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1、 湖北工業大學 毕业设计（论文）任务书课题名称： 奶瓶盖注塑模 学生姓名： 系 别： 机械工程学院 专 业： 模具设计与制造 指导教师： 2011 年 6 月 12 日 设计任务书设计题目：奶瓶盖注塑模的设计设计要求：1. 确定合理工艺方案2. 设计合理的模具结构3. 设计要全面介绍模具的工作原理4. 内容丰富、文字精练、讲述详细、实用价值高设计内容：装配图 1张， 产品图 1张，零件图6张，设计说明书1份，指导教师（签名）： 1 引言塑料具有密度小、质量轻而强度高、刚度大、绝缘性着色性好、成型方便等优点，成为20世纪发展最快材料之一。各种各样、形状颜色各异的塑料零配件出现在我国工业、农业及日
2、常生活当中。以塑代钢、以塑代木已成为一种趋势。本文采取日常生活中婴幼儿哺乳奶瓶盖设计，介绍一种成型内螺纹塑件的新型塑料模具。在螺纹的成型与推出方式上采用斜滑块的形式，取代传统螺纹塑件的强制脱模或旋转脱模的方式，保证螺纹塑件的精度。其中模具结构设计是这次设计的主要内容，其内容包含了模具的分型面选择、主流道及分流道的设计与布局，推出机构导向机构,铰链的设计等一系列模具的重要零部件的设计加工方法和加工注意要点。这样更有利于加工人员的一线操作，使其通俗易懂加工方便。本次设计不仅让我熟悉了课本所学的知识，而且让我做到所学的运用到实践当中，更让我了解了塑料模具设计的全过程和加工实践的各种要点。使我在本次设
3、计实践当中有一个质的飞跃。 Introduction Plastic with a density, quality of light and high strength, stiffness, insulation, and good color, shape and easy, in the 20th century, one of the fastest growing material. Variety, shapes, different colors of plastic parts in our industry, agriculture and daily life. To p
4、lastic and steel, plastic and wood has become a trend. This article in the daily life of infants and young children to nursing bottle cap design, introduces a thread forming a new type of plastic mold plastic parts. Introduction of the thread forming and inclined slider with the way the form of plas
5、tic parts to replace the traditional threaded or rotational force stripping stripping way to ensure the accuracy of threaded plastic parts. Die structure design is one of the main elements of this design, which contains the mold parting line selection, main channel and diversion channel design and l
