塑胶射出成型加工Word文档格式.docx
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3.成型精度高,製品寸法穩定性好。
由於上述優點,PC被用來成型本體、基板等重要的部品。
PC的缺點是成型條件嚴格,制品成本高。
2.3PMMA
PMMA是聚甲基丙烯酸甲脂的簡稱,又稱“壓克力”。
由於能透過紫外線,所以被稱“有機玻璃”。
1.透明性高。
PMMA的透光率達92%,在塑膠中透明性最好。
2.耐氣候性好。
用PMMA成型的製品在戶外使用20年後,仍然有新件的感覺。
3.與玻璃相比,PMMA韌而不易破碎,材質較輕。
所以,PMMA主要應用在提供光學特點的場合,如裝飾板、鏡片等。
PMMA的缺點是材質較脆、易裂,表面容易被硬物刮傷而造成外觀不良。
2.4POM
POM是聚甲醛的簡稱。
POM的優點有:
1.耐疲勞性好。
POM的耐疲勞性在塑膠中是最高的。
2.綜合性能高,耐磨性好,製品表面光滑,作動面可不用添加潤滑劑。
所以,POM是製造齒輪、滾筒(滾筒上有齒輪)的常用材料。
POM的缺點是材質較軟,很容易造成打傷,一般可添加玻璃纖維來改善。
2.5PS、PE、PP、PA
PS是聚苯乙烯的簡稱。
與PMMA相似,也是一種透明塑膠,但檔次比PMMA低,價格也便宜。
日常用的透明塑膠品如圓珠筆、燈罩等就是用PS製造的。
PE是聚乙烯的簡稱。
是應用最廣泛也是產量最大的塑膠。
PE的特點是質軟、無毒、價廉、加工方便。
常用來製造礦泉水瓶、塑膠袋等物品。
PP是聚丙烯的簡稱。
PP的耐熱性非常好,可用沸水消毒,是製造各種餐具、水桶等物品的常用塑膠;
PP的耐彎曲性在塑膠中最好,抗拉性強,也常用來製造捆包帶、塑膠草繩等物品。
PA,又稱尼龍,其特點是抗拉性好、表面滑膩、耐腐蝕,質軟而吸水性好。
尼龍主要用來製造尼龍纖維製品,如尼龍襪、尼龍雨傘等。
相機上有少數齒輪也用PA成型,是利用其表面滑膩、摩擦小,因而作動異音小的特點。
2.6常見塑膠的區別方法
由淤塑膠種類繁多,成分各異,如果要精確鑒定塑膠的品種是比較困難的。
在要求不高,只需粗略鑒別的情況下,可用下面的兩種方法進行初步判斷。
2.6.1外觀識別法
PE、PP、PA等塑膠,可彎性好,用手觸摸有硬蜡樣的滑膩感。
與之相比,ABS、PC、PMMA等塑膠,用手觸摸有剛性感,敲打時的聲音較清脆。
PE、PP可浮在水面上,PA呈懸浮狀,其他塑膠則沉淤水。
PE未染色前為乳白色,PA未染色前色澤微黃,ABS未染色前為淺象牙色。
2.6.2燃燒觀察法
熱硬性塑膠受熱或燃燒都沒有軟化溶融過程,只會變脆焦化。
熱可塑性塑膠受熱或燃燒時會軟化溶融。
ABS燃燒時有濃密的黑煙束,瀰漫四周。
燃燒時靠近火焰處的塑膠表面軟化而不易滴落、起泡。
熄滅時有一種非常獨特的臭味,可與已知的ABS塑膠作比較來判定。
PC燃燒的現象接近ABS,但燃燒時表面會起泡,燃燒的速度較慢,離開火源後會慢慢熄滅,熄滅後發出的是花果臭味。
PMMA燃燒時沒有黑煙飛逸,火焰呈淺藍色,頂端呈白色,熄滅後發出強烈的腐爛蔬菜味。
PE燃燒時黑煙甚少,火焰處塑膠有溶融滴落現象。
熄滅後,有明顯的蜡燭燃燒氣味。
PP與PE相似,可能有少量的黑煙,熄滅後,聞到的是一種類似煤油的氣味。
PA燃燒較為緩慢,離開火源後容易熄滅,熄滅後聞到的是一種燒焦頭髮的氣味。
3.射出成型
射出成型在塑膠加工方法中一種非常重要的方式,它的優點是能生產出形狀複雜、寸法精確、色彩隨意的製品。
3.1塑膠的射出成型
塑膠受熱後會軟化、溶解,在壓力的作用下,具有流動性;
