注射成型初学者指南

学习注射成型工艺的基础知识,包括:它是如何工作的,设计原则,材料和质量体系

什么是注塑?

注射成型是为生产大批量零件而量身定做的工艺。与其他制造技术(如CNC加工和3D打印)相比,它需要预先对工具进行资本投资。但与其他制造塑料零件的方法相比,单个零件的价格将大大降低。这种成本结构使其成为生产运行中负担得起的解决方案。

由于其材料浪费少,单件成本低,最常用于大规模制造塑料零件。对于医疗设备、消费品和汽车等行业来说,这是一个理想的制造过程。


注塑是如何工作的?

模具制造:一旦注塑成型设计定型,制造过程中的第一步是磨制模具,模具通常由钢或铝制成。在大多数情况下,金属块的材料放置在数控铣床上,然后雕刻出最终塑料部件的底片。然后可以对模具进行抛光或激光蚀刻等额外处理,以实现特定的表面抛光。

生产部分:塑料零件的实际生产开始于将树脂球装入桶中。桶的温度升高,直到树脂颗粒达到熔融状态,然后被压缩。接下来,熔融塑料通过流道系统注入金属工具,然后通过浇口进入模具型腔。然后,零件冷却,凝固,并用弹射销从工具中弹射出来。


注塑成型类型

注塑成型这个术语包含了将液态树脂注入工具中以形成塑料部件的几个过程。以下是四种常见的类型:

热塑性注塑:热塑性塑料注射成型是最常见的一种成型方式。它向模具中注入热塑性树脂,在模具中材料冷却形成最终部分。

液态硅橡胶成型:液态硅橡胶使用热固性材料,通过化学反应形成塑料部分。

Overmolding:过度成型是用两种或两种以上的材料制造塑料零件的过程。你会经常发现,通过在手柄上添加橡胶来提高抓地力。

插入成型:插入成型是在树脂进入模具之前将插入组件放入模具的过程。然后,材料被注入并在插入物周围流动,通常是金属,形成最终部分。这通常用于需要金属螺纹的部件。

注塑成型基本设计原则“,

公差
以我们的注塑工艺,我们可以hold住在±0.003。加工精度.收缩公差主要取决于零件的设计和树脂的选择。范围为0.002 in /in。用于ABS和聚碳酸酯等稳定树脂0.025英寸/。用于TPE等不稳定树脂。

壁厚
壁厚是重要的,因为它可以导致缺陷,如下沉和翘曲。最好的做法是在整个注塑件中保持均匀的厚度。我们建议墙壁要坚固不小于相邻壁厚的40% ~ 60%,所有材料都应符合所选树脂的推荐厚度范围。

核心几何
挖出零件的芯以消除厚壁。你可以在一个好的模压部件中获得相同的功能。不必要的厚度可以改变零件尺寸,降低强度,并需要后处理加工。

草案
对成型零件施加牵伸是确保零件在冷却过程中不翘曲的关键,它有助于零件容易地从模具中弹出。应用1到2度在大多数情况下都很合适.如果有垂直的面,我们建议采用0.5度的吃水。


厚壁成型件
如上图所示,我们的在线报价平台将用深蓝色突出显示过于厚重的特征。

一边操作
我们的报价平台识别出底部特征需要用实心箭头和相应颜色的侧面动作。

方的行为
模具的一部分,当模具关闭时,使用凸轮驱动滑块推入适当的位置。通常情况下,侧动作是用来解决钻削问题的,或者有时是为了允许外壁未落地。当模具打开时,侧动作从零件上拉开,使零件被弹出。也叫“凸轮”。

削弱了
模子的一部分遮住该部分的另一部分,在该部分和一个或两个模具半部分之间形成联锁。一个例子是在零件的侧面钻一个垂直于开模方向的孔。凹口防止零件弹出,或防止模具打开,或两者兼而有之。