6、ayout, the introduction of body-oriented body, hinge design and a series of important parts of the mold design and processing methods and processing points to note. This line is more conducive to processing of personnel action, making it easy to understand, easy to process. This design is not only f
7、amiliar with the textbooks I have learned, but I do use what they have learned into practice, made me understand the whole process of plastic mold design and processing practices of the various points. That I practice in this design, there is a qualitative leap.目录引言 3一塑建工艺分析71.1 塑件分析7 1.2 塑件材料的确定7 1
8、.3 工艺特点7 1.4 塑件的收缩及密度确定8 1.5 模具种类与模具设计的关系8二.注射机的选用及型腔数的确定10 2.1 利用PRO/E进行体积的计算102.2 确定型腔数及其排列112.3 注射机的选用112.4 锁模力的校核122.5 模架的选用13三模具结构设计143.1 模具结构143.2 分型面位置确定143.3 浇注系统设计153.4 主流道设计163.5 分流道设计183.6 浇口的形状及其位置选择183.6.1 浇口位置的选择193.7 冷料穴设计20四脱模机构设计204.1 斜滑块兼推出结构设计204.2 凝料推出部分设计22五. 导向及定位机构24六塑料成型工艺特点的
9、分析266.1 概述266.2.1 注射成型周期296.3 注射成型的工艺规程 336.4 注射成型工艺条件的选择35七模具工作原理 37八结论 38参考文献 40一 塑件工艺分析1.1 塑件分析1.2 塑件材料的确定考虑到奶瓶盖的工作环境以及所受的力的大小来看，其在工作过程中需要频繁的开合，所以综上各种塑料的性能来考虑，聚丙烯（PP）具有以上工作环境所需的性能，为此确定使用材料为：聚丙烯（PP）1.3 工艺特点PP在熔融温度下有较好的流动性，成型性能好，PP在加工上有两个特点：其一：PP熔体的粘度随剪切速度的提高而有明显的下降（受温度影响较小）；其二：分子取向程度高而呈现较大的收缩率。 PP
10、的加工温度在200-300左右较好，它有良好的热稳定性（分解温度为310），但高温下（270-300），长时间停留在炮筒中会有降解的可能。因PP的粘度随着剪切速度的提高有明显的降低，所以提高注射压力和注射速度会提高其流动性，改善收缩变形和凹陷。模温宜控制在30-50范围内。PP熔体能穿越很窄的模具缝隙而出现披锋。PP在熔化过程中，要吸收大量的熔解热（比热较大），产品出模后比较烫。PP料加工时不需干燥，PP的收缩率和结晶度比PE低。1.4 塑料的收缩率及密度确定表1.1 材料性能参数材料代号密度（kg.m-3）收缩率（%）模具温度（）注射压力P注（Mpa）最大不溢料间隙/mmPE940-9601
11、.5-3.660-7060-1000.02PP900-9101.0-2.580-9070-1000.03ABS1030-10700.3-0.850-8060-1000.04PVC13800.6-1.530-6080-1300.03由表1.1知聚丙烯PP的收缩率（1.0-2.5）% 。由聚丙烯的成形特点可知其成形收缩率范围及收缩率大，所以在选择聚丙烯的收缩率时应考虑使用大的收缩率确定收缩率值为1.8% ，其平均密度为0.905g/cm3 。1.5 模具种类与模具设计的关系不同种类的塑料其工艺性能、成形特性也不相同，因此为了确定塑料的工艺性能、成形特征，并在模具中充分利用以获得优质的塑料制件。表1
