基本介紹
- 中文名：注塑成型
- 外文名：injection mold
- 分類：熱固性、熱塑性
- 套用：工業領域
- 別名：注塑模具
基本分類,模具組成,澆注系統,調溫系統,成型部件,結構零件,注射裝置,模具保養,套用領域,功能特徵,聯繫關係,
基本分類
注塑模具依成型特性區分為熱固性塑膠模具、熱塑性塑膠模具兩種；依成型工藝區分為傳塑模、吹塑模、鑄塑模、熱成型模、熱壓模（壓塑模）、注射模等，其中熱壓模以溢料方式又可分為溢式、半溢式、不溢式三種，注射模以澆注系統又可分為冷流道模、熱流道模兩種；以按裝卸方式可分為移動式、固定式兩種。
汽車模具
汽車模具模具組成
模具的結構雖然由於塑膠品種和性能、塑膠製品的形狀和結構以及注射機的類型等不同而可能千變萬化，但是基本結構是一致的。模具主要由澆注系統、調溫系統、成型零件和結構零件組成。其中澆注系統和成型零件是與塑膠直接接觸部分，並隨塑膠和製品而變化，是塑模中最複雜，變化最大，要求加工光潔度和精度最高的部分。
注塑模具由動模和定模兩部分組成，動模安裝在注射成型機的移動模板上，定模安裝在注射成型機的固定模板上。在注射成型時動模與定模閉合構成澆注系統和型腔，開模時動模和定模分離以便取出塑膠製品。為了減少繁重的模具設計和製造工作量，注塑模大多採用了標準模架。
澆注系統
澆注系統是指塑膠從射嘴進入型腔前的流道部分，包括主流道、冷料穴、分流道和澆口等。
澆注系統又稱流道系統，它是將塑膠熔體由注射機噴嘴引向型腔的一組進料通道，通常由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。它直接關係到塑膠製品的成型質量和生產效率。
主流道
它是模具中連線注塑機射嘴至分流道或型腔的一段通道。主流道頂部呈凹形以便與噴嘴銜接。主流道進口直徑應略大於噴嘴直徑(0.8mm)以避免溢料，並防止兩者因銜接不準而發生的堵截。進口直徑根據製品大小而定，一般為4-8mm。主流道直徑應向內擴大呈3°到5°的角度，以便流道贅物的脫模。
冷料穴
它是設在主流道末端的一個空穴，用以捕集射嘴端部兩次注射之間所產生的冷料，從而防止分流道或澆口的堵塞。如果冷料一旦混入型腔，則所制製品中就容易產生內應力。冷料穴的直徑約8-10mm，深度為6mm。為了便於脫模，其底部常由脫模桿承擔。脫模桿的頂部宜設計成曲折鉤形或設下陷溝槽，以便脫模時能順利拉出主流道贅物。
分流道
它是多槽模中連線主流道和各個型腔的通道。為使熔料以等速度充滿各型腔，分流道在塑模上的排列應成對稱和等距離分布。分流道截面的形狀和尺寸對塑膠熔體的流動、製品脫模和模具製造的難易都有影響。如果按相等料量的流動來說，則以圓形截面的流道阻力最小。但因圓柱形流道的比表面小，對分流道贅物的冷卻不利，而且這種分流道必須開設在兩半模上，既費工又不易對準。因此，經常採用的是梯形或半圓形截面的分流道，且開設在帶有脫模桿的一半模具上。流道表面必須拋光以減少流動阻力提供較快的充模速度。流道的尺寸決定於塑膠品種，製品的尺寸和厚度。對大多數熱塑性塑膠來說，分流道截面寬度均不超過8mm，特大的可達10-12mm，特小的2-3mm。在滿足需要的前提下應儘量減小截面積，以增加分流道贅物和延長冷卻時間。
澆口
