注塑件结构设计及工艺介绍课堂PPT

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1、1注塑件结构设计及工艺介绍主讲人：赵再朝培训课时:2h培训内容一、塑料的概念及材质分类一、塑料的概念及材质分类二、注射成型介绍二、注射成型介绍三、注塑件设计注意事项三、注塑件设计注意事项四、注塑机简介四、注塑机简介五、模具介绍五、模具介绍六、注塑原材料特性六、注塑原材料特性-以以POMPOM为例为例七、注塑工艺参数七、注塑工艺参数八、塑料件缺陷八、塑料件缺陷1.1、塑料的定义、塑料的定义 塑料塑料以树脂为主要成分，加入或不加入其他配合材料(助剂)构成的，在加热、加压条件下可塑的高分子材料。塑料的英文名是plastic，俗称：塑胶。一、塑料的概念及材质分类一、塑料的概念及材质分类天然气塑料的基本

2、原料是低分子碳、氢化合物。提炼和合成出来的人造树脂。1.2、塑料的来源、塑料的来源石油煤裂解物一、塑料的概念及材质分类一、塑料的概念及材质分类通用通用塑料塑料工程工程塑料塑料功能功能塑料塑料产量大，价格底，产量大，价格底，性能一般性能一般优异的机械性能，电性能，化优异的机械性能，电性能，化学性能，耐热性，耐磨性和尺学性能，耐热性，耐磨性和尺寸稳定性，工程塑料的产量相寸稳定性，工程塑料的产量相对较少，价格较贵对较少，价格较贵具有特种功能的具有特种功能的塑料塑料1.31.3、塑料材料的分类、塑料材料的分类 按照基本性能按照基本性能一、塑料的概念及材质分类一、塑料的概念及材质分类热固性热固性热塑性热

3、塑性在特定温度范围内，能反复加热软化却硬化的塑料。这类塑料基本是以聚合反应所得到的材料（树脂）为基础制成的，受热时不产生化学交联。因而当它再一次受热时仍具有可塑性，如聚乙烯，聚丙烯、聚苯乙烯，聚碳酸酯等。受热后能成为不熔性物质的塑料，这类塑料基本以缩聚反映所得到的树脂为基础制成，受热时发生化学变化使线型分子结构的树脂转变为体形结构的高分子化合物，当它再次受热时，就不再具有可塑性，如酚醛塑料和氨基塑料等1.31.3、塑料材料的分类、塑料材料的分类 按受热所呈现的基本行为按受热所呈现的基本行为一、塑料的概念及材质分类一、塑料的概念及材质分类1.31.3、塑料材料的分类、塑料材料的分类 按照分子受热

4、特性按照分子受热特性一、塑料的概念及材质分类一、塑料的概念及材质分类1.31.3、塑料材料的分类、塑料材料的分类 按照分子受热特性按照分子受热特性一、塑料的概念及材质分类一、塑料的概念及材质分类1.31.3、塑料材料的分类、塑料材料的分类 按照分子受热特性按照分子受热特性一、塑料的概念及材质分类一、塑料的概念及材质分类1.31.3、塑料材料的分类、塑料材料的分类 按照分子受热特性按照分子受热特性一、塑料的概念及材质分类一、塑料的概念及材质分类二、注射成型介绍二、注射成型介绍注塑成型：将颗粒状或粉末状塑料置于注射机料筒内加热，使其熔融后用推杆或旋转螺杆施加压力，使料筒内的胶注塑成型：将颗粒状或粉

5、末状塑料置于注射机料筒内加热，使其熔融后用推杆或旋转螺杆施加压力，使料筒内的胶料丛喷嘴和模具的浇注系统注射到模具型腔中冷却成型的方法。料丛喷嘴和模具的浇注系统注射到模具型腔中冷却成型的方法。二、注射成型介绍二、注射成型介绍3.1 注塑件的模具设计的两个基本要求三、注塑件设计注意事项三、注塑件设计注意事项三、注塑件设计注意事项三、注塑件设计注意事项3.2 塑料件壁厚均匀的重要性不论模具浇口在什么位置，都容易产生成型不良如果设计者选择了错误的浇口，成型加工时几乎不可能从优化如果设计者选择了错误的浇口，成型加工时几乎不可能从优化加工参数来矫正由此产生的后果加工参数来矫正由此产生的后果3.3 注塑件设