12、.2 塑料种类与模具设计关系塑料特征注意事项聚丙烯PP（结晶型）1， 点浇口增大塑料熔体的剪切速率，流动性增加2， 冷却速度快3， 流动性好具有铰链性能1， 尽量采用点浇口，尤其是大平面塑料制品2， 浇注系统散热面积要小，以降低冷却速度，保证塑料顺利充填型腔塑件的成型要求：化学性能稳定，宜于成形加工等，闭合弯折不容易产生损坏和断裂现象。塑件表面要求无飞边或缩孔现象。 塑料成型工艺参数：模具温度：40-60喷嘴温度：190-220料筒温度：前段温度：200-220 中段温度：220-240 后段温度：180-210注射压力：4080MPa注射机类型：螺杆式保压压力：50-60 MPa喷嘴形式：直
13、通式注射时间：05S保压时间：2060S冷却时间：1550S成形周期：40120S二.注射机的选用及型腔数的确定2.1.利用PRO/E进行体积的计算根据产品图纸，将塑料瓶盖按1:1的尺寸比例在PROE里完成三维构图。利用PROE分析指令对塑料瓶盖进行体积的计算如图所示 体积=1.1432856mm3 =11432.856 mm32.2确定型腔数及其排列 图-型腔的布置2.3 注射机的选用根据产品图纸，将塑料瓶盖按1:1的尺寸比例在PROE里完成三维构图。利用PROE分析指令对塑料瓶盖进行体积，可计算浇注系统的体积为11.432856cm3 ，以奶瓶盖为例，分析了奶瓶盖的结构特点和使用要求，在此
14、基础上选择了制品材料，设计了一种成型内螺纹塑件塑料模具。就塑件的成型工艺性、浇注系统、成型零部件结构、滑块抽芯机构、推出系统、冷却系统等的设计进行了研究与探讨，为内螺纹塑件的脱模提供了一种新的思路与研究方法。经设计研究表明，该模具采用一模四腔的三板式结构。双点浇口进料，模架为中小型模架的派生型。模板周界尺寸WL为315315。注塑机型号为XS-ZY-6040。 2.4 锁模力的校核锁模力为注射机锁模装置用于夹紧模具的力。所选注射机的锁模力必须大于由于高压熔体注入模腔而产生的胀模力，此胀模力等于塑件和流道系统在分型面上的投影面积与型腔压力的乘积F P A /1000式中 F锁模力，kNp型腔压力
15、，MPaA塑件及流道系统在分型面上的投影面积，已知型腔压力为25 或30MPa；浇注系统的投影面积为1 倍的塑件投影面积；塑件及流道系统在分型面上的投影面积为A = nR2 + S 式中 S流道系统在分型面上的投影面积，n模腔数则A=4(60/2)+(60/2)=14130cm即 pA/1000=3014130/1000=423.9kN450kN所以锁模力符合要求2.5 模架的选用我国目前标准化注射模零件的国家标准有12个；另外还制订了塑料注射模具的标准模架，分中小型模架（GB/T12556.190）和大型模架（GB/T12555.190）两种。中小型模架标准中规定，模架的周界尺寸范围为：56
16、0，并规定模架的形式为品种型号，即基本型，A1、A2、A3和A4四个品种。表3.1 四种模架的组成、功能及用途型号组成、功能及用途A1型定模采用两块模板，动模采用一块模板，与推杆推件机构组成模架，适用于立式和卧式注射机。A2型动、定模均采用两块模板，与推件机构组成模架，适用于立式和卧式注射机，可用于带有斜导柱侧向抽芯的模具，也可用于斜滑块侧向分型的模具A3型定模采用两块模板，动模采用一块模板，它们中间设置了一块推件板，用于推件板件的模具，适用于立式和卧式注射机。A4型动、定模均采用两块模板，它们中间设置了一块推件板，用于推件板件的模具，适用于立式和卧式注射机。根据以上四种模架的组成，功能及用途
17、可以看出，A2型模型适用于本次模具的设计，故选用A2模架。三模具结构设计3.1 模具结构该塑件为小型制品，尺寸精度不高。采用ProE设计后，一个制件的体积为11.43cm3。为了提高生产效率，设计一模四腔的三板式模具结构。三板式塑料模具和两板式塑料模具相比，中间多了个可移动的型腔板，同时采用针点式浇口，总体模具结构如图所示。3.2 分型面位置确定注塑过程完成后。需要将制件和流道凝料一起推出模外，在进行下一次注塑循环。由于这是一模四腔、平衡式流道，故流道凝料占很大一部分体积，因而凝料脱模比较困难。为了解决这个问题，笔者在设计模具的时候采用了三板式模具，具有两个分型面，分别为AA与BB分型面。其中
