《复合材料工艺与设备》 第12章 注射成型工艺及设备.ppt

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1、 课件12.1 概述第12章 注射成型工艺及设备12 注射成型工艺及设备 注注射射成成型型是是树树脂脂基基复复合合材材料料生生产产中中的的一一种种重重要要成成型型方方法法，它它适适用用于于热塑性热塑性和和热固性热固性复合材料，但以复合材料，但以热塑性热塑性复合材料应用最广。复合材料应用最广。注射成型 将将粒粒状状或或粉粉状状的的纤纤维维树树脂脂混混合合料料从从注注射射机机的的料料斗斗送送入入机机筒筒内内，加加热热熔熔化化后后由由柱柱塞塞或或螺螺杆杆加加压压，通通过过喷喷嘴嘴注注入入温度降低的温度降低的闭合模内闭合模内，经过冷却定型后，脱模得制品。，经过冷却定型后，脱模得制品。注射成型为间歇式操

2、注射成型为间歇式操作过程作过程 课件第12章 注射成型工艺及设备图12-1 注射成型工艺原理示意图1-模具；2-喷嘴；3-料筒；4-分流梭；5-料斗；6-注射柱塞12.1 概述 课件第12章 注射成型工艺及设备SZL-125克 12.1 概述 课件第12章 注射成型工艺及设备名称名称 项目项目SZL-125gAB注注射射装装置置螺杆直径螺杆直径mm4042理论注射容积理论注射容积cm3 150165注射量（注射量（PS）g140154注射压力注射压力MPa150135螺杆转速螺杆转速r/min60-12060-120注射速率注射速率g/s8592合合模模装装置置 合模率合模率KN600开模行程

3、开模行程mm320容模容模mm300420拉杆有效间距拉杆有效间距mm245365顶出方式顶出方式启顶、液顶启顶、液顶顶出行程顶出行程mm60其其它它 油泵压力油泵压力MPa16电机功率电机功率kw7.5加热功率加热功率kw4.8机器尺寸机器尺寸mm8009502550机器重量机器重量T 1.6512.1 概述 课件第12章 注射成型工艺及设备注射成型相对于模压成型的特点：注射成型相对于模压成型的特点：(1)(1)成型周期短，物料的塑化在注射机内完成。成型周期短，物料的塑化在注射机内完成。(2)(2)热耗量少热耗量少(3)(3)闭模成型闭模成型(4)(4)可使形状复杂的产品一次成型可使形状复杂

4、的产品一次成型(5)(5)生产效率高，成本低生产效率高，成本低注射成型的缺点：注射成型的缺点：(1)(1)不适用于长纤维增强的产品，一般纤维小于不适用于长纤维增强的产品，一般纤维小于7mm7mm (2)(2)模具质量要求高模具质量要求高 注射成型工艺在注射成型工艺在CMCM生产中主要代替模压成型工艺，近年来发展较快。生产中主要代替模压成型工艺，近年来发展较快。注射成型工艺发展较快：自动化、高速化、大型化及微型化。注射成型工艺发展较快：自动化、高速化、大型化及微型化。12.1 概述 课件第12章 注射成型工艺及设备12122 2 注射成型工艺注射成型工艺 1 1 注射成型工艺原理注射成型工艺原理

5、 FRTPFRTP和和FRPFRP的物理性能和固化原理不同的物理性能和固化原理不同 1 11 FRTP1 FRTP注射成型原理注射成型原理 增增强强粒粒料料在在注注射射机机的的料料筒筒内内加加热热熔熔化化至至粘粘流流态态，以以高高压压迅迅速速注注入温度较低的闭合模内，经冷却使物料恢复玻璃态并保持模腔形状。入温度较低的闭合模内，经冷却使物料恢复玻璃态并保持模腔形状。FRTPFRTP的注射成型过程主要产生物理变化的注射成型过程主要产生物理变化 12.2 注射成型工艺 课件第12章 注射成型工艺及设备1 12 FRP2 FRP注射成型原理注射成型原理 FRPFRP的注射成型过程是一个复杂的物理和化学

6、过程的注射成型过程是一个复杂的物理和化学过程 注注射射料料在在加加热热过过程程中中温温度度升升高高，粘粘度度下下降降，但但随随着着时时间间的的延延长长，分分子子间间的的交交联联反反应应增增加加，粘粘度度又又会会上上升升。实实际际加加热热过过程程应应综综合合考考虑虑两两种种作作用用的的影影响响。图图12-212-2 实实际际加加热热过过程程中中，粘粘度度随随时时间间的的变变化化有有最最小小值值，如如图图12-212-2。AOAO段段随随加加热热时时间间的的增增加加粘粘度度降降低低，到到达达O O点点时时粘粘度度达达到到最最低低值值（物物理理变变化化）。继继续续增增加加加加热热时时间间即即OBOB

