完整的指南
注射成型

塑料部件无处不在,注射成型是制造它们的最广泛使用的制造工艺。
原因很容易理解:除了材料的多功能性外,注射成型是一种高成本效益的大批量制造工艺,单个模具有时使用超过一百万次,并且没有明显的质量损失。对于塑料零件的大规模生产,几乎没有更好的替代品。

那么注射成型到底是什么呢?它是如何运作的?为什么它如此受欢迎?什么样的材料可以用来注塑,这些材料可以做成什么样的塑料件?最重要的是:您和您的企业是否应该考虑将注射成型作为一种生产方式?

本3ERP万博娱乐网指南试图对注塑成型进行全面概述,解释技术流程、最常用的用途以及世界上最流行的塑料生产技术的其他各个方面。

注塑概述

注射成型:一个非常简短的概述

如果您以前从未接触过注射成型,了解该过程的最简单方法是考虑它的两个组成术语:注射和成型。
不幸的是,我们首先需要交换这些词,并从后一个术语开始:成型。
注射成型过程的核心是使用两个或两个以上的金属模具,它们一起起到模具的作用。该模具不是最终使用的零件,而是制造设备的一个组件,它包含一个成型腔,最终填充熔融塑料。

这就是注射部分进来的地方。一旦创造了模具,就会将注塑机挤压或“注入”熔融塑料,其中塑料冷却并凝固。当塑料完全凝固时,模具打开,可以弹出现在固体的塑料片。这块塑料,形状像模具的腔,是成品成型部分。

由于熔融的塑料是在压力下被迫进入模具的,而且由于它可以人工冷却以快速凝固,注塑过程非常快。一旦一个零件被制造出来,另一团熔融的塑料就可以直接注射到模具中。
该过程反复进行,直到制造出所需数量的零件。

模具

什么是霉菌?

注塑成型中使用的模具是由两种或更多种金属形成的定制工具,通常由钢或铝制成。
模具的目的是创造一个中空的腔体,可以将熔融的塑料注入其中,以形成一个零件。因此,模具必须是零件的倒置版本,空心腔具有零件的实际形状。

尽管他们的工作看起来很简单,但模具是令人惊讶的复杂设备。这是因为它们实际上必须扮演两个角色:第一,形成塑料部件;第二,允许塑料部件被弹出而不被损坏。

创建一个模具在两个独立的部分,使它容易制作,然后弹出的部分。在大多数情况下,注塑模具由两个主要部分组成:一个芯板,它有一个突出的部分,和一个腔板,它有一个腔。这两个部分的位置是这样一个间隙-模腔-形成之间。(令人困惑的是,空腔板通常被简单地称为“空腔”。)
对于特别复杂的零件,例如有突出部分的零件,模具可以分为两个以上的部分。

模具的每个部分都有一个特定的角色。熔融塑料通过浇口和型腔板中的通道注入模具型腔。然后,当塑料固化时,芯板从型腔板上拔出,带上塑料部件。然后,可以使用称为顶杆的小杆从芯板上轻轻释放零件。这些销有时会在零件的芯侧留下小的圆形标记。

钢模具比铝模具寿命长,因此制造成本更高。不管用什么材料,模具通常都是用数控机床制造的,不过最近在增材制造方面的改进提供了一种新的方法来制造短寿命的原型模具。

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  • P20
  • 718h.
  • NAK-80
  • H13
  • S136
注塑概述

我需要钢或铝模具吗?

钢模和铝模对于注射成型都有特殊的好处。虽然钢通常被认为是更坚固的选择,但在许多情况下,铝可能是首选。

在钢和铝之间选择取决于以下因素:

  • 部分材料
  • 设计复杂性
  • 一部分数量

一般来说,钢模具在处理磨料塑料和非常多的零件时更适合,因为钢模具比铝模具更坚韧,寿命更长。

然而,铝模具更实惠,有时可以比钢模制造得更快,因为铝是一种高度可加工的金属。

注塑概述

注射成型是如何工作的?