18、AA分型面打开，取出流道凝料，BB分型面打开，取出制件。3.3 浇注系统设计浇注系统是指从注塑机喷嘴进入模具开始，到型腔入口入口为止的那一段流道。多模腔的浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井组成。浇注系统控制着塑件在注塑成型过程过程中充模和补料两个重要阶段，对塑件质量影响关系极大。主流道是自注塑机喷嘴与模具主流道衬套接触的部位起至分流道为止段总流道，它是塑料熔体进入模具时最先经过的部位。在卧式注塑机上，它与注塑机喷嘴在同一轴线上，垂宣于分型面。由于主流道与高温塑料及喷嘴反复接触，故主流道讨套设计成可拆卸的，主流道衬套应带凸缘，使之固定在定模上。为了便于凝料的脱出，主流道整体设计成圆锥形，锥角
19、60，内壁粗糙度04斗m，其它部分粗糙度为08斗m。主流道上部小端直径比注塑机喷直径嘴大lmm，球面半径比注塑机喷嘴球面半径大2mm，其作用是补偿喷嘴与主流道的对中误差，避免注塑时喷嘴与主流道衬套之间由于配合不准造成溢料现象。在本次设计中，分流道的布置采用对称平衡式。这种布置使分流道的长度、截面形状和尺寸都对应相等，可以实现均衡进料和个型腔同时充满的目的。为了方便加工，分流道的断面形状采用半圆形，直径为6mm，只需在AA分型处的凝料推板上加工即可。为了加快填充速度，降低模塑周期，浇I：1设计成双点浇口进料的方式。3.4 主流道设计(1)主流道是注射机喷嘴与分流道的塑料熔体的流动通道，其形状尺寸
20、对熔体的流动和充模时间有较大的影响。主流道一般设计在浇口套中，为更容易的拔出，主流道通常设计成圆锥形。锥角在23度，内壁粗糙度为Ra=0.63m。（2）为防止主流道与喷嘴处溢料，与主流道对接处紧密对接，主流道连接处应制成半球形凹坑，主流道的小端直径大于注射机的喷嘴直径1-2mm，半球型凹坑的半径应大与注射机喷嘴的球型半径2m左右。（3）为减小料流转向过渡时的阻力，主流道大端呈圆角过渡，其圆角半径r=13mm.(4) 在保证塑料良好成型的前提下，主流道应尽量短，否则将增多流道凝料。（5）由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道制成可拆卸的主流道衬套，便于用优质钢材加工和热处理。（
21、6）根据制件的实际情况，结合所选注塑机的型号，主流道的锥角选2，主流道如下图所示。3.5 分流道设计分流道指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中空融状态的过渡段。(1)分流道的截面形状采用半圆形(2)截面直径6mm。 (3)分流道布置 采用平衡式布置，要求从主流道各个型腔的分流道其长度、形状及断面尺寸对应相等，达到各个型腔同时均匀进料，保证各个型腔成型出的塑件在强度、性能及质量上的一致性。(4)分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑件熔体的流动及充填。3.6 浇口的形状及其位置选择浇口的作用是使料流加速，并控制衬料时间，控制料流状态。常用的截面形状有圆
22、形和矩形两种。流口不仅对塑件熔体的流动性和充模特征有关，而且与塑件的成形质量有着密切的关系。因此浇口的形式与塑料品种要相互适应。根据各种浇口的特征比较可以看出点浇口的各种优越性能，其浇口特征如下：点浇口的特征：1.形状简单，便于加工，而且尺寸精度容易保证2.试模时，发现不适当，容易及时修改3.能相对独立的控制充填速度与封闭时间4.可用于各种塑料5.对于壳体类塑件，流动填充效果较佳。基于塑件的特点和点浇口的特征来看选择点浇口3.6.1 浇口位置的选择尽量缩短流动距离，保证熔料能迅速地充满型腔。浇口开在塑件壁厚处，且应减少熔痕；有利于型腔气体的排出。所以，塑件的浇口选择在塑件的壁厚处，由于塑件所填
