第七章 压注成型工艺与模具设计

1、.,第七章 压注成型工艺与压注模设计,第一节 压注成型工艺,.,是在压缩成型基础上发展起来的一种热固性塑料的成型方法，又称传递成型。,.,一、压注成型原理及特点,1.压注成型原理 把预热的原料加到加料腔内，塑料经过加热塑化，在压力机柱塞的压力下经过模具的浇注系统挤入型腔，型腔内的塑料 在一定压力和温度下保持一定时间充分固化，得到所需的塑件。压注成型和压缩成型都是热固性塑料常用的成型方法。,.,2.压注成型特点 加料前模具处于闭合状态。 塑件飞边很薄，尺寸准确，性能均匀，质量较高。 可以成型深孔、形状复杂、带有精细或易碎嵌件的塑件。 模具结构相对复杂，制造成本较高，成型压力较大，操作复杂，耗料比

2、压缩模多。 气体难排除，一定要在模具上开设排气槽。,.,二、压注成型工艺过程,.,压注成型工艺过程和压缩成型基本相似，它们的主要区别在于压缩成型过程是先加料后闭模，而一般结构地的压注模成型则要求先闭模后加料。,.,三、压注成型工艺参数,压注成型的主要工艺参数包括成型压力、成型温度和成型周期，它们与压缩成型的有关参数相似，但又有区别。,.,1.成型压力 在压注成型过程中，熔融塑料要经过浇注系统进入型腔，由于阻力导致压力损失，压注成型的压力一般为压缩成型压力的23倍。,.,2.成型温度 压注成型温度包括加料室的温度和模具本身的温度。为了保证塑料具有好的流动性，一般塑料的温度低于交联温度。成型中由于

3、熔融塑料通过浇注系统进入模具型腔，经过浇注系统时会产生摩擦热，因此压注的成型温度可以比压缩成型温度低一些，大概低1530。,.,3.成型周期 压注成型周期包括加料时间、充模时间、保压固化时间、脱模时间和清理模具时间等。 由于塑料进入型腔前已经充分塑化，而且流经浇注系统时摩擦生热，所以塑料塑化均匀，塑料进入型腔时已临近树脂固化的最后温度。因此塑料在模具内的保压固化时间较短，比压缩成型中的保压时间短一些。,.,第七章 压注成型工艺与压注模设计,第二节 压注模的结构组成与分类,.,一、压注模的结构组成,压注模一般由加料腔（包括柱塞）、成型零部件、浇注系统、导向机构、推出机构、侧向分型与抽芯机构、加热

4、系统、排气系统及安装连接部件等组成，如图所示。,.,移动式压注模 1下模板 2凸模固定板 3凹模 4加料室 5压柱 6导柱 7型芯 8把手,.,.,二、压注模的分类,在实际生产中，压注模具常按使用的压力机特征和操作方法进行分类。 1.普通压力机用压注模 这种压力机只装备一个工作油缸，兼起锁紧模具和对塑料施加传递压力的双重作用。在普通压力机上使用的压注模，按其与压力机的连接方式，又可分为移动式和固定式两类压注模。,.,（1）移动式压注模 这种模具适用于塑料制品批量不大的压注成型生产。压注模的加料室与模具本体是可以分离的。模具闭合后放上加料室，将定量的塑料加入加料室内，利用压机的压力，通过柱塞将塑

5、化的物料高速挤入型腔，硬化定型后，开模时先从模具上取下加料室，再分别进行清理和脱出塑件，用手工或专用工具。这种模具所用的压机、加热方法及脱模方式与压缩模具相同。需要注意：在这种模具中，柱塞对加料腔中物料所施加的成型压力，同时也起合模力的作用。,.,罐式压注模,.,（2）固定式压注模 这种模具的上、下模部分分别与压力机的滑块和工作台固定连接，柱塞固定在上部分。生产操作均在压力机工作空间进行。塑料制件脱模由模内的推出机构完成，劳动强度低，生产效率高。可适用于批量较大的压注成型。与移动式压注模具相似，柱塞对加料室内物料施加的成型压力，同时也起合模力的作用，固定式压注模具上设有加热装置。,.,.,2.