6、计时应合理考虑圆角设计用正确的圆角设计保证壁厚均匀三、注塑件设计注意事项三、注塑件设计注意事项3.4注塑件设计时应考虑塑料壁厚均匀三、注塑件设计注意事项三、注塑件设计注意事项用加强筋的方式来改善塑料件壁厚差差的的结结构构设设计计好好的的结结构构设设计计3.5 注塑件设计时应考虑模具强度三、注塑件设计注意事项三、注塑件设计注意事项有细长狭缝的塑料结构设计有细长圆孔的设计有尖角的塑料结构设计差差的的结结构构设设计计好好的的结结构构设设计计3.6 注塑件设计时应考虑模具简化（减少模具动作）三、注塑件设计注意事项三、注塑件设计注意事项有模具侧向抽芯塑料结构设计有尖角的塑料结构设计差差的的结结构构设设计

7、计好好的的结结构构设设计计3.7 合理设计加强筋三、注塑件设计注意事项三、注塑件设计注意事项3.7 合理设计加强筋三、注塑件设计注意事项三、注塑件设计注意事项3.7 合理设计加强筋三、注塑件设计注意事项三、注塑件设计注意事项在塑料设计中，十字结构是最好的，因为它能应付许多不同的负荷排列变化）。正确设计的可承受预期应力的十字结构，可以确保在整个制品上的应力均匀分布。在的十字交叉处形成的节点代表材料的积聚，但可以将节点中心挖空,以防止产生问题。还必须注意，不要在交叉处和组件的边相交的地方形成材料积聚。3.8 合理设计脱模角度三、注塑件设计注意事项三、注塑件设计注意事项脱模斜度的重要性在于它能使脱模

8、容易及防翘曲脱模斜度的重要性在于它能使脱模容易及防翘曲备注：备注：FSU 产品产品POM材料推荐使用材料推荐使用0.5度拔模度拔模 四、注塑机简介四、注塑机简介分类注塑机的分类注塑机的分类按结构分：按结构分：.立式注塑成型机立式注塑成型机注塑机的注塑柱塞（或螺杆）垂直设置，锁模装置的移动模板也沿垂直方向移动。.卧式注塑成型机卧式注塑成型机注塑机的注塑柱塞（或螺杆）与模板的合模运动均沿水平方向装设，并且多数在一条直线上（或相互平行），它是目前使用最广泛的注塑成型机。.角式注塑成型机角式注塑成型机注塑机的注塑柱塞（或螺杆）与合模方向相互垂直，大型角式注塑成型机注塑料筒和合模运动均与地面水平布置。立

9、式注塑成型机立式注塑成型机 角式注塑成型机角式注塑成型机卧式注塑成型机卧式注塑成型机五、模具介绍五、模具介绍总括基本上，模具是一座热交换器，使热塑性塑料的熔胶在模穴内凝固成需要的形状及尺寸。模具分类两板模三板模五、模具介绍五、模具介绍部件简介两板模两板模三板模三板模二板式模具和三板式模具的不同点二板式模具和三板式模具的不同点项目二板式模具三板式模具1.浇口位置常见边浇口浇口自由选择2.浇口形式有限制自由3.成型周期短长4.模具结构简单复杂5.模具费用便宜昂贵6.成型制品小制品,成型后需切断浇口大制品,成型后不需切断浇口五、模五、模具介具介绍绍不同点比较普通浇注系统（冷流道系统）普通浇注系统（冷

10、流道系统）它通常包括：竖浇道(sprue)、冷料井(cold slug well)、主流道(main runner)、分枝流道(Branch runner)、浇口(gates)。五、模五、模具介具介绍绍冷流道系统热流道浇注系统热流道浇注系统热流道内尚未射进模穴的塑料会维持在熔融状态，等充填下一个塑件时再进入模穴，所以不会变成浇口废料。热流道系统也称作热歧管系统(hot manifold systems)或无流道成形(runnerless molding)。常用的热流道系统包括：绝热式加热式(内热式和外热式)五、模五、模具介具介绍绍热流道系统介绍热流道种类优 点缺 点绝热式设计较简单成本较低 会

11、在浇口处产生不必要的凝固层。必须以短周期时间维持熔融状态。需要较长的起动时间以到达稳定的熔胶温度。有充填不均之问题。内部加热式改善热分布情形 成本较高，设计较复杂。应注意流动平衡和复杂的温度控制。应考虑模具的不同组件之间的热膨胀。外部加热式改善热分布情形温度控制较佳 成本较高，设计较复杂。应考虑不同的模具组件之间的热膨胀。五、模五、模具介具介绍绍热流道系统分类热流道系统加热原理热流道系统加热原理内加热系统内加热系统外加热系统外加热系统StructureRadiusSolidified meltFluid meltHeating elementTemperature加热原件加热原件熔融塑料熔融塑