若將其射出到一個密閉的空穴內冷卻、凝固,打開空穴後即可獲得與空穴形狀一致的制品。
使塑膠受熱、射出的是射出成型機;
提供空穴的是模具;
需將塑膠加熱到多少度、以多大的壓力射出的是成型條件。
所以,要獲得一個制品,塑膠、成型機、模具和成型條件是四大必不可少的要因。
它們的相互關係如下圖:
3.2塑膠的乾燥和著色
1.乾燥
塑膠的乾燥即是將塑膠原料中的水分去除。
乾燥對射出成型很重要,乾燥不充分的塑膠成型時水分會變成水蒸氣,殘留在製品內部或表面,形成氣泡、麻點等缺陷,令製品失去原有的光澤而顯得黯淡。
乾燥的原理主要是對塑膠進行加熱,使水分擴散出去。
使用的設備是乾燥器,一般採用電加熱方式。
2.著色
在塑膠成型過程中,加入色料,使製品帶上特定的顏色,稱為著色。
著色使用的色料有染料和顏料。
染料是使塑膠改變顏色,而顏料則是用本身的顏色使製品帶上同樣色彩。
著色不單可使塑膠製品變得多姿多彩,有的著色劑還可改善塑膠的性能,如ABS易受紫外線的作用而老化,但是用炭黑著成黑色後則無此弊端。
3.3模具
射出成型模具的作用是提供一個密閉的空穴,使塑膠在其中成型。
模具一般的結構和作用如下:
⏹模窩。
決定制品的形狀和寸法。
⏹定位部份。
使模具能固定在成型機上。
⏹頂出部份。
使制品脫離模具。
⏹溫度調節部份。
調節模窩表面的溫度。
模具一般分為兩片模、三片模和特殊模具。
下圖是成型快門釦的兩套模具,分別為兩片模和三片模:
圖形3-1射出成型模具
公模:
也稱“凸模”,用於成型製品的內表面。
公模磨損後,會造成孔的寸法偏小。
母模:
也稱“凹模”,用於成型製品的外表面。
母模磨損後,會造成軸的寸法偏大。
頂梢:
也稱“頂桿”,用於將製品頂出模具。
頂梢原則上佈置得越多越均勻越好,頂出時不易使製品變形。
湯口:
也稱“澆口”是塑膠注入模窩的入口。
湯口的作用很大,因為湯口一般都很小,通常是最先固化的部位;
湯口固化後,外面的塑膠無法進入模窩,模窩內的塑膠也無法再倒流,因而起著控制的作用。
流道:
也稱“澆道”,是塑膠射入的通道。
高溫高壓高速的塑膠射出時,對流道的侵蝕很大,所以流道通常在表面鍍上一層鉻,並且被拋得很光亮,一般流道都做成可更換的流道套。
模窩:
模窩是製品成型的地方,決定著製品的形狀和寸法。
模窩是公模和母模之間的間隙部位,一般都經過仔細的拋光,並鍍上一成耐腐蝕的鉻。
PL面:
也稱“分模面”,通常設置在製品截面最大的地方,以利於製品脫膜。
EP面:
也稱“頂出面”,是頂梢與製品接觸的部位。
PL面,EP面都是活動的接合面,如果接合不好而存在間隙,則塑膠容易擠入間隙內形成毛邊;
一般塑膠都有一個允許的最大間隙值,稱為“溢邊值”。
當PL面,EP面的間隙大於溢邊值,則很容易產生毛邊;
溢邊值一般為0.02~0.05mm,視塑膠種類而異。
冷卻水道:
冷卻水道為模具內一系列的密閉水道,通入冷卻水帶走融溶塑膠的熱量,加速塑膠固化,縮短成型時間。
兩片模和三片模主要區別在於兩片模只有一個分模面,而三片模有兩個分模面。
圖形3-2兩片模分模示例圖
圖形3-3三片模分模示例圖
3.4射出成型機
射出成型機的基本功能,是執行模具的開閉動作,加熱使塑膠溶解,然後射出到模具內成型。
為實現上述功能,射出成型機一般由以下幾部份構成:
鎖模機構;
射出機構;
油壓驅動控制部;
電器控制部;
機身或床台。
射出成型機一般分為臥式、角式和立式三種。
其中以臥式成型機應用最為廣泛。
下圖是臥式射出成型機的外觀圖:
圖形3-4臥式射出成型機
射出成型機各部機構的作用:
1.鎖模機構的作用:
