壓注成型工藝和模具構造教案教案

1、壓注成型工藝和模具構造教案教案5.1 壓注成型原理和工藝過程 壓注成型也稱為傳遞成型，是在克服了壓縮成型的缺點，又吸收了注射成型的優(yōu)點的基礎上發(fā)展起來的一種加工方法，主要用于熱固性塑料的加工成型。 壓注成型要求塑料在未達到硬化溫度以前有應具有較大的流動性，而達到硬化溫度以后又要具有較快的硬化速度。 符合這種要求的塑料包括：酚醛、三聚氰氨和環(huán)氧樹脂等。而不飽和聚酯和脲醛塑料，因為在低溫下的硬化速度較大，不能壓注較大的塑件。 壓注成型原理如下圖所示。模具設有單獨的加料室，模具閉合后，將原料（預壓成錠或預熱）放入加料室中。 使原料受熱成為熔融狀態(tài)，在壓力機柱塞壓力下，熔體經過澆注系統(tǒng)進入并充滿閉合型

2、腔。 塑料在型腔內繼續(xù)受熱受壓產生化學交聯(lián)反應而固化定型，最后打開模具取出塑件。 5.1.1 壓注成型原理和特點1壓注成型原理2壓注成型的特點 （1）壓注成型前模具已經閉合，塑料在加料室中加熱和熔融，能很快均勻地熱透和硬化，所以，塑件制品性能均勻密實，強度高。 （2）由于成型物料在進入型腔前已經塑化，所以能夠生產外形復雜、薄壁或壁厚變化很大、帶有精細嵌件的塑件。5.1.1 壓注成型原理和特點（3）壓注成型的溢料比壓縮成型的要少，而且飛邊厚度薄，容易去除，所以塑件的尺寸精度高，表面粗糙度也較低。2壓注成型的特點 （4）塑料在模具內的保壓硬化時間較短，縮短了成型周期，生產效率高，模具磨損也較小。

3、（5）壓注成型所用模具結構復雜，模具制造成本高。 （6）由于澆注系統(tǒng)的存在，壓注成型的塑料浪費較大；因為塑件有澆口痕跡，所以修整工作量大。 （7）壓注的工藝條件比壓縮成型要求嚴格，操作難度大。 5.1.1 壓注成型原理和特點 壓注成型的工藝過程與壓縮成型基本相似，它們的主要區(qū)別在于：壓縮成型是先加料后合模，而壓注成型是先合模后加料。 5.1.2 壓注成型工藝過程 3壓注成型工藝過程 壓塑粉或預壓錠料合 模擠 塑固 化開 模脫 模制 品預 熱加 壓加 熱保 壓保 溫卸 壓清模 壓注成型壓力是指壓力機通過壓柱或柱塞對加料室塑料熔體施加的壓力。由于熔體通過澆注系統(tǒng)時會有壓力損失，所以壓注成型壓力一般

4、為壓縮成型壓力的23倍。5.1.3 壓注成型工藝參數 1壓注成型壓力 2壓注成型溫度 壓注成型的模具溫度通常要比壓縮成型的溫度低1530，一般為130190，因為塑料通過澆注系統(tǒng)時能從摩擦中取得一部分熱量。加料室和下模的溫度要低一些，而中框的溫度要高一些，這樣可以保證塑料進入通暢而不會出現溢料現象，同時也可以避免塑件出現缺料、起泡、接縫等缺陷。3壓注時間 壓注時間包括加料時間、充模時間、交聯(lián)固化時間、脫模取塑件時間和清模時間等。壓注成型的充模時間通常為550s，固化時間取決于塑料品種、塑件的大小和形狀、壁厚、預熱條件和模具結構等，通常為30180s。 5.1.3 壓注成型工藝參數 5.1.3

5、壓注成型工藝參數 5.2 壓注成型模具概述壓注成型模具簡稱為壓注膜。 該壓注模由壓柱、上模、下模三大部分組成，打開上分型面AA面取出主流道凝料并清理加料室；打開下分型面BB面取出塑件和分流道凝料。5.2.1 壓注成型模具的結構組成 壓注模典型結構 直接與塑件接觸的那部分零件，如下圖包括凹模14、凸模15、型芯5等部件。5.2.1 壓注成型模具的結構組成 1、成型零件 由加料室3和和壓柱2組成，移動式壓注模的加料室和模具本體是可分離的，開模前先取下加料室，然后開模取出塑件。固定式壓注模加料室與模具在一起，是在上模部分，加料時可以與壓柱部分定距分型。5.2.1 壓注成型模具的結構組成 2、加料裝置