12、料型腔型腔温度温度StructureHeating elementsMeltTemperatureRadius熔融塑料熔融塑料加热原件加热原件喷嘴喷嘴温度温度五、模五、模具介具介绍绍热流道系统加热原理浇口直接与塑料件相连,把塑料件熔体引入型腔.浇口是浇注系统的关键部位,浇口的形状和尺寸对塑料件的影响很大,浇口在大多数情况下是整个流道系统中断面尺寸最小的部分,对充模流动起着控制作用浇口的分类:按断口形状分:圆形常见有针点浇口针点浇口、潜伏式浇口、主流道形浇口；矩形常见有边缘浇口、凸片浇口；狭缝形常见有扇形口、薄膜式浇口；五、模五、模具介具介绍绍浇口介绍边缘浇口边缘浇口 凸片浇口凸片浇口 重迭浇口

13、重迭浇口 主流道形浇口主流道形浇口 针点浇口针点浇口 潜伏式浇口潜伏式浇口圆形断面圆形断面矩形断面矩形断面狭缝形断面狭缝形断面扇形浇口扇形浇口 薄膜式浇口薄膜式浇口 盘状浇口盘状浇口 五、模五、模具介具介绍绍浇口介绍1.设计恰当的浇口可以均匀迅速、单一方向地传送熔胶以充填模穴，并且获得适当的凝固时间来冷却塑件。2.浇口应该射在非功能区、非外观区等适当位置。3.浇口设置在塑件的最厚部位，让塑料从厚区流向薄区，有助于获得良好的流动路径和保压路径。4.将浇口位置应设置在塑件中央，可以使熔胶流动到塑件的各个极端位置都有相同的流动长度。5.浇口的位置必须让模穴内的气体于射出成形时逃逸出，6.浇口位置与尺

14、寸的设计也应该要避免喷射流现象7.良好设计的浇口必须防止熔胶逆流 8.射出成形的数值模拟分析是用来比较不同浇口设计的效果之有效工具 五、模五、模具介具介绍绍浇口设计原则点浇口设计点浇口设计（油泵（油泵 法兰常用浇口设计法兰常用浇口设计）合理的浇口形状设计不合理的浇口形状设计五、模五、模具介具介绍绍浇口设计案例产品产品 公（凹公（凹,定定)模模 母（凸母（凸,动）模仁、动）模仁、排气槽五、模五、模具介具介绍绍成型零部件热塑性塑件的射出成形中，模具的冷却时间占整个周期的2/3以上，如图所示。效率好的冷却回路可以缩减冷却时间，增加产能。再者，均匀的冷却可以降低残留应力，维持塑件尺寸的精度与稳定性，进

15、而改良塑件品质。五、模五、模具介具介绍绍模具冷却系统典型的模具冷却系统如图所示，包括下列组件：模温控制单元 泵 冷媒供应歧管 管路(hoses)模具内的冷却孔道(channels)冷媒收集歧管五、模五、模具介具介绍绍模具冷却系统六、注塑原材料特性六、注塑原材料特性-以以POMPOM为例为例英文名称:Polyoxymethylene(Polyformaldehyde)比重:1.41-1.43克/立方厘米 成型收缩率:1.2-3.0%成型温度：170-200 干燥条件：POM吸湿性小，加工前一般不需干燥。必要时，可在90100下，干燥24h。POM是热敏性塑料，热敏性塑料，240下会严重分下会严重

16、分解解。在在210下。停留时间不能超过下。停留时间不能超过20min；即使在190下，停留时间最好也不能超过1h。注塑时，在保证物料流动性的前提下，应尽量选用较低的成型温度和较短的受热时 由于由于POM结晶度高、体积收缩大，为结晶度高、体积收缩大，为防止制品出现空洞、凹痕等缺陷，必防止制品出现空洞、凹痕等缺陷，必须要有足够的保压时间进行补缩。一须要有足够的保压时间进行补缩。一般制品越厚，保压时间越长。般制品越厚，保压时间越长。5 注塑工艺参数注射成型原理(POM 为例)1CM3 固体固体POM重量为重量为1.414g1CM3 模具型腔模具型腔1CM3 液体液体POM重量约为重量约为1.148g