7、段段，粘粘度度随随加加热热时时间间增增大大而而变变大大（化化学学变变化）化）。其粘度变化是不可逆的。其粘度变化是不可逆的。图12-2 热固性树脂纤维混合料加热时粘度与时间变化关系12.2 注射成型工艺加热时间粘度AOB 课件第12章 注射成型工艺及设备粘度变化是不可逆的，特点如下：粘度变化是不可逆的，特点如下：1)FRP1)FRP注射成型不需要冷注射成型不需要冷 却定型阶段却定型阶段 2)2)加热固化为不可逆的化加热固化为不可逆的化 学反应过程学反应过程 3)3)注射充模时机应控制在注射充模时机应控制在 粘度最低的粘度最低的O O点左右点左右 4)FRP4)FRP的固化过程是放热反应的固化过程

8、是放热反应 图12-2 热固性树脂纤维混合料加热时粘度与时间变化关系12.2 注射成型工艺加热时间粘度AOB 课件第12章 注射成型工艺及设备 预预浸浸渍渍料料加加入入料料筒筒，适适当当加加温温加加压压，当当物物料料运运动动到到喷喷嘴嘴时时，粘粘度度应应达达到到最最低低值值，并并被被迅迅速速注注入入模模腔腔。在在热热压压作作用用下下固固化化定定型型，然然后后开开模模取取出出制制品。品。FRPFRP注射成型过程：注射成型过程：12.2 注射成型工艺 课件第12章 注射成型工艺及设备FRTPFRTP和和FRPFRP的注射成型特点对比的注射成型特点对比 (1)FRTP(1)FRTP可可以以反反复复加

9、加热热塑塑化化，物物料料的的熔熔融融和和硬硬化化完完全全是是物物理理变变化化；FRPFRP加加热热固固化化后后不能再塑化，固化过程为不可逆反应。不能再塑化，固化过程为不可逆反应。(2)FRTP(2)FRTP受受热热时时，物物料料由由玻玻璃璃态态变变为为熔熔融融的的粘粘流流态态，料料筒筒温温度度要要分分段段控控制制，其其塑塑化化温温度度应应高高于于粘粘流流温温度度，但但低低于于分分解解温温度度；FRPFRP在在料料筒筒中中加加热热时时，树树脂脂分分子子链链发发生生运运动动，物物料料熔熔融融，但但接接着着会会发发生生化化学学反反应应、放放热热，加加速速化化学学反反应应过过程程。因因此此，FRPFR

10、P注射成型的温度控制要比注射成型的温度控制要比FRTPFRTP严格得多。严格得多。(3)FRTP(3)FRTP注注射射成成型型时时，料料筒筒温温度度必必需需高高于于模模具具温温度度，物物料料在在模模腔腔内内冷冷却却时时会会引引起起体体积积收收缩缩，故故需需要要有有相相应应的的料料垫垫传传压压补补料料，FRPFRP注注射射成成型型时时，料料筒筒温温度度低低于于模模具具温温度度，物料在模腔内发生固化收缩的同时，也发生热膨胀，因此，充模后不需要补料。物料在模腔内发生固化收缩的同时，也发生热膨胀，因此，充模后不需要补料。12.2 注射成型工艺 课件第12章 注射成型工艺及设备2 2 复合材料注射成型特

11、性复合材料注射成型特性 (1)(1)注射料中挥发物的控制注射料中挥发物的控制 注注射射过过程程中中总总是是有有一一些些低低分分子子挥挥发发物物存存在在，如如物物料料中中的的水水分分，低低分分子子物物（苯酚、甲醛），固化时生成的水分、氨等低分子物，在固化的过程中会放出。（苯酚、甲醛），固化时生成的水分、氨等低分子物，在固化的过程中会放出。挥挥发发物物的的存存在在一一般般可可降降低低粘粘度度，对对成成型型有有利利，但但是是挥挥发发物物的的含含量量过过高高会会对对产品造成不良影响。产品造成不良影响。对对热热塑塑性性CMCM，挥挥发发物物过过多多会会造造成成熔熔融融物物料料起起泡泡，树树脂脂水水解解等

12、等，给给加加工工造造成成困难并使产品质量下降，一般控制挥发物含量在困难并使产品质量下降，一般控制挥发物含量在0.50.52 2以下。以下。对对热热固固性性CMCM，挥挥发发物物过过多多会会造造成成物物料料贮贮存存过过程程中中结结块块，产产品品收收缩缩率率大大，易易翘曲，产品质量下降等，一般控制挥发物含量在翘曲，产品质量下降等，一般控制挥发物含量在2 27 7以下。以下。12.2 注射成型工艺 课件第12章 注射成型工艺及设备(2)(2)流动特性流动特性 指指物物料料在在加加热热、加加压压下下的的流流动动性性能能和和充充模模能能力力。适适当当加加入入增增塑塑剂剂和和浸浸润润剂可提高流动性能。剂可

13、提高流动性能。纤维对物料流动性的影响：纤维含量愈多流动性愈差。纤维对物料流动性的影响：纤维含量愈多流动性愈差。对对于于FRTPFRTP而而言言，压压力力愈愈高高流流动动性性愈愈好好，温温度度愈愈高高流流动动性性愈愈好好。如如图图12-312-3、12-412-4。在实际生产过程中为改善物料流动性，常采用的措施：在实际生产过程中为改善物料流动性，常采用的措施：1 1、对热塑性、对热塑性CMCM：加大交口及流道直径；增加注射压力；提高料筒温度：加大交口及流道直径；增加注射压力；提高料筒温度及模具温度。及模具温度。2 2、对热固性、对热固性CMCM：尽量减少注模前的加热时间，防止树脂过早凝胶固化。：

