注射成型塑料注塑模具注射模具外文文献翻译.docx

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注射成型塑料注塑模具注射模具外文文献翻译

2.3注射成型

2.31注射成型

注塑主要用于热塑性塑料零件的生产，也是最古老的方法之一。

目前注塑成型占所有塑料树脂消费量的30%。

典型的注塑产品是杯，容器，工具外壳，手柄，旋钮，电气和通信部件（如电话接收器），玩具，和水暖配件。

聚合物熔体由于其分子量高，所以粘度很高；他们不能像金属一样在重力流作用下直接倒进模具中,但在高压下，必须强制进入模具中。

因此,金属铸件的力学性能主要是由模具壁的传热率决定的，这决定了在最后的铸造中晶粒尺寸和晶粒取向,在注射成型中的熔体注射在高压力产生的剪切力是最终在材料的分子取向的主要原因。

因此，成品的机械性能受模具内注入条件和的冷却条件两者的影响。

注塑已应用于热塑性塑料和热固性材料,泡沫部分,并已修改以产生的反应注射成型（RIM）过程中,热固性树脂系统的两个组件同时注入和快速聚合在模具内。

然而大多数注射成型是热塑性塑料进行,后面的讨论集中于这样的造型。

一个典型的注塑成型周期或序列由五个阶段组成（见图2-1）：

（1）注射或模具填充;

（2）包装或压缩;

（3）保压;

（4）冷却;