23、充塑料多，为此，在塑件处的两壁厚处各设一浇口，这样可以提高充模速度，故设计成双点浇口进料的方式。3.7 冷料穴设计图 冷料穴冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝，此外，开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出，冷料穴的尺寸稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径1，如图所示。四脱模机构设计4.1 斜滑块兼推出结构设计该制件有内螺纹，内螺纹常采用螺纹型芯来成型。但是如果采用了螺纹型芯成型，为了保证制件精度，推出方式采用旋转推出的方式，旋转推出需要另外设置齿轮齿条和螺旋杆，另外还需要我们设置止转措施。这样势必会增加模具结构
24、的复杂程度，同时增加了模具制造成本。为此，在设计此模具的时候，采用斜滑块的形式，同时解决了螺纹成型问题和制件脱出问题，具体结构见图 图.顶板，顶杆 图.型芯斜滑块开模前(a) 开模后(b) 1锥形体2制件卜滑块4一圆柱销5模套6一垫板7稚杆圈3开模前后示意图斜滑块的形状如图3所示，滑块内部上侧具有螺纹槽，用来成型制件内螺纹，下侧和推杆7相连，中间套在模套5上，滑块和模套之间有定位销4，定位销用来定位推出时滑块的最终停留位置。具体推出过程为模具闭合后，推出机构复位，如图3(a)所示，随着注塑机的注塑，型腔逐渐填充完毕，制件和内螺纹成型，经过一段时间的保压和冷却，模具开启，动定模分开，注塑机顶棍推
25、动推板，推板推动推杆，推杆和斜滑块相连，推动斜滑块向上运动。斜滑块是一个倾斜的结构，在推出的过程中沿着锥形体1向上运动。最终停留在定位销所定位的位置。在此过程中，塑件内螺纹逐渐和斜滑块分开，保证了塑件内螺纹的精度，同时简化的模具结构。在推杆推出的过程中，推出力的大小也需要校核。在推出力的计算公式中，对于圆筒形制件，推出力的计算公式分带通孔和不带通孔两大类型。由制件形状观察知，应该采用带通孔的力学表达公式，具体如下42 凝料推出部分设计在塑料模具机构设计上，流道凝料的推出部分常采用拉料杆，拉料杆类型多种。有球形头拉料杆，z形头拉料杆倒锥形拉料杆，菌形头拉料杆等等。本文所采用的是球形头拉料杆。在成
26、型过程中，塑料熔体会填充拉料杆的球头下方，然后逐渐冷却凝固。随着模具开模，拉料杆将流道凝料拉出。另外。为了使浇注系统凝料顺利脱出，还采用利用分流道末端斜孔拉断点浇I=l的措施，这也是设计的创新之处。小孔开设在凝料推板上塑料熔体会填充小孔，开模过程中利用小孔的拉力，从而达到浇口和制件分开的目的。 图.形拉料杆尺寸及形状表6.4 拉料杆尺寸参数直径dDH与拉料杆配合的模板孔d（H7）基本尺寸极限偏差6-0.02-0.05104+0.01208-0.02-0.05134+0.015010-0.02-0.05155+0.015012-0.02-0.05175+0.018014-0.02-0.05196
27、+0.0180根据以上的标准可知选用的直径d为:9 五. 导向及定位机构注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核 11 。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易导向机构整体如图所示.设计导柱和导套需要注意的事项有：(1）合理布置导柱的