14、尽量减少注模前的加热时间，防止树脂过早凝胶固化。12.2 注射成型工艺 课件第12章 注射成型工艺及设备(3)(3)注射成型过程中纤维长度变化注射成型过程中纤维长度变化 在在注注射射成成型型的的混混炼炼过过程程（螺螺杆杆旋旋转转作作用用）及及喷喷射射过过程程中中纤纤维维会会产产生生不不同同程度的折断。程度的折断。图图12-512-5，12-612-6表表明明了了螺螺杆杆转转速速对对玻玻璃璃纤纤维维增增强强尼尼龙龙6 6和和聚聚丙丙烯烯时时纤纤维维长长度的影响。度的影响。最终产品中纤维长度一般在最终产品中纤维长度一般在0.30.30.7mm0.7mm，（最初小于，（最初小于7mm7mm），随着螺

15、杆），随着螺杆转速的增加，纤维变短。转速的增加，纤维变短。纤维长度对制品性能的影响是显而易见的，如图纤维长度对制品性能的影响是显而易见的，如图12-712-7，随纤维长度的增，随纤维长度的增加，机械性能增大。加，机械性能增大。值得注意的是：热塑性值得注意的是：热塑性CMCM废料利用时，其掺量过大，经重复加工，会使废料利用时，其掺量过大，经重复加工，会使纤维更短，机械性能下降幅度大。一般废料回用量控制在物料量的纤维更短，机械性能下降幅度大。一般废料回用量控制在物料量的2020以内。以内。如图如图12-812-8、12-912-9。12.2 注射成型工艺 课件第12章 注射成型工艺及设备(4)(4

16、)纤维定向性纤维定向性 热塑性热塑性CMCM：大分子定向；纤维定向：大分子定向；纤维定向 热固性热固性CMCM：纤维定向：纤维定向 因此必须合理设计模具，确立物料的流动方向，得到好的制品。因此必须合理设计模具，确立物料的流动方向，得到好的制品。熔熔融融物物料料在在模模腔腔内内流流动动状状态态示示意意图图见见图图12-1012-10。流流体体的的流流动动过过程程在在横横断断面上存在速度梯度，愈靠近模具速度梯度愈大即剪应力愈大面上存在速度梯度，愈靠近模具速度梯度愈大即剪应力愈大12.2 注射成型工艺 课件第12章 注射成型工艺及设备 因因此此在在模模具具边边缘缘纤纤维维及及大大分分子子的的定定向向

17、更更加加明明显显。图图12-1112-11。纤纤维维一一经经定定向向后后不不会会再再有有改改变变，大大分分子子定定向向当当物物料料充充满满模模腔腔后后，剪剪应应力力消消除除，在在热热运运动动的作用下，定向会有一定的消除。的作用下，定向会有一定的消除。提提高高模模具具温温度度、物物料料温温度度、加加大大制制品品厚厚度度、浇浇口口放放在在型型腔腔最最低低部部可可减减弱弱定向作用。定向作用。提高浇口温度、注射压力，会增加定向作用。提高浇口温度、注射压力，会增加定向作用。12.2 注射成型工艺 课件第12章 注射成型工艺及设备(5)拼缝强度 在在环环形形制制品品的的注注射射时时，物物料料往往往往通通过

18、过两两个个以以上上流流道道流流动动并并在在模模腔腔内内某某一一处相遇，此相遇部位称为拼缝部位。处相遇，此相遇部位称为拼缝部位。在在拼拼缝缝部部位位由由于于纤纤维维的的排排向向原原因因，使使强强度度明明显显下下降降。图图12-1212-12为为有有无无拼拼缝线的制品强度比较，强度可下降缝线的制品强度比较，强度可下降303060%.60%.当模具设计时就考虑此问题，可减弱拼缝及其影响。如图当模具设计时就考虑此问题，可减弱拼缝及其影响。如图12-1312-13、12-1412-14。拼拼缝缝强强度度还还与与其其他他工工艺艺条条件件有有关关，表表12-212-2列列出出了了玻玻璃璃纤纤维维增增强强尼尼

19、龙龙6 6的的成成型条件对拼缝强度的影响。型条件对拼缝强度的影响。12.2 注射成型工艺 课件第12章 注射成型工艺及设备冷冷却却出出模模后后的的FRTPFRTP制制品品，其其尺尺寸寸总总是是小小于于模模具具的的模模腔腔尺尺寸寸，两者差值之比。两者差值之比。收缩率收缩率收缩率收缩率 式中式中 D D 常温下模腔尺寸；常温下模腔尺寸；D D1 1常温下制品尺寸。常温下制品尺寸。制制品品在在成成型型后后2 24h4h的的收收缩缩率率，称称为为初初期期收收缩缩率率，制制品品成成型型后后24h24h48h48h所测得的收缩率，称为所测得的收缩率，称为成型收缩率成型收缩率。(6)(6)体积收缩体积收缩