（5）部分弹射。

图2-1注射成型过程

塑料芯块（或粉末）被装入进料斗，穿过一条在注射料筒中通过旋转螺杆的作用下塑料芯块（或粉末）被向前推进的通道。

螺杆的旋转迫使这些芯块在高压下对抗使它们受热融化的料筒加热壁。

加热温度在265至500华氏度之间。

随着压力增强，旋转螺杆被推向后压直到积累了足够的塑料能够发射。

注射活塞迫使熔融塑料从料筒，通过喷嘴、浇口和流道系统，最后进入模具型腔。

在注塑过程中，模具型腔被完全充满。

当塑料接触冰冷的模具表面，便迅速固化形成表层。

由于型芯还处于熔融状态，塑料流经型芯来完成模具的填充。

典型地，在注塑过程中模具型腔被填充至95%~98%。

然后模具成型过程将进行至压紧阶段。

当模具型腔充满的时候，熔融的塑料便开始冷却。

由于塑料冷却过程中会收缩，这增加了收缩痕、气空、尺寸不稳定性等瑕疵。

为了弥补收缩，额外的塑料就要被压入型腔。

型腔一旦被填充，作用于使物料熔化的压力就会阻止模具型腔中的熔融塑料由模具型腔浇口处回流。

压力一直作用到模具型腔浇口固化。

这个过程可以分为两步（压紧和定型），或者一步完成（定型或者第二阶段）。

在压紧过程中，熔化物通过补偿收缩的保压压力来进入型腔。

固化成型过程中，压力仅仅是为了阻止聚合物熔化物逆流。

固化成型阶段完成之后，冷却阶段便开始了。

在这个阶段中，部件在模具中停留某一规定时间。

冷却阶段的时间长短主要取决于材料特性和部件的厚度。

典型地，部件的温度必须冷却到物料的喷出温度以下。

冷却部件时，机器将熔化物塑炼以供下一个周期使用。

高聚物受剪切作用和电热丝的能量情况影响。

一旦喷射成功，塑炼过程便停止了。

这是在冷却阶段结束之前瞬间发生的。

然后模具打开，部件便生产出来了。

2.3.2注塑模具

注塑模具的多种多样的设计、复杂程度和大小作为它们的生产部分。

功能热塑性塑料模具，基本上是传授理想的形状，然后进行聚合物注射件的冷却。

一种模具是由两组部件组成：

（1）型腔和型芯

（2）空腔和型芯的安装。

模塑部件的尺寸和重量限制了模腔的数量并且还决定了所要求的设备的能力。

考虑成型工艺，模具必须设计的安全地吸收由于夹紧。

注塑。

脱模带来的力。

同时，浇口和流道的设计必须允许有效流动和统一的模具型腔填充。

图2-2示出了一个典型的注塑模具。

模具主要由两部分组成：

一个部分精止不动的（模腔板），在那边熔融聚合物被注入，另一部分可以移动（型心板）在截止面上或喷射器的注塑设备上。

两个半模之间的分离线被称为分型线。

注射的材料是通过中央进料通道，称为浇口。

物料位于锥形流道，便于套管在打开的模具中释放模具材料。

在多数模具、物料聚合物熔体助长了流道系统，通过一个浇口流向每个模具型腔。

型芯板块持有的主要核心。

主要的目的是要建立的内部核心配置的部分。

核心板具有备份设备或支撑板。

支持板作为脱模器依次被支持柱支撑压紧u型结构中，有后面夹持板和间隔板组成。

该U形结构，用螺栓栓在核心板上称为推板冲程，为脱模冲程提供了空间，部分在凝固过程中收缩的主要型芯以便模具开启时，部分和浇口随着移动进行到模具一半。

随后中央弹射器被激活，导致脱模板向前以至于顶出推出部分型心。

两个一半的模具都是通过冷水提供模具冷却通道吸收热塑性聚合物融化传递给模具的热量。

模具型腔通常也合并放气口（0.02-0.08毫米，直径为5毫米）以确保填充物中没有空气。

如今有六种基本类型在注塑模具使用中.它们是：

（1）两板模具;