6、专用压力机上用压注模 这种压力机具有两个油缸，一个油缸负责合模，另外一个油缸负责压注成型。柱塞式压注成型就是用这种专用压力机来完成的。下面简介柱塞式压注模的特点。,.,（1）上加料腔柱塞式压注模 柱塞式压注模具与移动式和固定式压注模具的最大区别是它没有主流道，实际上主流道已经扩大成为圆柱形的加料腔，这时柱塞将物料压入型腔的力已起不到锁模的作用，因此锁模和成型需要两个液压缸来完成，普通压力机不再适用，因此柱塞式压注模具需专用压力机成型。,.,柱塞式压注模,.,（2）下加料腔柱塞式压注模 这种模具用的压力机合模缸在压力机的上方，自上而下合模；成型缸在压力机的下方，自下而上将物料挤入型腔。它与上加料

7、腔柱塞式压注模的主要区别在于，它是先加料，后合模，最后压注；而上加料腔柱塞式压注模是先合模，后加料，最后压注。,.,柱塞式压注模,.,第七章 压注成型工艺与压注模设计,第三节 液压机工艺参数的校核,.,一、普通压机的选择,压注模所需的成型总压力： F总kF公 其中： k压力损失系数，一般取0.750.90 而：F总=pA 其中： p单位成型压力（MPa），查表 A加料室的横截面积（mm2）,.,二、专用液压机的选择,压注成型所需的总压力应小于或等于液压机辅助缸的有效压力 压注模所需的合模力应小于或等于液压机主缸的有效压力,.,第七章 压注成型工艺与压注模设计,第四节 压注模的设计和制造,.,一

8、、加料室的结构设计,压注模结构上有很多地方与压缩模和注射模相似，以下是其特殊之处： 加料室形状、大小及位置的合理选择，是压注模具设计的一个重要问题，无论移动式还是固定式压注模都设有加料室，作用是存放塑料，对其进行预热，加热成胶体状，并在压注时承受压力。,.,1.加料室结构设计 压注模的加料室结构因模具类型不同而有所差异。移动式压注模和固定式压注模以及柱塞式压注模的加料室有所不同。,.,（1）固定式压注模加料室 加料室与上模连成一体，在加料室底部开设一个或数个流道通过上模板通向型腔。当加料室和上模分别加工在两块板上时，为防止物料挤入两板之间的隙缝中，可在通向型腔的流道内加一主流道衬套。,.,固定

9、式压注模加料室 1加料腔； 2主流衬套,.,（2）移动式压注模加料室 移动式压注模加料室可单独取下，并有一定的通用性，加料室断面形状一般采用圆形，加工容易。但对于一模多腔的加料室，为了覆盖所有模腔，便于主流道开设，也可采用矩形截面加料室，或者将矩形两短边改变成半圆弧的加料室。采用矩形截面时，矩形四角应带有较大的圆角。,.,.,移动式压注模的加料腔与上模板是独立的，在工作时必须保证与上模板有可靠的定位，其固定方法有销钉定位、外形定位、内形定位等3种方法,.,加料室定位方法,.,（3）柱塞式压注模加料室 柱塞式压注模加料室截面均为圆形，由于采用专用液压机，液压机上有锁模液压缸，所以加料室的截面尺寸

10、与锁模无关，只要加料腔容积能满足成型时要求即可，一般加料室水平投影面积比移动式和固定式面积小，而高度较大。,.,特点：浇注系统和加料室合为一体,.,2.加料室尺寸的计算 加料室的加热面积取决于加料量，根据经验，未经预热的热固性塑料每克约l40 mm2的加热面积，加料室总表面积为加料室内腔投影面积的两倍与加料室装料部分侧壁面积之和。为了简便起见，可将侧壁面积略去不计，因此，加料室截面积为所需加热面积的一半。,.,A=70m 其中：m每次压注成型的注射量 根据经验，加料室截面积必须比塑件型腔与浇注系统投影面积之和大1025。即： A=(1.101.25)A1 加料室高度 =（加料室的容积/加料室截

11、面积）+ 导向部分高度 H=V/A +（10 15）,.,.加料室位置的确定,加料室的位置尽量布置在型腔的中心位置，受力均匀。,.,二、柱塞的设计,压料柱塞的作用是将压力机的压力传递给加料室内的塑料，将塑料压入型腔，同时也起防止塑料在压力下从加料室内溢出，将固化后的流道内的废料从塑料上分离的作用。,.,1.压料柱塞形状及安装形式 移动式和固定式压注模的柱塞，图所示为移动式和固定式压注模几种常见的压柱结构。图a为简单的圆柱形，加工简便省料，常用于移动式压注模；图b为带凸缘的结构，承压面积大，压注平稳，移动式和固定式压注模都能应用；图c 在压柱上开环形槽，在压注时，环形槽被溢出的塑料充满并固化在其

12、中，继续使用时起到了活塞环的作用，可以阻止塑料从间隙中溢出；图d为组合式结构，用于固定式模具，以便固定在压机上。,.,.,2.柱塞式压注模的压柱 图示为柱塞式压注模的柱塞结构。图a中，其一端带有螺纹直接拧在液压缸的活塞杆上，图b中，在柱塞上加工出环形槽以便溢出的料固化其中，起活塞环的作用。,.,专用液压机上用的压料柱，顶端带有螺纹、底部带有球形凹面或楔形沟槽,.,三、加料室与柱塞的配合,柱塞与加料室径向尺寸之间应具有恰当的配合，能防止施压过程中加料室内塑料溢出，又可以避免二者之间的摩擦磨损。对于直径较小的柱塞，加料室的径向配合间隙最佳值应是0.050.08 mm，直径较大的柱塞或矩形截面柱塞，

