注射成型气体辅助注射成型22托盘托盘气体辅助注

12、射成型气体辅助注射成型23管管气体辅助注射成型气体辅助注射成型24铲子铲子气体辅助注射成型气体辅助注射成型25把手把手气体辅助注射成型气体辅助注射成型26把手把手气体辅助注射成型气体辅助注射成型27Philips医用器材零件医用器材零件气体辅助注射成型气体辅助注射成型28方向盘方向盘气体辅助注射成型气体辅助注射成型29卡车前部零件卡车前部零件气体辅助注射成型气体辅助注射成型30外装饰条外装饰条气体辅助注射成型气体辅助注射成型31剪草机的扶手剪草机的扶手气体辅助注射成型气体辅助注射成型32车内抓紧用的手柄车内抓紧用的手柄气体辅助注射成型气体辅助注射成型33键键气体辅助注射成型气体辅助注射成型34

13、调节椅子用的操纵杆调节椅子用的操纵杆气体辅助注射成型气体辅助注射成型35调节车用变速器的操纵杆调节车用变速器的操纵杆气体辅助注射成型气体辅助注射成型36进气阀结构进气阀结构Cinpres 公司进气阀例子公司进气阀例子气体辅助注射成型气体辅助注射成型37内内 容容l 概概 述述l 气辅成型中的制品设计原则气辅成型中的制品设计原则l 气辅成型的模具设计气辅成型的模具设计气体辅助注射成型气体辅助注射成型38(气辅气辅)制品设计原则制品设计原则塑料的气道部分和实心部分的壁厚应相差悬殊，以确保气体塑料的气道部分和实心部分的壁厚应相差悬殊，以确保气体在预定的通道内流动，而不会进入邻近的实心部分，如果气在预

14、定的通道内流动，而不会进入邻近的实心部分，如果气体穿透到实心部位将其淘空，则产生所谓的手指效应，这将体穿透到实心部位将其淘空，则产生所谓的手指效应，这将影响制品的总体强度和刚性。影响制品的总体强度和刚性。气体辅助注射成型气体辅助注射成型39(气辅气辅)制品设计原则制品设计原则塑件的壁厚除了棒状手把类制品外，对于塑件的壁厚除了棒状手把类制品外，对于非气体通道的平板区而言壁厚不宜大于非气体通道的平板区而言壁厚不宜大于3.5mm。壁厚过大也会使气体穿透到平板。壁厚过大也会使气体穿透到平板区，产生手指效应。区，产生手指效应。气体辅助注射成型气体辅助注射成型40内内 容容l 概概 述述l 气辅成型中的制

15、品设计原则气辅成型中的制品设计原则l 气辅成型的模具设计气辅成型的模具设计气体辅助注射成型气体辅助注射成型41进气方式进气方式通过机器的喷咀进气通过机器的喷咀进气通过模具型腔进气通过模具型腔进气通过模具中的流道进气通过模具中的流道进气气体辅助注射成型气体辅助注射成型42进气方式进气方式通过机器的喷咀通过机器的喷咀气体辅助注射成型气体辅助注射成型43进气方式进气方式通过模具内进气通过模具内进气气体辅助注射成型气体辅助注射成型44进气位置进气位置通过模具型腔进气通过模具型腔进气气体辅助注射成型气体辅助注射成型45进气位置进气位置通过模具型腔进气通过模具型腔进气气体辅助注射成型气体辅助注射成型46制

16、品形状制品形状-加强筋加强筋普通塑件加强筋的厚度应比塑件主体壁厚薄普通塑件加强筋的厚度应比塑件主体壁厚薄(约为其一半约为其一半)，即使这样也免不了在加强筋所，即使这样也免不了在加强筋所在壁的对面产生凹陷，因此应尽量少采用。在在壁的对面产生凹陷，因此应尽量少采用。在气辅注塑中加强筋可设计得比塑件主体壁厚大气辅注塑中加强筋可设计得比塑件主体壁厚大得多，作为气体通路，不但可避免产生凹陷，得多，作为气体通路，不但可避免产生凹陷，而且可大大地增加塑件的刚度，粗大的加强筋而且可大大地增加塑件的刚度，粗大的加强筋通常不会增加制品总重，因为平板部分可减薄，通常不会增加制品总重，因为平板部分可减薄，在筋中的大量