它是接通主流道(或分流道)與型腔的通道。通道的截面積可以與主流道(或分流道)相等，但通常都是縮小的。所以它是整個流道系統中截面積最小的部分。澆口的形狀和尺寸對製品質量影響很大。
澆口的作用是：
A、控制料流速度：
B、在注射中可因存於這部分的熔料早凝而防止倒流：
C、使通過的熔料受到較強的剪下而升高溫度，從而降低表觀粘度以提高流動性：
D、便於製品與流道系統分離。澆口形狀、尺寸和位置的設計取決於塑膠的性質、製品的大小和結構。一般澆口的截面形狀為矩形或圓形，截面積宜小而長度宜短，這 不僅基於上述作用，還因為小澆口變大較容易，而大澆口縮小則很困難。澆口位置一般應選在制品最厚而又不影響外觀的地方。澆口尺寸的設計應考慮到塑膠熔體的性質。型腔它是模具中成型塑膠製品的空間。用作構成型腔的組件統稱為成型零件。各個成型零件常有專用名稱。構成製品外形的成型零件稱為凹模(又稱陰模)，構成製品內部形狀
(如孔、槽等)的稱為型芯或凸模(又稱陽模)。設計成型零件時首先要根據塑膠的性能、製品的幾何形狀、尺寸公差和使用要求來確定型腔的總體結構。其次是根據確定的結構選擇分型面、澆口和排氣孔的位置以及脫模方式。最後則按控制品尺寸進行各零件的設計及確定各零件之間的組合方式。塑膠熔體進入型腔時具有很高的壓力，故成型零件要進行合理地選材及強度和剛度的校核。為保證塑膠製品表面的光潔美觀和容易脫模，凡與塑膠接觸的表面，其粗糙度Ra>0.32um，而且要耐腐蝕。成型零件一般都通過熱處理來提高硬度，並選用耐腐蝕的鋼材製造。
調溫系統
為了滿足注射工藝對模具溫度的要求，需要有調溫系統對模具的溫度進行調節。對於熱塑性塑膠用注塑模，主要是設計冷卻系統使模具冷卻。模具冷卻的常用辦法是在模具內開設冷卻水通道，利用循環流動的冷卻水帶走模具的熱量；模具的加熱除可利用冷卻水通道熱水或蒸汽外，還可在模具內部和周圍安裝電加熱元件。
成型部件
成型零件是指構成製品形狀的各種零件，包括動模、定模和型腔、型芯、成型桿以及排氣口等。成型部件由型芯和凹模組成。型芯形成製品的內表面，凹模形成製品的外表面形狀。合模後型芯和型腔便構成了模具的型腔。按工藝和製造要求，有時型芯和凹模由若干拼塊組合而成，有時做成整體，僅在易損壞、難加工的部位採用鑲件。
排氣口
它是在模具中開設的一種槽形出氣口，用以排出原有的及熔料帶入的氣體。熔料注入型腔時，原存於型腔內的空氣以及由熔體帶入的氣體必須在料流的盡頭通過排氣口向模外排出，否則將會使製品帶有氣孔、接不良、充模不滿，甚至積存空氣因受壓縮產生高溫而將製品燒傷。一般情況下，排氣孔既可設在型腔內熔料流動的盡頭，也可設在塑模的分型面上。後者是在凹模一側開設深0．03-0．2mm，寬1．5-6mm的淺槽。注射中，排氣孔不會有很多熔料滲出，因為熔料會在該處冷卻固化將通道堵死。排氣口的開設位置切勿對著操作人員，以防熔料意外噴出傷人。此外，亦可利用頂出桿與頂出孔的配合間隙，頂塊和脫模板與型芯的配合間隙等來排氣。
結構零件
它是指構成模具結構的各種零件，包括：導向、脫模、抽芯以及分型的各種零件。如前後夾板、前後扣模板、承壓板、承壓柱、導向柱、脫模板、脫模桿及回程桿等。
1.導向部件
為了確保動模和定模在合模時能準確對中，在模具中必須設定導向部件。在注塑模中通常採用四組導柱與導套來組成導向部件，有時還需在動模和定模上分別設定互相吻合的內、外錐面來輔助定位。
2.推出機構