6、 壓注模澆注系統(tǒng)與注射模相似，主要由主流道、分流道和澆口組成。 5.2.1 壓注成型模具的結構組成 3、澆注系統(tǒng) 由導柱、導套組成，起定位、導向作用。在柱塞與加料室之間，型腔分型面之間，都應設導向機構。5.2.1 壓注成型模具的結構組成 4、導向機構 如果塑件中有側孔或側凹，則必須采用側向分型與抽芯機構，與注射模和壓縮膜基本相同。5、側向分型與抽型芯機構 在右圖中，脫模機構由推桿6、推板8、復位桿10組成。由拉鉤13、定距導柱16、可調拉桿11等組成的兩次分型機構是為了加料室分型面和塑件分型面先后打開而設計的，也包括在脫模機構之內。5.2.1 壓注成型模具的結構組成 6、脫模機構 如下圖所示的

7、固定式壓注模，在加料室和型腔周圍分別鉆有加熱孔，插入加熱元件，分別對壓柱、上模、下模三大部分加熱。5.2.1 壓注成型模具的結構組成 7、加熱系統(tǒng) （1）移動式罐式壓注模 如下圖所示為典型的移動式罐式壓注模，加料室與模具可分離。這種模具對成型設備沒有特殊的要求，可以在任何形式的普通的壓力機上使用。 5.2.2 壓注成型模具分類 1罐式壓注模 （2）固定式罐式壓注模 如右下圖所示為固定式罐式壓注模，加料室在模具的內部，與模具不能分離，用普通的壓力機就可以使塑件成型。5.2.2 壓注成型模具分類 1罐式壓注模 2柱塞式壓注模 （1）上柱塞式壓注模 模具沒有主流道，只有分流道，主流道變?yōu)閳A柱形的加料

8、室，與分流道相通。成型時柱塞所施加的擠壓力對模具不起鎖模的作用，需要采用專用的壓力機。5.2.2 壓注成型模具分類 這種專用壓力機有兩個液壓缸：主液壓缸和輔助液壓缸，主液壓缸起鎖模作用，輔助液壓缸起壓入成型作用。柱塞式壓注模既可以是單腔的也可以一模多腔。 2柱塞式壓注模 （2）下柱塞式壓注模 推料柱塞設計在模具的下方，因此輔助油缸安裝在壓機下方，自下而上完成擠壓和推出塑料制品。而主缸必須設置在壓機上方，自上而下完成閉模動作。5.2.2 壓注成型模具分類 罐式壓注模壓注成型所用的設備主要是塑料成型用液壓機。選擇液壓機時，要根據所用塑料及加料室的截面積計算出壓注成型所需的總壓力，然后再選擇液壓機。

9、 壓注成型時的總壓力按下式計算： F pA K FP 其中：p為塑料成型時所需單位壓力 A為加料室的水平投影面積 K為修正系數，新舊壓力機0.60.8 F為液壓機的額定壓力5.2.3 壓注成型設備 1普通液壓機的選擇2專用液壓機的選擇 柱塞式壓注模成型時，需用專用的液壓機。這種液壓機有鎖模和成型兩個液壓缸，因此在選擇設備時，就要從成型和鎖模兩個方面進行考慮。 壓注成型時所需的總壓力要小于所選液壓機輔助液壓缸的額定壓力，即 p A K F/ 鎖模時，應有足夠的鎖模力，以保證型腔內壓力不會將分型面頂開。所需要的鎖模力應小于液壓機主液壓缸的額定壓力（一般均能滿足），即 p A1 K FP 式中：A1

