注塑成型工藝流程及工藝參數(shù)
發(fā)布時間：2014-09-23
注塑成型工藝流程及工藝參數(shù)
塑件的
注塑成型
工藝過程主要包括填充
——
保壓
——
冷卻
——
脫模等
4
個階段，這
4
個階段直接決定
著制品的成型質(zhì)量侮繁，而且這
4
個階段是一個完整的連續(xù)過程墨微。
1
闽瓢、填充階段
填充是整個注塑循環(huán)過程中的第一步晌砾，
時間從模具閉合開始注塑算起，
到模具型腔填充到大約
95%
為止巫糙。理論上旦签，填充時間越短，成型效率越高肪跋，但是實際中歧蒋，成型時間或者注塑速度要受到很多條件的制
約。
高速填充州既。如圖
1-2
所示谜洽，高速填充時剪切率較高，塑料由于剪切變稀的作用而存在粘度下降的情形吴叶，使
整體流動阻力降低阐虚；局部的粘滯加熱影響也會使固化層厚度變薄。因此在流動控制階段晤郑，填充行為往往取
決于待填充的體積大小敌呈。即在流動控制階段，由于高速填充造寝，熔體的剪切變稀效果往往很大磕洪，而薄壁的冷
卻作用并不明顯，于是速率的效用占了上風诫龙。
?
低速填充析显。如圖
1-3
所示，熱傳導控制低速填充時签赃，剪切率較低谷异，局部粘度較高，流動阻力較大锦聊。由于熱
塑料補充速率較慢歹嘹，流動較為緩慢，使熱傳導效應(yīng)較為明顯孔庭，熱量迅速為冷模壁帶走尺上。加上較少量的粘滯
加熱現(xiàn)象，固化層厚度較厚圆到，又進一步增加壁部較薄處的流動阻力怎抛。
?
由于噴泉流動的原因，在流動波前面的塑料高分子鏈排向幾乎平行流動波前芽淡。因此兩股塑料熔膠在交
匯時马绝，
接觸面的高分子鏈互相平行；
加上兩股熔膠性質(zhì)各異
（在模腔中滯留時間不同挣菲，
溫度富稻、
壓力也不同）
掷邦，
造成熔膠交匯區(qū)域在微觀上結(jié)構(gòu)強度較差。在光線下將零件擺放適當?shù)慕嵌扔萌庋塾^察唉窃，可以發(fā)現(xiàn)有明顯
的接合線產(chǎn)生耙饰，這就是熔接痕的形成機理。熔接痕不僅影響塑件外觀纹份，同時由于微觀結(jié)構(gòu)的松散苟跪，易造成
應(yīng)力集中，從而使得該部分的強度降低而發(fā)生斷裂蔓涧。
一般而言件已，在高溫區(qū)產(chǎn)生熔接的熔接痕強度較佳，因為高溫情形下元暴，高分子鏈活動性較佳篷扩，可以互相穿透
纏繞，此外高溫度區(qū)域兩股熔體的溫度較為接近茉盏，熔體的熱性質(zhì)幾乎相同鉴未，增加了熔接區(qū)域的強度；反之
在低溫區(qū)域鸠姨，熔接強度較差铜秆。
2
、保壓階段
保壓階段的作用是持續(xù)施加壓力讶迁，壓實熔體连茧，增加塑料密度（增密），以補償塑料的收縮行為巍糯。在保
壓過程中啸驯，由于模腔中已經(jīng)填滿塑料，背壓較高祟峦。在保壓壓實過程中罚斗，注塑機螺桿僅能慢慢地向前作微小
移動，塑料的流動速度也較為緩慢宅楞，這時的流動稱作保壓流動惰聂。由于在保壓階段，塑料受模壁冷卻固化加
快咱筛，熔體粘度增加也很快，因此模具型腔內(nèi)的阻力很大杆故。在保壓的后期迅箩，材料密度持續(xù)增大，塑件也逐漸
成型处铛，保壓階段要一直持續(xù)到澆口固化封口為止饲趋，此時保壓階段的模腔壓力達到最高值拐揭。