從射出開始到塑膠成型固化為止的時間里,抵抗模具內塑膠的射出壓力,使模具不至於被頂開。
2.射出機構的作用:
保證每次提供數量合適的塑膠;
使塑膠迅速混合均勻,並加熱至溶化;
將溶化的塑膠以一定的速度射出到模具中。
3.油壓驅動控制部:
係鎖模機構和射出機構的動力來源。
4.電氣控制部:
控制鎖模機構和射出機構的作動,以及成型機和模具的溫度。
5.機身及床台:
支承以上各部份的裝置,用以承受鎖模機構和射出機構因作動而產生的各種力量和振動。
3.5成型條件
射出成型條件包括溫度、壓力、速度和時間等要因,它們直接影響到製品的品質。
3.5.1溫度
塑膠在高溫時才能溶化,而成型後溫度需降低才能固化。
所以,溫度的控制非常重要。
1.溫度太低時,塑膠的黏性高,流動性不好,製品容易充填不足;
2.相反,溫度太高時,塑膠的黏性低,流動性太好,塑膠容易擠入模具的EP、PL面中,產生毛邊。
溫度超過極限時還會使塑膠的物性劣化,而造成不良的影響。
3.5.2壓力
壓力的作用是射出塑膠。
一般可分為射出壓力和保壓壓力。
射出壓力使塑膠射進模具,但充填滿後,還需繼續保持一定的壓力,以補充塑膠的收縮,後面的這個壓力便是保壓壓力。
1.若射出壓力太小,則塑膠流動速度慢,製品容易充填不足,若射出壓力太大,塑膠容易擠入PL、EP面,製品產生毛邊。
2.若保壓壓力太小,則不能充分補充塑膠因冷卻收縮引起缺料,製品縮水明顯;
若保壓壓力太大,塑膠被強行擠入已填滿的模具內,在製品表面形成一條蛇狀的痕跡。
3.5.3充填速度
充填速度是指在一定時間內射出塑膠的多少。
一般可分為低速充填和高速充填。
1.低速充填的優點是製品的寸法穩定,減輕縮水的產生,但接合線明顯,外觀品質也沒有高速充填好。
2.高速充填能改善製品的光澤度和平滑度,消除了接合線,顏色更均勻一致;
但高速充填時的噴射狀態,不利於模具內空氣的排出,製品會帶有充填不足、氣泡等缺陷。
3.5.4時間
時間控制中主要是保壓時間和開模時間。
保壓時間是保壓階段的時間長短。
開模時間是保壓時間結束後到打開模具之間的時間間隔。
1.保壓時間主要影響製品的收縮。
若保壓時間太短,則不能進行充分的補縮,製品收縮量大,縮水明顯;
若保壓時間太長,製品收縮量小,湯口處的塑膠被強行擠進去,容易造成湯口處形成蛇形痕跡。
2.開模時間主要影響製品的生產周期,希望越短越好。
但開模時間太短,製品尚未完全固化,取出時容易變形;
開模時間太長,製品因收縮緊緊包在模具上不易取出,同時還增加了生產時間。
3.6射出成型的生產過程
射出成型的生產過程一般可分為原料準備、預塑、成型和二次加工等幾步:
1.原料準備:
包括塑膠的著色、乾燥、防潮等工作;
2.預塑:
將塑膠投入成型機內,由成型機將塑膠加熱融化、攪拌均勻,準備成型;
3.成型:
將塑膠射出到模具內,獲得製品;
成型過程是關鍵的一步,可分為合模、射出、保壓、冷卻、分模和頂出等階段:
4.二次加工:
包括去除湯口、消除應力等工作。
4.塑膠部品的常見缺陷
在成型時難免會產生不良品,成型作業上的不良原因,可歸納為:
成型條件的不合適;
模具的缺陷;
制品設計上的缺點;
原材塑膠的不良;
射出成型能力界限外的成型。
射出成型常見的缺現有:
4.1充填不足
充填不足,是指溶融塑膠進入模具之內,有一部份無法充滿而產生缺料的現象。
所得到的製品則缺少這一部份(參考:
附錄:
塑膠不良樣品)。
充填不足的存在,會影響製品的使用。
其產生的原因主要有:
1.成型機的射出能力不夠,無法滿足填料要求。
可換成更大型的成型機。
2.塑膠的流動性不足,塑膠尚未完全充滿模具就已凝固。
可採取提高溫度、射出壓力來等方法改善。