（2）三板模;（3）热流道模具;（4）绝缘热流道模具;（5）热管模具，以及（6）堆叠模具.图.2-3和图2-4说明了这六种基本类型的注塑模具。

图2-2注塑模具

1-顶杆2-推板3-导套4-导柱5-顶杆底板6-钩料杆销7-推回针8-针限制9-导柱10-导柱11-腔板12-浇口套13-塑料工件14-型芯

1.两板模

一种双板模具由两个板与腔和型芯安装在任一模版上.板被固定到压板上。

移动一半的模具通常含有推出结构和浇道系统。

所有注塑模具的基本设计有这样的设计理念。

两板模具是最合乎逻辑的类型对于一些需要使用那些需要很大浇口零件的工具来说。

2.三板模具

这种类型的模具是由三块板组成：

（1）固定或流道板是连接到静止的滚筒，通常包含浇道和半流道，

（2）中间板或模腔板，包含一半道和浇口，允许在开模时浮动，（3）移动板或受力板塑造和推出系统部分切除塑造的部分。

当通道开始打开，中间板和可动板一起移动，从而释放浇道和流道系统和去浇口的成型部件。

这种类型的模具的设计能够分隔流道系统和部件当模具打开时。

这种模具的设计可以使用点浇口浇注系统。

3.热流道模具

在注射成型的过程中，流道保持热量以保证熔融塑料是流体状态，在任何时候。

实际上这是一个'无浇道'成型工艺而且有时被称为是相同的。

在无流道模具中，流道包含在一个独立的板上。

热流道模具类似三板注塑模具，除了模具流道的部分在成型周期打不开。

加热流道板与其余的冷模隔热。

除了加热板是为了流道设计，模具剩余部分是一个标准两板模。

无流道成型较传统浇道式成型有很多优点。

没有成型的副产物（浇口，流道，或主流道）被处理掉或循环再使用，没有从主流到分离。

周期时间是成型部分被冷却，从模具中顶出。

在这个系统中，一个均匀的熔体温度可以从注射模具型腔的汽缸达到的。

4.绝缘热流道模具

这是一个变化的保温模具。

在这种类型的模具中，流道的外表面材料是绝缘体的优质材料。

在绝热模具中，成型材料铸造成型仍然通过保持热量。

有时一个分料梭和热探测器需要更多的灵活性。

这种类型的模具多腔中心浇口部分是理想的。

5.热管模具

这是一个变化的保温流道模具。

在热管模具中，流道是加热的而不是流道板。

这是通过使用一个电子嵌入探针完成的。

6.堆叠模具

堆叠注塑模具，顾名思义就是多个两板模具放置一起。

这种结构也可以用于三板模具和保温流道模具。

堆叠两模板的构造重点提出一个单一通道要求比同样数量的模具减少一般夹紧压力。

这个方法有时候被称为“二级成型”。

2.3.3模具机

1.传统注塑机

在这个过程中,塑料颗粒或颗粒注入机料斗并注入加热缸腔内。

然后柱塞压缩材料,迫使它逐步通过加热缸的温度区域,在那里它被分料梭分散的很薄。

分料梭安装在缸的中心，目的是为了加快塑料中心的加热质量。

分料梭也可从内部加热处理使塑料内外都加热。

材料从加热缸流动通过一个管口进入模具。

这个管口是缸和和模具的分割点,它是用来防止产生压力导致物质泄漏。

模具是关闭了有夹钳一端的机器。

对于聚苯乙烯,夹钳上两到三吨的压力要用于材料和系统的每一寸空间。

传统的柱塞机是唯一可以产生杂色部件的注塑机,其他类型的完全将塑料材料融合在一起,只会产生一种颜色。

2.柱塞式预塑机

这台机器使用一个分料梭加热器来预塑塑料颗粒。

融化阶段后,液体塑料是被排入一个存放腔内，直到可以进入模具。

这种类型的机器生产速度比传统的机器快,由于成型室是在冷却时不断释放能量。

由于注射柱塞作用于流体材料,在颗粒压缩时没有压力损失。

这允许更大的部件有更大的投影面积。

它其余的特性与传统单活塞注射机相同。

图2-5演示了一个柱塞式预塑机。

3.螺杆式预塑机

这种注射机用挤出机塑化塑料材料。

车削螺杆向挤压机内表面供料。

将挤出机熔融、塑化的材料移动到另一个存放腔,然后从那里被注射柱塞挤入模具。

使用螺旋有以下优点:

（1）塑性材料能更好的融合和受力;

（2）流动材料更硬，热敏感材料能流动;（3）颜色变化可以在更短的时间内处理（4）模制品受更小的压力。

4.往复式螺杆注塑机

这种类型的注塑机在加热室处采用卧式挤压机。

塑料材料由于螺杆的旋转被推进挤压机管道。

随着材料通过加热筒与螺杆时,它正在从颗粒变成塑料熔融状态。

在往复式螺杆注塑机中,热量传递到模塑料的热量是由螺杆之间的摩擦传导和挤压机管道壁。

材料移动时,螺杆又回到极限状态,这种状态是决定材料在压力机管道前的体积的。

这时,与典型压力机的相似之处结束了。

在材料注入模具时,螺杆向前移动，重新塑造管道中的材料。

在这台机器中，螺杆的角色既是一个柱塞又是一个螺杆。

在模型浇口部分已经凝固不能回流时，螺杆开始旋转回程，走下一圈。

图2-5是一个往复式螺杆注塑机。

这种注塑方法有几个优点。

它能使热敏材料更有效地塑化，使颜色融合更快,材料的温度通常更低，整个循环时间也更短。

2.3InjectionMolds

2.3.1InjectionMolding

Injectionmoldingisprincipallyusedfortheproductionofthermoplasticparts,anditisalsooneoftheoldest.Currentlyinjection-moldingaccountsfor30%ofallplasticsresinconsumption.Typicalinjection-moldedproductsarecups,containers,housings,toolhandles,knobs,electricalandcommunicationcomponents（suchastelephonereceivers）,toys,andplumbingfittings.

Polymermeltshaveveryhighviscositiesduetotheirhighmolecularweights;theycannotbepoureddirectlyintoamoldundergravityflowasmetalscan,butmustbeforcedintothemoldunderhighpressure.Thereforewhilethemechanicalpropertiesofametalcastingarepredominantlydeterminedbytherateofheattransferfromthemoldwalls,whichdeterminesthegrainsizeandgrainorientationinthefinalcasting,ininjectionmoldingthehighpressureduringtheinjectionofthemeltproducesshearforcesthataretheprimarycauseofthefinalmolecularorientationinthematerial.Themechanicalpropertiesofthefinishedproductarethereforeaffectedbyboththeinjectionconditionsandthecoolingconditionswithinthemold.

Injectionmoldinghasbeenappliedtothermoplasticsandthermosets,foamedparts,andhasbeenmodifiedtoyieldthereactioninjectionmolding（RIM）process,inwhichthetwocomponentsofathermosettingresinsystemaresimultaneouslyinjectedandpolymerizerapidlywithinthemold.Mostinjectionmoldingishoweverperformedonthermoplastics,andthediscussionthatfollowsconcentratesonsuchmoldings.

Fig.2-1Injectionmoldingprocess

Atypicalinjectionmoldingcycleorsequenceconsistsoffivephases（seeFig.2-1）:

（1）Injectionormoldfilling;

（2）Packingorcompression;

（3）Holding;

（4）Cooling;

（5）Partejection.

