什么是注塑成型

杰克·莱 CNC加工专家

专长于 CNC铣削, CNC车削, 3D打印, 聚氨酯铸造, 和 钣金加工 服务。


注塑成型是一种具有成本效益的制造技术,用于批量生产具有高公差的相同塑料部件。在注塑成型过程中,聚合物颗粒会在压力下熔化并注入模具,液态塑料会冷却、固化并最终弹出模具。 材料 用于注塑成型的是热塑性聚合物,可以着色或填充其他添加剂。您身边的大多数塑料零件都是通过注塑方法制造的,从电子外壳到厨房电器和汽车零件。

注塑成型因其在大批量生产中的显着低成本而被广泛应用。它还提供高重复性和 良好的设计灵活性.注塑成型的主要限制是经济问题,模具制造初期投资高,从设计到最终生产的周转时间长,至少需要4周。

注塑成型工艺

注塑成型广泛用于消费品和工程应用,几乎是您身边的每一种塑料制品。主要原因是它可以以非常低的单位成本大批量生产塑料零件。但与其他制造技术相比,定制模具的启动成本较高,根据复杂的结构、模具材料和精度,在$3,000到$100,000之间。

注塑机

注塑机通常由三个主要部分组成:注塑单元、模具单元和顶出单元。这些系统中的每一个都有其基本的操作机制,并影响注塑过程的最终结果。

注塑成型工作流程:

将聚合物颗粒干燥后放入料斗中,与彩色颜料或增强添加剂混合。

这些颗粒被送入料筒,然后通过螺距螺杆加热、混合并移向模具。螺杆和机筒的几何形状经过优化,可增加压力并熔化材料。

然后柱塞向前移动,熔化的塑料通过流道系统注入模具。随着材料的冷却,它会凝固并形成模具形状。

最后,模具打开并通过顶针推出实心零件。然后模具关闭并重复该过程。

整个过程快速重复,根据零件尺寸,这个循环大约需要 30 到 90 秒。弹出后,它被分配到容器上。通常,注塑件可以正确使用,几乎不需要后期操作。

注射装置

注射单元将原料塑料熔化并引导到模具中,它由料斗、机筒和往复螺杆组成。

跑步者系统

这是将熔化的塑料引导到模具型腔中的通道。它将控制液态塑料的流量和压力,并在喷射后去除。流道系统通常由三部分组成:浇道、流道、浇口。

浇口是所有熔化的塑料流入模具的主要通道。

流道将浇道连接到浇口,它将熔化的塑料分散到两半模具中。将有一个或多个流道将材料引导到多个部分。

浇口是熔融材料进入模具型腔的入口点。它的几何形状和位置对于确定塑性流动非常重要。

不同的浇口类型适用于不同的应用,我们在注塑成型中有 4 种典型的浇口:

  1. 边浇口:这种浇口是最常见的浇口类型,它可以在两半分型线处注入材料。流道系统应稍后手动拆除,并在注射点留下一个小缺陷。
  2. 隧道浇口:此浇口在分型线下方注入材料。一旦零件从模具中弹出,流道系统将折断,此浇口非常适合大批量生产。
  3. 后浇口:此浇口在型腔背面注入材料并隐藏小缺陷。该浇口适用于具有良好视觉外观的零件。
  4. 热点提示:此浇口直接连接到浇口,并从顶部将塑料注入模具。流道系统无材料浪费。它非常适合大规模生产,但在注射点留下可见的凹坑。

模具单元

模具就像零件几何照片的底片,其几何形状和表面纹理直接转移到注塑件上。

通常,模具成本是注塑成型启动成本的最大部分。对于简单的几何形状和小批量生产,模具成本可能在 $2,000 到 5,000 之间。为了优化模具和全面生产,模具成本将提高到$100,000,因为高质量的模具可以生产出数千到数十万个具有精确公差的零件。

模具由铝或 CNC 加工而成 工具钢,然后完成到要求的标准。除了零件的阴面之外,模具还具有其他功能特征,例如流道系统,其有助于熔化的塑料进入模具,以及内部水冷却通道,其加速零件的冷却。

模具解剖

最简单的模具是直拉模具,它通常由两半组成:型腔(正面)和型芯(背面)。

在大多数情况下,直拉模具是首选,因为它的设计和制造简单,这将保持较低的总成本。直拉模具有一些设计限制:零件必须是每边的二维几何形状,没有悬垂。

一旦在模具中需要复杂的几何形状,我们就需要可伸缩的侧向型芯或其他嵌件。侧向型芯是具有顶部或底部入口的移动组件,用于制造带有悬垂的零件。因为副作用会迅速增加模具成本,所以我们应该谨慎使用钛。

注意:几乎50%的注塑周期是冷却和凝固。因此,最小化设计厚度是加速和降低成本的关键。

模具侧面

注塑件有 2 个面,A 面面向模腔,B 面面向模芯。这两个方面有不同的目的。

A面具有较好的视觉外观,也称为美容面。根据您的设计规格,它将是光滑的或有纹理的。

B 面包含隐藏的结构元素,如凸台、肋条、卡扣。它也被称为功能面,并且具有较粗糙的表面处理和可见的顶针标记。

喷射器单元

顶出单元包含夹紧和顶出系统。该系统具有2个功能,在注射过程中保持两个模具部件关闭,并在固化后将成型部件推出。

由于 2 个模具移动部件没有完美对齐,这将在注塑成型部件上产生两个常见的可见缺陷。

分型线:在两个半模相交的部分一侧。它是由模具的微小错位和圆形边缘引起的。

顶出标记:在零件隐藏的 B 面可见。它总是由模具表面下方的顶针产生。

注塑成型的好处

大批量生产

注塑成型是大批量塑料零件生产中最具竞争力的制造方法。由于模具设置在注塑机上,因此可以以低成本高速生产塑料零件。最小注塑量为500台,此时模具的高初始成本对单价的影响较小。

广泛的材料

大多数热塑性塑料、一些热固性塑料和有机硅可用于注塑成型,这提供了具有不同物理特性的广泛材料。注塑件具有优良的物理性能。这些特性可以通过玻璃纤维等添加剂或 PC/ABS 混合物等不同颗粒混合物定制制造。为了达到所需的强度、刚度或抗冲击水平。

高生产率

注塑成型周期时间通常为 15 到 60 秒,这取决于零件尺寸和模具复杂性。此外,一个模具可以容纳多个零件并增加制造过程中的生产能力。这意味着每小时可以生产数千个塑料零件。

高容忍度

注塑成型工艺具有高可重复性和高公差。随着时间的推移,模具会出现磨损,用于试运行的铝模具将持续 5,000 至 10,000 次循环,而用于全面生产的工具钢模具可以承受 100,000 次循环。

注塑件公差为±0.500mm,特殊要求的情况下,我们也可以将公差降低到±0.125mm。

出色的视觉外观

注塑成型可以生产成品零件,几乎不需要额外的精加工。模具表面可抛光至高度镜面,或喷砂至纹理表面。

注塑成型的局限性

模具成本高

注塑成型在经济上的主要制约因素是模具成本高。由于需要为每个几何形状制造定制模具,因此启动成本非常高。

昂贵的设计变更

一旦模具生产出来,设计变更需要新的模具制造形式从头开始。因此,正确的模具设计对于注塑成型非常重要。

交货时间长

注塑成型周期为 6-10 周,模具制造为 4-6 周,生产和运输为 2-4 周。一旦需要更改设计,此时间将相应增加。