注塑件结构设计及工艺介绍

注塑件结构设计及工艺介绍主讲人：赵再朝培训课时:2h1培训内容一、塑料的概念及材质分类二、注射成型介绍三、注塑件设计注意事项四、注塑机简介五、模具介绍六、注塑原材料特性-以POM为例七、注塑工艺参数八、塑料件缺陷1.1、塑料的定义塑料——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天然气塑料的基本原料是低分子碳、氢化合物。提炼和合成出来的人造树脂。1.2、塑料的来源石油煤裂解物一、塑料的概念及材质分类聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）聚氯乙烯（PVC）ABS通用塑料聚酰胺PA聚碳酸PC聚甲醛聚苯醚工程塑料医用塑料光敏塑料功能塑料产量大，价格底，性能一般优异的机械性能，电性能，化学性能，耐热性，耐磨性和尺寸稳定性，工程塑料的产量相对较少，价格较贵具有特种功能的塑料1.3、塑料材料的分类–按照基本性能一、塑料的概念及材质分类热固性热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1.3、塑料材料的分类–按受热所呈现的基本行为一、塑料的概念及材质分类1.3、塑料材料的分类–按照分子受热特性一、塑料的概念及材质分类1.3、塑料材料的分类–按照分子受热特性一、塑料的概念及材质分类1.3、塑料材料的分类–按照分子受热特性一、塑料的概念及材质分类1.3、塑料材料的分类–按照分子受热特性一、塑料的概念及材质分类二、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加工参数来矫正由此产生的后果3.3注塑件设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用加强筋的方式来改善塑料件壁厚差的结构设计好的结构设计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的结构设计好的结构设计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有模具侧向抽芯塑料结构设计有尖角的塑料结构设计差的结构设计好的结构设计3.7合理设计加强筋三、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3.7合理设计加强筋三、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脱模斜度的重要性在于它能使脱模容易及防翘曲备注：FSU产品POM材料推荐使用0.5度拔模四、注塑机简介—分类注塑机的分类按结构分：１.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。２.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。３.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。立式注塑成型机角式注塑成型机卧式注塑成型机五、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—部件简介定位环流道衬套固定侧安装板固定侧安装板固定侧模板可动侧模板支承板垫板可动侧安装可动侧安装板垫板支承板可动侧模板固定侧模板浇道分离板導套導柱回程桿顶出底板顶出底板回程杆导柱导套定位环流道流道衬套定位环流道衬套固定侧安装板固定侧安装板固定侧模板可动侧模板支承板垫板可动侧安装可动侧安装板垫板支承板可动侧模板固定侧模板浇道分离板導套導柱回程桿顶出底板顶出底板回程杆导柱导套定位环流道流道衬套两板模三板模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、模具介绍—不同点比较普通浇注系统（冷流道系统）它通常包括：竖浇道(sprue)、冷料井(coldslugwell)、主流道(mainrunner)、分枝流道(Branchrunner)、浇口(gates)。五、模具介绍—冷流道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(hotmanifoldsystems)或无流道成形(runnerlessmolding)。常用的热流道系统包括：绝热式加热式(内热式和外热式)五、模具介绍—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、模具介绍—热流道系统分类InternallyheatedsystemExternallyheatedsystem热流道系统加热原理内加热系统外加热系统StructureRadiusSolidifiedmeltFluidmeltHeatingelementTemperatureT加热原件熔融塑料型腔温度StructureHeatingelementsMeltTemperatureTRadius熔融塑料加热原件喷嘴温度五、模具介绍—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、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、模具介绍—浇口介绍边缘浇口凸片浇口重迭浇口主流道形浇口针点浇口潜伏式浇口圆形断面矩形断面狭缝形断面扇形浇口薄膜式浇口盘状浇口五、模具介绍—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、模具介绍—浇口设计原则点浇口设计（油泵法兰常用浇口设计）合理的浇口形状设计不合理的浇口形状设计五、模具介绍—浇口设计案例产品公（凹,定)模母（凸,动）模仁、排气槽五、模具介绍—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，进而改良塑件品质。五、模具介绍—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、模具介绍—模具冷却系统六、注塑原材料特性-以POM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90～100℃下，干燥2～4h。POM是热敏性塑料，240℃下会严重分解。在210℃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POM结晶度高、体积收缩大，为防止制品出现空洞、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POM重量为1.414g1CM3模具型腔1CM3液体POM重量约为1.148g加入保压工艺后，得到的重量为1.414gSolidliquidsolidcavity注塑冷却收缩1X101.019%CM3模具型腔liquidcavity注塑冷却收缩Solid注塑切换点Switchoverpoint=1.148/1.414=81.2%Conti内部标准88%~92%POM缩水率七、注塑工艺参数—注塑保压切换点噴嘴料筒螺桿保壓殘留量射出螺桿位置為0mm保壓完了位置(殘留量)切換位置螺桿頭位置有三种方法: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,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3mm～5mm左右来设定螺杆计量.FillingPhasePressurizationPhaseCompensationPhase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以及压力曲线图模温机压力传感器七、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MelttemperatureNomachinesetpoints.Melttemperatureisthetemperatureofthemoltenplasticinafreeshot.Itisexpressedindegreescentigrade七、注塑工艺参数—塑料熔融温度测量MelttemperatureNomachinesetpoints.Melttemperatureisthetemperatureofthemoltenplasticinafreeshot.Itisexpressedindegreescentigrade七、注塑工艺参数—塑料熔融温度测量MelttemperatureNomachinesetpoints.Melttemperatureisthetemperatureofthemoltenplasticinafreeshot.Itisexpressedindegreescentigrade七、注塑工艺参数—塑料熔融温度测量MouldtemperatureTheaveragetemperatureofthemouldsurfacemeasuredafterthesy