老板
一种凸起的螺柱结构,用于连接紧固件或支撑穿过它们的其他部件的结构。设计厚凸台可能会增加零件下沉和空洞的可能性。考虑用肋骨或扣板加强凸台以增加强度


盖茨
浇口是注塑模具上的一个开口,允许树脂进入并填充型腔。注塑浇口有三种常见类型。

  • 盖茨选项卡是最常见的闸门类型,因为它与添加剂工作良好,是最具成本效益的选择。
  • 热提示门是最好的部分,美容外观是优先考虑。这些浇口还可以减少模具和闪光的磨损。
  • 销,柱,或隧道门是不需要残留的化妆品的理想选择。有时根据材料和几何形状,这不是一个选择。

肋骨
肋骨是一种薄的,与模具开口方向平行的墙状特征,用于增加强度和支撑特征,如凸台和墙壁。为防止下沉,排骨不应超过壁厚的60%

喷射器别针
顶销安装在模具的b侧,并有助于在零件充分冷却后将塑料零件从工具中释放出来。设计时有足够的吃水,有助于减少零件上的引脚。

标识和文本
无衬线字体将是最容易磨成一个模具与文本。我们推荐字体大于20pt。深度不要超过0.010到0.015英寸。

引脚和门位置
在制造分析的3D渲染中,您还可以看到引脚和门的位置。

注射成型树脂

在为您的零件选择材料时,相关性能可能包括机械、物理、耐化学性、耐热性、电性、可燃性或抗紫外线性。树脂制造商、合成商和独立的树脂搜索引擎都有在线数据。下面简要介绍一些常见的商品树脂和工程树脂。

常用工程树脂

前言:ABS是绝大多数零件的最佳选择。它价格合理,坚固,相对坚韧,外观体面,即使你不遵守塑料部件的所有标准设计规则,它也很宽容。

缩醛:一种具有良好润滑性的坚固材料

连结控制协定:一种非常坚固,流动良好的材料,尤指用于薄的零件。产生较弱的针织线。

尼龙:价格实惠,坚固耐用。可能容易收缩和翘曲,特别是玻璃填充尼龙。

聚碳酸酯(PC):可以忍受更高的温度,比典型的ABS更耐用,但当涉及到可塑性时就不那么宽容了。

PMMA(压克力):一个负担得起的透明部件的选择,尽管它可能很脆。


树脂颗粒
热塑性材料以颗粒形式出现,加热到熔融状态,以便注入到工具中。

商品树脂

聚丙烯(PP):当化妆品和硬度不是优先考虑的时候,PP是一种便宜的材料。耐化学性和良好的生活铰链设计。

聚乙烯:高密度和低密度选项。经久耐用,耐化学腐蚀。

聚苯乙烯:一种既便宜又透明的硬质热塑性塑料。

查看我们的注塑材料指南如果你想深入研究塑料的选择。


注塑用着色剂和树脂添加剂

库存的颜色从树脂供应商通常是黑色和自然。天然的颜色可能是白色、米色、琥珀色或其他颜色。当着色剂颗粒添加到天然树脂中时,就会产生半定制的颜色。对于可用的颜色,请访问我们的材料页面。我们库存的颜色没有额外的费用。它们可能不是完全匹配的,可能会在某些地方产生条纹或漩涡。

树脂添加剂

短玻璃纤维用于增强复合材料和减少蠕变,特别是在较高温度下。它们使树脂更坚固,更硬,更脆。由于树脂和纤维之间的冷却收缩差异,它们会引起翘曲。

纤维用于增强和/或硬化复合材料,也有助于静电耗散。它和玻璃纤维有同样的局限性。碳纤维可以使塑料非常坚硬。

矿物质如滑石粉和粘土常被用作填料,以降低成本或增加成品零件的硬度。由于它们在冷却时不像树脂那样收缩,因此可以减少翘曲. 