现在我们已经建立了模具是什么,现在是时候看整个注塑过程的工作原理。
整个过程使用一台称为注塑机(或注塑机)的设备进行,它包括两个主要部分:

  • 一种注射装置,在将未加工的塑料颗粒注射到模具中之前将其熔化
  • 一种夹紧装置,其中金属模具的各部分固定到位并进行操作

为清楚起见,我们可以将注塑过程分为六个主要阶段。

1.模具创作

尽管这更像是初步步骤,但是注射成型的第一部分涉及制备将用作模具的金属工具。模具通常在使用计算机辅助设计(CAD)软件的计算机上设计,然后使用CNC机器制造金属。

在设计注射成型零件,进而设计其金属模具时,必须遵循一定的设计原则,以防止缺陷。
另一个初步步骤是准备原始注塑材料,通常是颗粒状的热塑性塑料。在成型之前,这些颗粒可能需要与彩色染料混合。

2.夹紧

模具制造完成后,必须将其牢固安装到注塑机的夹紧装置中。该装置将型芯板和型腔板挤压在一起,确保熔融塑料不会在两部分之间逸出。

3.注射

在注塑机的喷射单元上,料斗中的原料塑料颗粒包含在料斗中,该锥形容器可以根据需要将颗粒分配到机器中。

当模具准备好时,这些颗粒被从料斗分配到一个长方形的部分下面称为桶,在那里它们被加热到熔融状态。该桶包含一个冲压或往复式螺杆,它迫使材料向模具,同时加热它。
熔融塑料通过喷嘴离开加热的筒并通过浇口进入模腔 - 一个内置在模具中的长通道,允许材料进入。

4.凝固

当熔融塑料的整个“喷丸”注入模具型腔时,它开始冷却和硬化。这是因为金属模具比塑料颗粒熔化的加热桶要冷得多。随着塑料零件的硬化,它也会表现出一定程度的收缩,这是零件设计过程中必须考虑的一个因素。

5.弹射

当塑料部分完全冷却和凝固后,即可打开模具。在此阶段,在顶针插入塑料部件以使其脱离芯板之前,将芯板从腔板拉出。

当塑料部件从模具中取出时,模具的两半可以再次夹紧在一起,为下一次注射做好准备。

6.后处理和组装

当零件从模具中取出时,可能需要对其进行喷漆或进行表面处理程序。该零件也可与其他(模制或非模制)零件连接,以形成完整的产品。

注塑成型优势

注射成型的优点

有许多理由选择注射成型而不是另一种塑料制造工艺,如3D打印或真空铸造。注射成型的一些最大的优点包括:

规模经济

你制造的注塑零件越多,单位成本就越低。这是因为最大的费用是制造金属模具——一旦你有了模具,简单地用塑料填充它是相对便宜的。

速度

速度是另一个原因,为什么注射成型是伟大的,以制造大量的零件。一针塑料可以在几秒钟内注射和冷却,允许快速周转非常大的订单。

材料用途广泛

注射成型的最佳材料是热塑性塑料,而热固性材料、弹性体和复合材料也可以使用。在这些类别中,有各种各样的潜在塑料适用于广泛的应用。

颜色的选择

用于注射成型的未加工塑料颗粒可与染料混合,以使成型零件易于且一致地着色。

零件复杂性

虽然注射成型有设计上的限制,但仍然有可能创造出具有复杂特征的复杂零件。只要用足够的力注入材料,就可以达到模具型腔内最小的缝隙。

注塑用

注射成型的用途是什么?

注射成型是世界上应用最广泛的塑料零件制造工艺。因此,它被用于各种不同的部件和产品。

注射成型的应用在很大程度上取决于该工艺的主要优点和缺点,以及它的技术和尺寸限制。

例如,注射成型可以以低成本生产大量零件,但通常仅限于热塑性塑料,因为热塑性塑料比大多数金属都要弱。这意味着注塑通常用于普通但低强度的项目,如食品包装,容器和一般消费品。

虽然不可能列出注塑的所有可能的用途,以下是一些更常见的应用程序的过程:

瓶子和包装

每年有数以亿计的塑料瓶通过注射成型生产出来,这使得它们成为所有注射成型产品中使用最广泛的。大多数瓶装水和饮料瓶是由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的。