在開模過程中，需要有推出機構將塑膠製品及其在流道內的凝料推出或拉出。推出固定板和推板用以夾持推桿。在推桿中一般還固定有復位桿，復位桿在動、定模合模時使推板復位。
3.側抽芯機構
有些帶有側凹或側孔地塑膠製品，在被推出以前必須先進行側向分型，抽出側向型芯後方能順利脫模，此時需要在模具中設定側抽芯機構。
注射裝置
注射裝置是使樹脂材料受熱融化後射入模具內的裝置。如圖所示從料頭把樹脂擠入料筒中，通過螺桿的轉動將熔體輸送至機筒的前端。在那個過程中，在加熱器的作用下加熱使機筒內的樹脂材料受熱，在螺桿的剪下應力作用下使樹脂成為熔融狀態，將相當於成型品及主流道，分流道的熔融樹脂滯留於機筒的前端（稱之為計量），螺桿的不斷向前將材料射入模腔。 當熔融樹脂在模具內流動時，須控制螺桿的移動速度（射出速度），並在樹脂充滿模腔後用壓力（保壓力）進行控制。當螺桿位置，注射壓力達到一定值時我們可以將速度控制切換成壓力控制。
模具保養
1、加工企業首先應給每副模具配備履歷卡，詳細記載、統計其使用、護理(潤滑、清洗、防鏽)及損壞情況，據此可發現哪些部件、組件已損壞，磨損程度大小，以提供發現和解決問題的信息資料，以及該模具的成型工藝參數、產品所用材料，以縮短模具的試車時間，提高生產效率。
2、加工企業應在注塑機、模具正常運轉情況下，測試模具各種性能，並將最後成型的塑件尺寸測量出來，通過這些信息可確定模具的現有狀態，找出型腔、型芯、冷卻系統以及分型面等的損壞所在，根據塑件提供的信息，即可判斷模具的損壞狀態以及維修措施。
3、要對模具幾個重要零部件進行重點跟蹤檢測：頂出、導向部件的作用是確保模具開合運動及塑件頂出，若其中任何部位因損傷而卡住，將導致停產，故應經常保持模具頂針、導柱的潤滑(要選用最適合的潤滑劑)，並定期檢查頂針、導柱等是否發生變形及表面損傷，一經發現，要及時更換；完成一個生產周期之後，要對模具工作表面、運動、導向部件塗覆專業的防鏽油，尤應重視對帶有齒輪、齒條模具軸承部位和彈簧模具的彈力強度的保護，以確保其始終處於最佳工作狀態；隨著生產時間持續，冷卻道易沉積水垢、鏽蝕、淤泥及水藻等，使冷卻流道截面變小，冷卻通道變窄，大大降低冷卻液與模具之間的熱交換率，增加企業生產成本，因此對流道的清理應引起重視；對於熱流道模具而言，加熱及控制系統的保養有利於防止生產故障的發生，故而尤為重要。因此，每個生產周期結束後都應對模具上的帶式加熱器、棒式加熱器、加熱探針以及熱電偶等用歐姆表進行測量，如有損壞，要及時更換，並與模具履歷表進行比較，做好記錄，以便適時發現問題，採取應對措施。
4、要重視模具的表面保養，它直接影響產品的表面質量，重點是防止鏽蝕，因此，選用一種適合、優質、專業的防鏽油就尤為重要。當模具完成生產任務後，應根據不同注塑採取不同方法仔細清除殘餘注塑，可用銅棒、銅絲及專業模具清洗劑清除模具內殘餘注塑及其他沉積物，然後風乾。禁用鐵絲、鋼條等堅硬物件清理，以免劃傷表面。若有腐蝕性注塑引起的銹點，要使用研磨機研磨拋光，並噴上專業的防鏽油，然後將模具置於乾燥、陰涼、無粉塵處儲存。
套用領域
注塑模具是生產各種工業產品的重要工藝裝備，隨著塑膠工業的迅速發展，以及塑膠製品在航空、航天、電子、機械、船舶和汽車等工業部門的推廣套用，產品對模具的要求也越來越高，傳統的模具設計方法已無法適應當今的要求. 與傳統的模具設計相比，計算機輔助工程（CAE）技術無論是在提高生產率、保證產品質量方面，還是在降低成本、減輕勞動強度方面，都具有極大的優越性。
