[doc] 怎样设计热固性塑料注射模具.doc

怎样设计热固性塑料注射模具动模部分定模部分型腔表面:17o型脏表面:165底座表面:85定模座板:144注射机平板:76注射机平板;127动模型腔部分与注射机平板温度相差94.也就是说,如果采用外加热式方案加热模具,注射机乎板温度要提高到259c,型腔面温度才能达到17023.这样大量的热能在传导过程中自白地浪费掉,因而采用内加热式高密度细直径电热管直接加热模具型腔的方案可以节约模具加热的能源.八,模具加热所需电功率汁算式w=o.24g(t2一t1)式中;w一模具加热所需电功率(瓦)g一挟具重量(公斤)t一模具注射温度(c)t.一模具未加热时温度(取平均室温)设计时按定模和动模重量分别计算加热功率,然后确定电热管的功率和数量,设计时电热管尽量接近型腔处分布.了i怎样设计垫旦堕望逵具髅西北工业太学部进宝摘要本文主要是扶热固性塑料的性能与热塑性塑料的性能,热固性塑料注射模与热塑性塑料注射模的不同点出发来叙述如何设计热固性塑料注射模具,以及对这种模具的赶进意见.热固性塑料只能一次加热变软而流动,就利用这一短暂的盎软流动状态,将其成型为塑料制品.过去都是采用压制法,铸压法成型,其工艺周期长,生产效率低,劳动强度大.因此最近几十年来,许多国家先后研究成热固性塑料注射成型工艺,并且已经运用于热固性塑料制品的实际生产.我国近年来也生产了粉状塑料,倒如塑111o注黑,塑2o一1注棕等.现在已用于纤维塑料,例如玻璃纤维酚醛塑料等,材料品种在逐年扩大.热固性塑料注射成型的特点是;生产效率,比压制法成型提高约61o倍.制品的物理机械性能约提高1o左右,可以成型结构比较复杂的翩品,减轻了劳动强度,便于生产自动化.热固性塑料注射模具如图1所示,其结构与热塑性塑料注射模具相类似.设计原理,方法也和热塑性塑料注射模的设计原理,方法基本相同,现在就其不同点或者需要强调的问题略述如下;一,浇注系统浇注系统的类型,形状与热塑性塑料注射模具相同j但设计时应注意采用由于热固7891o1112圈1热目性塑料注射模具i.加热板2.螺钉3.垫块4.反推杆5.垫板6.导柱7.动楼板8.定模压板9.定楼板10.浇口套u.镶件12.型芯l3.挡钉14.顶杆15.顶秆圊定板l6.拉料杆l7.垫板l8.螺钉性塑料注射工艺特点而获得的经验数据.1.主浇道热固性塑料注射成型时物料在料缸内没有加热到足够的温度,因此希望主浇道断面积小些,这样可以增大传热面积及摩攘热.20槿吴工业1989.no.8怠l02为了使主浇道脱模顺利,主浇道内壁应有ra0.8上的表面粗糙度,斜角a取1.303.,主浇道与分浇道连接处应设计成r=61o毫米的圆角.主浇道小端直径a应比注射机喷咀的直径d犬0.5i毫米,以防产生流动阻力.为了使喷咀与浇口套紧密吻合,与喷咀相贴处的浇口套的球面半径r应比喷咀球雨半径r犬23毫米(图2).圈2拦具浇口套与注射机啃咀的关系2.分浇道分浇道的截面大小对压力传递和填充时间有影响.截面太小,就会延长填充时间,且压力损失大,截面过大,不仅增加了型腔内的空气,而且会使废科增加.一在一般情况下,分浇道的厚度应根据雠品的厚度,成型体积及制品的几何形状复杂程度来决定.按照经验,中,小制品的分浇道厚度取24毫米较大制品取48毫米.分浇道的截面形状要有辅于传热,一般选取截面面积相同,周长较长的分绕道截面.同时还要考虑到使分浇道制造容易,使用方便,目前广泛使用梯形截面和半圆形截面.半圆形截面半径一般取r=24毫米,梯形截面宽度l=46毫米,深度h=2/3l(图3).bc分浇道对于多型腔接具,应尽可能地使各分浇道的长短,截面大小相同.3.