塑胶射出成型制程简介元智大学最佳化设计试验室.pdf

第二章 塑膠射出成型製程簡介 作者 ：魏 綸群 (2008-01-19) ；推薦 ：徐 業良 (2008-01-19) 。 作者 ：魏 綸群 (2008-01-19) ；推薦 ：徐 業良 (2008-01-19) 。 論 文「塑膠射 出成型 附註 ：本文為九 十六學年度 元智 大學機械工程研究所魏 綸群碩 士 論 文「塑膠射出成型 附註 ：本文為九 十六學年度 元智 大學機械工程研究所魏 綸群碩 士 製程時間最佳化設計 」第 二章 。 製程時間最佳化設計」第二章。 第二章 塑膠射出成型製程簡介 高分子塑膠依照製造方式可分為兩大類：第一類是將塑料放置於預熱設備中加 熱，透過熱量使其化學性質發生改變，因此產生聚合反應而硬化，此類型稱為熱固性 塑膠材料(thermosetting resin) ，這種方式將會使分子結構更為緊密，但不具有重覆可 塑造的性質。第二類則是分子以線狀結構方式排列而成的聚合物，其具有遇熱軟化的 可塑造性特性，待冷却一段時間後而凝固硬化，此類稱為熱塑性塑膠材料 (thermoplastics) ，本論文所討論之塑膠射出成型製程時間最佳化，即屬於此類。 本章共分成三部分作說明，首先將針對塑膠射出成型之製程作一概略介紹，接著 將討論常見之射出成型不良問題，最後則提出製程中工程師可控制之製程變數，並由 射出成型不良問題之工程師解決經驗中，整理、建立出塑膠射出成型之最佳化數學模 型。 2.1 塑膠射出成型製程 塑膠射出成型為一循環性之製造程序，主要可分為六個步驟：關模、射出充填、 保壓、冷卻靜置、開模及頂出等，以下分別就各製程步驟做概要說明 [1, 2] 。 (1)關模步驟 (1)關模步驟 射出前置第一動作，就是利用射出機的液壓系統傳遞關閉模具的能量，讓可動側 模具確實與固定側模具作閉合狀態，如圖 2-1關模步驟示意圖所示，這個狀態將會持 續保持，直到成品冷卻階段完成。 1 .tw/ 第二章 塑膠射出成型製程簡介 圖 2-1.關模步驟示意圖 (2) 射 出充填步驟 (2) 射 出充填步驟 射出充填步驟是透過設定適當的射出壓力及射出速度，使得熔融塑料完全填充於 模穴內。在熔融塑料剛進入模穴內時，因為模具和射嘴的溫度差異太大，所以先接觸 到模穴周圍邊界的熔融塑料會立即凝固，於是高分子性質的塑料將會以噴泉流動的方 式進行充填。如圖2-2所示為射出充填步驟之示意圖，圖 2-2(a)為射出充填前，當射 出充填開始，驅動馬達驅動迴轉螺桿使螺桿前進，進而將塑料由射嘴送入模穴中充 填，如圖2-2(b)所示。 (a)射出充填前 (b) 射出充填狀態 圖 2-2.射出充填步驟示意圖 2 .tw/ 第二章 塑膠射出成型製程簡介 (3) 保壓 步驟 (3) 保壓 步驟 在完成射出充填階段之後，由於冷卻效應會使得成品體積收縮，故必須藉著維持 一定的壓力，並將未填充完全的區域作補償動作。此時迴轉螺桿將會持續以強迫方式 繼續輸送熔融塑料進入模穴內，直至充填末端逹至最大壓力，如圖2-3所示。 由於熔融塑料的溫度持續下降，所以將會表現出相當不穩定的高分子流動狀態， 很容易讓成品發生不良現象。相較於射出充填步驟，保壓步驟的充填速率較低而固化 速率較快，有時製程工程師會依照塑膠成品的形狀大小，由其經