注塑成型工藝相當(dāng)成熟，更是細(xì)分了許多分支，滿足不同產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。這是制造塑料產(chǎn)品的領(lǐng)先工藝之一，是大批量生產(chǎn)相同產(chǎn)品的理想選擇。傳統(tǒng)注塑成型的變體包括氣體輔助注塑成型、多色注塑成型和模內(nèi)裝飾。
工藝簡介
塑成型是一種廣泛應(yīng)用和發(fā)展良好的工藝，十分適合快速生產(chǎn)對(duì)于公差要求嚴(yán)格的零件。該工藝用于制造多樣化的日常塑料產(chǎn)品。在生產(chǎn)過程中，為了實(shí)現(xiàn)較小的表面粗糙度，再現(xiàn)細(xì)節(jié)，精確設(shè)計(jì)的模具和高注射壓力是必不可少的。因此，這種工藝只適用于大批量生產(chǎn)。注塑成型技術(shù)有許多種，主流的包括氣體輔助注塑成型、多色注塑成型和模內(nèi)裝飾。
典型應(yīng)用
在市場(chǎng)中很容易找到注塑件，特別是在汽車工業(yè)和家用產(chǎn)品中。它們包括購物籃、文具、花園家具、按鍵、消費(fèi)電子產(chǎn)品的外殼、塑料炊具手柄和按鈕。
相關(guān)工藝
相關(guān)工藝的相對(duì)適用性取決于諸如零件尺寸和配置、所用材料、功能和美學(xué)要求、預(yù)算等因素。
由于其重復(fù)性和加工周期，注塑成型通常是最理想的工藝，但對(duì)于某些板材幾何形狀來說，熱成型是一種合適的替代方案，而且對(duì)于生產(chǎn)連續(xù)型材來說，擠壓的方式更具成本效益。
最終將通過注塑成型的零件可以通過真空鑄造和反應(yīng)注射成型進(jìn)行原型制造和小批量生產(chǎn)。這些工藝用于形成聚氨酯（PUR）。這是一種熱固性塑料，具有一系列的等級(jí)、顏色和硬度。它可以是固體或發(fā)泡反應(yīng)材料。注塑成型工藝應(yīng)用范圍廣泛，包括用于裝飾家具和汽車座椅的泡沫模型，以及汽車保險(xiǎn)杠和儀表板的小批量生產(chǎn)。
加工質(zhì)量
注塑過程中使用的高壓確保了較小的表面粗糙度、精細(xì)的細(xì)節(jié)復(fù)制，以及最重要的，良好的可重復(fù)性。高壓的缺點(diǎn)是再固化的聚合物具有收縮和翹曲的傾向。這些缺陷可以通過使用肋條細(xì)節(jié)和仔細(xì)分析流量來避免。
表面缺陷可能包括凹痕、焊縫和顏色條紋。凹痕出現(xiàn)在與肋條細(xì)節(jié)相對(duì)的表面上，焊縫出現(xiàn)在材料被迫流經(jīng)障礙物（如洞和下凹處）的地方。
設(shè)計(jì)機(jī)遇
設(shè)計(jì)機(jī)遇
注塑成型能否應(yīng)用取決于其經(jīng)濟(jì)在使用簡單的分體模具時(shí)，這種性。工藝非常便宜，然而在加工形狀復(fù)雜的產(chǎn)品零件的時(shí)候，則非常昂責(zé)。不過，此加工工藝從大型汽車保險(xiǎn)紅到最小的零件，可以實(shí)現(xiàn)各種大小學(xué)。
件的加工。通過凸輪或液壓系統(tǒng)的控制，還可以進(jìn)行非常復(fù)雜的加工，而這種情況下不會(huì)增加太多成本，由此可見，加工成本取決于加工零件的復(fù)雜程度。
模內(nèi)和嵌入式薄膜裝飾經(jīng)常被集成到加工過程中。因此，省去了修整工序。還可以采用一系列顏料來產(chǎn)生金屬、珠光、熱敏變色和自動(dòng)顏色變深等色彩效果，此外還可采用鮮艷的熒光和普通色系。鑲件和卡扣被放入產(chǎn)品中以配合組裝。
多色注望成型可以將多達(dá)6種材料注入一種產(chǎn)品。組合的可能性包括密度、剛性、顏色、紋理和不同程度的透明度。
熱成型工藝詳細(xì)對(duì)比
熱成型工藝詳細(xì)對(duì)比
在確保干燥的前提下，將聚合物顆粒送入料斗。加入色母，稀釋比例為0.5％-5％。
將材料加入料筒中，同時(shí)通過蝸桿的旋轉(zhuǎn)推送動(dòng)作推入加熱，溫合物料并向模具頂端移動(dòng)。
將熔融的聚合物保持一定的壓力并注入模腔內(nèi)，在確定的壓力條件下，一定時(shí)間內(nèi)依據(jù)不同的零件的尺寸而完成聚合物的固化反應(yīng)，一般持續(xù)30-60秒。
而后，保持注射后夾緊壓力，保壓過程是為了防止零件彈出后的翹曲和收縮。
