【文章內(nèi)容簡介】 ，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(zhǔn)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(zhǔn)備 ； 成型前 應(yīng)對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質(zhì)等進行檢驗，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標(biāo)。對于吸濕性強的塑料，應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進行適當(dāng)?shù)念A(yù)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(dāng)?shù)念A(yù)熱，以避免收縮應(yīng)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(dāng)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(jié)，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(jié)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(jié)時為止。其中，塑料凝結(jié)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(fù)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(jié)晶、取向和收縮，導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起時效變形外，還會使制件的力學(xué)性能，光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)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(yīng)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(zhì)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(guān)，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(yīng)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(guān)。對于像 PS流動性好的料，保壓力應(yīng)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(zhuǎn)動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)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(zhì)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(zhì)量來決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)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(guān)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(shè)置也不一致，結(jié)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(zhuǎn)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(fù)螺桿式注塑機 ,這是注塑成型工藝技術(shù)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)的分類方法 .常用的說法有 : （ 1） 按設(shè)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(shè)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(guān)系 注射量 /CM3 125 250 500 1000 2021 4000 6000 10000 注射速率 /CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2021 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(yīng)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(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力 ,在此力的作用下模具不應(yīng)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(zhì)量 M=； 流道凝料 V’=(流道凝料的體積 (質(zhì)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(zhì)量為 M實===； 根據(jù)實際注射量應(yīng)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(jié)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(shù)參數(shù)表取 SZ160/1000,主要技術(shù)參數(shù)如下 。 表 35 國產(chǎn)注射機 SZ160/1000技術(shù)參數(shù)表 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(zhì)量，注塑模一次成型的塑件質(zhì)量（包括流道凝料質(zhì)量）應(yīng)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(zhì)量，充分發(fā)揮設(shè)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），小于注塑機的塑化能力 （ g/s），說明注射機能完全滿足塑 化要求。 噴嘴尺寸校核