3.模具不良。
如模具設計不合理,排氣不暢;
通道太小,阻力太大等。
可通過調整成型條件或模具型修來改善。
4.2毛邊、毛頭
製品毛邊是由於塑膠擠入模具的接合面(PL、EP面)而造成(參考:
其產生的原因有:
1.模具接合面不緊密。
如模具磨損、變形造成接合面間隙過大。
毛邊的存在會損壞模具,從而造成更大的毛邊,所以應及時型修改善。
2.鎖模力不足。
成型時,成型機的鎖模力不足以抵抗塑膠的射出壓力,使模具被衝開而產生毛邊。
可更換更大型的成型機來成型。
3.塑膠的流動性太好。
塑膠的流動性太好時容易擠入EP、PL面,形成毛邊。
可降低溫度、射出壓力等成型條件來改善。
4.3縮水
縮水又稱收縮,是成型中發生最多的缺陷。
縮水產生的原因主要是收縮不均造成,通常發生在肉厚不均處。
(參考:
塑膠不良樣品)
圖形4-1縮水形成示例圖
4.4接合線
溶融的塑膠在流動中,由於遇到孔洞而以多股形式匯合時,因不能完全溶合而產生線狀的接合線。
圖形4-2接合現行成示例圖
接合線區域的性能比它旁邊的整體區域要差,所以對一些需受力的部品應盡量消除接合線。
一般可採取提高溫度、設定合理的射出壓力、加速模具內空氣的排出,使塑膠迅速的匯合交融在一起的方法來改善。
4.5寸法不良
塑膠部品的寸法不良主要是由於收縮不均勻引起。
模具設計時有意將模具的寸法加大一些,來補償塑膠冷卻時的收縮量。
但由於塑膠的收縮量每次不一樣,就造成了製品寸法的變化。
一般情況下,影響塑膠收縮量變化的原因有:
1.塑膠的種類。
不同的塑膠其收縮量變化範圍的大小不一樣,如PC的收縮範圍變化很小,且比較穩定,用PC成型的製品的寸法精度很高;
PE收縮範圍變化大,用PE成型的製品的寸法精度就不如PC的高。
2.模具的精度。
模具的精度對制品寸法影響很大,特別是對相機上的小部品來說尤其如此。
模具設計不合理、製造精度不夠或模具磨損都會影響制品的寸法。
3.成型條件的合理性。
一般來說,制品的寸法主要由模具決定,在一定程度上可以用成型條件進行調節。
如增加保壓時間可減少制品的收縮,使柱子的寸法偏大,孔的寸法偏小;
相反,減少保壓時間,可使柱子寸法偏小,孔寸法偏大等。
當制品寸法不良時,首先考慮調整成型條件是否可行,最後才考慮型修模具。
4.6銀紋、銀絲
銀紋、銀絲,是指在塑膠表面與塑膠流動方向一致的一條條的白色條紋。
這些白色條紋其實是一串串的小氣泡,通常是因為塑膠未完全乾燥,或模具排氣不暢,致使氣體殘留在塑膠表面而形成。
消除銀紋可採取改善模具的排氣狀況,塑膠成型前進行充分的乾燥並防潮來改善。
4.7斑紋、蛇形紋
斑紋、蛇形紋,是指在湯口處一條宛如蚯蚓狀的痕跡。
蛇形紋是在模窩已經充滿的情況下,湯口處的塑膠仍然強行擠入,因後擠入的塑膠未能與先前的塑膠完全融合而形成。
消除蛇形紋的方法主要是控制保壓時間,保壓時間長,擠入的塑膠就多,蛇形紋也就越嚴重。
4.8燒焦、焦化
塑膠的燒焦是由於成型時溫度過高,造成塑膠碳化而引起。
產生的原因有:
1.高溫高速的塑膠經過窄小的湯口時,由於劇烈的摩擦,使塑膠的溫度進一步上升,提高塑膠的流動性,一般情況下會有利於成型,但如果溫度升得過高,則會使塑膠燒焦;
2.如果模具排氣不暢,高速充填的塑膠迫使模窩內的空氣強烈壓縮而產生大量的熱,使塑膠燒焦。
3.成型機加熱塑膠的溫度定得太高,塑膠射出前在成型機內停留的時間太長,也會使塑膠燒焦。
改善的方法主要是控制成型溫度和射出速度。
5.附錄:
塑膠不良樣品
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