在保壓階段，由于壓力相當高奕塑，塑料呈現(xiàn)部分可壓縮特性堂污。在壓力較高區(qū)域，塑料較為密實龄砰，密度較高盟猖；
在壓力較低區(qū)域，塑料較為疏松换棚，密度較低式镐，因此造成密度分布隨位置及時間發(fā)生變化。保壓過程中塑料
流速極低固蚤，流動不再起主導作用娘汞；壓力為影響保壓過程的主要因素。保壓過程中塑料已經(jīng)充滿模腔夕玩，此時
逐漸固化的熔體作為傳遞壓力的介質(zhì)你弦。模腔中的壓力借助塑料傳遞至模壁表面，有撐開模具的趨勢燎孟，因此
需要適當?shù)逆i模力進行鎖模禽作。漲模力在正常情形下會微微將模具撐開，對于模具的排氣具有幫助作用缤弦；但
若漲模力過大领迈，易造成成型品毛邊、溢料碍沐，甚至撐開模具狸捅。因此在選擇注塑機時，應(yīng)選擇具有足夠大鎖模
力的注塑機累提，以防止?jié)q某竞龋現(xiàn)象并能有效進行保壓。
3
．
冷卻階段
在注塑成型模具中斋陪，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計非常重要朽褪。這是因為成型塑料制品只有冷卻固化到一定剛性，脫
模后才能避免塑料制品因受到外力而產(chǎn)生變形无虚。由于冷卻時間占整個成型周期約
70%
～
80%
缔赠，因此設(shè)計良
好的冷卻系統(tǒng)可以大幅縮短成型時間，提高注塑生產(chǎn)率友题，降低成本嗤堰。設(shè)計不當?shù)睦鋮s系統(tǒng)會使成型時間拉
長，增加成本度宦；冷卻不均勻更會進一步造成塑料制品的翹曲變形踢匣。
根據(jù)實驗告匠，由熔體進入模具的熱量大體分兩部分散發(fā)，一部分有
5%
經(jīng)輻射离唬、對流傳遞到大氣中后专，其余
95%
從熔體傳導到模具。塑料制品在模具中由于冷卻水管的作用输莺，熱量由模腔中的塑料通過熱傳導經(jīng)模架
傳至冷卻水管戚哎，再通過熱對流被冷卻液帶走。少數(shù)未被冷卻水帶走的熱量則繼續(xù)在模具中傳導模闲，至接觸外
界后散溢于空氣中建瘫。
注塑成型的成型周期由合模時間、充填時間尸折、保壓時間啰脚、冷卻時間及脫模時間組成。其中以冷卻時間
所占比重最大实夹，大約為
70%
～
80%
橄浓。因此冷卻時間將直接影響塑料制品成型周期長短及產(chǎn)量大小。脫模階
段塑料制品溫度應(yīng)冷卻至低于塑料制品的熱變形溫度亮航，以防止塑料制品因殘余應(yīng)力導致的松弛現(xiàn)象或脫模
外力所造成的翹曲及變形荸实。
影響制品冷卻速率的因素有：
塑料制品設(shè)計方面。主要是塑料制品壁厚缴淋。制品厚度越大准给，冷卻時間越長。一般而言重抖，冷卻時間約與塑料
制品厚度的平方成正比露氮，或是與最大流道直徑的
1.6
次方成正比。即塑料制品厚度加倍钟沛，冷卻時間增加
4
倍畔规。
模具材料及其冷卻方式。模具材料恨统，包括模具型芯叁扫、型腔材料以及模架材料對冷卻速度的影響很大。模具
材料熱傳導系數(shù)越高畜埋，單位時間內(nèi)將熱量從塑料傳遞而出的效果越佳莫绣，冷卻時間也越短。
冷卻水管配置方式悠鞍。冷卻水管越靠近模腔对室，管徑越大，數(shù)目越多，冷卻效果越佳软驰，冷卻時間越短。
冷卻液流量心肪。冷卻水流量越大（一般以達到紊流為佳）锭亏，冷卻水以熱對流方式帶走熱量的效果也越好。