20、12.2 注射成型工艺 课件第12章 注射成型工艺及设备 在在注注射射成成型型过过程程中中玻玻璃璃纤纤维维是是不不会会收收缩缩的的，收收缩缩主主要要由由树树脂脂基基体体引引起起的的。不不同同的的树树脂脂及及树树脂脂含含量量收收缩缩不不同同，另另外外收收缩缩还还与与纤纤维维长长度度有有关关。一一般般来来讲讲，树脂含量愈大，收缩率越大，纤维愈长收缩率愈小。树脂含量愈大，收缩率越大，纤维愈长收缩率愈小。12.2 注射成型工艺 课件第12章 注射成型工艺及设备影响影响FRTPFRTP成型收缩率的因素：成型收缩率的因素：1)1)玻璃纤维含量。含量愈高，收缩率愈低玻璃纤维含量。含量愈高，收缩率愈低2)2)

21、制品壁厚的影响。制品厚度增加，收缩率明显增加。制品壁厚的影响。制品厚度增加，收缩率明显增加。3)3)浇口尺寸影响。增大浇口尺寸，收缩率明显降低。浇口尺寸影响。增大浇口尺寸，收缩率明显降低。4)4)熔融温度的影响熔融温度的影响 5)5)模具温度影响。对厚制品，温度升高，减少收缩率；模具温度影响。对厚制品，温度升高，减少收缩率；对薄制品，温度升高，增大收缩率。对薄制品，温度升高，增大收缩率。6)6)成型压力影响。一般随成型压力的提高，收缩率降低。成型压力影响。一般随成型压力的提高，收缩率降低。7)7)硬化速度。一般硬化速度降低，可使收缩率降低。硬化速度。一般硬化速度降低，可使收缩率降低。12.2

22、注射成型工艺 课件第12章 注射成型工艺及设备3 3 注射成型工艺过程注射成型工艺过程 3 31 1 准备工作准备工作 (1)(1)注射料选择及预处理注射料选择及预处理 a a、注射料原则、注射料原则 需根据产品性能和注射机性能合理选择注射料。需根据产品性能和注射机性能合理选择注射料。b b、注射料的预处理、注射料的预处理 注射料应尽可能均匀，已结块的应粉碎。注射料应尽可能均匀，已结块的应粉碎。粒粒料料使使用用前前应应测测水水分分及及挥挥发发物物含含量量。超超标标时时要要干干燥燥。比比如如热热风风干干燥燥、红红外线干燥、真空干燥等。外线干燥、真空干燥等。干燥后的物料仍会吸湿。因此需密封贮存，加

23、工时需用加热等措施。干燥后的物料仍会吸湿。因此需密封贮存，加工时需用加热等措施。12.3 注射成型工艺过程 课件第12章 注射成型工艺及设备(2)(2)料简清洗料简清洗 在在注注射射成成型型过过程程中中，如如需需换换料料生生产产时时，一一定定要要清清洗洗料料斗斗。一一般般采采用用加加入入新料进行清洗的方法，可反复进行。新料进行清洗的方法，可反复进行。注注意意：如如果果用用一一台台注注射射机机加加工工几几种种不不同同物物料料时时，为为了了清清洗洗方方便便，最最好好先先加工成型温度低、色浅的物料。加工成型温度低、色浅的物料。(3)(3)脱模剂选择脱模剂选择 常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡、硅油等

24、。常用的脱模剂有硬脂酸锌、液体石蜡、硅油等。(4)(4)嵌件预热嵌件预热 为为了了避避免免两两种种物物质质膨膨胀胀系系数数不不同同而而产产生生的的热热应应力力或或应应力力开开裂裂现现象象。因因此此，注注射射成成型型制制品品中中的的嵌嵌件件要要提提前前预预热热。预预热热温温度度一一般般钢钢铁铁嵌嵌件件110110130130，铝铝、铜嵌件预热到铜嵌件预热到150150。嵌件预热温度越高越好，但不应高于物料的分解温度。嵌件预热温度越高越好，但不应高于物料的分解温度。12.3.1 准备工作 课件第12章 注射成型工艺及设备3 32 2 注射成型工艺条件注射成型工艺条件 包包括括闭闭模模、加加料料、塑

25、塑化化、注注射射、保保压压、固固化化(冷冷却却定定型型)、开开模模出出料料等等工工序序。而而成成型型温温度度、注注射射压压力力（包包括括注注射射速速度度）、成成型型周周期期（包包括括注注射射、保保压压、固固化化时时间间）被被称称为为注注射射成成型型工工艺艺的的“三三大大工工艺艺条条件件”。当当然然要要顺顺利利完完成成整整个个注注射过程需一步一步地加以控制。射过程需一步一步地加以控制。(1(1）加料及剩余量）加料及剩余量 加料：一般要求定时、定量、均匀供料。加料：一般要求定时、定量、均匀供料。剩余量：保证每次注射后料筒底部有一定剩余的物料剩余量：保证每次注射后料筒底部有一定剩余的物料剩料的作用：