家居用品

简单的塑料物品,如容器、垃圾桶、厨具、电动空气清新剂,甚至马桶座圈,都是使用注塑成型的许多家庭用品。

汽车零部件

并非所有注塑件都便宜或一次性。保险杠、仪表板和杯托等汽车零件通常采用注塑成型,因此可以大量生产,以满足汽车供应商的需求。

保健品

基本医疗产品,如注射器、托盘和管子,可以注射成型,因为在制造过程中可以使用一系列医疗安全塑料。

建设项目

大多数建筑不是由塑料制成的,但注射成型可以用来制造许多建筑部件,包括通风口、垫圈、管道、绝缘体和地板。

电子元件

许多热塑性塑料是优良的电气绝缘体,使它们适用于电子产品中使用的模塑壳体。

玩具

大多数塑料玩具是用注射成型法制造的。这些玩具中最简单的可能甚至不需要油漆或着色,因为原始的塑料颗粒可以获得各种明亮的颜色。

注塑概述

注射成型不能用于什么?

注塑成型是通用的,但它不适合每个部件或产品。在一些例外,这些部件可能更适合替代过程:

一次性原型和自定义零件

大量注射成型非常便宜,但少量注射成型非常昂贵,因为金属模具的成本比塑料丸的成本要高得多。短期生产是可行的,但单个项目可能更适合3D打印。

内部结构复杂的部件

注塑成型部件不能填充复杂的内部几何形状,因为不可能用内部部分产生喷射模具。

注塑材料

常用注塑材料

用于注塑成型的材料可分为四大类:热塑性塑料(最常见)、热固性塑料、弹性体和复合材料。

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  • 缩醛聚甲醛(POM)
  • 丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)
  • 尼龙66 (PA66)
  • 玻璃填充聚酰胺(PA-GF)
  • 高密度聚乙烯(HDPE)
  • 低密度聚乙烯(LDPE)
  • 聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)
  • 聚碳酸酯(PC)
  • 玻璃填充聚碳酸酯(PC-GF)
  • ABS聚碳酸酯(PC-ABS)
  • 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)
  • 聚甲基丙烯酸甲酯(丙烯酸)
  • 聚苯硫醚(PPS)
  • 聚丙烯(PP)
  • 聚苯乙烯(PS)
  • 聚苯乙烯+聚苯醚(PS-PPE)
  • 热塑性弹性体(TPE)
  • 热塑性硫化胶(TPV)
注射成型尺寸限制和公差

注射成型尺寸限制和公差

注塑机的尺寸决定了最大模具尺寸和随后的最大零件尺寸。标准机器通常可以处理高达500 x 750 mm的模具,距离分模线(注射模和顶出模之间的边界)的深度不超过100 mm。

注塑件的公差取决于机械、零件复杂性和材料。然而,对于更严格的公差,客户可以要求以更高的成本进行精密成型。

作为粗略的指南,大多数材料的标准公差可能在0.2 mm左右,尽管某些材料和零件的公差可能达到0.05 mm。

注塑设计规则

注射成型设计规则

设计注塑零件并不困难,但必须遵循一定的规则和原则,以确保模具填满,零件可以成功地拆除,没有缺陷发生。

注塑过程中可能出现的缺陷包括翘曲、凹陷和断裂。然而,如果在零件设计阶段就考虑到制造过程,这些问题可以很容易地避免。

当创建注塑零件时,这些注塑设计指南是一个很好的开始。




包括

一致的壁厚
在模制部件(2mm或更小)上使用薄壁减少循环时间。但保持墙壁一致同样重要:不均匀的墙壁导致冷却不均匀,这可能导致扭曲和扭曲部分。

拔模角
吃水是指零件被设计成锥形而不是直线型。1-2度的牵伸可以减少压力,使成品更容易从模具中弹出。

肋骨和角撑板
肋是连接两面墙的柱状结构,是在不使用厚墙的情况下容纳“厚”部分的最佳方式。它们的厚度不应超过零件壁厚的60%。扣板是三角形的支撑结构,加强垂直部分。



