【文章內(nèi)容簡介】 陷與縮癟，氣孔，翹曲等。 模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個等級。該塑件要求對型腔拋光，所以對粗糙度的要求比較高，查表得 PS拋光后順紋路方向的表面粗糙度為 ? m，垂直紋路方向的表面粗糙度為 ? m。 3 注塑成型的準備 注塑成型工藝簡介 注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型 物料從注塑機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段時間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個階段的工作。 圖 31 注塑成型壓力 — 時間曲線 （ 1） 物料準備 ； 成型前應對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質等進行檢驗，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性 和收縮率等指標。對于吸濕性強的塑料，應根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進行適當?shù)念A熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對模具進行適當?shù)念A熱，以避免收縮應力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。 （ 2） 注塑過程 ； 塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達到流動狀態(tài)后，進入模腔內(nèi)的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段，注塑過程可以用如圖所示 。圖中 T0代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻；當模腔充滿熔體（ T=T1）時，熔體壓力迅速上升，達到最大值 P0。從時間 T1到 T2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體 會繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。由于塑料仍在流動，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列）容易被凝結，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到結束（時間從 T2到 T3），由于模腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。倒流一直進行到澆口處熔體凝結時為止。其中，塑料凝結時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。 （ 3） 制件后處理 ； 由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流 動非常復雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結晶、取向和收縮，導致制件內(nèi)產(chǎn)生相應的結晶、取向和收縮應力，脫模后除引起時效變形外，還會使制件的力學性能，光學性能及表觀質量變壞，嚴重時會開裂。 故 有的塑件需要進行后處理，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。 退火 是為了消除或降低制件成型后的殘余應力 ，此外，退火還可以對制件進行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性， 溫度一般在塑件使用溫度以上的 10~20度至熱變形溫度以下 10~20度之間； 調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用 于吸濕性很強、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件 .調(diào)濕處理所用的加熱介質一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點為 121℃ ，加熱溫度為 100～ 121℃ ，保溫時間與制件厚度有關，通常取 2～ 9小時。 注塑成型工藝條件 1） 溫度 ； 注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生 “流涎現(xiàn)象 ”；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應避免制件脫模后發(fā)生較 大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。 PS料與溫度的經(jīng) 驗數(shù)據(jù)如表 31所示。 表 31 溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù) 料筒溫度 /℃ 噴嘴溫度 /℃ 模具溫度 /℃ 熱變形溫度 /℃ 后段 中段 前段 PA 150~210 170~230 190~250 240~250 5~75 65~96 —— 2） 壓力 ； 注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供充模速度及對熔料進行壓實等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關。對于像 PS流動性好的料，保壓力應該小些 ，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅除物料中的空氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時的剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，背壓的使用范圍約為~。 3） 時間 ； 完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產(chǎn)率， 其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產(chǎn)中注射時間一般為 3~5秒，保壓時間一般為 20~120秒，冷卻時間一般為 30~120秒（這三個時間都是根據(jù)塑件的 質量來決定的，質量越大則相應的時間越長）。確定成型周期的經(jīng)驗 數(shù)值 如表 32 所示。 表 32 成型周期與壁厚關系 制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s 10 35 15 45 22 65 28 85 經(jīng)過上面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設置也不一致，結合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表 33 所示。 