17、 加入保压工艺后，得到的重加入保压工艺后，得到的重量为量为1.414gSolidliquidsolidcavity注塑冷却收缩1 X 101.019%CM3 模具型腔模具型腔liquidcavity注塑冷却收缩Solid注塑切换点注塑切换点Switch over point=1.148/1.414=81.2%Conti 内部标准内部标准88%92%POM缩水率缩水率七、注塑工艺参数注塑保压切换点有三种方法有三种方法:1.位置切换方法从螺杆计量位置开始射出至切换位置,就切换成保压.2.压力切换方法从螺杆计量位置开始射出,当最终压力达到设定的压力,就切换成保压.3.时间切换方法从计量位置开始射出,

18、超过设定时间后就切换成保压.这三种切换方法中,位置切换方法用得最多.一般以残留量(缓冲垫)为3mm5mm左右来设定螺杆计量.Filling PhasePressurization PhaseCompensation Phase七、注塑工艺参数注塑机操作界面压力传感器和模温机压力传感器和模温机压力传感器以及压力曲线图压力传感器以及压力曲线图模温机模温机压力传感器压力传感器七、注塑工艺参数压力传感器和模温机压力传感器压力传感器压力曲线图压力曲线图PT七、注塑工艺参数压力传感器不好的型腔压力曲线图好的型腔压力曲线图七、注塑工艺参数压力曲线图Melt temperature No machine se

19、t points.Melt temperature is the temperature of the molten plastic in a free shot.It is expressed in degrees centigrade七、注塑工艺参数塑料熔融温度测量Melt temperature No machine set points.Melt temperature is the temperature of the molten plastic in a free shot.It is expressed in degrees centigrade七、注塑工艺参数塑料熔融温度测量

20、Melt temperature No machine set points.Melt temperature is the temperature of the molten plastic in a free shot.It is expressed in degrees centigrade七、注塑工艺参数塑料熔融温度测量Mould temperature The average temperature of the mould surface measured after the system hasattained thermal equilibrium and immediatel

21、y after opening the mould.One specification fixed mould half and one ejector half and the measurement pointsIt is expressed in degrees centigrade七、注塑工艺参数塑料熔融温度测量产品重量的稳定性是考察工艺稳定性的重要指标同样对重量的测量也需要注意测量的精度按产品的重量等级,选择合适的测量仪器.零件重量(g)测量仪器()0.99 .000019.9 0.0001099 00.00100999 000.0七、注塑工艺参数注射成型件重量测量八、塑料件缺陷(成

22、型不良及对策)1充填不足树脂没有充填到模具型腔角落对策树脂的流动性不足内压不足提高最大射出压力和射出速度提高模具温度和树脂温度可塑化不足提高背压提高料筒后部的温度气体空气造成注射不足模具排气不足在模具厚度不均的较薄的部位更容易发生这种情况减慢射出速度可使排气通畅有时减小锁模力也能解决排气不良以消除充填不足一模多穴的模具部分充填不足加快射出速度使其能均匀充填如果在加快速度以后造成峰压过大的现象要调整保压转换位置抑制峰压2毛边熔融树脂流入的分割面和型芯的接合面等的间隔成形后会发生毛边对策确认是否在正常的锁模力条件下发生毛边降低树脂温度和模具温度减慢射出速度变更保压转换位置降低峰压在成形品发生了充填

23、不足要使模具内的流动良好要提高树脂温度模具温度21充填不足和毛边同时存在流道和浇口附近有毛边,成形品末端部分充填不足.(1).设定多段射出故意以短射来成形,将充填不足和毛边部分的速度变更.(2).提高模具温度,树脂温度,改善流动性,减慢射出速度如果在减慢射出速度后发生了充填不足,就将这部分的射出速度加快.(3).确认模具浇口的平衡度.八、塑料件缺陷(成型不良及对策)3.气泡空洞在成形品内部出现的空洞由成形品的体积收缩差引起厚度部分的空洞树脂中的水分和气体成泡后就变成了气泡对策对于气泡为防止树脂的热分解而降低树脂温度同时施加背压防止空气进入树脂中对于空洞模具设定引起空洞的很多可延长保压时间提高模

