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第一篇译文（中文）

2.3注射模

2.3.1注射模塑

注塑主要用于热塑性制件的生产，它也是最古老的塑料成型方式

之一。

目前，注塑占所有塑料树脂消费的30%。

典型的注塑产品主要有杯子器具、容器、机架、工具手柄、旋钮（球形捏手）、电器和通讯部件（如电话接收器），玩具和铅管制造装置。

聚合物熔体因其较高的分子质量而具有很高的粘性；它们不能像金属一样在重力流的作用下直接被倒入模具中，而是需要在高压的作用下强行注入模具中。

因此当一个金属铸件的机械性能主要由模壁热传递的速率决定，这决定了最终铸件的晶粒度和纤维取向，也决定了注塑时熔体注入时的高压产生强大的剪切力是物料中分子取向的主要决定力量。

由此所知，成品的机械性能主要受注射条件和在模具中的冷却条件影响。

注塑已经被应用于热塑性塑料和热固性塑料、泡沫部分，而且也已经被改良用于生产反应注塑过程，在此过程中，一个热固树脂系统的两个组成部分在模具中同时被注射填充，然后迅速聚合。

然而大多数注塑被用热塑性塑料上，接下来的讨论就集中在这样的模具上。

典型的注塑周期或流程包括五个阶段（见图2-1）：

（1）注射或模具填充；

（2）填充或压紧；

（3）定型；

（4）冷却；

（5）零件顶出。

图2-1注塑流程

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

注塑模具与它们的生产出来的产品一样，在设计、精密度和尺寸方面各不相同。

热塑性模具的功能主要是把可塑性聚合物制成人们想要的形状，然后再将模制部件冷却。

模具主要由两个部件组成：

（1）型腔和型芯，

（2）固定型腔和型芯的底座。

模制品的尺寸和重量限制了模具型腔的数量，同时也决定了所需设备的能力。

从模具成型过程考虑，模具设计时要能安全合模、注射、脱模的作用力。

此外，浇口和流道的设计必须允许有效的流动以及模具型腔均匀填充。

图2-2举例说明了典型注射模具中的部件。

模具主要由两部分组成：

固定部分（型腔固定板），熔化的聚合物被注入的旁边；在注塑设备结尾或排出旁边的瓣合（中心板）部分。

模具这两部分之间的分隔线叫做分型线。

注射材料通过一条叫做浇口的中心进料通道被转运。

浇口位于浇口轴套的上面，它逐渐缩小（锥形）是为了促进模具打开时浇注材料的释放。

在多型腔模具中，主流道将高分子聚合熔化物提供到流道系统中，流道系统通过浇口流入每个模具型腔。

中心板支撑主型芯。

主型芯的用途是确立部件的内部结构。

中心板有一个支持或支撑板。

支撑板反过来被背对注塑模顶杆空间的U型结构的柱子支撑，注塑模顶杆空间由背面的压板和垫块组成。

被固定在中心板上的U型结构，为也被叫做脱模行程的顶出行程提供了空间。

在固化的过程中，部件从主型芯周围收缩以至于当模具打开的时候，部件和浇口随着瓣合机构一起被带出来。

接着，中央的起模杆被激活，引起脱模板向前移动以至于顶杆能够推动部件离开型芯。

带有冷却通道的上下模被提供，冷却通道通过冷却水循环流通来吸收热塑性高分子聚合熔融物传递给模具的热量。

模具型腔也包含好的通风口（对于5毫米而言，通风口应该为0.02到0.08毫米）来确保填充过程中没有空气滞留在模具型腔内。

图2-2注塑模具

1顶杆2顶出板3导套4导柱5下顶针板6脱件销7复位杆8限位杆

9导柱10导柱11型腔板12浇口套13塑料工件14型芯

现在使用的有六种基本注射模具类型。

它们是：

（1）双板模；

（2）三板模；（3）热流道模具；（4）绝热保温流道模具；（5）温流道模具；和（6）重叠压塑模具。

图2-3和图2-4阐明了这六种基本注射模具类型。

1.双板模

一个双板模具由每块都带有型腔和型芯的两块平板组成。

平板被固定在压板上。

瓣合机构包含工件自动拆卸机构和流道系统。

所有注射模具的基本设计都有这个思想。

双板模具是用来制作要求大型浇口制品的最合理的工具。

2.三板模

这种类型的模具由三块板组成：

（1）固定板或压板被连接到固定压盘上，通常包含主流道和分流道；

（2）当模具打开的时候，包含分流道和浇口中间板或型腔固定板是被允许浮动的；（3）活动板或阳模板包含模制件和用来除去模制件的顶出装置。