冷卻液的性質(zhì)硬鞍。冷卻液的粘度及熱傳導系數(shù)也會影響到模具的熱傳導效果慧瘤。
冷卻液粘度越低，
熱傳導系數(shù)
越高固该，溫度越低锅减，冷卻效果越佳。
塑料選擇伐坏。塑料的是指塑料將熱量從熱的地方向冷的地方傳導速度的量度怔匣。
塑料熱傳導系數(shù)越高，
代表熱
傳導效果越佳桦沉，或是塑料比熱低每瞒，溫度容易發(fā)生變化，因此熱量容易散逸纯露，熱傳導效果較佳剿骨，所需冷卻時
間較短。
加工參數(shù)設(shè)定埠褪。料溫越高浓利，模溫越高，頂出溫度越低钞速，所需冷卻時間越長贷掖。
冷卻系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)則
:
所設(shè)計的冷卻通道要保證冷卻效果均勻而迅速。
設(shè)計冷卻系統(tǒng)的目的在于維持模具適當而有效率的冷卻玉工。冷卻孔應(yīng)使用標準尺寸羽资，以方便加工與組裝。
設(shè)計冷卻系統(tǒng)時遵班，
模具設(shè)計者必須根據(jù)塑件的壁厚與體積決定下列設(shè)計參數(shù)
——
冷卻孔的位置與尺寸屠升、
孔
的長度、孔的種類狭郑、孔的配置與連接以及冷卻液的流動速率與傳熱性質(zhì)腹暖。
4
．脫模階段
脫模是一個注塑成型循環(huán)中的最后一個環(huán)節(jié)。雖然制品已經(jīng)冷固成型翰萨，但脫模還是對制品的質(zhì)量有很
重要的影響脏答，脫模方式不當，可能會導致產(chǎn)品在脫模時受力不均，頂出時引起產(chǎn)品變形等缺陷殖告。脫模的方
式主要有兩種：頂桿脫模和脫料板脫模阿蝶。設(shè)計模具時要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點選擇合適的脫模方式，以保證
產(chǎn)品質(zhì)量黄绩。
對于選用頂桿脫模的模具羡洁，頂桿的設(shè)置應(yīng)盡量均勻，并且位置應(yīng)選在脫模阻力最大以及塑件強度和剛度最
大的地方爽丹，以免塑件變形損壞筑煮。
而脫料板則一般用于深腔薄壁容器以及不允許有推桿痕跡的透明制品的脫模，這種機構(gòu)的特點是脫模力大
且均勻粤蝎，運動平穩(wěn)真仲，無明顯的遺留痕跡。
注塑工藝參數(shù)
1
．注塑壓力
注塑壓力是由注塑系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)提供的初澎。液壓缸的壓力通過注塑機螺桿傳遞到塑料熔體上秸应，塑料熔
體在壓力的推動下，經(jīng)注塑機的噴嘴進入模具的豎流道（對于部分模具來說也是主流道）谤狡、主流道灸眼、分流
道，并經(jīng)澆口進入模具型腔墓懂，這個過程即為注塑過程焰宣，或者稱之為填充過程。壓力的存在是為了克服熔體
流動過程中的阻力捕仔，或者反過來說匕积，流動過程中存在的阻力需要注塑機的壓力來抵消，以保證填充過程順
利進行榜跌。
在注塑過程中闪唆，注塑機噴嘴處的壓力最高，以克服熔體全程中的流動阻力钓葫。其后悄蕾，壓力沿著流動長度
往熔體最前端波前處逐步降低，如果模腔內(nèi)部排氣良好础浮，則熔體前端最后的壓力就是大氣壓帆调。