表 33 制品成型工藝參數(shù) 初步確定 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 注塑機類型 螺桿式 螺桿轉速（ r/min） 48 噴嘴形式 直 通式 模具溫度 50 噴嘴溫度 (℃ ) 230 后段溫度 (℃ ) 150~210 中段溫度 (℃ ) 170~230 前段溫度 (℃ ) 190~250 注射壓力 MPa 90 保壓力 MPa 80 注射時間 s 保壓時間 s 5 冷卻時間 s 20 其他時間 s 3 成型周期 s 30 成型收縮 (%) 干燥溫度 (℃ ) 60~80 干燥時間 (℃ ) 1~3 后 處理溫度 70℃ ，保溫時間 2 小時。 注塑機的選擇 注塑機簡介 1956年制造出世界上第一臺往復螺桿式注塑機 ,這是注塑成型工藝技術的一大突破 ,目前注塑機加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的 30%。注塑機的產(chǎn)量占整個塑料機械產(chǎn)量的 50%.成為塑料成型設備制造業(yè)中增長最快 ,產(chǎn)量最多的機種之一 . 注塑機的分類方式很多 ,目前尚未形成完全統(tǒng)一標準的分類方法 .常用的說法有 : （ 1） 按設備外形特征分類 :臥式 ,立式 ,直角式 ,多工位注塑機 ； （ 2） 按加工能力分類 :超小型 ,小型 ,中型 ,大型和超大型注塑機 。 此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類 ,但日常生活中用的較少 。 注塑機基本參數(shù) 注塑機 的主要參數(shù)有公稱注射量 ,注射壓力 ,注射速度 ,塑化能力 ,鎖模力 ,合模裝置的基本尺寸 ,開合模速度 ,空循環(huán)時間等 .這些參數(shù)是設計 ,制造 ,購買和使用注塑機的主要依據(jù) . (1)公稱注塑量 ； 指在對空注射的情況下 ,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時 ,注射裝置所能達到的最大注射量 ,反映了注塑機的加工能力 . (2)注射壓力 ； 為了克服熔料流經(jīng)噴嘴 ,澆道和型腔時的流動阻力 ,螺桿 (或柱塞 )對熔料必須施加足夠的壓力 ,我們將這種壓力稱為注射壓力 . (3)注射速率 ； 為了使熔料及時充滿型腔 ,除了必須有足夠的注射壓力外 ,熔料還必須有一定的流 動速率 ,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度 . 常用的注射速率 如表 34所示。 表 34 注射量 與 注射時間 的關系 注射量 /CM3 125 250 500 1000 2020 4000 6000 10000 注射速率 /CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2020 注射時間 /S 1 3 5 (4)塑化能力 ； 單位時間內(nèi)所能塑化的物料量 .塑化能力應與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調(diào) ,若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長 ,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力 ,反之則會加長成型周期 . (5)鎖模力 ； 注塑機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力 ,在此力的作用下模具不應被熔融的塑料所頂開 . (6)合模裝置的基本尺寸 ； 包括模板尺寸 ,拉桿空間 ,模板間最大開距 ,動模板的行程 ,模具最大厚度與最小厚度等 .這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍 . (7)開合模速 度 ； 為使模具閉合時平穩(wěn) ,以及開模 ,推出制件時不使塑料制件損壞 ,要求模板在整個行程中的速度要合理 ,即合模時從快到慢 ,開模時由慢到快在到停 . (8)空循環(huán)時間 ； 在沒有塑化 ,注射保壓 ,冷卻 ,取出制件等動作的情況下 ,完成一次循環(huán)所需的時間 . 注塑機 （ 1） 由公稱注射量選定注射機 由注射量選定注射機 .由 PRO/E建模分析得 （材料密度取 kg dm? ???） : 總體積 V= ； 總質量 M=； 流道凝料 V’=(流道凝料的體積 (質量 )是個未知數(shù) ,根據(jù)手冊取 ()來估算 ,塑件越大則比例可以取的越小 )； 實際注射量為 :V實 == cm3 ； 實際注射質量為 M實===； 根據(jù)實際注射量應小于 , 即： ≧ V實 （ 3—1） V公 = V實 / =247。 = cm3 ； （ 2） 由鎖模力選定注射機 F鎖 ? F脹 =A分 P型 （ 3— 2） =2 24D? P型 =2 1104? 30106 = （ KN） 式中 F鎖 注射機的鎖模力（ N） ； A分 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和 ； P型 型腔壓力，取 P型 =30MPa ； D取的是塑件的平均直徑， D=120 1012? =， D? 110mm ； 結合上面兩項的計算，初步確定注塑機為表 35所示， 查國產(chǎn)注射機主要技術參數(shù)表取 SZ160/1000,主要技術參數(shù)如下 。 表 35 國產(chǎn)注射機 SZ160/1000技術參數(shù)表 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 結構類型 臥 拉桿內(nèi)間距 (mm) 360260 理論注射容積 （ cm3 ） 179 移模行程 (mm) 280 螺桿 (柱塞 )直徑 (mm) 44 最大模具厚度 (mm) 360 注射壓 (MP a ) 132 最小模具厚度 (mm) 170 注射速率 (g/s) 110 鎖模形式 (mm) 液壓 塑化能力 (g/s) 模具定位孔直徑 (mm) 120 螺桿轉速 (r/min) 10~150 噴嘴球半徑 (mm) 10 鎖模力 (KN) 1000 噴嘴口直徑 注射機的校核 最大注塑量 的校核 為確保塑件質量，注塑模一次成型的塑件質量（包括流道凝料質量）應在公稱注塑 量的 35%~75%范圍內(nèi)，最大可達 80%，最小不小于 10%。為了保證塑件質量，充分發(fā)揮設備的能力，選擇范圍通常在 50%~80%。 V實 = cm3 ； V公 ＝ 179 cm3 ； 100%179 ? =%滿足要求 。 鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力： F＞ K A分 P型 （ 3— 3） ＞ 2 1104? 30106 ＞ KN 滿足要求 。 式中 F 注塑機額定鎖模力： 1000KN； K 安全系數(shù)，通常取 ~，取 K=； 塑化能力的校核 由 初定的成型周期為 30 秒計算，實際要求的塑化能力為成型周期每次實際注射量 即： =（ g/s），小于注塑機的