28、位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。(2）导柱工作部分长度应比型芯端面高出68mm，以确保其导向与引导作用。(3）导柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用H7/k6；导套外径的配合精度采取H7/k6。配合长度通常取配合直径的1.52倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。(4）导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。(5）导柱设在动模一侧可以
29、保护型芯不受损伤，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件。(6）一般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8,导柱和导套固定部分配合按H7/k6，导套外径的配合按H7/k6。 (7）除了动模、定模之间设导柱、导套外，一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套。(8）导柱的直径应根据模具大小而决定，可参考标准模架数据选取六塑料成型工艺特点的分析6.1 概述热塑性塑料的注射过程包括加料、塑化、注射充模、冷却固化和脱模等几个工序，其中关键是塑化、流动和冷却。塑化是注射成型的准备过程，是指塑料在料筒内受热达到充分熔融状态，而且有良好的可塑性的过程，是注射成型最重要最关键的过程。对塑料塑化的要求是：塑料在进入模腔
30、之前要充分塑化既要达到规定的成型温度，又要使熔体各点温度尽量均匀致，而其中的热分解物的含量则应尽可能少，并能提供足够量的上述质量的熔融塑料以保证生产能顺利进行：这些要求与塑料的特性、工艺条件的控制。塑化质量主要是由塑料的受热情况和所受的剪切作用所决定的。一定的温度是使塑料得以形变、熔融和塑化的必要条件，通过料简对塑料的加热，使聚合物由固体向液体转变而剪切作用则是以机械力的方式强化了混合和塑化过程，使熔体温度分布均匀，物料组成和高分子形态也发生改变，趋于均匀。同时，剪切作用能在塑料中产生更多的摩擦热，也加速了塑料的塑化。6.1.1 热均匀性的分析 热塑性塑料由于导热系数小，要使其均匀加热是一个相
31、当复杂的问题。塑料塑化所需的热量来自两个方面，即料筒壁的传热和塑料之间的内摩擦热。柱塞式注射机内物料的热源绝大多数靠料筒的外加热。物料在注射机中的移动是靠柱塞的推动，几乎没有混合作用，物料在移动过程中产生的剪切摩擦热相当小，这些都是对热传递不利的，在料筒中的物料有不均匀的温度分布，近料筒壁的温度偏高，料筒中心的温度偏低。此外，熔体在圆管内流动时，料筒中心处的料流速度快于筒壁处，造成径向上速度分布不同。因此料流无论在横截面上还是在长度方面都有很大的温度梯度。以加热效率(E)来分析柱塞式注射机内熔体的热均匀性。如果进入料筒的塑料初始温度为T0，加热器对料筒加热后使其内壁达到的温度为Tw，则TwT。
32、应是塑料可以达到的最大温升，但实际上塑料从加料口至喷嘴范围内只能升到比Tw要低的某一温度丁(TwTTu)；所以塑料实际温升是(TT0)。塑料的实际温升和最大温升之比即为加热效率E 可表示为E值高有利于塑料的塑化。且值与下列因素有关：增加料筒的长度和传热面积，或延长塑料在料简内的受热时间和增大塑料的热扩散速率，都能使塑料吸收更多的热量，提高T值，从而使E值增大，但这些对于柱塞式注射机是难以做到的。在料筒几何尺寸一定的情况下，塑料在料筒内的受热时间与料筒内的存料量、每次注射量W和注射周期t，有如下关系：即存料量多，注射周期长，都可以增加塑料受热时间，提高塑料的温升，使E值增大。但不适当地延长塑料的
33、受热时间，易使塑料降解，故一般料筒内的存料量不超过最大注射量的38倍。塑料的热扩散速率。与热传导系数、塑料的比热c和密度P有如下关系：即塑料的热扩散速率正比于热传导系数，但一般塑群的热传导系数都较小，因此要增大热扩散速率取决于塑料是否受到搅动，很显然，柱塞式注射机的加热效率不如移动螺杆式注射机，塑化质量也比其差。料简的加热效率E还与料简中塑料层的厚度、塑料与料筒表面的温差有关。由于塑料的导热性差，故料筒的加热效率会随料层厚度的增大和料筒与塑料间的温差减小而降低。因此，减少柱塞式注射机料简中的料层厚度是很有必要的。料筒加热效率还受到塑料温度分布的影响。由喷嘴射出的塑料各点温度是不均匀的，它的最高