影響熔體填充壓力的因素很多，概括起來有
3
類：（
1
）材料因素豆同，如塑料的類型番刊、粘度等；（
2
）結(jié)
構(gòu)性因素影锈，如澆注系統(tǒng)的類型芹务、數(shù)目和位置蝉绷，模具的型腔形狀以及制品的厚度等；（
3
）成型的工藝要素枣抱。
2
．注塑時間
這里所說的注塑時間是指塑料熔體充滿型腔所需要的時間熔吗，不包括模具開、合等輔助時間佳晶。盡管注塑
時間很短磁滚，對于成型周期的影響也很小，但是注塑時間的調(diào)整對于澆口宵晚、流道和型腔的壓力控制有著很大
作用。合理的注塑時間有助于熔體理想填充维雇，而且對于提高制品的表面質(zhì)量以及減小尺寸公差有著非常重
要的意義淤刃。
注塑時間要遠遠低于冷卻時間，大約為冷卻時間的
1/10
～
1/15
吱型，這個規(guī)律可以作為預(yù)測塑件全部成型
時間的依據(jù)逸贾。在作模流分析時，只有當熔體完全是由螺桿旋轉(zhuǎn)推動注滿型腔的情況下津滞，分析結(jié)果中的注塑
時間才等于工藝條件中設(shè)定的注塑時間铝侵。如果在型腔充滿前發(fā)生螺桿的保壓切換，那么分析結(jié)果將大于工
藝條件的設(shè)定触徐。
3
．注塑溫度
注塑溫度是影響注塑壓力的重要因素咪鲜。
注塑機料筒有
5
～
6
個加熱段，
每種原料都有其合適的加工溫度
（詳細的加工溫度可以參閱材料供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)）撞鹉。注塑溫度必須控制在一定的范圍內(nèi)疟丙。溫度太低，熔
料塑化不良鸟雏，影響成型件的質(zhì)量享郊，增加工藝難度；溫度太高孝鹊，原料容易分解炊琉。在實際的注塑成型過程中，
注塑溫度往往比料筒溫度高又活，
高出的數(shù)值與注塑速率和材料的性能有關(guān)苔咪，
最高可達
30
℃。
這是由于熔料通
過注料口時受到剪切而產(chǎn)生很高的熱量造成的皇钞。在作模流分析時可以通過兩種方式來補償這種差值悼泌，一種
是設(shè)法測量熔料對空注塑時的溫度，另一種是建模時將射嘴也包含進去夹界。
4
．保壓壓力與時間
在注塑過程將近結(jié)束時馆里，螺桿停止旋轉(zhuǎn)隘世，只是向前推進，此時注塑進入保壓階段鸠踪。保壓過程中注塑機
的噴嘴不斷向型腔補料丙者，以填充由于制件收縮而空出的容積。如果型腔充滿后不進行保壓营密，制件大約會收
縮
25%
左右械媒，特別是筋處由于收縮過大而形成收縮痕跡。保壓壓力一般為充填最大壓力的
85%
左右评汰，當然
要根據(jù)實際情況來確定纷捞。
5
．背壓
背壓是指螺桿反轉(zhuǎn)后退儲料時所需要克服的壓力。采用高背壓有利于色料的分散和塑料的融化被去，但卻
同時延長了螺桿回縮時間主儡，降低了塑料纖維的長度，增加了注塑機的壓力惨缆，因此背壓應(yīng)該低一些糜值，一般不
超過注塑壓力的
20%
。注塑泡沫塑料時坯墨，背壓應(yīng)該比氣體形成的壓力高寂汇，否則螺桿會被推出料筒。有些注
塑機可以將背壓編程捣染，以補償熔化期間螺桿長度的縮減骄瓣，這樣會降低輸入熱量，令溫度下降耍攘。不過由于這
種變化的結(jié)果難以估計累贤，故不易對機器作出相應(yīng)的調(diào)整。