17、气体也可减轻重量。在筋中的大量气体也可减轻重量。气体辅助注射成型气体辅助注射成型47气道形状与筋的关系气道形状与筋的关系参考下面的数据或许可以避免手指效应和缩痕。参考下面的数据或许可以避免手指效应和缩痕。气体辅助注射成型气体辅助注射成型48气道形状与筋气道形状与筋气体辅助注塑成型制品上筋的设计参考，气体辅助注塑成型制品上筋的设计参考，s为塑件为塑件主体的壁厚。主体的壁厚。气体辅助注射成型气体辅助注射成型49气道形状与筋气道形状与筋气体辅助注射成型气体辅助注射成型50气道形状与筋气道形状与筋下面是复印机门的例子下面是复印机门的例子,3mm,3mm的壁厚也没产生手指效应的壁厚也没产生手指效应,当然

18、当然这还与材料与气道的尺寸有关这还与材料与气道的尺寸有关.气体辅助注射成型气体辅助注射成型51气道形状与筋气道形状与筋气道的末端应该渐变气道的末端应该渐变,不要突然结束不要突然结束,否则气体可能否则气体可能进入薄壁处或者出现缩痕进入薄壁处或者出现缩痕.气体辅助注射成型气体辅助注射成型52制品形状制品形状-横截面横截面棒状制品棒状制品气体辅助注射成型气体辅助注射成型53制品形状制品形状-横截面横截面棒状制品棒状制品气体辅助注射成型气体辅助注射成型54制品形状制品形状-长度长度气体辅助注射成型气体辅助注射成型55制品形状制品形状-圆角圆角气体辅助注射成型气体辅助注射成型56气道布局气道布局-平板制

19、品平板制品气道布局不气道布局不好可能导致好可能导致手指效应或手指效应或者气体冲破者气体冲破制品表面。制品表面。气体辅助注射成型气体辅助注射成型57气道布局气道布局-平板制品平板制品一般一个进气点只充填一个气道一般一个进气点只充填一个气道,如果多个气道如果多个气道相交可能导致熔结痕和缩痕相交可能导致熔结痕和缩痕.气体辅助注射成型气体辅助注射成型58气道布局气道布局气体辅助注射成型气体辅助注射成型59气道长度气道长度-预填充熔体量预填充熔体量气体辅助注射成型气体辅助注射成型60气道长度气道长度控制气体穿透长度的办法还有过溢出法或特殊的抽控制气体穿透长度的办法还有过溢出法或特殊的抽模芯法。过溢出法可

20、较准确地控制气体通道长度模芯法。过溢出法可较准确地控制气体通道长度.FLASHFLASH气体辅助注射成型气体辅助注射成型61气道长度气道长度下图为抽模芯法形成和控制气体通道的模具下图为抽模芯法形成和控制气体通道的模具.FLASH气体辅助注射成型气体辅助注射成型62气道长度气道长度满射成型时气体通道是由于塑料熔体冷却收满射成型时气体通道是由于塑料熔体冷却收缩形成的，所形成气道长度主要取决于原材缩形成的，所形成气道长度主要取决于原材料体积收缩率，体积大小和气道断面尺寸，料体积收缩率，体积大小和气道断面尺寸，对于对于ABS、聚苯乙烯类塑料虽然其模塑收缩、聚苯乙烯类塑料虽然其模塑收缩率只有率只有0.6

21、0.8，但注塑时熔体体积收，但注塑时熔体体积收缩率仍有缩率仍有10。对于。对于PE、PP类塑料其体积类塑料其体积收缩率可达收缩率可达20，即气体约占，即气体约占20体积。体积。气体辅助注射成型气体辅助注射成型63气道长度气道长度如图所示的制品总体积为如图所示的制品总体积为100单位体积单位，用单位体积单位，用PP成型时体积收缩率为成型时体积收缩率为20%,如果气体通道横截面如果气体通道横截面积为积为1个单位面积个单位面积,则气道的长度为则气道的长度为20个单位个单位,能满能满足要求足要求.但对体积收缩率为但对体积收缩率为10%的的ABS则达不到要则达不到要求求.可以把气道的外围尺寸设计成可以把