26、剩料的作用：a a、传压；、传压；b b、补料（收缩后的补料）、补料（收缩后的补料）剩料一般控制在剩料一般控制在101020mm20mm，不能太多，太少。，不能太多，太少。太多：太多：注射压力损失大，剩料受热时间太长，易发生分解或固化等。注射压力损失大，剩料受热时间太长，易发生分解或固化等。太少：太少：起不到很好的传压作用，模腔内物料受压不足。起不到很好的传压作用，模腔内物料受压不足。12.3.2 注射成型工艺条件 课件第12章 注射成型工艺及设备(2)(2)成型温度成型温度 成成型型温温度度包包括括：料料筒筒、喷喷嘴嘴、模模具具温温度度。成成型型温温度度是是三三大大工工艺艺条条件件之之一一，

27、关系到物料的塑化、流动性、充模等工艺条件。应考虑以下因素：关系到物料的塑化、流动性、充模等工艺条件。应考虑以下因素：1 1、注射成型机的种类、注射成型机的种类 螺杆式注射成型机所需的料筒温度比柱塞式低。螺杆式注射成型机所需的料筒温度比柱塞式低。原因：原因：a a、螺杆式成型机料筒内的料层较薄；、螺杆式成型机料筒内的料层较薄；b b、物料在螺杆推进的过程中不断翻转，有利于传热；、物料在螺杆推进的过程中不断翻转，有利于传热；c c、物料翻转运动，受剪切力作用，自身摩擦生热。、物料翻转运动，受剪切力作用，自身摩擦生热。2 2、产品厚度、产品厚度 对对薄薄壁壁制制品品要要求求物物料料有有较较高高的的流

28、流动动性性才才能能充充满满模模腔腔，因因此此需需较较高高的的成成型型温度；相反厚壁制品成型温度可低一些。温度；相反厚壁制品成型温度可低一些。12.3.2 注射成型工艺条件 课件第12章 注射成型工艺及设备 3 3、注射料的品种和性能、注射料的品种和性能 是确立加工温度的决定因素，常用的树脂注射成型条件见表是确立加工温度的决定因素，常用的树脂注射成型条件见表12-412-4、12-512-5。对于热塑性树脂，料筒温度略高于喷嘴温度，高于模具温度。对于热塑性树脂，料筒温度略高于喷嘴温度，高于模具温度。对于热固性树脂，模具温度略高于喷嘴温度，高于料筒温度。对于热固性树脂，模具温度略高于喷嘴温度，高于

29、料筒温度。判断料筒喷嘴温度的两种方法：判断料筒喷嘴温度的两种方法：a a、熔熔体体对对空空注注射射法法。脱脱开开模模具具，用用低低压压注注射射，观观察察料料流流，是是否否毛毛糙糙、变色、起泡、料流表面光滑者表明温度合适。变色、起泡、料流表面光滑者表明温度合适。b b、产品直观分析法。对试生产制品观察有无毛糙、波纹、气泡等弊病。、产品直观分析法。对试生产制品观察有无毛糙、波纹、气泡等弊病。12.3.2 注射成型工艺条件 课件第12章 注射成型工艺及设备(3)(3)螺杆转速及背压螺杆转速及背压必须根据所选用的树脂热敏程度及熔体粘度进行调整。必须根据所选用的树脂热敏程度及熔体粘度进行调整。转速慢：塑

30、化好，物料易降解、早期固化。转速慢：塑化好，物料易降解、早期固化。转速快：有利于塑化，但物料停留时间短可能塑化不够。还可使纤维变短。转速快：有利于塑化，但物料停留时间短可能塑化不够。还可使纤维变短。背压：指螺杆转动推进物料塑化时，传给螺杆的反向压力。背压：指螺杆转动推进物料塑化时，传给螺杆的反向压力。背压的作用：能使物料在运动过程中不断排出空气和挥发物，并使物料逐渐背压的作用：能使物料在运动过程中不断排出空气和挥发物，并使物料逐渐密实。密实。背压过小起不到以上作用，背压大，功率消耗大，并在物料温度较低时能使背压过小起不到以上作用，背压大，功率消耗大，并在物料温度较低时能使纤维粉化，影响制品性能

31、。图纤维粉化，影响制品性能。图12-2112-21背压与玻璃纤维长度的关系。背压与玻璃纤维长度的关系。12.3.2 注射成型工艺条件 课件第12章 注射成型工艺及设备(4)(4)注射速度及注射压力注射速度及注射压力 注注射射压压力力大大小小与与注注射射机机种种类类、物物料料流流动动性性、模模具具浇浇口口尺尺寸寸、产产品品厚厚度度、模模具温度及流程等因素有关。具温度及流程等因素有关。一般注射压力略高于热塑性塑料的注射压力。一般注射压力略高于热塑性塑料的注射压力。注射压力对制品性能的影响见图注射压力对制品性能的影响见图12-2212-22。保保压压的的作作用用：使使制制品品冷冷却却收收缩缩时时得得