当按压进行打开的时候，中间板和活动板一起移动，因此释放了主流道和分流道系统和清除了浇口处模制品的赘物。

当模具打开的时候，这种设计类型的模具使分离流道系统和模制件变成了可能。

这种模具设计让点浇口浇注系统能够运用。

3.热流道模具

在这个注射模具的流程中，分流道要保持热的，目的是使熔融的塑料一直处于流动的状态。

实际上，这是一个“无流道”模具流程，有时候它也被叫做无流道模具。

在无流道模具中，分流道被包含在自己的板中。

热流道模具除了模塑周期中模具的分流道部分不被打开这点外，其他地方与三板注射模具相似。

加热流道板与剩下的冷却部分的模具是绝缘的。

分流道中除了热加板，模具中剩余部分是一个标准的两板模具。

无流道模具相比传统的浇口流道模具有几个优点。

无流道模具没有模具副产品（浇口，分流道，主流道）被处理或者再利用，也没有浇口与制件的分离。

周期仅仅要求制件被冷却和从模具中脱离。

在这个系统中，从注射料筒到模具型腔，温度能够达到统一。

4.绝热保温流道模具

绝热流道模具是热流道模具的一种演变。

在这种类型的模具中，分流道材料的外表面充当了绝缘体来让熔融材料通过。

在隔热的模具中，通过保留自己的温度使模具中的物料一直是熔化的。

有时候，一个分料梭和热探测器被加入模具中来增加柔韧性。

这种类型的模具对于多孔中心浇口的制件来说是理想的。

5.温流道模具

它是热流道模具的一种演变。

在这种模具中，流道而不是流道板被加热。

这是通过电子芯片嵌入探测器实现的。

6.重叠压塑模具

重叠压塑注射模具顾名思义。

一个多重两板模具其中的一块板被放在另一块板的上面。

这种结构也可以用在三板模具和热流道模具上。

两板重叠结构使单一的挤压输出量加倍，与一个型腔数量相同的两板模具相比，还减少了一半的合模压力。

这种方式也被叫做“双层模塑”。

2.3.3压膜机

1.传统的注塑机

在这个流程中，塑料颗粒或粉末被倒入一个机器料斗中，然后被送入加热料筒室。

一个活塞压缩物料，迫使物料渐进地通过加热料筒中物料被分料梭慢慢散开的加热区域。

分料梭被安装在料筒的中心，目的是加速塑料体中心的加热。

分料梭也有可能被加热，以便塑料能够内外一起被加热。

物料从加热料斗流经喷嘴进入模具。

喷嘴是料斗和模具之间的密封装置它被用来阻止因为剩余压力而引起的物料泄露。

模具在注塑机的末端被夹具夹紧闭合。

对于聚苯乙烯而言，机器末端两三吨的压力通常用在之间和流道系统中每个小的投影面积上。

传统的活塞式机器是唯一能生产斑点部分的类型的机器。

另一种类型的注塑机将塑料材料充分地混合，以至于仅有一种颜色被生产出来。

2.柱塞式预塑机

这种机器使用了分料梭活塞加热器来预塑塑料颗粒。

塑料颗粒变成熔化状态之后，液态的塑料被倒入一个蓄料室，直到塑料准备好被压入模具。

这种类型的机器比传统的机器生产零件的速度更快，因为在制件冷却的时间中，模具腔被填满进行喷射。

由于注射活塞在流动的物料中工作，因此在压缩颗粒的时候没有压力损失。

这种现象能够应用在带有更多投影面积的大型制件上。

柱塞式预塑机的其他特点与传统的单一活塞式注塑机是一样的。

图2-5举例说明了柱塞式预塑机。

3.螺杆式预塑机

在这种注塑机中，用挤压机来塑化塑料物料。

旋转的螺杆使塑料芯块向前，提供给挤压机料筒的加热内壁。

熔融的，塑化的物料从挤压机移动到一个蓄料室，然后通过注射活塞移动到模具中。

螺杆的应用有以下优势：

（1）便于物料更好的混合及塑料溶化后的剪切作用；

（2）流动物料硬度的范围更广及热敏材料可以流动；（3）能在更短的时间内进行色泽改变；（4）模具制件中的应力更小

4.往复式螺杆注塑机

这种类型的注塑机使用了一个水平的挤压机来代替加热室。

螺杆的旋转使塑料物料向前移动通过挤压机料筒。

随着物料流经带螺杆的加热料筒，物料从颗粒状态变为塑料熔融状态。

螺杆往复的过程中，传递给模制物料的热量是由螺杆和挤压机的料筒壁之间的摩擦和传导引起的。

当物料向前移动的时候，螺杆返回到在挤压机料筒前方决定物料容量的行程开关处。

在这个时候，与典型挤压机类似的挤压过程结束了。

当物料注射到模具中，螺杆向前移动来转移料筒中的物料。