避开

锋利的角落
尖角会引起应力集中,容易断裂。将半径并入这些截面可降低应力和零件失效的可能性。圆角还可以改善模具内的材料流动。

厚的部分
没有必要的厚区域的模压部件非常容易产生翘曲、下沉和其他缺陷。厚的区域应挖空,必要时用肋骨支撑。

咬边
下切是阻止零件从双板模具弹出的突出部分。如果可能的话,它们应该完全避免,尽管可以使用诸如关闭、bumpoffs和多部分模具等技术来处理它们。


注塑overmolding

复杂注塑件的二次成型

过度成型,有时被称为双注射成型,是一种创建包含多种材料或颜色的复杂注塑零件的方法。这个过程包括创建一个模塑零件,然后,当它固化后,添加另一种材料,在现有的部分周围创建第二层。

如果操作正确,过度成型可以生产多种材料,多种颜色的部件,如刚性塑料笔与软弹性体握把。

二次成型零件通常比使用胶水或其他紧固技术组装的多段零件更坚固。由于第二种材料喷丸的存在使内部模制零件的外表面软化,因此两种材料之间可能发生化学粘合,从而形成更坚固的零件。但是,只有某些材料组合才能产生足够的粘合。

另外,一种称为插入成型的相关工艺可以用来制造部分是金属、部分是塑料的复杂零件。在镶件成型过程中,金属“镶件”(用数控加工或其他方法制造)被放置在模具中,然后注入塑料材料来包裹它或增加外部塑料部分。

虽然它有了几种用途,但是插入模塑可以特别用于将金属螺纹掺入塑料部件内。

注塑成本效益

使注塑成型具有成本效益:您需要订购多少件?

当订购大量零件时,注塑成型通常被描述为一种具有成本效益的制造过程。
原因很简单:对于注射成型,初始的模具成本非常高,而实际的塑料成型成本非常低,这意味着当需要更多的单位时,单位有效成本就会降低。

例如,想象一下,玩具车的不锈钢模具成本为5,000美元,并且每个塑料玩具汽车用模具制造的花费0.50美元。在这种情况下,订购玩具车1x单位将花费5,000.50美元,订购2X单位将花费5,001美元,订购1,000 X单位将花费5,500美元。

在所有的场景中,模具占了成本的大部分,所以总成本变化不大。
但是,在这三种方案中,有效的每单位成本确实有很大差异:

其中模具成本为5,000美元,每个模塑部件的情况均为0.50美元

单位

总成本($)

单位成本($)

1

5000 .50

5000 .50

2

5,001.00

2500 .50

1,000

5500 .00

5.50

如您所见,当单位数量增加时,每单位成本急剧减少,因为额外的单位摊销了模具的高成本。订购更多的玩具车单位清楚地代表了更好的资金价值。(实际上,订购单个单位似乎是巨大的金钱浪费。)

但是,当我们说注塑成型适用于大量的零件时,究竟有多“大”呢?100年?1000年?10000年?一百万年?作为一家公司,我们需要为一个中等规模的原型订单或最终使用部件的多个制造流程做出决定,我们想知道在什么情况下,注射成型比3D打印等替代方案更具成本效益。

虽然没有用于确定注射成型的点的简单公式比3D打印更具成本效益,但有一些因素我们可以考虑到这将有助于我们做出正确的决定。
万博娱乐网专家注射成型和其他按需制造服务,这里提供了根据所需订单大小选择注塑3D打印的建议manbetx是什么平台。

注塑与3D打印

注塑成型VS 3D打印:第一注意事项

对于希望完成塑料零件原型制作或生产的公司来说,注塑和3D打印似乎都是诱人的选择,而且很难衡量两者各自的好处。
然而,在进行任何精确计算之前,有必要指出一些情况,其中一种制造工艺明显优于另一种。

让我们从一个方案开始,其中公司需要非常少量的原型(也许只有一个),并且原型的材料和美学特性具有可忽略的重要性。也许内部研发团队只想看到,非常松散地,黄色塑料外壳如何看待其新的电子设备。
在这种情况下,3D打印显然是更好的选择:它将大大降低成本,而且原型机的任何技术缺陷都无关紧要。

