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塑料注射成型

二○一二年三月

目 录
一、PP扇叶注塑机的选用

二、PP 扇叶注射成型工艺流程

三、PP 扇叶注射工艺参数的设定

四、PP 扇叶注射成型成本的核算

五、PP 扇叶质量控制及保障措施

六、注意事项及发现的问题

一、PP扇叶注塑机的选用
? 设备:震雄SM-120(螺杆:突变型,喷嘴:直通式) 模具:双分型面模、一模一腔

?

最大注射量校核
注射机的最大注塑量应大于制品的重量或体积(包括流道及流口凝料和飞 边) ,通常注塑机的实际注塑量最好在注塑机的最大注塑量 80% 由公式得 所以,选用的注塑机最大注塑量应
0.8V机 ? V塑件 ? V浇

式中 V机 ——注塑机的最大注塑量:单位 cm3

V塑料 ——注塑机的体积,单位 cm3
该产品:V 塑件=41.6 cm3

V浇 ——浇注系统体积,单位 cm3
该产品: V浇 =30 cm3 故 所以
V机 ? V塑件 ? V浇 0.8 ? 41.6 ? 30 ? 89.5 0.8

选择注塑机的注塑量为:107 cm3 。故:满足要求 。

锁模力校核
由公式得

F >kpA/1000
式中 F——注塑机的额定锁模力 A ——塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和

P——熔融塑料在型腔内的平均压力 k——安全系数,常取 1.1——1.2 其中 k 取 1.2,p 所以选定的注塑机为:400KN 满足条件

模具与注塑机安装部分相关尺寸校核
即 模具长 x 宽<拉杆间距 模具的长宽为 350 ? 300 <注塑机拉杆间距 360 ? 310

模具闭合高度校核
模具实际厚度 H 模= ? 223mm 注塑机最小闭合厚度 H 最小= ? 200 mm 即 H 模>H 最小 故满足要求

开模行程校核
我们所选的注塑机的最大行程与模具厚度有关, 故注塑机的开模行程应满足 下式:
S机 ? ?H 模 ? H 最小 ? > H1 ? H 2 ? ?5 ? 10?mm

因为

S机 ? ?H 模 ? H 最小 ? ? 300? ?223? 200?
? 277 mm

H1 ? H 2 ? ?5 ? 10? ? 35 ? 125? 10 ? 161 mm
H1——推出距离 单位 mm H2——包括注射系统在内的塑件高度 S 机——注射机最大开模行程 满足要求 单位 mm



二、PP 扇叶注射成型工艺流程

打开电热开关

加料 开机 设定工艺参数 打开液压马达 制得成品

三、PP 扇叶注射工艺参数的设定
(1)温度的设定 一段 设定 上限 下限 250 +30 -30 二段 230 +30 -30 三段 220 +30 -30 四段 175 +30 -30

注:单位(℃) 喷嘴温度 前段 中断 200-220℃ 后段 160-170℃ 模具温度 40-80℃

170-190 ℃ 180-200℃ (2)保压设定

三级

二级

一级

压力(bar) 流量(%) 时间(s) (3)锁模设定 慢速 压力(bar) 流量(%) 位置(mm) 40 30 200

30 10 1.0

40 20 1.0

50 30 1.0

快速 50 35 50

低压 40 35 57

高压 60 40

四、PP 扇叶注射成型成本的核算
资料: 上海赛科 PP 挂牌销售,报价如下:K4912报12000元/吨,K7926报11200元/ 吨,K8003报11100元/吨,K8703报11100元/吨,S1003报10850元/吨。 齐鲁石化 PP 挂牌销售, 厂家装置运行正常, 销售情况一般, 拉丝 T30S 报10500 元/吨,共聚 EPS30R 报11150元/吨。 荆门石化 PP 挂牌销售, T30S 报10500元/吨, T36F 报10550元/吨, V30G 报10550 元/吨,Z30S 报10650元/吨。 茂名石化 PP 挂牌销售,装置开工正常,销售情况一般,EPS30R 报11100元/ 吨,T30S 报10750元/吨,Z30S 报10800元/吨。 济南炼厂 PP 挂牌销售,厂家装置正常开工,销售情况一般,T30S 报10550 元/吨,T36F 报10550元/吨,H30S 报10650元/吨。 根据以上资料可得出,PP 原料价格在每吨 10500~11200 元之间,平均 10800 元每吨 大约 10g 需 0.108 元,每两个制品加水口料也为 10g 生产两个制品成本: 加工费+成本+手工费约 0.4 元 但每两个扇叶零件大约能卖 0.7 元左右