32、以以补补料料，尺尺寸寸准准确确，表表面面光光洁洁，有有利利于于消除气泡。保压时间一般消除气泡。保压时间一般0.30.32 2分钟，特厚制品可达分钟，特厚制品可达5 51010分钟。分钟。注注射射速速度度与与注注射射压压力力、温温度度、模模口口尺尺寸寸等等因因素素有有关关。注注射射速速度度慢慢不不利利于于充充模，生产效率低，注射速度过快易混入气泡。需通过实际实验确定。模，生产效率低，注射速度过快易混入气泡。需通过实际实验确定。12.3.2 注射成型工艺条件 课件第12章 注射成型工艺及设备 (5)(5)成型周期成型周期 成型周期即完成一次注射成型制品所需的时间。成型周期即完成一次注射成型制品所需

33、的时间。包括：包括：1 1）注射加压时间（保压时间、注射时间）；注射加压时间（保压时间、注射时间）；2 2）冷却时间（模内冷却或固化时间）；）冷却时间（模内冷却或固化时间）；3 3）其他时间（开模、取出制品、涂脱模剂、安放嵌件、闭模等时间）。）其他时间（开模、取出制品、涂脱模剂、安放嵌件、闭模等时间）。成成型型周周期期是是提提高高生生产产率率的的关关键键，在在保保证证产产品品质质量量的的前前提提下下，应应尽尽量量缩缩短成型周期。短成型周期。12.3.2 注射成型工艺条件 课件第12章 注射成型工艺及设备3.3 3.3 制品后处理制品后处理 作用作用 提高制品的尺寸稳定性，消除内应力提高制品的尺

34、寸稳定性，消除内应力 热处理热处理 分类分类 调湿处理调湿处理 （1 1）热处理）热处理 热热处处理理的的实实质质：迫迫使使冻冻结结的的分分子子链链松松弛弛，凝凝固固的的大大分分子子链链段段转转向向无无规规位位置置，消消除除部部分分内内应应力力，提提高高结结晶晶度度，稳稳定定结结晶晶结结构构，提提高高弹弹性性模模量量，降降低断裂延伸率。低断裂延伸率。（2 2）调湿处理）调湿处理 将将刚刚脱脱模模的的制制品品放放入入水水中中，与与空空气气隔隔绝绝、防防止止氧氧化化。调调湿湿条条件件：9090110 4h110 4h3.4 3.4 注射成型过程中易出现的缺陷、产生原因及处理方法注射成型过程中易出现

35、的缺陷、产生原因及处理方法 12.3.3 制品后处理 课件第12章 注射成型工艺及设备 作业：作业：1 1、与模压成型工艺相比，注射成型工艺有什么特点？、与模压成型工艺相比，注射成型工艺有什么特点？2 2、试比较热塑性试比较热塑性CMCM与热固性与热固性CMCM注射成型各有哪些特点？注射成型各有哪些特点？3 3、为什么在注射成型的模具边缘处纤维容易定向排列？、为什么在注射成型的模具边缘处纤维容易定向排列？12.3.3 制品后处理 课件第12章 注射成型工艺及设备 12.3 12.3 注射成型设备注射成型设备主要包括注射成型机和模具。主要包括注射成型机和模具。12.3.1 12.3.1 注射机注

36、射机一、分类一、分类（1 1）按物料的塑化形式分：柱塞式和往复螺杆式）按物料的塑化形式分：柱塞式和往复螺杆式,其中往复螺杆式用的最多。其中往复螺杆式用的最多。往复螺杆式注射机的优点：往复螺杆式注射机的优点：简化了预塑结构，不需要分流梭，因而使注射压力降低了很多。简化了预塑结构，不需要分流梭，因而使注射压力降低了很多。螺杆转动使物料翻滚，传热条件好。物料内部受到剪应力大，塑化效率高。螺杆转动使物料翻滚，传热条件好。物料内部受到剪应力大，塑化效率高。因无分流梭，更换物料方便。因无分流梭，更换物料方便。注射速度快。注射速度快。对原料的适应性广，能加工热敏树脂。对原料的适应性广，能加工热敏树脂。12.

37、3 注射成型设备 课件第12章 注射成型工艺及设备（2 2）按照注射机的外形特征分类）按照注射机的外形特征分类 常见的有五种形式常见的有五种形式立式注射成型机立式注射成型机 注射装置和合模装置与地面垂直。图注射装置和合模装置与地面垂直。图12-2312-23。特特点点：占占地地面面积积小小，模模具具折折装装方方便便。料料斗斗高高，加加料料不不方方便便，仅仅适适用用于于注注射量小于射量小于60cm60cm3 3的制品生产。的制品生产。卧式注射机卧式注射机 注射装置，合模装置均水平排列。图注射装置，合模装置均水平排列。图12-2412-24。特特点点：机机身身低低，加加料料方方便便，操操作作维维修