24、具温度为防止空气的吸入减少螺杆的后退距离降慢后退速度厚度变化较大的成形品模具内气体难排出去或者吸入空气要放慢射出速度4.缩痕成形品表面发生凹陷现象对策降低模具温度和树脂温度减慢射出速度延长保压时间八、塑料件缺陷(成型不良及对策)4.缩痕成形品表面发生凹陷现象对策降低模具温度和树脂温度减慢射出速度延长保压时间5.流痕以浇口方向为中心树脂流动的痕迹以同心圆的形状在成形品的表面刻印的现象对策提高树脂温度和模具温度必要时变更射出速度如果在变更射出速度以后仍无法消除就必须对模具进行检查和修理出现水波纹的场合要提高水波纹部位的速度主要是因为射出速度慢在充填过程中冷却由于粘度高而出现年轮状的皱纹浇口部失去光

25、泽的部分要使用射出多段减慢这一部分的速度八、塑料件缺陷(成型不良及对策)6.喷射痕型腔内由于高速度射出成形材料喷出与模具壁面接触后冷却这部分材料与充填的材料不能融着而无法得到理想的光泽度原因射出速度过快树脂温度和模具温度过低而发生对策使用多段射出减慢开口部的射出速度提高树脂温度和模具温度八、塑料件缺陷(成型不良及对策)7.开裂和白化在成形品的表面有很小的开裂,尤其是有尖锐的角的产品较会发生开裂现象.白化现象是由于脱模不良施加了不必要的压力而使这部分发白.原因和对策:开模时脱模不良,充填过高,要降低树脂和模具温度.使用脱模剂,减慢射出速度.8.光泽度不良要有好的转印,必须提高模具温度,树脂温度,

26、加快射出速度.压力的变动不要激烈,成形时不要有振动.模具的研磨不好,脱模剂用得过多.9.变形和扭曲从模具取下来的成形品,如果是平衡方向的变形叫“变形”如果是对角成的变形叫“扭曲”对策模具设计和模具温度调整有降低树脂温度和模具温度提高保压充填压力过高时提高树脂温度加快射出速度一旦保压第一段的压力下降在第2段再提高压力成形品内部的密度不均匀会发生变形这时要提高保压八、塑料件缺陷(成型不良及对策)10.熔接痕两种树脂合流部分出现熔接痕原因:树脂粘度过高射出速度慢对策:提高树脂温度和模具温度加快射出速度型腔内的空气和挥发成份若妨碍树脂的合流要减慢射出速度針 式 澆 口 時熔 接 線邊 澆 口 時熔 接

27、 痕澆 口厚 度 變 化八、塑料件缺陷(成型不良及对策)11.银条树脂的流动方向发生银白条原因和对策:树脂的干燥不足在料筒内蒸发的水分发生气泡树脂干燥要充分厚度变动大的成形品模具内的气体难以排出放慢射出速度在输送树脂时从料斗下来的树脂有空气夹杂一直到喷嘴提高背压降低回转数料斗下要充分冷却降低料筒后部的温度树脂分解的气体和螺杆后退太多而引起降低树脂温度料筒内滞留时间不要太长调整螺杆返回量八、塑料件缺陷(成型不良及对策)12.脱模不良成形品粘在模具的母模或公模上脱模变得困难原因和对策:模具设计不良射出速业不快降低最大射出压力减慢射出速度降低树脂温度使用脱模剂如果粘在模具的固定侧采用注料口脱离的方法

28、很有效13.烧焦由于树脂过热而使成形品表面变色成形品的头部凸起部分由于树脂的阻力而使树脂烧焦发黑原因:树脂温度过高或者是型腔内滞留的空气无法排出去会引起绝热压缩现象而烧焦树脂对策:减慢射出速度降低树脂温度树脂不要在料筒内长期滞留清扫或加大模具排气孔若螺杆或螺杆尖头磨损要更换磨损件烧焦烧焦八、塑料件缺陷(成型不良及对策)14.黑条成形品有黑筋和斑点原因和对策:是树脂熔融时的热分解物降低树脂温度放慢射出速度螺杆料筒如果有破损破损部分附着的树脂会引起热分解成为黑条要更换磨损部件黑斑黑斑 黑条黑条八、塑料件缺陷(成型不良及对策)15.残留应力成形品成形时（成形过程中或成形后）会发生应力也就是成形品的应变现象一般称残留应力残留应力的发生原因:射出保压时型腔内如果注入过量的树脂不均匀的厚度会造成收缩率的差别在脱模插入时也会发生对策:提高树脂温度模具温度降低最大射出压力缩短保压时间通过浇口形状的变化如多点的点浇口边浇口和薄片浇口八、塑料件缺陷(成型不良及对策)62若有不当之处，请指正，谢谢！