五、PP 扇叶质量控制及保障措施
? 常见制件缺陷:欠注、溢边、银纹、尺寸不稳定、凹痕、翘曲、龟裂、熔 接痕、制品表面光泽不良、烧焦、冷料斑、黏模、气泡 原材料 产生原因 成型工艺的控制 模具设备的选用 原因分析及解决办法

? ?

1、龟裂
龟裂是塑料制品较常见的一种缺陷, 其主要成因是应力变形所致。这里的应 力主要包括残留应力、外部应力和外部环境使塑料变质所产生的应力。

1.1 残留应力引起的龟裂
残留应力的产生原因主要有3 种情况, 即充填过剩、脱模推出和金属镶嵌件 造成的。 如果是在充填过剩的情况下产生龟裂, 其解决方法主要从以下几方面入 手: (1) 如果龟裂最主要产生在直浇口附近,那么依据直浇口压力损失最小的特 点, 可考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形浇口方式。 (2) 在保证树脂不分解、 不劣化的前提下, 适当提高树脂温度可以降低熔融 黏度, 提高流动性,同时也可以降低注射压力,以减小应力。 (3) 一般情况下, 模温较低时容易产生应力, 故可适当提高模温。 但当注射 速度较高时, 即使模温低一些,也可减低应力的产生。 (4) 注射和保压时间过长也会产生应力,将其适当缩短或进行多次保压切换 效果较好。 对于脱模推出时产生的应力, 主要是由于脱模斜度小、模具型腔及凸模粗糙, 使推出力过大所致, 有时甚至还在推杆周围产生白化或破裂现象。 只要仔细观察 龟裂产生的位置,即可确定原因。 对于金属镶嵌件造成的应力, 主要是由于金属和树脂的热膨胀系数相差悬殊 而产生的应力, 而且随着时间的推移, 应力超过逐渐劣化的树脂材料的强度而 产生裂纹。 这种情况下, 龟裂易在经过一段时间后才产生, 危害极大。由于玻璃 纤维增强树脂材料的热膨胀系数较小,比较适合嵌入件。 另外,成型前对金属嵌件 进行预热,也具有较好的效果。

1.2 外部应力引起龟裂
此处所指的外部应力, 主要是因设计不合理而造成应力集中, 特别是在尖角 处更需注意。 尖锐的圆角位通常会导致部件有缺陷及应力集中, 尖角的位置亦常 在电镀后会引起物料聚积。 集中应力的地方会在受负载或撞击的时候破裂。如图 1 所示转角位置的设计, 较大的圆角提供了这种缺点的解决方法, 不但减低应 力集中的因素, 而且塑料流得更畅顺和成品脱模时更容易。

图1 转角位置设计 1.3 外部环境引起龟裂
化学药品、吸潮引起的水降解, 以及再生料的过多使用都会使物性劣化,产生 龟裂。

2、充填不足
充填不足是指料流末端出现部分不完整现象或1模多腔中一部分充填不满 [1 ] ,如图2 所示。充填不足的原因见表1。

图2 充填不足

表1 充填不足原因

熔料流动性

熔料流动性不好

注射条件 熔料的温度过 注射压力不够 注射时太快转为 保压或保压过低 注射速度太慢 模具温度过低 逆流防止阀动作 不畅

产品及模具设计 低流道太细太长 浇口太细或太长 浇口设计不良 流动距离太长 冷料穴不够大 模具排气不良

3、缩凹变形
缩凹变形是指表面下凹, 容易出现在远离浇口位置及制品厚壁、筋、凸台及 内嵌件处, 如图3 所示。 主要是由于材料的收缩没有得到补偿而引起的, 因此收 缩性较大的结晶性塑料容易产生凹痕。具体原因与解决方法见表2。