10、 為澆注系統(tǒng)與型腔在分型面上投影 FP 主液壓缸的額定壓力5.2.3 壓注成型設備 5.3 壓注模成型零部件的結構 壓注模的很多零部件的結構與注射模、壓縮模相似。 可以參照上述兩類模具的結構設計方法進行設計，本節(jié)僅介紹壓注模特有的零部件結構。 壓注模與注射模不同之處在于它有加料室。壓注成型之前塑料必須加入到加料室內，進行預熱、加壓，才能壓注成型。由于壓注模的結構不同，所以加料室的形式也不相同。5.3.1 加料室的結構 加料室截面形狀大多為圓形和矩形，這主要取決于模腔結構及數量，加料室定位及固定形式取決于所選設備。 1罐式壓注模的加料室 （1）移動式 移動式壓注模的加料室可單獨取下，有一定的通用

11、性，其結構如下圖所示。 加料室的底部為一帶有4045斜角的臺階，當壓柱向加料室內的塑料施壓時，壓力也作用在臺階上，從而將加料室緊緊地壓在模具的模板上，以防止塑料從加料室的底部溢出，也可防止溢料飛邊的產生。 5.3.1 加料室的結構 （1）移動式 1）無定位方式：適合于小批量生產。 2）銷釘定位：這種結構的加料室與模板能精確配合，缺點是拆卸和清理不方便。 5.3.1 加料室的結構1罐式壓注模的加料室 （1）移動式 3）外形定位：結構特點是制造和使用都比較方便。 4）凸臺定位：既可以準確定位又可防止溢料，應用廣泛。5.3.1 加料室的結構1罐式壓注模的加料室 （2）固定式壓注模加料室 固定式壓注模

12、的加料室與上模連成一體，在加料室的底部開設一個或幾個流道通向型腔。當分別在兩塊板上加工加料室和上模時，為了防止物料鉆入兩板接觸面的間隙，應設置澆口套，如圖52所示。 5.3.1 加料室的結構1罐式壓注模的加料室2柱塞式壓注模的加料室 柱塞式壓注模的加料室截面為圓形，其在模具上安裝形式如圖64和圖65所示。由于采用專用液壓機，液壓機上有鎖模液壓缸，所以加料室的截面尺寸與鎖模無關，加料室的截面尺寸較小，高度較大。 加料室的材料一般選用40Cr、T10A、CrWMn、Cr12等，熱處理硬度為5256HRC，加料室內腔應鍍鉻拋光，表面粗糙度Ra0.4m。 5.3.1 加料室的結構3加料室的尺寸計算 （

13、1）加料室截面積 根據生產實際經驗，對于罐式壓注模，加料室的截面積可以按照下式計算： A （1.11.25）A1 對于柱塞式壓注模，加料室截面積可以按照下式計算： A K F / p 式中：A 加料室水平投影面積，cm2； A1塑件與澆注系統(tǒng)投影面積之和，cm2。 F 壓力機輔助缸的額定壓力，N； p 傳遞成型所需的單位成型壓力，Mpa， K 系數，一般取0.60.85.3.1 加料室的結構（2）加料室的高度 加料室的高度尺寸按下式計算： HVS/A（1015）mm 式中 H加料室的高度（mm）； Vs塑料原料的體積（mm3）； A加料室的水平投影面積（mm2）。5.3.1 加料室的結構3加料

14、室的尺寸計算 如下圖所示常見的罐式壓注模的壓柱結構形式。 圖（a）為頂部與底部帶倒角的圓柱形壓柱，結構簡單，加工方便，常用于移動式壓注模；圖（b）為帶凸緣結構的壓柱，承壓面積大，壓注時平穩(wěn)，既可用于移動式壓注模，又可用于固定式壓注模；5.3.2 壓柱的結構 1罐式壓注模的壓柱 圖（c）為組合式壓柱，用于固定式壓注模，當模板的面積較大時，常用此種結構；圖（d）為帶環(huán)形槽的壓柱，在壓注成型時，環(huán)形槽被溢出的塑料充滿并固化在槽中，可防止塑料從間隙中溢出。 5.3.2 壓柱的結構 1罐式壓注模的壓柱 2柱塞式壓注模的壓柱 如圖所示為柱塞式壓注模壓柱（柱塞）的結構。 圖（a）為柱塞的一般形式，一端帶有螺