34、极限温度为料筒壁温Tw，最低温度为Ti，Ti必然高于进入料筒的塑科韧始温度Ti，即T5T0o而料筒内塑料的平均温度Ta处于Ti和Tw之间，即塑科熔体的实际温度总是分布在TiT之间，塑料从料筒实际所获得的热量可由温差(TaTo)表示。在Tw固定的情况下，如果塑料的温度分布宽，即塑料热均匀性差，则塑料的平均温度Ta降低，TaT0的值就小，对应的加热效率较低。反之，在Tw一定时，塑料温度分布窄，则Ts升高，加热效率提高。6.1.2 塑化能力的分析注射机的生产能力取决于加热料筒的塑化能力和注射成型周期。塑化能力以单位时间内料筒熔化塑料的质量(塑化量)gm来表示，在一个成型周期内塑化量必须与注射量相平衡
35、，所DJ塑化能力可用下式表示：式中 -塑化能力 Kg/h -注射量 g -周期 s塑化能力除了与物料在料筒中停留时间有关外，还与加热温度反塑料的性质有关。6.1.3 料温分布的分析物料在料简中加热时升温曲线如图814所示。可以看出，柱塞式注射机内，与料筒接触处附近区域的塑料升温较快，中心升温很慢，在流经分流梭附近时升温速度加快。但其最后的料温仍然低于料简Tw。在移动螺杆式注射机内，开始时塑料升温速度甚至比柱塞式注射机内靠近料筒壁的塑料升温速度还要慢，但在螺杆混合和剪切作用下，其升温速度则因摩擦发热而很快增加，到达喷嘴前，料温可接近Tw，如果剪切作用很强时，料温甚至会超过Tw。6.2 注射充模过
36、程 塑化良好的塑料溶体在柱塞或螺杆的推动下，由料腔而获得型样的过程是注射成型最重要和最复杂的阶段。这一过程经历的时间虽短，但熔体在这段时间所发生的变化却不少，而且这些变化对制品的质量有重要的影响。6.2.1 注射成型周期塑料熔体进入模腔内的流动情况可分为充模、保压、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段。固816所示的是注射周期中柱塞或螺杆的位置，物料温度以及作用在柱塞或螺杆上的压力，喷嘴内的压力和模腔内的压力随时间的变化情况。(1)充模阶段 阶段从柱塞或螺杆开始向前移动起，直至模腔被塑料熔体充满为止，时间从to到t2为止。这一阶段包括两个时期：一为柱塞或螺杆的空载期，在时间tO-t1时间物料在料筒中
37、加热塑化，注射前柱塞或螺杆虽开始向前移动，但物料尚未进入模腔，物料在高速流经喷嘴和浇口时，围剪切摩擦而引起温度上升，同时因流动阻力而引起柱塞和喷嘴处压力增加。随后是充模期，时间t1时塑料熔体开始快速注入模腔，模具内压力上升至时间t2时，型腔被充满，模腔内压达到最大值，同时物料温度、柱塞和喷嘴处压力均上升到最高值。这一时期的流动又可分为两部分：一是注射充模流动，时间从t1开始至熔体到达模腔末端的时刻tB结束，熔体在此流动过程中，阻力并不大，故模腔内的压力仍低。然后是压实流动，从tB时刻开始至柱塞到达其前进行程的最大位置的时刻T2结束，在此之前模腔虽已被熔体充满，但由于充模流动结束时喷嘴内的压力远
38、高于模腔内的压力故这一时期后仍有少量熔体被挤入模腔，使模腔内熔体密度增大而压力急剧上升至最高值，这一过程也称压实增密过程。2保压阶段 是熔体充满模腔时起至柱塞或螺杆撤回时为止的一段时间，时间足t2到t3：在这段时间内，塑料熔体会因受到冷却而发生收缩，柱塞或螺杆需保持对塑料的止力使模腔中的塑料进一步得到儿实，同时料筒内的熔体会向模腔中继续流人以补足因塑料冷却收缩而留出的空隙。随模腔内料温下降，模内压力也因塑料冷却收缩而开始下降。(3)倒流阶段 这一阶段是从柱塞或甥杆后退时开始，到浇口处熔体冻结为止，时间为t3到t4保压结束后，柱塞或螺杆开始后退，作用在其上的压力随之消失，喷嘴和浇口处压力也迅速下
