注塑成型简介
注塑成型是一种制造技术,将熔融材料在高压下注入模具腔内。材料冷却并固化后,模具打开,弹出成型部件。此过程适用于生产具有复杂形状和高精度要求的部件,适合低成本的大规模生产。
过程如下:
- 模具腔定义部件的形状: 模具是一个具有所需部件形状的腔体或空间。
- 材料(熔融塑料)注入模具腔: 熔融塑料通过喷嘴在压力下注入模具腔内。
- 塑料冷却并固化: 塑料进入模具腔后,通过模具的冷却系统迅速冷却并固化,保持所需的形状和结构。
- 部件弹出: 塑料完全冷却固化后,模具打开,操作人员可以取出或弹出成型部件。
- 过程重复: 整个过程从注入新的熔融塑料开始,不断重复,直到达到所需的生产数量。
材料选择
模具材料
模具材料的选择取决于生产量、成本和精度要求。
- 塑料模具钢
- 高速工具钢
- 热作工具钢
- 冷作工具钢
注塑成型材料
所有热塑性塑料(加热时软化,冷却时硬化的聚合物)都可以进行注塑成型。一些硅胶和热固性树脂也可以进行注塑成型。
- 聚丙烯 (PP)
- 聚碳酸酯 (PC)
- 聚醚醚酮 (PEEK)
- 聚对苯二甲酸乙二酯 (PET)
注塑成型的优缺点
优点:
- 适合大批量生产
- 部件制造速度极快
- 可提供具有不同性能的多种材料
- 大规模生产时部件成本非常低
- 重复性好
- 高精度
- 外观优异
- 能够制造非常复杂的几何形状
- 最小或无需额外表面处理
- 废料率低
缺点:
- 模具安装成本高
- 与其他工艺相比,交付时间较长
- 设计修改成本高
注塑成型原理
零件分析
- 公称壁厚: 零件主体壁的一般厚度。
- 分型线: 工具不同部分交接处。
- 进胶口: 塑料进入模具腔体的位置。
- 肋条: 用于增加零件刚度。
- 圆角: 圆角用于帮助塑料流动。
- 加强筋: 对一个部分的加固,通常跨越垂直和水平部分之间的90度角。
零件基础
一个零件是通过两个或更多的工具一起移动来创建一个闭合的体积,塑料在压力下被注入其中。
在一个二部件工具中,腔体(A)创建优质的外表面,而芯部(B)创建内部细节。
通常会有额外的“芯”滑入腔体,以允许更复杂的零件。
原始塑料进料
塑料颗粒被送入料斗。在料斗内,这些颗粒与添加剂(如颜料)和填料(如玻璃纤维)混合,以调整最终零件的性能特性。
塑料加热和熔化
然后,材料被输送到注塑机的螺杆筒内。旋转的螺杆推动颗粒向模具推进并压缩它们。螺杆的旋转和螺杆筒末端的加热单元产生的摩擦提高了温度并熔化了颗粒。
注塑成型
一旦螺杆前方有足够的熔化塑料,机器的活塞向前移动,将塑料通过喷嘴注入模具腔体。在模具腔体内,塑料冷却并硬化,形成零件的最终形状。
脱模
在整个注塑过程中,工具被紧紧夹在一起。一旦塑料冷却到足够保持其形状,工具打开,通常是通过芯部和零件向后移动远离腔体。
然后,顶出销穿过芯部推向零件,释放零件自由从工具中脱落。
这个过程会在零件上留下一些痕迹:
- 分型线:模具两半交接的地方。
- 顶出痕:顶出销与零件接触的地方。通常这些痕迹在零件的背面。
浇道系统
熔化的塑料通过工具中称为“浇道系统”的一组通道进入零件。
通常包括以下三个部分:
- 浇口(Sprue): 主要通道,材料流入工具的地方。
- 浇道(Runners): 较小的通道,将塑料引导到进胶口。
- 进胶口(Gates): 进入零件的入口点。
进胶口
进胶口是熔化塑料进入模腔的位置。进胶口的位置和几何形状控制着塑料流入零件。
右侧的图示展示了一些常见的方法:
- 边缘进胶口 是最常见的类型,从零件线注入,即模具两半交接的地方。须手动移除浇道系统,留下小的痕迹。
- 直接进胶口 连接从浇口直接到零件顶部,减少了浇道系统的材料浪费。这种方式适用于非常大的零件,但会在零件上留下可见的痕迹。
- 隧道/次级进胶口 从分型线下方注入。无需手动移除浇道,它们在顶出时自动断开。这种方式适用于非常大的生产量。
- 针形进胶口 从零件内部在芯部或“B工具”中注入材料,远离视觉表面,因此在外观上更受青睐。
在进行模具制造之前
与所有大规模制造过程一样,在决定采用模具之前有一些计划步骤。
确定注塑成型是否是正确的工艺? 需要考虑是否需要大量零件,并计算模具成本。
优化 确保在开始制造模具之前,详细规定设计中所需的一切。对钢模进行更改成本高昂且耗时。
指定材料和属性 每种聚合物具有不同的流动速率和收缩率,了解计划使用的材料可以帮助合适地设计注塑点。
交货时间 注塑成型的生产周期较长。通常按样品报价,并且通常存在其他时间限制,如表面处理、运输和生产抽样,假设设计已完成。
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