内浇日内浇日的作用是把熔融的塑料无遗漏地送入到型腔中去,完成填充后不使进入型腔内的物料倒流出来内浇口的截面面积按以下经验公式计算f自=kg(1)式中;f内一内浇口截面面积(毫米)g一铷品重蹙(克)k一系数0.25或f内=0.6v(2)式中;v一潮品体积(厘米.)根据经验数据,内浇口的厚度一般为o.5毫米.对于纤维状塑料,取o.81毫米.内浇口的宽度,对于中小制品为24毫米对于较大制品为48毫米.内浇日的长度一般为】2毫米.如果使用点浇口,其直径为o.41.9毫米.塑料翩品较大时,可以采用数点进料.点浇日的琨常用形式如图4所示.圈4点浇口的常用形式潜入式浇日如图6所示,浇口中心线的倾角a为2035.,进料口锥度a1为2530.进料日内部光洁度要高,绝不许可出现横渡纹,不然的话,进料口内的凝固料有在进科口中折断的危险.图5潜入浇口.直接浇口,中心浇口,扇形浇口可用于以驶璃纤维增强的塑料翩品的热固性塑料注射模具,用整圆形浇口获得的塑料制品往往机械性能较好.模具工业1989.n0.8总10221对于中,大型塑料制品,模具型腔数步时,在模具中可以采用切断浇口的技术.该种模具切断浇口装置的工作过程如图6所示,完成注射后立即切断浇日.其优点是浇口尺寸大,浇日处磨损小,压力损失小,需要注射压力低,毛边少,省电,无倒流现象,不必保压,可以缩短a固6切断浇口的方法a.注射b.切断浇口4.顶拉腔拉料秆顶端与主浇道大端以及模板间所形成的腔体,在热塑性塑料注射模由叫冷料穴,它起着收容来自喷咀处冷料头的作用.对于热固性塑料注射模具来说,也是收容硬头塑料的,不过这个硬头塑料不是因为冷却而形成,而是由于局部过热而引起的,所以把这个小腔叫拉料腔或者叫顶拉腔.在开模时它起着拉下主浇道凝料的作用,随后由拉料杆把主浇遭凝料等顶出.拉料杆的形式基本上与热塑性塑料注射模具相同.5.排气槽在热固性塑料注射成型的过程中,除型腔内原来存留的气体外,还有化学反应而产生的低分子挥发物,都需要迅速排出模外.而热固性塑料固模温高,料流的流动性很好,在注射时极易将型腔中的所有缝隙堵死,所以利用配合间隙排气往往不能满足要求,需要开设专门的排气槽(图7).通常排气槽的深度为0.1o.3毫米,宽度为510毫米,并且在6毫米以外加深到0.8毫米,以免被挤出的塑料堵塞.也有人建议在分型面上开设深度为2o3o的排气槽,籍以减少制品的后加工,使废品率降低至0.5%下.22图7排气楮二,模具的加热热周性塑料注射成型时,注射机喷咀温度低,模具温度高,模具都需要加热.加热模具,控制模温是十分重要的一环,它对塑料制品的成型质量影响很大,因此必须严格控制.一般采用电热棒及电热套加热,其电功率大小可以按以下经验公式计算.也可以按每公斤模具重量(2535)瓦来估算所需的电功率.w;o.2v式中tw-二电功率(瓦)v一模具体积(厘米)在模具由要设置模温测量装置,以便准确地控制模温,使模具成型表面的温差不大于5.在表一中列出了部分热同性塑料注射成型时所需的模温,以供参考.表1部分塑科与其注射成型时的棋温塑料名称楔温酚硅塑料l7d1q0尿素塑料l30i50三泉氰胺塑率f170is0三聚氰胺一甲醛塑料i70le0不饱和聚酯塑科】70200环氧村脂塑料170187酵硅树脂塑料l髓nap160l70三,塑料的流动性与摸具结构1.热固性塑料流动性较好,成型时容易沿分型面溢出.在确定成型腔数目时,应该按注射机锬模力的0.60.8倍计算.