注塑模具

同义词
注塑模具一般指注塑成型
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基本信息
注塑成型 zhù sù chéng xíng【Injection Molding】
注射成型过程大致可分为以下6个阶段 ：
合模、射胶、保压、冷却、开模、制品取出。
上述工艺反复进行，就可批量周期性生产出制品。热固性塑料和橡胶的成型也包括同样过程，但料筒温度 较热塑性塑料的低，注射压力却较高，模具是加热的，物料注射完毕在模具中需经固化或硫化过程，然后趁热脱膜。
现今加工工艺的趋势正朝着高新技术的方向发展，这些技术包括：微型注塑、高填充复合注塑、水辅注塑、混合使用各种特别注塑成型工艺、泡沫注塑、模具技术、仿真技术等。
历史
在1868年，海雅特开发了一个塑料材料，他命名为赛璐璐。赛璐璐已经于1851年由亚历山大・帕克斯发明。海雅特改善它，使它能够被加工为成品形状。海雅特同他的兄弟艾赛亚于1872年，注册了第一部柱塞式注射机的专利权。这个机器比20世纪使用的机器相对地简单。它运行起来基本地像一个巨大的皮下注射器针头。这个巨大的针头（扩散筒）通过一个加热的圆筒注射塑料到模具裏。
在20世纪40年代第二次世界大战做成了对价格便宜、大量生产产品的巨大需求。，价格低廉，大量生产的产品。
1946年，美国发明家詹姆斯沃森亨德利建造的第一个注塑机，这使得更精确地控制注射速度和质量产生的物品。本机还使材料混合注射前，使彩色或再生塑料可被彻底混合注入原生物质。1951年美国研制出第一台螺杆式注射机，它没有申请专利，这种装置仍然持续在使用。
在20世纪70年代，亨德利接着开发了首个气体辅助注塑成型过程，并允许生产复杂的、中空的产品，迅速冷却。这大大提高了设计灵活性以及力量和终点制造的部件，同时减少生产时间、成本、重量和浪费。
注塑过程
温度控制
⒈料筒温度：注射模塑过程需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动，而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。每一种塑料都具有不同的流动温度，同一种塑料，由于来源或牌号不同，其流动温度及分解温度是有差别的，这是由于平均分子量和分子量分布不同所致，塑料在不同类型的注射机内的塑化过程也是不同的，因而选择料筒温度也不相同。
⒉喷嘴温度：喷嘴温度通常是略低于料筒最高温度的，这是为了防止熔料在直通式喷嘴可能发生的"流涎现象"。喷嘴温度也不能过低，否则将会造成熔料的早凝而将喷嘴堵塞，或者由于早凝料注入模腔而影响制品的性能。
⒊模具温度：模具温度对制品的内在性能和表观质量影响很大。模具温度的高低决定于塑料结晶性的有无、制品的尺寸与结构、性能要求，以及其它工艺条件（熔料温度、注射速度及注射压力、模塑周期等）。
压力控制
注塑过程中压力包括塑化压力和注射压力两种，并直接影响塑料的塑化和制品质量。
⒈塑化压力：（背压）采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称为塑化压力，亦称背压。这种压力的大小是可以通过液压系统中的溢流阀来调整的。在注射中，塑化压力的大小是随螺杆的设计、制品质量的要求以及塑料的种类不同而需要改变的，如果说这些情况和螺杆的转速都不变，则增加塑化压力会加强剪切作用，即会提高熔体的温度，但会减小塑化的效率，增大逆流和漏流，增加驱动功率。
此外，增加塑化压力常能使熔体的温度均匀，色料的混合均匀和排出熔体中的气体。一般操作中，塑化压力的决定应在保证制品质量优良的前提下越低越好，其具体数值是随所用的塑料的品种而异的，但通常很少超过20公斤/平方厘米。
⒉注射压力：在当前生产中，几乎所有的注射机的注射压力都是以柱塞或螺杆顶部对塑料
所施的压力（由油路压力换算来的）为准的。注射压力在注塑成型中所起的作用是，克服塑料从料筒流向型腔的流动阻力，给予熔料充模的速率以及对熔料进行压实。
成型周期
完成一次注射模塑过程所需的时间称成型周期，也称模塑周期。它实际包括以下几部分：成型周期：成型周期直接影响劳动生产率和设备利用率。因此，在生产过程中，应在保证质量的前提下，尽量缩短成型周期中各个有关时间。在整个成型周期中，以注射时间和冷却时间最重要，它们对制品的质量均有决定性的影响。注射时间中的充模时间直接反比于充模速率，生产中充模时间一般约为3-5秒。注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压力时间，在整个注射时间内所占的比例较大，一般约为20-120秒（特厚制件可高达5~10分钟）。在浇口处熔料封冻之前，保压时间的多少，对制品尺寸准确性有影响，若在以后，则无影响。保压时间也有最惠值，已知它依赖于料温，模温以及主流道和浇口的大小。如果主流道和浇口的尺寸以及工艺条件都是正常的，通常即以得出制品收缩率波动范围最小的压力值为准。冷却时间主要决定于制品的厚度，塑料的热性能和结晶性能，以及模具温等。冷却时间的终点，应以保证制品脱模时不引起变动为原则，冷却时间性一般约在30~120秒钟之间，冷却时间过长没有必要，不仅降低生产效率，对复杂制件还将造成脱模困难，强行脱模时甚至会产生脱模应力。成型周期中的其它时间则与生产过程是否连续化和自动化以及连续化和自动化的程度等有关。