Plasticpellets（orpowder）areloadedintothefeedhopperandthroughanopeningintheinjectioncylinderwheretheyarecarriedforwardbytherotatingscrew.Therotationofthescrewforcesthepelletsunderhighpressureagainsttheheatedwallsofthecylindercausingthemtomelt.Heatingtemperaturesrangefrom265to500°F.Asthepressurebuildsup,therotatingscrewisforcedbackwarduntilenoughplastichasaccumulatedtomaketheshot.Theinjectionram（orscrew）forcesmoltenplasticfromthebarrel,throughthenozzle,sprueandrunnersystem,andfinallyintothemoldcavities.Duringinjection,themoldcavityisfilledvolumetrically.Whentheplasticcontactsthecoldmoldsurfaces,itsolidifies（freezes）rapidlytoproducetheskinlayer.Sincethecoreremainsinthemoltenstate,plasticflowsthroughthecoretocompletemoldfilling.Typically,thecavityisfilledto95%~98%duringinjection.

Thenthemoldingprocessisswitchedovertothepackingphase.Evenasthecavityisfilled,themoltenplasticbeginstocool.Sincethecoolingplasticcontractsorshrinks,itgivesrisetodefectssuchassinkmarks,voids,anddimensionalinstabilities.Tocompensateforshrinkage,additionplasticisforcedintothecavity.Oncethecavityispacked,pressureappliedtothemeltpreventsmoltenplasticinsidethecavityfrombackflowingoutthroughthegate.Thepressuremustbeapplieduntilthegatesolidifies.Theprocesscanbedividedintotwosteps（packingandholding）ormaybeencompassedinonestep（holdingorsecondstage）.Duringpacking,meltforcedintothecavitybythepackingpressurecompensatesforshrinkage.Withholding,thepressuremerelypreventsbackflowofthepolymermelt.

Aftertheholdingstageiscompleted,thecoolingphasestarts.Duringcooling,thepartisheldinthemoldforspecifiedperiod.Thedurationofthecoolingphasedependsprimarilyonthematerialpropertiesandthepartthickness.Typically,theparttemperaturemustcoolbelowthematerial’sejectiontemperature.

Whilecoolingthepart,themachineplasticatesmeltforthenextcycle.Thepolymerissubjectedtoshearingactionaswellastheconditionoftheenergyfromtheheaterbands.Oncetheshotismade,plasticationceases.Thisshouldoccurimmediatelybeforetheendofthecoolingphase.Thenthemoldopensandthepartisejected.

2.3.2InjectionMolds

Moldsforinjectionmoldingareasvariedindesign,degreeofcomplexity,andsizeasarethepartsproducedfromthem.Thefunctionsofamoldforthermoplasticsarebasicallytoimpartthedesiredshapetotheplasticizedpolymerandthentocoolthemoldedpart.

Amoldismadeupoftwosetsofcomponents:

（1）thecavitiesandcores,and

（2）thebaseinwhichthecavitiesandcoresaremounted.Thesizeandweightofthemoldedpartslimitthenumberofcavitiesinthemoldandalsodeterminetheequipmentcapacityrequired.Fromconsiderationofthemoldingprocess,amoldhastobedesignedtosafelyabsorbtheforcesofclamping,injection,andejection.Also,thedesignofthegatesandrunnersmustallowforefficientflowanduniformfillingofthemoldcavities.

Fig.2-2illustratesthepartsinatypicalinjectionmold.Themoldbasicallyconsistsoftwoparts:

astationaryhalf（cavityplate）,onthesidewheremoltenpolymerisinjected,andamovinghalf（coreplate）ontheclosingorejectorsideoftheinjectionmoldingequipment.Theseparatinglinebetweenthetwomoldhalvesiscalledthepartingline.Theinjectedmaterialistransferredthroughacentralfeedchannel,calledthesprue.Thesprueislocatedonthespruebushingandistaperedtofacilitatereleaseofthespruematerialfromthemoldduringmoldopening.Inmulticavitymolds,thespruefeedsthepolymermelttoarunnersystem,whichleadsintoeachmoldcavitythroughagate.

Thecoreplateholdsthemaincore.Thepurposeofthemaincoreistoestablishtheinsideconfigurationofthepart.Thecoreplatehasabackuporsupportplate.ThesupportplateinturnissupportedbypillarsagainsttheU-shapedstructur