38、修方方便便，制制品品顶顶出出后后可可自自由由落落下下，易易实现自动化。实现自动化。缺点：占地面积大，模具拆卸比较麻烦。缺点：占地面积大，模具拆卸比较麻烦。角式注射机角式注射机 注射装置与合模装置呈垂直排列。图注射装置与合模装置呈垂直排列。图12-2512-25。特特点点：介介于于立立式式与与卧卧式式之之间间，适适用用于于加加工工中中心心部部分分不不允允许许留留有有浇浇口口的的制制品。品。12.3 注射成型设备 课件第12章 注射成型工艺及设备螺杆预塑和柱塞注模式螺杆预塑和柱塞注模式 图图12-2612-26 利用螺杆预塑并采用柱塞进行注模，是一种新型的注射成型机，生产利用螺杆预塑并采用柱塞进行

39、注模，是一种新型的注射成型机，生产效率很高（最高）。效率很高（最高）。转盘式注射机转盘式注射机 将多副模具装在一个可转动的盘上，转盘去年定时旋转，使各模具与将多副模具装在一个可转动的盘上，转盘去年定时旋转，使各模具与喷嘴相对注射成型。图喷嘴相对注射成型。图12-2712-27 特点：生产效率高，特别适用于冷却时间长或安放嵌件费时的制品生特点：生产效率高，特别适用于冷却时间长或安放嵌件费时的制品生产。产。12.3 注射成型设备 课件第12章 注射成型工艺及设备12.3.2 12.3.2 注射机的构造注射机的构造 螺杆式注射机主要由注射、合模、传动、控制四部分组成。螺杆式注射机主要由注射、合模、传

40、动、控制四部分组成。一、注射系统一、注射系统 包括螺杆、料筒、加料加热装置、喷嘴等。包括螺杆、料筒、加料加热装置、喷嘴等。（1 1）螺杆）螺杆 注射机螺杆与挤出机螺杆的区别：注射机螺杆与挤出机螺杆的区别：a a、注射机螺杆既能旋转，又能轴向移动，挤出机螺杆仅转动；、注射机螺杆既能旋转，又能轴向移动，挤出机螺杆仅转动；b b、注射机螺杆的长径比和压缩比都比挤出机小；、注射机螺杆的长径比和压缩比都比挤出机小；注射机：长径比注射机：长径比 15151818，压缩比，压缩比 2 22.52.5 挤出机：长径比挤出机：长径比 20203030，压缩比，压缩比 （压缩比：加料口的螺槽容积与均化段最后一个螺

41、槽容积之比）（压缩比：加料口的螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积之比）12.3.2 注射机的构造 课件第12章 注射成型工艺及设备 c c、注射机均化段螺槽比同直径挤出机螺槽深、注射机均化段螺槽比同直径挤出机螺槽深15152525；d d、与挤出机螺杆比，加料段增长，均化段缩短；、与挤出机螺杆比，加料段增长，均化段缩短；e e、注射机螺杆头为尖锥形，挤出机为圆锥形或半圆形；、注射机螺杆头为尖锥形，挤出机为圆锥形或半圆形；注射机与挤出机螺杆参数对比见表注射机与挤出机螺杆参数对比见表12-812-8；12.3.2 注射机的构造 课件第12章 注射成型工艺及设备（2 2）料筒）料筒 注射机的料筒与挤出

42、机的构造和选材相同。注射机的料筒与挤出机的构造和选材相同。（3 3）喷嘴）喷嘴 喷嘴的作用：提高熔融物料的流速，使其能迅速充模。喷嘴的作用：提高熔融物料的流速，使其能迅速充模。分为开式喷嘴与闭式喷嘴。分为开式喷嘴与闭式喷嘴。开式喷嘴开式喷嘴 图图12-2812-28 12-8 12-8（a a）不能加热）不能加热 12-812-8（b b）可进行加热）可进行加热 闭式喷嘴闭式喷嘴 图图12-2912-29 通过弹簧弹力、挡圈、导杆、顶针实现闭锁。通过弹簧弹力、挡圈、导杆、顶针实现闭锁。注注射射时时，熔熔料料顶顶开开顶顶针针进进入入模模腔腔。这这种种喷喷嘴嘴使使用用方方便便，可可防防止止流流延延

43、，但但结结构复杂，压力损失大，射程小，补缩作用小，适用于加工粘度低的树脂。构复杂，压力损失大，射程小，补缩作用小，适用于加工粘度低的树脂。12.3.2 注射机的构造 课件第12章 注射成型工艺及设备二、合模系统二、合模系统 作用：开启和闭合模具。作用：开启和闭合模具。要求有足够的锁模力，足够的模板面积和强度；要求有足够的锁模力，足够的模板面积和强度；运动速度要求：闭合时先快后慢，开启时先慢后快；运动速度要求：闭合时先快后慢，开启时先慢后快；合模系统由固定板、移动板、合模油缸、顶出装置等组成，如图合模系统由固定板、移动板、合模油缸、顶出装置等组成，如图12-3012-30 常见的顶出装置有三种形

44、式常见的顶出装置有三种形式 （1 1）全机械式合模装置）全机械式合模装置 靠靠电电机机、曲曲柄柄连连杆杆机机构构实实现现开开模模和和闭闭模模的的动动作作，图图12-3012-30（b b），此此设设备备的的优优点点：结结构构简简单单、制制作作方方便便、耐耐用用、便便于于维维修修。缺缺点点：模模板板行行程程短短，只只适适合小制品生产；噪音大，设备磨损（连杆部分）较大。合小制品生产；噪音大，设备磨损（连杆部分）较大。12.3.2 注射机的构造 课件第12章 注射成型工艺及设备 （2 2）液压式合模装置）液压式合模装置 靠液压的力量，由活塞联动模具开模、闭模。其合模力靠液压的力量，由活塞联动模具开模