為了彈出零件，模具分開、芯體收縮并且由頂桿施加作用力以將零件與模具表面分離。該零件被自動(dòng)化手臂分配到傳送帶或放置在容器上。
模具和模芯一般用鋁或工具鋼加工而成。這些模具是注型工藝中所需要的最為復(fù)雜的零件。一般的模具由的水冷通道（用于控制溫度）、注射點(diǎn)（澆口）、流道系統(tǒng)（連接零件）及連續(xù)監(jiān)測(cè)溫度的電子測(cè)量設(shè)備組成。在模具內(nèi)設(shè)置良好的散熱零件，這是確保熔融聚合物穩(wěn)定流過模腔的關(guān)鍵。因此，一些型芯由銅加工而成，其導(dǎo)熱性比鋁或鋼要好得多。
最經(jīng)濟(jì)的注塑成型模具由兩個(gè)半模組成，即陽模和陰模，但工程師和模具制造者逐步提高現(xiàn)代模具的工藝水平，采用了可伸縮型芯和多重澆口及多種材料在內(nèi)的各種工藝革新，逐步發(fā)展出多色注塑工藝等。
氣體輔助注塑成型工藝
氣體輔助注塑成型工藝
1985年，氣體輔助注塑成型技術(shù)首次應(yīng)用于大批量生產(chǎn)，此后該技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展，現(xiàn)已進(jìn)入第三階段。此技術(shù)最初是為了克服收縮引起的水槽痕跡問題而開發(fā)的。在注射循環(huán)過程中吹入少量的氣體以增加內(nèi)部壓力，因?yàn)榫酆衔镌谀＞叽蜷_前就會(huì)冷卻。
通過非常精確的計(jì)算機(jī)控制，現(xiàn)在可以制造長而復(fù)雜的模制品。不同產(chǎn)品的生產(chǎn)周期都會(huì)略有不同，因?yàn)橛?jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)材料屬性和流量的輕微變化進(jìn)行調(diào)整。
該工藝使用改進(jìn)的注塑成型設(shè)備。在階段1，塑料被注入到模腔中，但是沒有完全充滿型腔。在階段2，注入氣體，在熔化的塑料中形成氣泡并迫使其進(jìn)入模具的末端。同時(shí)注入塑料和氣體，可以產(chǎn)生更均勻的壁厚，因?yàn)殡S著注入塑料的增加，空氣壓力使其像黏性泡沫一樣穿過模具。即使在狹長的輪廓上，氣泡也保持相同的壓力。壁厚可以是3mm或更大。
在階段3中，當(dāng)塑料冷卻并固化時(shí)，保持氣體壓力，使收縮最小化。此時(shí)，氣體施加在塑料上的壓力較小，因?yàn)闅怏w有助于塑料在模腔四周流動(dòng)
多色注塑成型工藝
多色注塑成型工藝
注塑過程中如果有兩種或兩種以上的塑料，則采用的工藝為多色注塑或二次成型。兩者之間的區(qū)別在于：多色注塑是在同一個(gè)模具中完成的，而二次成型則是后一種注塑過程是在前面已有的零件（熱塑性塑料或金屬構(gòu)件）基礎(chǔ)上再進(jìn)行一次。
多色注塑使用傳統(tǒng)的注塑機(jī)。在同一模具中，多達(dá)6種不同的材料可以同時(shí)進(jìn)入型腔。
該模具由兩個(gè)部分組成：一部分安裝在靜態(tài)的臺(tái)板上，另一外部分安裝在旋轉(zhuǎn)的臺(tái)板上。整個(gè)注塑過程與傳統(tǒng)的注射過程一樣。
在階段1，將聚合物A和B同時(shí)注入不同的模腔中，將聚合物A注入下模腔中，同時(shí)，將聚合物B注射到上模腔中預(yù)先模制的聚合物A上。聚合物在壓力作用下熔合在一起。
在階段2，模具分離并且將澆口從模制聚合物A中移除。同時(shí)將成品模制件從上模腔中取出。旋轉(zhuǎn)臺(tái)板以使模制聚合物A與上模腔對(duì)準(zhǔn)。
在階段3，模具再次合攏，重復(fù)操作過程。
模內(nèi)裝飾工藝
模內(nèi)裝飾工藝
模內(nèi)裝飾工藝一般應(yīng)用在注塑過程中的塑料件的表面印花，通過采用這種技術(shù)，可以省去后續(xù)的零件噴涂或印刷等二次操作。不過，加工的周期比常規(guī)的注塑成型略長。該工藝常應(yīng)用于一些小型注塑產(chǎn)品，如手機(jī)、相機(jī)等。
在階段1，將印刷好的PC薄膜放置在注射前的型腔內(nèi)部，印花的一側(cè)朝向模具內(nèi)側(cè)，以便在注塑過程中用PC薄膜保護(hù)印花。
在階段2，當(dāng)熔融塑料流體進(jìn)入型腔后，便與PC薄膜黏合（類似多色注塑成型）。在階段3．印刷有圖案的PC薄膜與注入的塑料合成一體，從而實(shí)現(xiàn)無縫連接及最優(yōu)的表面質(zhì)量。