15、紋，可以直接旋合在液壓機輔助液壓缸的活塞桿上； 圖（b）所示的柱塞上有環(huán)型槽，可防止塑料從側面溢出，頭部的球形凹面可以使料流集中。 5.3.2 壓柱的結構 3頭部帶有楔形溝槽的壓柱 壓柱頭部帶有楔形溝槽，作用是成型后可以拉出主流道凝料，如圖510所示。圖（a）所示結構用于直徑較小的壓柱；圖（b）所示結構用于直徑大于75mm的壓柱；圖（c）所示結構用于拉出幾個主流道凝料的場合 。 5.3.2 壓柱的結構 加料室與壓柱的配合關系如圖如圖511所示，具體要求為： 1、加料室與壓柱的配合通常為H8/f9或H9/f9，也可以采用0.050.1mm的單邊間隙配合。 2、壓柱的高度H1應比加料室的高度H小0

16、.51mm，以避免壓柱直接壓到模板上，底部轉角處應留0.30.5mm的儲料間隙 3、加料室與定位凸臺的配合高度之差為00.1mm，加料室底部傾角4045。 注：加料室和壓柱的推薦尺寸可見書P141表5-3、5-4.5.3.3 加料室與壓柱的配合 傳遞模澆注系統(tǒng)在結構上類似于注射模澆注系統(tǒng)，它也是由主流道、分流道和澆口組成。5.3.4 澆注系統(tǒng) 壓注模常用的主流道有正圓錐形、倒圓錐形和分流錐形等三種形式，如圖513所示。 5.3.4 澆注系統(tǒng) 1主流道的結構形式 2分流道的結構形式 為了達到較好的傳熱效果，分流道一般都比較淺而寬，但是如果過淺，會使塑料過度受熱而提前硬化，反而降低其流動性。所以分

17、流道最淺處應不小于2mm。一般小型件分流道深度取24mm，大型塑件深度取46mm。5.3.4 澆注系統(tǒng) 壓注模分流道最常采用梯形截面，結構如圖514所示。 分流道應采用平衡式布置，同時分流道要平直，盡量避免彎折，以減少壓力損失。 3澆口的結構形式 （1）澆口的形式 常用的壓注模澆口形式有圓形點澆口、側澆口、扇形澆口、環(huán)形澆口以及輪輻式澆口等幾種形式，如圖515所示。 5.3.4 澆注系統(tǒng) （2）澆口的尺寸 澆口截面形狀有圓形、半圓形及梯形等三種形式。 圓形澆口加工困難，導熱性不好，去除澆口時不方便，因此圓形澆口只適用于流動性較差的塑料，澆口直徑一般大于3mm；半圓形澆口的導熱性比圓形好，機械加

18、工方便，但流動阻力較大，澆口較厚；梯形澆口的導熱性好，機械加工方便，是最常用的澆口形式。一般梯形澆口的深度取0.50.7mm，寬度不大于8mm。5.3.4 澆注系統(tǒng) 3澆口的結構形式 （3）澆口位置 澆口位置的選擇是由塑件的形狀來決定的，應遵循下面的幾項原則。 1）澆口應開設在塑件壁厚最大處，以利于塑料流動和補縮。 2）澆口應開設在塑件的非重要表面，以免影響塑件的使用和美觀以及后續(xù)加工工作量。 3）對大型塑件應多開設幾個澆口以減少流動距離，澆口間距應不大于120140mm。5.3.4 澆注系統(tǒng) 3澆口的結構形式 （3）澆口位置 4）熱固性塑料在流動中會產生填料定向作用，澆口位置選擇不當會造成塑件變形、翹曲甚至開裂，特別是長纖維填充的塑件，定向作用更為嚴重，應特別注意澆口位置的選擇。例如，對于長條形塑件，當澆口位置開在長條中點時會引起長條彎曲，而改在端部進料較好。又如圓筒形塑件單邊進料容易引起塑件變形，改為環(huán)形澆口較好。 5.3.4 澆注系統(tǒng) 3澆口的結構形式 模具零件間的配合間隙及分型面之間的間隙一般不能滿足排氣需要，所以應該開設排氣槽。其不僅是為了排出型腔內原有的空氣，而且還需要排除由于熱固性塑料的縮聚反應所產生大量的低分子物如水蒸汽等。 排氣槽應盡量開設在分型面上，