塑件成型过程与工艺参数关系有限元分析视频

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(1)模具温度对充填的影响规律 (2)注射时间对充填的影响规律 (3)注射压力对充填的影响规律

注塑成型是在一定温度下，借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。它是树脂类材料成型为制品的主要工艺方法，其成型的三个必要条件为材料、模具和成型设备。影响注塑制品质量的主要因素为温度、压力、时间、速度和位置等。

1.注塑成型原理

注塑成型又称注射模塑成型，它是一种注射兼模塑的成型方法。注塑成型方法的优点是生产速度快、效率高，操作可实现自动化，花色品种多，形状可以由简到繁，尺寸可以由大到小，而且制品尺寸精确，产品易更新换代，适于生产形状复杂和大批量的制件。

注射成型的基本原理是利用塑料的可挤压性和可模塑性，首先将松散的粒状或粒状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为黏流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压注射力作用下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，保压冷却一段时间，开启模具，由脱件机构作用，从模腔内脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。注塑成型的工艺过程如图1所示，分为合模、锁模、熔胶、注射、保压、冷却、开模和制品取出（脱件）等阶段，图2所示为注射工艺过程。各段均有相应的动力机构和设备满足要求。

(a) 合模、熔胶过程	(b) 注射、保压过程	(c) 开模、脱件过程
图2 注射工艺过程

2.注塑机及模具结构

注塑机又名注射成型机或注射机，它是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种形状塑料制品的主要成型设备，分为立式、卧式、直角式，图3 所示为卧式注射机结构示意图。

注塑机由机械部分、液压部分、电子电气部分及其他辅助部分等组成。按注塑机的工作过程，一般可将注塑机分为以下几个部分：

（1）注射装置

注射装置的主要作用是使固态的塑料颗粒均匀地塑化呈熔融状态，并以足够的压力和速度将塑料通体注入闭合的模具型腔中。注射装置主要由塑化部件、注射油缸、射移油缸、定量加料装置等组成。

（2）锁模装置

锁模装置的作用主要是实现模具的开闭动作，在成型时提供足够的夹紧力使模具紧闭，开模时推出模内制件。锁模装置主要由锁模机构、调模机构、顶出装置以及安全保护装置组成。

（3）液压传动和电气控制

液压转动和电气控制系统是保证注塑成型按照预定的工艺要求（压力、速度、时间、温度）和动作程序准确进行而设置的。液压传动系统是注塑机的动力系统，而电气控制系统是控制各个动力液压缸完成开启、闭合、注射和推出等动作的系统。

典型模具及结构如4所示。

3.注塑工艺参数

（1）注射压力

注射压力是注塑时作用于注射螺杆头部熔体的压强，该动力由液压系统提供。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主流道、分流道，并经浇口进入模具型腔。注射压力的存在是为了克服熔体流动过程中的阻力。反之，流动过程中存在的阻力通过注射压力来抵消，以保证填充过程顺利进行。

（2）注射时间

注射时间是指塑料熔体充满型腔所需要的时间，不包括开模、合模等辅助时间。尽管注射时间很短，对于成型周期的影响也很小，但是注射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。合理的注射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。

（3）温度

注射成型时温度条件主要指料温（熔体温度）和模温（模具温度）两方面的内容，其中料温影响塑化和注射充模，而模温则影响充模充模和冷却定型。

料温是指塑化物料的温度和从喷嘴注射出的熔体温度，其中，前者称为塑化温度,而后者注射温度。因此，料温主要取决于机筒和喷嘴两部分的温度，一般来讲，料温太低时不利于塑化，物料熔融后黏度也较大，故流动与成型比较困难，成型后的制件容易出现熔接痕、表面无光泽和缺料等缺陷。提高料温有利于塑化并会降低熔体黏度、流动阻力或注射压力损失,于是熔体在模内的流动和充模状况随之改变(流速增大、充模时间短)。

模具温度指与制件接触的模腔表壁温度,它直接影响熔体的充模流动行为、制件的冷却速度和成型后的制件性能等。模具温度对保压时间、充模压力和制件部分性能质量的影响根据塑料品种不同，注射成型过程中需用的模具温度也不相同，如果模具温度选择的合理、并且分布均匀，可以有效地改善熔体的充模流动性能、制件的外观质量以及一些主要的物理和力学性能。

（4）保压压力与时间

在注射成型的保压补缩阶段，为了对模腔内的塑料熔体进行压实以及为了维持向模腔内进行补料流动所需要的注射压力叫做保压力。保压力持续的时间长短叫做保压时间。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。

4.塑件缺陷及产生原因

（1）充填不足（缺料）

充填不足是塑件成型的重要缺陷之一，产生的主要原因有：原料容量不足、型腔内加压不足、熔料流动性不足以及排气效果不佳等。在注塑机注射量充分的情况下，充填不足仍得不到改善时，可能是注射压力不足或熔融树脂的设定温度偏低。

（2）飞边（溢边）

飞边是熔料填充到塑模型腔以外部分出现的缺陷，飞边大多发生在模具的分合位置上，如动模和定模的分型面，滑块的滑配部位、镶件的间隙、顶杆孔隙等处。飞边在很大程度上是由于锁模力不足或充填压力过高造成。避免飞边方法:不使用过高的注射压力;提高锁模力;调整注射量、降低温度。

（3）银纹

银纹体现为制品表面有很长的银丝，开口方向沿着料流方向。主要原因是一些塑料如PA、ABS、PMMA、SAN和PBT等容易吸水。如果塑料储藏条件不好，潮气就会进入颗粒或附在表面。当颗粒熔化时，潮气会转变成蒸汽形成气泡。在注射期间，这些气泡会暴露在流体前锋的表面，爆裂然后产生不规则的纹路。解决办法为：通过干燥设备除去原料中水分。

（4）凹陷

凹陷是由于成形塑件热收缩引起体积变化，在壁厚部位形成的缺陷。解决方法：提高保压压力和增加填充时间等。