注塑模具在加工中，各種數控加工均有用到，套用最多的是數控銑及加工中心，數控線切割加工與數控電火花加工在模具數控加工中的套用也非常普遍，線切割主要套用在各種直壁的模具加工，如衝壓加工中的凹凸模，注塑模中的鑲塊、滑塊，電火花加 工用的電極等。對於硬度很高的模具零件，採用機加工辦法無法加工，大多採用電火花加工，另外對於模具型腔的尖角、深腔部位、窄槽等也使用電火花加工。而數控車床主要用於加工模具桿類標準件，以及迴轉體的模具型腔或型芯，如瓶體、盆類的注塑模具，軸類、盤類零件的鍛模。在模具加工中，數控鑽床的套用也可以起到提高加工精度和縮短加工周期的作用。
模具套用廣泛，現代製造業中的產品構件成形加工，幾乎都需要使用模具來完成。所以，模具產業是國家高新技術產業的重要組成部分，是重要的、寶貴的技術資源。最佳化模具系統結構設計和型件的CAD/CAE/CAM，並使之趨於智慧型化，提高型件成形加工工藝和模具標準化水平，提高模具製造精度與質量，降低型件表面研磨、拋光作業量和製造周期；研究、套用針對各種類模具型件所採用的高性能、易切削的專用材料，以提高模具使用性能；為適應市場多樣化和新產品試製，套用快速原型製造技術和快速制模技術，以快速製造成型沖模、塑膠注射模或壓鑄模等，應當是未來5~20年的模具生產技術的發展趨勢.
功能特徵
注塑模具內的溫度各點不均勻，也和注射周期中的時間點有關。模溫機的作用就是保持溫度恆定在2min和2max之間，也就是說防止溫度差在生產過程或間隙上下波動。以下的幾種控制方法適用於控制模具的溫度:控制流體溫度是最常用的方法，且控制精度可以滿足大多數情況要求。使用這種控制方法，顯示在控制器的溫度和模具溫度並不一致；模具的溫度波動相當大，因為影響模具的熱因素沒有直接測量和補償這些因素包括注射周期的改變，注射速度，熔化溫度和室溫。其次就是模具溫度的直接控制。該方法是在模具內部裝溫度感測器，這在模具溫度控制精度要求比較高的情況下才會採用。模具溫度控制的主要特點包括：控制器設定的溫度與模具溫度一致；影響模具的熱因素可以直接測量和補償。通常情況下，模具溫度的穩定性比通過控制流體溫度更好。此外，模具溫度控制在生產過程控制中的重複性較好。第三是聯合控制。聯合控制是上述方法的綜合，它能同時控制流體和模具的溫度。在聯合控制中，溫度感測器在模具中的位置極其重要，放置溫度感測器時，必須考慮形狀、結構及冷卻通道的位置。另外，溫度感測器應被放置在對注塑件質量起決定性作用的地方。連線一個或多個模溫機到注塑機控制器上有很多途徑。從操作性、可靠性和抗干擾考慮最好使用數字接口。
注塑模具的熱平衡控制注塑機和模具的熱傳導是生產注塑件的關鍵。模具內部，由塑膠（如熱塑性塑膠）帶來的熱量通過熱輻射傳遞給材料和模具的鋼材，通過對流傳遞給導熱流體。另外，熱量通過熱輻射被傳遞到大氣和模架。被導熱流體吸收的熱量由模溫機來帶走。模具的熱平衡可以被描述為：P=Pm－Ps。式中P為模溫機帶走的熱量；Pm為塑膠引入的熱量；Ps為模具散發到大氣的熱量。 控制模具溫度的目的和模具溫度對注塑件的影響注塑工藝中，控制模具溫度的主要目的一是將模具加熱到工作溫度，二是保持模具溫度恆定在工作溫度。