22、气道的外围尺寸设计成1X1单位面积单位面积,则则气道的尺寸变成气道的尺寸变成0.5个单位面积个单位面积.这样便能使气道的这样便能使气道的长度变成长度变成20个单位。个单位。气体辅助注射成型气体辅助注射成型64翘曲和变形翘曲和变形气辅成型能消除制品气辅成型能消除制品的翘曲和变形吗？的翘曲和变形吗？气体辅助注射成型气体辅助注射成型65翘曲和变形翘曲和变形气体辅助注射成型气体辅助注射成型66剩余壁厚剩余壁厚-注入树脂量注入树脂量太少太少太多太多气体辅助注射成型气体辅助注射成型67剩余壁厚剩余壁厚-注入树脂量注入树脂量气体辅助注射成型气体辅助注射成型68剩余壁厚剩余壁厚-模温模温以以PC（Makrol

23、on 2458）为例子，模温变化大于）为例子，模温变化大于 30C而而制品的壁厚基本上不变，平均壁厚的改变量仅制品的壁厚基本上不变，平均壁厚的改变量仅 0.02mm.气体辅助注射成型气体辅助注射成型69剩余壁厚剩余壁厚-熔体温度和粘度熔体温度和粘度以以 Durethan PA6 为例，熔休温度增加为例，熔休温度增加50C对制品的壁厚也只稍微对制品的壁厚也只稍微有点影响，尽管相应的粘度变化量达到了有点影响，尽管相应的粘度变化量达到了 65%；再用改变材料的方法，；再用改变材料的方法，使粘度增加一倍后，制品的剩余壁厚也基本上没什么变化。所以结论是：使粘度增加一倍后，制品的剩余壁厚也基本上没什么变化

24、。所以结论是：这两个参数似乎对制品的剩余壁厚影响不是很明显。这两个参数似乎对制品的剩余壁厚影响不是很明显。气体辅助注射成型气体辅助注射成型70剩余壁厚剩余壁厚-熔体温度熔体温度对对PC（Makrolon 2458）有相似的结果，尽管制品的剩）有相似的结果，尽管制品的剩余壁厚要随熔体温度的增加而减小，但也只有不到余壁厚要随熔体温度的增加而减小，但也只有不到0.5mm.气体辅助注射成型气体辅助注射成型71剩余壁厚剩余壁厚-气压气压对对PC（Makrolon 2458）的实验结果显示：即使气压增）的实验结果显示：即使气压增加了一倍，而制品的剩余壁厚也基本上没什么变化。加了一倍，而制品的剩余壁厚也基本

25、上没什么变化。气体辅助注射成型气体辅助注射成型72剩余壁厚剩余壁厚-气体延迟时间气体延迟时间延迟时间较短时，对制品的壁厚影响不大，而延迟时间较长延迟时间较短时，对制品的壁厚影响不大，而延迟时间较长时也基本上只是增加了进气前的塑料冻结层的厚度。时也基本上只是增加了进气前的塑料冻结层的厚度。气体辅助注射成型气体辅助注射成型73剩余壁厚剩余壁厚-气体延迟时间气体延迟时间对对PC（Makrolon 2458）的实验结构显示：延迟时间的）的实验结构显示：延迟时间的增加肯定会稍微增加制品的剩余壁厚，但下图中只增加不到增加肯定会稍微增加制品的剩余壁厚，但下图中只增加不到0.40mm.气体辅助注射成型气体辅助