PTFE(聚四氟乙烯)二硫化钼用于轴承应用中使零件自润滑。

长玻璃纤维像短玻璃纤维一样被用来加强和减少蠕变,但使树脂更强更硬。缺点是,对于薄壁和/或长树脂流的模具零件来说,它们可能特别具有挑战性。

芳纶(凯夫拉尔)纤维就像不那么耐磨的玻璃纤维,只是强度没有那么强。

玻璃珠云母片用于硬化复合材料,减少翘曲和收缩。在高负荷情况下,注入难度较大。

不锈钢光纤用于控制EMI(电磁干扰)和RFI(射频干扰),通常用于电子元件的外壳。它们比碳纤维的导电性更好。

紫外线抑制剂户外应用。

静态的治疗方法使树脂消散静电。

成型零件表面处理

表面光洁度是注射成型的另一个重要考虑因素,因为零件通常是装饰性的,用于最终用途的生产。请记住,纹理表面将需要更多的草稿比一个更抛光的完成。这是为了确保零件从模具中释放出来,这样喷珠就可以正确地应用到工具上。

这些是我们的表面处理选择热塑性塑料和硅橡胶成型

热塑性塑料 液态硅橡胶
  • PM-F0:非化妆品,完成Protolabs酌情
  • PM-F2:非化妆品,允许电火花
  • PM-F1:低颜值,大部分工具痕迹被移除
  • SPI-C1: 600粒砂石
  • SPI-B1:600砂纸
  • SPI-A2:2级钻石Buff
  • PM-T1:喷光珠
  • PM-T2:中等喷珠
  • PM-F0:非化妆品,完成Protolabs酌情
  • PM-F1:低颜值,大部分工具痕迹被移除
  • SPI-C1:600砂石
  • PM-T1:SPI-C1 +轻喷珠
  • PM-T2:SPI-C1 +中珠爆破
  • SPI-A2:2级钻石Buff



抛光注射成型工具

除了我们的标准表面处理选项,我们还提供行业标准模具技术完成更复杂的纹理.这些可以用来改善零件手柄的抓地力或隐藏外观缺陷,如分型线。模具技术纹理可以用来实现以下效果:

  • 通过喷珠或抛光模具表面产生的成品
  • 木质或皮革状纹路
  • 多石子的表面
  • 哑光,光泽,或朦胧的表面,和许多其他


后处理和先进成型技术

超声波焊接:使用高频振动产生热量,并驱动一个插入到一个部件。在更复杂的成型应用中,它也可用于将零件熔合在一起

标记部分:有两种方法添加图像,通常标志,零件:移印和激光雕刻。

移印允许在按比例的成型零件上添加彩色图形。这可以用于添加标识,图形和部件说明。我们提供ABS, PC和ABS/PC树脂移印。

激光雕刻使用激光将2D图像烧到零件或模腔上。虽然颜色不是激光雕刻的一个选项,但与移印相比,它是一种更经济、更快的方式来标记塑料零件。

Pickouts:挑齿是与模具分开加工的镶件,在材料注入之前放置在模具中。它们被用来在内部表面上实现下切。提子与塑料部件一起弹出并放回模具中。使用止回阀克服了许多形状和位置限制,但比滑动止回阀或使用侧止回阀成本更高。

钢芯销:钢销的强度足以承受弹射的应力,其表面足够光滑,可以干净地从零件上释放而不产生穿透力。结果部分不应该有任何美容效果;如果有的话,它也会在洞里,不会被发现。

注塑质量体系

由于公司依靠注射成型生产数千个,有时是数百万个零件,质量控制是至关重要的。

科学成型:科学成型描述了用于为每个注塑项目开发、优化和记录理想的成型过程的标准流程,以便在每次运行时都遵循相同的流程和参数。这确保了零件的每次运行都是一致的。

首件检验(FAI):FAI是一种用于验证零件是否符合规格的方法。我们采取从关键到质量的方法来注塑FAIs。使用GD&T,客户可以找出其零件最关键的尺寸。

生产部件批准流程(PPAP):PPAP是一种通常用于汽车行业的质量检查过程。该方法用于验证一个生产过程能够可靠地重复生产一个高质量的零件。PPAP检查有18个组成部分,从客户批准到样品零件生产。

ISO 13485:ISO 13485是标准医疗行业.这包括设计确认(DQ)、运行确认(OQ)和性能确认(PQ)。



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