以上兩點做的成功的話，可以把循環時間最最佳化，進而保證注塑件穩定的高質量。模具溫度會影響表面質量，流動性，收縮率，注塑周期以及變形等幾方面。模具溫度過高或不足對不同的材料會帶來不同的影響。對熱塑性塑膠而言，模具溫度高一點通常會改善表面質量和流動性，但會延長冷卻時間和注塑周期。模具溫度低一點會降低在模具內的收縮，但會增加脫模後注塑件的收縮率。而對熱固性塑膠來說，高一點的模具溫度通常會減少循環時間，且時間由零件冷卻所需時間決定。此外，在塑膠的加工中，高一點的模具溫度還會減少塑化時間，減少循環次數。
聯繫關係
1、注塑模具的熱平衡控制注塑機和模具的熱傳導是生產注塑件的關鍵。模具內部，由塑膠(如熱塑性塑膠)帶來的熱量通過熱輻射傳遞給材料和模具的鋼材，通過對流傳遞給導熱流體。另外，熱量通過熱輻射被傳遞到大氣和模架。被導熱流體吸收的熱量由模溫機來帶走。模具的熱平衡可以被描述為：P=Pm-Ps。式中P為模溫機帶走的熱量;Pm為塑膠引入的熱量;Ps為模具散發到大氣的熱量。
2、有效控制模具溫度的預備條件溫度控制系統由模具、模溫機、導熱流體三部分組成。為了確保熱量能加給模具或移走，系統各部分必須滿足以下條件：首先是在模具內部，冷卻通道的表面積必須足夠大，流道直徑要匹配泵的能力(泵的壓力)。型腔中的溫度分布對零件變形和內在壓力有很大的影響。合理設定冷卻通道可以降低內在壓力，從而提高了注塑件的質量。它還可以縮短循環時間，降低產品成本。其次是模溫機必須能夠使導熱流體的溫度恆定在1℃-3℃的範圍內，具體根據注塑件質量要求來定。第三是導熱流體必須具有良好的熱傳導能力，最重要的是，它要能在短時間內導入或導出大量的熱量。從熱力學的角度來看，水明顯比油好。
3、工作原理模溫機由水箱、加熱冷卻系統、動力傳輸系統、液位控制系統以及溫度感測器、注入口等器件組成。通常情況下，動力傳輸系統中的泵使熱流體從裝有內置加熱器和冷卻器的水箱中到達模具，再從模具回到水箱;溫度感測器測量熱流體的溫度並把數據傳送到控制部分的控制器;控制器調節熱流體的溫度，從而間接調節模具的溫度。如果模溫機在生產中，模具的溫度超過控制器的設定值，控制器就會打開電磁閥接通進水管，直到熱流液的溫度，即模具的溫度回到設定值。如果模具溫度低於設定值，控制器就會打開加熱器。
4、模溫機的種類是根據使用的導熱流體(水或導熱油)來劃分的。用運水式模溫機通常最大出口溫度95℃。用運油式模溫機用於工作溫度≥150℃的場合。通常情況下，帶有開口水箱加熱的模溫機適於用水溫機或油溫機，最大出口溫度為90℃至150℃，這種模溫機的主要特點是設計簡單，價格經濟。在這種機器的基礎上又衍生了一種使用高溫水溫機，其可允許的出口溫度為160℃或更高，由於在溫度高於90℃的時候，水的熱傳導性比同溫度下的油好很多，因此這種機器有著突出的高溫工作能力。除次之外，還有一種強制流動的模溫機，出於安全因素，這種模溫機設計工作溫度為150℃以上，使用導熱油。為了防止模溫機加熱器里的油過熱，該機使用了強制流動泵送系統，且加熱器由一定數量的的管子堆疊組成，管子裡有裝有翅片的加熱元件用於導流。