13、与加料室单边配合间隙最佳值应是0.100.13mm。为有效的防止加料室内塑料溢出，可在柱塞靠近工作端面的侧面加工出12个环形溢料密封槽，如图所示。,.,.,四、浇注系统与排溢系统设计,1.浇注系统设计,.,（1）浇注系统的设计原则 浇注系统总长不能超过热固性塑料的拉西格流动指数； 主流道保证模具受力均匀； 分流道宜取截面积相同时周长最长的形状（梯形）；,.,浇口应便于去除； 主流道末端宜设反料槽，利于塑料集中流动； 浇注系统的拼合面必须防止溢料，以免取出困难。,.,（2）主流道的设计 正圆锥形：浇注系统与塑件同时推出。 倒圆锥形：开模时从浇口拉断，并由压料柱底面的拉料钩槽将主浇道凝料拉出 分流

14、锥：用于塑件尺寸较大，或型腔分布远离模具中心的场合。 当主流道穿过多块模板时应采用主流道衬套。,.,.,（3）分流道的设计 分流道应尽量短，为主流道大径的12.5倍； 分流道设在开模后塑件滞留的模板一侧； 多腔模各腔的分流道尽量一致； 分流道截面积应大于或等于各浇口截面积之和； 分流道截面形状常取成梯形。,.,.,（4）浇口的设计 浇口形式：直浇口、侧浇口、环形浇口等。 注意事项： 浇口位置应有利于料流，设在塑件最大壁厚处； 塑料熔体在型腔内的流程应小于100mm，否则可多个浇口； 尽量减小组织的取向程度，如圆筒形塑件采用环形浇口。,.,.,（5）反料槽设计,.,2.溢料槽与排气槽设计 （1）

15、溢料槽 溢出多余的塑料、防止熔接痕的产生 开在易出现熔接痕的部位，或开设在分型面上 槽过大则溢料过多，塑件组织疏松或缺料 槽过小则溢料不足 槽宽34mm，深0.10.2mm，试模修正。,.,（2）排气槽 压注成形时，由于在极短时间内需将型腔充满，不但需将型腔内气体迅速排出模外，而且需要排除由于聚合作用产生的一部分低分子(气体)，因此，不能仅依靠分型面和推杆的间隙排气，还需开设排气槽,.,压注成形时从排气槽中不仅逸出气体，还可能溢出少量前锋冷料，因此需要附加工序去除，但这样有利于提高排气槽附近熔接痕的强度。排气槽的截面形状一般为矩形或梯形。对于中小型塑件，分型面上排气槽的尺寸为深度取0.040.

16、13 mm，宽度取3.26.4 mm，视塑件体积和排气槽数量而定。,.,压注模的制造工艺与注射模或压缩模的相似 加料室与压料柱的技术要求： 材料：T10A、CrWMn、9Mn2V 硬度：HRC4050 表面处理：镀硬铬，Ra0.10.4,.,加料室与压料柱的配合,.,习 题,1压注模按加料室的结构可分成哪几类？ 答：压注模按加料室的机构特征可分为罐式压柱模和柱塞式压柱模。罐式压柱模用普通压力机成型，使用较为广泛。柱塞式压柱模用专用压力机成型，与罐式压力机相比，柱塞式压柱模没有主流道，只有分流道，主流到变为圆柱型的加料室，与分流道相通，成型时，柱塞所施加的压力对模具不起锁模力作用，因此需要专门的

17、压力机。,.,2压注模按加料室与压柱的配合精度如何选取？罐式压柱模加料室截面积是如何选取的？ 答：加料室与压柱的配合关系如书上图，加料室与压柱的配合通常取H9/f9，或采用0.051mm的单边间隙配合。从塑料加热面积考虑，加料腔的加热面积取决于加料量，根据经验每克未经过预热的热固性塑料需要140平方毫米的加热面积，加料室总表面积为加料室内腔投影面积的2倍与加料室装料侧壁面积之和。由于罐式加料室的高度较低，可将侧壁面积略去不计算，因此加料室的加热面积为所需要加热面积的一半，即： 2A=140m 式中 A加料室的截面积 m成型塑件所需要的加料量,.,3上加料室和下加料室压注模对压力机有何要求？分别叙述他们的工作过程。 答：上加料室式压柱模如书上图，压力机的锁模液压缸在压力机的下方，自下