图3 缩凹变形

表2 缩凹变形原因及解决方法

原因 浇口位置设计不当

解决方法/检查要点 浇口应设计在型腔厚壁处,否则前端料流无 法完成补料过程 加工温度太高、 塑料收缩率偏大、 冷却不充 增加保压时间和压力 分不均匀 塑料流动性不好 使塑料件密度偏低,可以采用增加注射速度 和压力 塑料制品壁厚不一致 在产品设计时应尽量采用等壁厚

4、飞边
模具分型面上的飞边如图4 所示, 可能是由于合模力偏小、 合模精度不高、 模具变形和熔料过热等造成。对于飞边的处理重点应放在模具的改善方面,而在 成型条件上,则可在降低流动性方面着手。具体原因与解决方法见表3。

图4 飞边

表3 飞边原因及解决方法
原因 塑料射出太快 保压压力太高 料量太多 模具的分模面不洁或受损 解决方法/检查要点 降低射出速度,调整射出速度曲线 降低射出压力,调整射出压力曲线 降低保压压力 将转换保压提早,使进料量减少 检查合模面是否污染 检查合模面是否受损

锁模力不足 塑料温度太高

排气孔太深

没提高锁模力 降低料管温度 调整喷嘴温度的设定 调整热浇道温度设定排气孔太深 排气孔改小

5、熔接痕
熔接痕是指在塑料熔料填充型腔时, 如果两股或更多的熔料在相遇时前部 分已经冷却, 使他们不能完全融合, 便在汇合处产生线性凹槽形成熔接痕。 成型 制品中有洞、 嵌件、 制品厚度变化引起的滞留和跑道效应都可能形成熔接线的熔 合痕, 如图5所示。 一般情况下, 主要影响外观, 对涂装、 电镀产生影响,严重时, 对制品强度产生影响[2 ]。具体原因与解决方法见表4。

图5 熔接痕 表4 熔接痕原因及解决方法
原因 材料流动性不好 解决方法/检查要点 提高注射速度 提高注射压力 提高模具温度 提高喷嘴温度 提高料管温度 检查浇口尺寸 在熔接线位置增加排气孔 检查浇口尺寸 清洁模具表面 减少使用或不用润滑剂

排气不良 塑料流动的前缘受污染

6、顶白

顶白是指由于模具设计不当使塑件局部脱模困难, 使其某些部位产生内应 力而发白。具体原因与解决方法见表5。

表5 顶白产生原因及解决方法
原因 料量太多,使成品件黏住模具表面而顶 出不易 因成品收缩而顶出不易 成品与模面黏合太紧而无法顶出 解决方法/检查要点 降低射量 降低保压压力 降低保压时间 调整冷却时间 调整模具温度 检查模具表面是否受损 使用润滑剂 检查模具 :①调整拔模斜度 ②调整倒角 ③调整圆弧 避免产生真空 使用气缸顶出使顶出更容易 调整推杆及其位置 也许需要用到多次顶出

推杆太小,不正确的推杆位置

7、喷流纹
喷流纹是从浇口沿着流动方向, 弯曲如蛇行一样的痕迹,如图6 所示。 它是 由于树脂由浇口开始的注射速度过高所导致。 因此, 扩大浇口横截面或调低注射 速度都是可选择的措施。另外, 提高模具温度,也能减缓与型腔表面接触的树脂 冷却速度,这对防止在充填初期形成表面硬化皮也具有良好的效果。