参数
⒈注塑压力
注塑压力是由注塑系统的液压系统提供的。液压缸的压力通过注塑机螺杆传递到塑料熔体上，塑料熔体在压力的推动下，经注塑机的喷嘴进入模具的竖流道（对于部分模具来说也是主流道）、主流道、分流道，并经浇口进入模具型腔，这个过程即为注塑过程，或者称之为填充过程。压力的存在是为了克服熔体流动过程中的阻力，或者反过来说，流动过程中存在的阻力需要注塑机的压力来抵消，以保证填充过程顺利进行。
在注塑过程中，注塑机喷嘴处的压力最高，以克服熔体全程中的流动阻力。其后，压力沿着流动长度往熔体最前端波前处逐步降低，如果模腔内部排气良好，则熔体前端最后的压力就是大气压。
影响熔体填充压力的因素很多，概括起来有3类：⑴材料因素，如塑料的类型、粘度等；⑵结构性因素，如浇注系统的类型、数目和位置，模具的型腔形状以及制品的厚度等；⑶成型的工艺要素。
⒉注塑时间
这里所说的注塑时间是指塑料熔体充满型腔所需要的时间，不包括模具开、合等辅助时间。尽管注塑时间很短，对于成型周期的影响也很小，但是注塑时间的调整对于浇口、流道和型腔的压力控制有着很大作用。合理的注塑时间有助于熔体理想填充，而且对于提高制品的表面质量以及减小尺寸公差有着非常重要的意义。
注塑时间要远远低于冷却时间，大约为冷却时间的1/10～1/15，这个规律可以作为预测塑件全部成型时间的依据。在作模流分析时，只有当熔体完全是由螺杆旋转推动注满型腔的情况下，分析结果中的注塑时间才等于工艺条件中设定的注塑时间。如果在型腔充满前发生螺杆的保压切换，那么分析结果将大于工艺条件的设定。
⒊注塑温度
注塑温度是影响注塑压力的重要因素。注塑机料筒有5～6个加热段，每种原料都有其合适的加工温度（详细的加工温度可以参阅材料供应商提供的数据）。注塑温度必须控制在一定的范围内。温度太低，熔料塑化不良，影响成型件的质量，增加工艺难度；温度太高，原料容易分解。在实际的注塑成型过程中，注塑温度往往比料筒温度高，高出的数值与注塑速率和材料的性能有关，最高可达30℃。这是由于熔料通过注料口时受到剪切而产生很高的热量造成的。在作模流分析时可以通过两种方式来补偿这种差值，一种是设法测量熔料对空注塑时的温度，另一种是建模时将射嘴也包含进去。
⒋保压压力与时间
在注塑过程将近结束时，螺杆停止旋转，只是向前推进，此时注塑进入保压阶段。保压过程中注塑机的喷嘴不断向型腔补料，以填充由于制件收缩而空出的容积。如果型腔充满后不进行保压，制件大约会收缩25%左右，特别是筋处由于收缩过大而形成收缩痕迹。保压压力一般为充填最大压力的85%左右，当然要根据实际情况来确定。
⒌背压
背压是指螺杆反转后退储料时所需要克服的压力。采用高背压有利于色料的分散和塑料的融化，但却同时延长了螺杆回缩时间，降低了塑料纤维的长度，增加了注塑机的压力，因此背压应该低一些，一般不超过注塑压力的20%。注塑泡沫塑料时，背压应该比气体形成的压力高，否则螺杆会被推出料筒。有些注塑机可以将背压编程，以补偿熔化期间螺杆长度的缩减，这样会降低输入热量，令温度下降。不过由于这种变化的结果难以估计，故不易对机器作出相应的调整。
缺陷解决
注塑成型加工过程中是一个涉及模具设计、模具制造、原材料特性和原材料预处理方法、成型工艺、注塑机操作等多方面因素，并与加工环境条件、制品冷却时间、后处理工艺密切相关的复杂加工流程。因此，制品质量的好坏就不单取决于注塑机的注塑精度、计量精度，或是仅仅由模具设计的优劣和模具加工的精度级别决定，通常，它还会受到上述的其他因素的影响和制约。
在如此众多的复合因子约束下，注塑成型制品的缺陷的出现就在所难免，于是，寻求缺陷产生的内在机理以及预测制品可能产生缺陷的位置和种类，并用于指导模具设计和改进、归纳缺陷产生的规律、制订更为合理的工艺操作条件就显得尤为重要。我们将从影响注塑成型加工过程中的塑料材料特性、模具结构、注塑成型工艺及注塑设备三个主要因素来阐述注塑成型缺陷产生机理及解决办法。
注塑成型制品常见缺陷分类
注塑成型加工过程中所用的塑料原料多种多样，模具设计的种类和形式也是五花八门，另外，操作工人对于特定注塑机的熟悉程度以及工人之间的操作技能，实践经验的差异也各不相同，同时，客观环境（如环境温度、湿度、空气洁净程度）也会随着季节变化而不同，这些客观和主观条件共同决定了注塑成型制品缺陷的产生。
一般来说，对于塑料制品性能优劣的评价主要有三个方面：
第一、外观质量，包括完整性、颜色、光泽；
第二、尺寸和相对位置间的准确性，即尺寸精度和位置精度；
第三、与用途相应的力学性能、化学性能、电学性能等，即功能性
因而，如果由于上述三个方面中的任何一个环节出现问题，就会导致制品缺陷的产生和扩展。
注塑成型制品常见缺陷分类
外观缺陷：银纹变色、熔接痕
工艺问题：飞边、缩水、缺胶
性能问题：翘曲、脆化