26、注射成型74剩余壁厚剩余壁厚-材料材料下图表明，材料对制品的剩余壁厚有比较明显的影响。下图表明，材料对制品的剩余壁厚有比较明显的影响。气体辅助注射成型气体辅助注射成型75剩余壁厚剩余壁厚-填料填料下图表明了矿物和纤维等填料对下图表明了矿物和纤维等填料对PA气辅成型制品的剩余壁气辅成型制品的剩余壁厚的影响程度。厚的影响程度。气体辅助注射成型气体辅助注射成型76剩余壁厚剩余壁厚-制品形状制品形状型腔的横截面积对制品的剩余壁厚有比较大的影响，型腔的横截面积对制品的剩余壁厚有比较大的影响，一般是截面积越大则剩余壁厚也越大一般是截面积越大则剩余壁厚也越大.气体辅助注射成型气体辅助注射成型77Weld l

27、ine传统的预测熔结痕的方法对气辅成型不适用传统的预测熔结痕的方法对气辅成型不适用.气体辅助注射成型气体辅助注射成型78可能的问题可能的问题-气道太短气道太短气体辅助注射成型气体辅助注射成型79可能的问题可能的问题-气道太短气道太短解决方案：解决方案：减少熔体注入量减少熔体注入量 减少延迟时间减少延迟时间 增加气体压力增加气体压力 注意模具排气注意模具排气 增加浇口尺寸增加浇口尺寸 气体辅助注射成型气体辅助注射成型80可能的问题可能的问题-短射短射气体辅助注射成型气体辅助注射成型81可能的问题可能的问题-短射短射解决方案：解决方案：增加熔体注入量增加熔体注入量 提高喷咀温度提高喷咀温度 提提

28、高高 背背 压压 增加气体压力增加气体压力 保持气针未堵保持气针未堵 检查气体是否用完检查气体是否用完 注意模具排气注意模具排气 增加浇口和流道尺寸增加浇口和流道尺寸 增加气体进入口尺寸增加气体进入口尺寸 气体辅助注射成型气体辅助注射成型82可能的问题可能的问题-气体冲破气体冲破气体辅助注射成型气体辅助注射成型83可能的问题可能的问题-气体冲破气体冲破解决方案：解决方案：增加熔体注入量增加熔体注入量 增加延迟时间增加延迟时间 降低气体压力降低气体压力 增加注射速度增加注射速度 增加熔体温度增加熔体温度 气体辅助注射成型气体辅助注射成型84可能的问题可能的问题-内部起泡内部起泡原因是气体进入了熔

29、体里原因是气体进入了熔体里.气体辅助注射成型气体辅助注射成型85可能的问题可能的问题-内部起泡内部起泡解决方案：解决方案：增加气体保压时间增加气体保压时间 缓慢地释放气体缓慢地释放气体 增加延迟时间增加延迟时间 降低气体压力降低气体压力 保持材料干燥保持材料干燥 降低熔体温度降低熔体温度 改变塑料材料改变塑料材料 气体辅助注射成型气体辅助注射成型86可能的问题可能的问题-手指效应手指效应气体辅助注射成型气体辅助注射成型87可能的问题可能的问题-手指效应手指效应解决方案：解决方案：增加熔体注入量增加熔体注入量 增加气体注入时间增加气体注入时间 增加气体延迟时间增加气体延迟时间 降低气体压力降低气

30、体压力 增加气道高度尺寸增加气道高度尺寸 减小主要壁厚尺寸减小主要壁厚尺寸 气体辅助注射成型气体辅助注射成型88可能的问题可能的问题-制品破裂制品破裂浇口封闭，气体尚未排除的结果。浇口封闭，气体尚未排除的结果。气体辅助注射成型气体辅助注射成型89可能的问题可能的问题-制品破裂制品破裂解决方案：解决方案：改善气体的排除方法改善气体的排除方法 气体辅助注射成型气体辅助注射成型90影响气辅成型的五因素影响气辅成型的五因素Material Data Rheological Behavior Thermal BehaviorPart Geometry Categories Injection Point Location Part DesignProcess Parameters Delay Time Gassing Time Degree of Prefill Melt/Mold Wall TemperatureMachine Data Gassing Position/Location Concept of Gassing Unit Process VariantProcess Analysis Mathematical Modeling Experiments Finite Element Methods