39、降，而模腔内的压力要高于浇道内的压力，尚未冻结的塑料熔体就会从模腔倒流人绕道并导致模腔内压力迅速F降：随模腔内压力下降，倒流速度减慢。热熔体对浇口的加热作用减小，温度也就迅速下降。(4)冻结后的冷却阶段 这阶段是浇口的塑料完全冻结时起到模具开启制品从模腔小顶出时为止，时间从t4到t5；这段时间虽然外部作用的压力已经消失，模腔内仍可能保持一定的压力，但随模内塑料进步冷却，其温度和压力逐渐下降。到制品脱模时模内压力个一定等于外界压力，可能有残余压力。残余压力的大小与压实阶段的时间长短有定关系。 6.2.2 熔体在喷嘴中的流动喷嘴是注射机料筒与模具之间的连接件，充模时熔体经过喷嘴通道中剪切速率变化相
40、当大，因此熔体流过喷嘴孔时会有较多的压力损失和较大的温升。6.2.3 熔体在模具浇道系统中的流动熔体流过模具浇道系统与流过喷嘴一样，也会出现温度和压力的变化，这种变化还与浇道系统的冷、热状态有关。热塑性塑料注射用模具有冷浇道系统和热浇道系统。热浇道系统工作时要单独加热，其温度保持在塑料的流动温度或熔点以上。6.2.4 熔体在模腔的流动 注射过程中最为复杂而又重要的阶段是高温熔体在相对较低温的型腔中的流动，聚合物熔体在这期间的行为决定了成型速率及聚合物的取向和结晶，因此也直接影响制品的质量。熔体在典型模腔内的流动方式，主要与浇口的位置和模腔的形状及结构有关。熔体在模腔内的流动类型充模时熔体在模腔
41、内的流动类型主要由熔体通过LI进入模腔时的流速决定的。可分为快速和慢速充模两种极端情况。熔体流的运动机理 熔体从浇口处向模腔底部以层流方式推进时，形成扩展流动的前峰波的形状可分成三个典型阶段；熔体流前缘呈圆弧形的初始阶段；前缘从圆弧渐变为直线的过渡阶段；前线呈直线移动的主流充满模腔的阶段。6.2.5 增密与保压过程（1）增密过程(压实过程)充模流动结束后，熔体进入模腔的快速流动已停止，但这时模腔内的压力并没有达到最高，而此时喷嘴压力已达最大值，因而绕道内的熔体仍能以缓慢的速度继续流入模腔，使其中的压力升高至能平衡挠口两边的压力为止。（2）保压过程压实结束后柱塞或螺杆不立即退回，而必须在最大前进
42、位置再停留一段时间，使成型在一定压力作用进行冷却，保压段熔体仍能流动，称保压流动，这时的注射力称保压压力，又称二次注射压力。保压流动和充模阶段的压实流动部是在高压下的熔体致密流动；这时的流动特点是熔体的流速很小。保压阶段的压力是影响模腔压力和模腔内塑料被压缩程度的主要因素。保压力高，则能补进更多的料，不仅使制品的密度增高，模腔压力提高，而且持续地压缩还能使成型物各部分更好地融合，对提高制品强度有利。但在成型物的温度已明显下降之后，较高的外压作用会在制品中产牛较大的内应力和大分子取向，这种情况反而不利与制品的性能提高。保压时间也是影响模腔压力的主要因素，在保压压力一定的条件下，延长保压时间能向模
43、腔中补进更多的熔体，其效果与提高保压压力相似。保压时间越短，而且压实程度小，则物料从模中的倒流会使模腔内压力降低得越快最终模腔压力就越低。加保压时间较长或者浇口截面积较大，以至模腔中熔体凝固之后，浇口才冻结，则模腔压力曲线按虚线下降。6.2.6 倒流与冷却定型过程（l）熔体的倒流保压阶段结束后，保压压力即被撤除，螺杆或柱塞要后退，这时模腔中熔体就要倒流：倒流过程的压力曲线由倒流时间t3-t4决定的。如果模腔浇口还没有冻结就撤除保压压力、则熔体在较高的模腔压力作用下就会发生大的倒流，使模腔压力很快下降，倒流将一直持续到浇口冻结点E为止，E点称凝封点。（2） 浇口冻结后的冷却模腔浇口冻结后就进入冷却阶段t4-t5，凝封后再没有熔体进出模腔，而封闭在模腔内的熔体的压力随冷却时间的延长进一步下降直至开模。通常冷却时间随制品厚度增大、料温和模温升高而增加。但对于厚壁制品，有时并不要求脱模前整个壁厚全部冷硬，在用上式估算最短冷却时间时，只要求制品外部的冷硬层厚度能保证从模内顶出时有足够的刚度即可。6.3注射成型的工艺规程 注射成型较多的用于热塑件塑料制品的成型，热固性塑料的