5、控制模具內的溫度各點不均勻，也和注射周期中的時間點有關。在注射以後模腔的溫度升到最高，這時熱的熔體碰到模腔的冷壁，當零件移走後溫度降到最低。模溫機的作用就是保持溫度恆定在θ2min和θ2max之間，也就是說防止溫度差△θw在生產過程或間隙上下波動。以下的幾種控制方法適用於控制模具的溫度:控制流體溫度是最常用的方法，且控制精度可以滿足大多數情況要求。使用這種控制方法，顯示在控制器的溫度和模具溫度並不一致;模具的溫度波動相當大，影響模具的熱因素沒有直接測量和補償這些因素包括注射周期的改變，注射速度，熔化溫度和室溫。其次就是模具溫度的直接控制。該方法是在模具內部裝溫度感測器，這在模具溫度控制精度要求比較高的情況下才會採用。模具溫度控制的主要特點包括：控制器設定的溫度與模具溫度一致;影響模具的熱因素可以直接測量和補償。通常情況下，模具溫度的穩定性比通過控制流體溫度更好。此外，模具溫度控制在生產過程控制中的重複性較好。第三是聯合控制。聯合控制是上述方法的綜合，它能同時控制流體和模具的溫度。在聯合控制中，溫度感測器在模具中的位置極其重要，放置溫度感測器時，必須考慮形狀、結構及冷卻通道的位置。另外，溫度感測器應被放置在對注塑件質量起決定性作用的地方。連線一個或多個模溫機到注塑機控制器上有很多途徑。從操作性、可靠性和抗干擾考慮最好使用數字接口，如RS485。在控制單元和注塑機之間可以通過軟體傳遞信息。模溫機還可以自動控制。
6、模溫機的配置與使用模溫機的配置應根據加工的材料，模具的重量，要求的預熱時間和生產率kg/h來綜合判定。當使用導熱油時，操作者必須遵守這樣的安全規定：不要把模溫機放在靠近熱源火爐的地方;接頭使用有錐度的防漏和具有耐溫耐壓的軟管或硬管;定期檢查溫度控制迴路模溫機，接頭和模具有無泄露，功能是否正常;定期更換導熱油;應當選用人工合成油，熱穩定性好，結焦傾向小。在模溫機的使用上，選擇合適的導熱流體極為關鍵。用水作導熱流體經濟，乾淨，使用簡便，一旦溫度控制迴路如軟管聯結器泄漏，流出來的水可直接排放到下水道。但用水作導熱流體水也有缺點：水的沸點低;根據水的組成，可能會腐蝕和結垢，引起壓力損失增大和模具和流體之間的熱交換效率下降等等。在使用水作為導熱流體時，應考慮以下預防措施:用防腐蝕劑預先處理溫度控制迴路;進水口前使用過濾器;定期用除銹藥劑清洗水溫機和模具。用導熱油時沒有水的缺點。油的沸點高，它們可以用於溫度高於300℃甚至更高的情況，但導熱油的熱量傳遞係數只有水的1/3，因此油溫機在注塑方面沒有水溫機用的廣泛。
雙色注塑
所謂雙色注塑成型，是指將兩種不同色澤的塑膠注入同一模具的成型方法。它能使塑件出現兩種不同的顏色，並能使塑件呈現有規則的圖案或無規則的雲紋狀花色，以提高塑件的實用性和美觀性。 (1)雙混色注塑成型
圖1所示為雙混色注塑成型原理。它有兩個料筒，每個料筒的結構和使用均與普通注塑成型料筒相同。每個料筒都有各自的通道與噴嘴相通，在噴嘴通路中還裝有啟閉閥2,4。成型時，熔料在料筒中被塑化好後，由啟閉閥2、4控制熔料進入噴嘴的先後順序和排出料的比例，然後由噴嘴處注射入模腔。便可得到各種混色效果不同的塑膠製品。
圖1所示為雙混色注塑成型原理。它有兩個料筒，每個料筒的結構和使用均與普通注塑成型料筒相同。每個料筒都有各自的通道與噴嘴相通，在噴嘴通路中還裝有啟閉閥2,4。成型時，熔料在料筒中被塑化好後，由啟閉閥2、4控制熔料進入噴嘴的先後順序和排出料的比例，然後由噴嘴處注射入模腔。便可得到各種混色效果不同的塑膠製品。