即便是模具表面不是非常平或有輕微彎曲，這個(gè)薄膜也可以在熱變形下與模具緊密貼合。當(dāng)注入熱塑料時(shí)，薄膜在30～17 000N／c㎡的壓力下被壓在模具表面。其壓力大小取決于加工材料及表面粗糙度。
還有一種技術(shù)，叫作插入薄膜模具加工技術(shù)，與以上工藝的不同點(diǎn)在于薄膜獲取可以是連續(xù)的。它依靠強(qiáng)大的模具型腔真空負(fù)壓吸入薄片，從而完成合模及注塑的各種流程。
設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
面對(duì)復(fù)雜的注量成型設(shè)計(jì)，只有設(shè)計(jì)師、材料專家、工程師、模具制造商和注塑工人相互協(xié)調(diào)，才可以獲得最好的結(jié)果。
注型成型在高溫下進(jìn)行，在高壓下將型化材料注入模具型腔。這意味著由于收縮和應(yīng)力集中會(huì)出現(xiàn)限多問題。收縮將導(dǎo)致零件產(chǎn)生翹曲、變形、開裂等情況。應(yīng)力很可能集中，尤其在尖角處或起模角度過小的區(qū)域。因此，需要注意的是：起模角度至少應(yīng)為0.5°，以避免零件在此過程中由于受到過大壓力而從模具中彈出。
注入的熔融塑料在進(jìn)入模腔時(shí)將遵循阻力最小路徑原則，因此必須將材料送入零件壁最厚的部分，并在壁最薄的區(qū)域內(nèi)完成整個(gè)注塑過程。為了獲得最佳效果，最好壁厚均勻，或限制在小于10％以內(nèi)。不均勻的壁會(huì)產(chǎn)生不同的冷卻加工周期，從而導(dǎo)致零件翹曲。確定最佳壁厚主要從成本與功能要求等因素進(jìn)行考慮。
在零件設(shè)計(jì)中，加強(qiáng)筋或肋起著雙重作用：首先，在增加零件強(qiáng)度的同時(shí)減小了壁厚；其次，在成型過程中有助于材料的流動(dòng)。肋不應(yīng)超過壁厚高度的5倍。因此，建議使用淺肋而不是深肋。
肋在設(shè)計(jì)中應(yīng)該與零件壁結(jié)合，這樣可以有效減少空鼓和可能產(chǎn)生的應(yīng)力集中的點(diǎn)，孔洞和凹陷常常被放入零件設(shè)計(jì)中整體考慮，從而避免使生產(chǎn)成本增高的二次作業(yè)。
注塑件常常采用蝕紋及涂飾來掩蓋表面缺陷，一般而言，高光的表面由于更容易出現(xiàn)瑕疵，制造成本比亞光表面的制造成本更高。
適用材料
幾乎所有的熱塑性材料都可以應(yīng)用注塑成型的加工工藝。當(dāng)然，某些熱固性塑料和金屬粉末也可以采用類似工藝。
加工成本
適用材料
幾乎所有的熱塑性材料都可以應(yīng)用注塑成型的加工工藝。當(dāng)然，某些熱固性塑料和金屬粉末也可以采用類似工藝。
加工成本
該工藝的模具成本比較高，取決于型腔和型芯的數(shù)量，以及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。
運(yùn)用注塑工藝可以非常迅速地生產(chǎn)小的零件，特別是可以使用多腔模具來提高生產(chǎn)率。加工時(shí)間在30到60秒之間，多腔模具也是如此。較大的零件的加工，其加工周期較長，尤其是那些因?yàn)榫酆衔镄枰^長時(shí)間才能重新固化且冷卻時(shí)需要固定在模具中的零件加工。
該工藝的勞動(dòng)力成本相對(duì)較低。然而，模具制備和脫模等人工操作過程則會(huì)顯著增加成本。
環(huán)境影響
環(huán)境影響
熱塑性廢料可以回收利用。在醫(yī)療和食品包裝中需要高質(zhì)量的原始材料，不過類似花園用具等則可以使用包括50％的原始材料的回收材料制造，一般而言，原始材料具有較好的結(jié)構(gòu)完整性，比較干凈，且有較強(qiáng)的著色能力。
注塑成型的塑料通常與大量生產(chǎn)的短期產(chǎn)品（如一次性產(chǎn)品）相關(guān)聯(lián)。其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單且易于拆卸，這對(duì)于維護(hù)和回收都是有利的。在使用不同類型的材料時(shí)，采用的是卡扣和其他機(jī)械緊固件，這樣設(shè)計(jì)便于拆卸，而且對(duì)環(huán)境影響最小。