或者,想象一个场景,在该场景中,只有少数的原型(可能只有一个)是必须的,但该公司希望其产品推销给一个投资者,谁需要确信最终用途的部分是用在大规模生产注塑)将正常运行的目的。

在这种情况下,虽然3D打印原型可能更便宜,但对于公司来说,为了证明其最终使用产品的可行性,创建一个注塑原型仍然是值得的。

注塑VS 3D打印定价

有多少份要具有成本效益:要考虑的因素

模具

当评估注塑成型和3D打印的潜在成本时,值得从项目中可能最昂贵的部分开始:模具。
模具可能要花费数千美元,因为它们是由金属加工而成,并且需要使用很长时间——可能需要数十万次塑料注射。然而,可以通过以下方式大幅降低模具成本:快速模具,用数控机床或金属3D打印机制作原型级的模具。

用铝代替钢也可以降低模具的成本。铝的耐用性不如工具钢,但仍然能够从非腐蚀性材料生产高质量的模压件。
如果模具的成本能够降低,则需要成本效益的模塑件数量就会减少。

举个例子,假设玩具汽车的钢模具成本为5000美元,铝模具成本为1000美元,每种模具的塑料注射成本为0.5美元。再想象一下,3D打印版的玩具车售价20美元。
在本例中,项目的潜在成本如下:

钢模具我

铝模我

3D打印

单位

总成本($)

单位成本($)

总成本($)

单位成本($)

总成本($)

单位成本($)

1

5000 .50

5000 .50

1000 .50

1000 .50

20.

20.

2

5,001.00

2500 .50

1,001

500.50

40

20.

50

5,025.00

100.50

1025年

20.50

1,000

20.

60

5030 .00

83.83

1030年

17.17

1,200

20.

300

5150 .00

17.17

1150年

3.83

6,000

20.

在这种情况下,使用3D打印时,50个单位的订单更便宜,但使用铝模注塑时,60个单位的订单更便宜(同时,更昂贵的钢制模具比仅高于250个单位的3D打印更具成本效益。)

塑料

另一个会影响计算计算的塑料是用于使部分的塑料,并且这里有几个变量考虑。

需要考虑的一个因素是,并非所有3D打印塑料都是可模塑的,反之亦然。另一个原因是,3D打印灯丝总体上比用于注射成型的塑料颗粒更贵,因为它必须由材料制造商精确成型。
重要的是,塑料的成本可能不一致的颗粒和纤维之间的格式:尼龙、聚碳酸酯等材料,例如,保持相对高端产品在3 d打印长丝市场,所以相对较少的尼龙部分需要做注塑比3 d印刷更划算。(然而,像ABS这样的普通3D打印材料需要的数量要大得多。)

因此,用于制造零件的塑料类型可以决定对于给定的订单量,哪种制造过程更经济。

零件形状和尺寸

该部件的设计也可能影响其用于注射成型和3D印刷的潜在成本。例如,具有悬垂的部分可以明显更便宜到3D打印,因为具有悬垂的注塑部件需要更复杂的工具。

换句话说,如果您的零件设计不适合注塑成型,您可能需要订购更多零件,以使注塑成型具有成本效益。

制造过程

FDM仍然是最常见的3D打印工艺,但其他选择包括立体光刻和选择性激光烧结。这些其他的工艺比FDM更贵,这自然影响了它们与注射成型相比的可承受性。

例如,200 FDM部件可能比200等效的注塑部件便宜,但是200个SLS部件可能比200喷射成型部件更昂贵。

注射成型零件作为结论

结论

由于塑料零件的单位成本对于注射成型来说是动态的,而对于3D打印来说是静态的,因此很难评估对于给定的订单来说哪个选择最划算。
许多因素,包括模具创建、零件材料和零件形状,都会影响订单成本,并在不同程度上取决于制造过程。

考虑到这一点,解决这一困境的最佳解决方案可能只是简单地要求对两个过程进行报价。
万博娱乐网3ERP在注塑和3D打印方面都有专业知识,可以根据具体情况评估项目,看看哪个项目最物有所值。

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