图6 喷流纹

8、翘曲和变形
注射制品的翘曲、 变形产生的原因在于收缩率各向异性、制品壁厚或温度引 起的收缩率差、制品内部残留应力[3 ]。主要应从模具设计方面着手解决,而成 型条件的调整效果则是很有限的。 翘曲、 变形的原因及解决方法可参照以下各项: (1) 由成型条件引起残留应力造成变形时, 可通过降低注射压力、提高模具 温度并使模具温度均匀以及提高树脂温度或采用退火方法予以消除应力。 (2) 脱模不良引起应力变形时, 可通过增加推杆数量或面积、设置脱模斜度 等方法加以解决。 (3) 由于冷却方法不合适, 使冷却不均匀或冷却时间不足时, 可调整冷却方 法及延长冷却时间等。例如, 可尽可能地在贴近变形的地方设置冷却回路。 (4) 对于成型收缩所引起的变形, 必须修正模具设计。其中,最重要的是使 制品壁厚一致。有时,在不得已的情况下, 只好通过测量制品的变形, 按相反的 方向修整模具,加以校正。

PP制品常见缺陷 (1)蛇流纹

熔体从浇口进入模腔时,产生射流效应.表现在制品表面上就象一条蛇,因此 称之为蛇流纹。

(2)波浪纹
熔体在模腔内流动不平稳,时快时慢,表现在制品表面上就象波浪一样,因此 称之为波浪纹。

(3)放射纹
一般只出现在浇口附近, 熔体进入模腔时产生喷射,表现在制品表面上为放射 状,因此称之为放射纹。

(4)萤光纹
熔体流动产生的剪切应力使制品表面产生与萤火虫身体十分相似的光泽, 因此 称之为萤光纹。

缺陷产生原因及解决措施 (1)蛇流纹
当浇口深度比模腔人口深度小很多,而且充模速率很高,熔体流动变成不稳定 的射流流动时, 前面的射流已凝固后面的流动熔体充满模腔,这时会在制品表面 出现蛇流纹。

解决措施:
①改变工艺条件。 采用降低注射速率的方法会逐渐消除射流效应,使熔体流动 方式扩展流动, 扩展流动会使制品具有较好的表面质量;另外提高模温和熔体温 度也会消减射流效应,使熔体流动为扩展流动。 ②改变模具浇口尺寸。 当浇口深度比模腔深度略小时.射流的出口膨胀作用使 后面的熔体和前面流出不远的射流前缘相融合,从而使射流效应表现不明显。当 浇口深度等于或接近于模腔深度时,充模速率低,形成扩展流。 ③改变模具浇口角度。使模具浇口与模具动模夹角为40~5。,这样当熔体从 浇口流出时,首先会受到模腔壁的阻止,可防止蛇流纹的出现。 ④改变模具浇口位置。将模具浇口设置在离模具模腔壁(垂直于浇口方向的) 最近的位置,当熔体从浇口流出时,首先会受到模腔壁的阻止,也可防止射流出 现,使之成为扩展流,从而避免蛇流纹的出现。

(2)波浪纹
熔体充模过程中,新熔体流不断从内层压出,推动前锋波滞流移动,同时前锋 波缘不断地受到拉伸, 由于流动阻力使稍后的熔体压力上升又把前面刚形成的波 纹压平前进,造成滞流堆积,从而形成制品表面波浪纹。特别在注射速率快、注 塑压力小或模具结构不合理的情况下,熔体流动时进时停,PP结晶时快时慢,更

易造成制品表面结晶度不一致,形成制品表面波浪纹。

解决措施:
①改变工艺条件。采用高压低速注射,可保持熔体流动的稳定性,从而防止波 浪纹的出现。 ②提高模温。随着模温提高,熔体流动性增加,对结晶聚合物来说,较高的温 度有利于结晶的均匀性,从而减少波浪纹的出现。 ③改变模腔结构。 模具的结构也可以造成制品表面出现波浪纹。如模具型芯的 棱角较突出,熔体流动阻力较大,会造成熔体流动不稳定,从而形成波浪纹。因 此改变模具型芯的棱角,使其缓冲过渡,保持熔体流动稳定,nr防止波浪纹的出 现。 ④改变制品的厚度。 制品厚度不均匀会使熔体流动阻力时大时小,造成熔体流 动不稳定,因此尽量将制品厚度设计为均匀厚度,也可防止波浪纹的出现。