在这个注塑机中，螺杆既充当活塞，又充当螺杆。

模具中的浇口截面冻结阻止回流之后，螺杆开始旋转并且向后移动，进行下一个周期。

图2-5展示了往复式螺杆注塑机。

这种形式的注塑有几个优点。

它更有效地塑化热敏感材料，由于螺杆的混合作用更快地混合色泽。

给材料加热的文都能够更低，并且整个周期时间可以更短。

第一篇英文（原文）

2.3injectionmolds

2.3.1Injectionmolding

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

Polymermeltshaveveryhighviscositiesduetotheirhighmolecularweights;theycannotbepoureddirectlyintoamoldundergravityflowasmetalscan,butmustbeforcedintothemoldunderhighpressure.Thereforewhilethemechanicalpropertiesofametalcastingare

predominantlydeterminedbytherateofheattransferfromthemoldwalls,whichdeterminesthegrainsizeandgrainorientationinthefinalcasting,ininjectionmoldingthehighpressureduringtheinjectionofthemeltproducesshearforcesthataretheprimarycauseofthefinalmolecularorientationinthematerial.Themechanicalpropertiesofthefinishedproductarethereforeaffectedbyboththeinjectionconditionsandthecoolingconditionswithinthemold.Injectionmoldinghasbeenappliedtothermoplasticsandthermoses,foamedparts,andhasbeenmodifiedtoyieldthereactioninjectionmolding（RIM）process,inwhichthetwocomponentsofathermosettingresinsystemaresimultaneouslyinjectedandpolymerizerapidlywithinthemold.Mostinjectionmoldingishoweverperformedonthermoplastics,andthediscussionthatfollowsconcentratesonsuchmoldings

Atypicalinjectionmoldingcycleorsequenceconsistsoffivephases（seeFig.2-1）:

（1）Injectionormoldfilling;

（2）Packingorcompression;

（3）Holding;

（4）Cooling;

（5）Partejection

Plasticpellets（orpowder）areloadedintothefeedhopperandthroughanopeningintheinjectioncylinderwheretheyarecarriedforwardbytherotatingscrew.Therotationofthescrewforcesthepelletsunderhighpressureagainsttheheatedwallsofthecylindercausingthemtomelt.Heatingtemperaturesrangefrom265to500℉.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.Thesprueislocatedonthespruebushingandistaperedtofacilitatereleaseofthespruem