45、、闭模。其合模力 P P油缸面积油缸面积油压油压/4.D02.P0(N)D0油缸直径，油缸直径，m m P0油压油压PaPa P 合模力合模力N N 液压合模装置的优点：液压合模装置的优点：结结构构简简单单（仅仅油油缸缸、活活塞塞组组成成），制制造造方方便便，合合模模力力调调节节方方便便，模模板板行行程大可加工大制品，模具更换方便。如图程大可加工大制品，模具更换方便。如图12-3012-30（a a）。）。12.3.2 注射机的构造 课件第12章 注射成型工艺及设备 顶出装置：顶出装置：作用：用于制品脱模的机构。分为机械式和液压式。一般设计成与合模装作用：用于制品脱模的机构。分为机械式和液压式

46、。一般设计成与合模装置联动，开模后一时间间隔联动顶模装置将制品顶出。置联动，开模后一时间间隔联动顶模装置将制品顶出。（3 3）传动部分）传动部分 主主要要由由油油缸缸、电电机机、各各种种阀阀门门、开开关关等等组组成成。通通过过油油路路供供给给的的压压力力驱驱动动各部分动作。各部分动作。12.3.2 注射机的构造 课件第12章 注射成型工艺及设备三、注射机的参数三、注射机的参数 （1 1）注射部分参数）注射部分参数 最大注射量最大注射量 是是指指注注射射螺螺杆杆完完成成一一次次最最大大注注射射行行程程时时（有有轴轴向向移移动动），注注射射机机的的最最大大注射量。注射量。表示方法：表示方法：a a

47、、以注射出的聚苯乙烯熔料质量（克）来表示；、以注射出的聚苯乙烯熔料质量（克）来表示；b b、以注射出的熔料体积（、以注射出的熔料体积（cm3）表示。）表示。第第二二种种表表示示方方法法即即容容积积法法与与物物料料的的密密度度无无关关，用用起起来来比比较较方方便便，采采用用此此表示方法的较多。表示方法的较多。注射压力注射压力 指注射时螺杆对熔融物料的压强，用指注射时螺杆对熔融物料的压强，用MPaMPa表示。表示。常见的塑料注射压力及加工温度范围见表常见的塑料注射压力及加工温度范围见表12-912-9。12.3.2 注射机的构造 课件第12章 注射成型工艺及设备 注射速度注射速度 指在最大注射量时

48、，螺杆单位时间内的行程。指在最大注射量时，螺杆单位时间内的行程。v=S/t (m/s)v=S/t (m/s)v v注射速度注射速度m/sm/s S S注射行程（螺杆）注射行程（螺杆）tt注射时间注射时间s s 塑化性能指标塑化性能指标 与螺杆直径、长径比、物料性能、螺杆转速等多种因素有关。与螺杆直径、长径比、物料性能、螺杆转速等多种因素有关。12.3.2 注射机的构造 课件第12章 注射成型工艺及设备四、合模部分参数四、合模部分参数 （1 1）锁模力）锁模力 用下式计算用下式计算 PcmkPFPcm 锁模力，锁模力，NK 安全系数，安全系数，取取2左右左右P 模腔压力，模腔压力，PaF 分型面

49、上的投影面积，分型面上的投影面积，m2 常见的模腔平均压力如表常见的模腔平均压力如表2-10。（2 2）模板尺寸）模板尺寸 一般是成型面积的一般是成型面积的3 31010倍。倍。12.3.2 注射机的构造 课件第12章 注射成型工艺及设备 （3 3）模具厚度、模板行程及最大间距）模具厚度、模板行程及最大间距 模模具具的的最最大大厚厚度度，表表示示注注射射机机安安装装模模具具的的最最大大厚厚度度，根根据据这这个个厚厚度度确确定定加工制品的最大厚度。（如超过这个厚度则无法开启脱模）加工制品的最大厚度。（如超过这个厚度则无法开启脱模）模模板板行行程程是是指指模模板板开开闭闭时时行行走走的的最最大大距

50、距离离。其其大大小小直直接接影影响响制制品品取取出出是是否方便。它不能小于模具最大厚度的否方便。它不能小于模具最大厚度的2 2倍。倍。模模板板最最大大间间距距是是指指移移动动模模板板移移动动到到终终点点位位置置时时与与固固定定模模板板的的距距离离。一一般般为最大制品高度的为最大制品高度的3 3倍。倍。12.3.2 注射机的构造 课件第12章 注射成型工艺及设备12.3.3 12.3.3 注射机的牌号和性能注射机的牌号和性能 部分国内、外注射机产品如图部分国内、外注射机产品如图12-1112-11、12-1212-12。12.3.4 12.3.4 模具模具 对对复复合合材材料料的的注注射射成成型