(3)放射纹
注射速率过大,熔体产生喷射时,由于熔体具有弹性,当熔体从料筒中通过模 具浇口快速流向模腔时,熔体产生弹性恢复过快造成熔体破裂而产生放射纹。

解决措施:
①改变工艺条件。 采用高压低速注射,即可使弹性熔体在相同流动长度上流动 时间增加,弹性失效程度增加,从而减少放射纹的出现。 ②改变模具浇n形状。增大浇口或把浇口改为扇形,可在熔体进入模腔之前, 先使其弹性稍有恢复,避免熔体破裂。 ③加长模具主浇道长度。在熔体进入模腔之前,先使其弹性失效,也可避免熔 体破裂。 ④设备更换为延伸喷嘴。 加长熔体在进入模腔之前的流动路径,使熔体弹性失 效程度增加,也可避免因熔体破裂『fIi出现放射纹。

(4)萤光纹
熔体在模腔内流动时, 靠近凝固层的分子链一端被固定在凝固层上,而另一端 被邻近的分子链沿流动方向拉伸。由于靠近模腔壁的熔体流动阻力最大,流动速 率最小,而模腔中心处的流动阻力最小,流动速率最大,这样在流动方向上就形 成了速度梯度,因此在注射速率小、往塑压力大或制品壁厚较薄的情况下,靠近 模腔壁的熔体剪切力最强,取向度最大,高分子在流动中被拉伸表现出内应力, 致使制品表面出现萤光纹。

解决措施:
①改变工艺条件。采用中压中速注射,随着注射速率的增加,熔体在相同流动 长度卜冷却时间减少,其单位体积的熔体凝固相对变慢,制品内应力减弱,减少 制品表面荧光纹的出现。

②提高模具温度。 较高模温可使大分子松弛加快,分子取向作用和内应力都降 低,从而减少制品表面萤光纹的出现。 ③改变模腔结构,增加制品厚度。制品厚度较大,熔体冷却较慢,应力松弛时 间相对延长,取向应力会减小,从而减少荧光纹。 ④热处理(烘箱烘烤或热水煮)。热处理使大分子运动加剧,松弛时间缩短,使 解取向作用加强,从而减少荧光纹。

PP加工特性:
1、成型收缩率大 2、有高温氧化倾向 3、对剪切速率敏感 4、熔体弹性大且冷却凝固速度快,制品易产生内应力

保障措施:
1、适当提高注射压力、延长注射及保压时间、降低模温 2、在成型过程中尽量避免与空气的接触,尽量缩短PP在高温时所处时间,要求 模具排气性好 3、可适当提高剪切速率来提高PP流动性 4、可适当延长冷却时间,防止急冷带来的制品内应力,可进行退火处理

六、注意事项及发现的问题
(1)注射制品时发现锁模未终止,因为模具位置调制不当,故不能注射 (2)未能成功值得产品,导致双分型面模具两面都有塑料。原因是模具未能合 拢,导致出现“制大饼现象” (3)连续注射了几模,一直出现缺胶现象,原因是融胶位置不当,导致未能完 全注射融胶 (4)值得的 PP 扇叶有黑点,原因是型腔和流道异物过多

参考文献:
[1] 许荔珉,李澎,胡炯宇. 注塑成型质量缺陷分析[J ] .模具技 术,2005(2) :43. [2] 奚东. 注塑成型中制品的缺陷原因及其对策[J ] .塑料科

技,2000(3) :34. [3] 李海梅,高峰,申长雨. 注塑制品常见的缺陷及对策[J ] . 工程 塑料应用,2003 ,31(4) :48 [4]金日光高聚物流变学厦其在加工巾的应用.北京:化学工业出版 社.1986


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