模县工业1989.no.8总102旦酉(o.6o.8)t镇=(f制n+f浇)q(4)式中;t锁一注射机的锁模力(牛顿)f剖一塑料制品的投影面积(厘米)n一成型腔数(个)f一浇道的投影面积(厘米)q一成型时模具型腔内单位面积上所受的压力(帕斯卡)根据经验,酚醛塑料成型时型腔内压力约为3040兆帕,氨基塑料成型时型腔内压力为4060兆帕,聚酯塑料成型时型腔内压力为1o2o兆帕.决定成型腔数量时,还要注意以下问题,即当第一次注射完毕后,在料筒内的螺槽中仍然绪存若已经塑化而没有被注射出去的塑料,这些塑料只有在以后的注射中才被逐渐地摊出.很然,塑料在料筒中存留的时间太长,就有可能被固化甥辩在料筒中的存留时间按下式计算.t(g/g1)t(5)式中zt.一存留时间(分)g.一朔料在料筒中的总鼍(包括螺旋糟中的存料,(责1g:一每次悼射料鲁(克)卜洋射周期r分)目前一般滓射成璎的最大期性时问采用46分,所以在设计模具型腔总容积时,应该计算每次注射料量g:,使每次注射料量g:达到料筒中塑料总量g,的7080较为合适.型腔内压力大小与注射速度,注射压力的大小有关,对捞料制晶的尺寸精度,重量有很大的影响.在力求实现耀料制品再现性方面是一个极为蹙要的因素,因此在设计模具时有必要在型腔处设置压力传感器测压装置.2.成型零件的尺寸计算在热同性朔料注射过程中,分型面上易出现溢料.针对这一特点在确定型腔尺寸时,要从型腔深度的尺寸计算结果中减去分型面上的毛边值.一般取毛边值为o.050.1毫米.成型零件工作尺寸的计算方法与热塑性靼料滓射模具相同但收缩率不是一个定值,而是一个范围.往往采用婀成型方法不同,则塑料的收缩率值不同.伊j如对于酚醛压塑粉来说,采用直压法成型时其收缩率值为o.8采用铸压法成型时,其收缩率为1.o而采用注射法成型,其收缩率为1.2.因此在确定模具成型零件工作尺寸时,必须注意采用根据不同成型材料,不同成型方法而实践中积累的塑料收缩率值,否则就会导致材料制品尺寸超差,严重时会使模具报废.3.在选择分型面时尽量使其产生垂直于分型面的毛边,减少或避免在分型面上产生毛边,女n图8所示.图8使产生垂直干分型方向毛迫的分型面4.尽量避免采用镶拼件,以免塑料流入镶拼缝隙中去,影响塑料制品脱模.在分型面上还要避免凹坑,孔穴等.5.尽量避免采用易钻料的脱模机构.6.模内活动嵌件与插孔间的间隙不能太大,否则钻入塑料后使嵌件无法从插孔中取出.防e锚料的办法有两种,第一种是采用台肩式嵌件,如图9所示.a图所表示的嵌件杆台肩不宜过厚,并且希望有一斜度,以利拔出.螺纹与台肩的交接处,制造比较目难,如果将螺纹扳牙的倒角磨去铰制,可以得封比较满意的结果.当金属嵌件端面比较平整且与螺纹有良好的垂直度时,嵌件杆的螺纹与台肩交接处允许苹一退刀措,这是因为嵌件端面与嵌件杆台肩平面髓够接触贴紧,塑料不致由此接触面钻入退刀槽和螺纹内.b图所示的嵌件杆利用斜面密封,c圉所示的是嵌件套,金属嵌件就拧入此套内.ac.图9模内安放嵌件图剜模县工业1989.no.8总102另一种办法是提高嵌件轩和插孔的配合精度,使两者之问的间隙值小于钻料值.习惯上制造嵌件杆插孔的办法是:在钻铰工序后进行热处理即成.但是这种办法制成的插孔,热处理变形束能克服,因此间隙不能保证,所以在热固性塑料注射模内的嵌件杆与插孔一定要采用配磨的办法才能保证所需的间隙.在车制嵌件杆时,将配合尺寸放大0.1毫米,插孔在热处理后进行研磨,各孔要研密到统一尺寸,以保证互换性.然后将嵌件杆按此研磨后的孔的尺寸进行配合,问隙为0.010.02毫米,研磨后镀铬抛光即可.进行热固性塑料注射成型时,由于模温较高,安装嵌件不方便,同时安放嵌件时间一长,喷咀内的塑辩就会变质,因此可以采用在模外装好嵌件,整体装入模内,或采用套筒夹头,旋转钩式结构紧固件.四,模具成型零件的设计热固性塑料注射成型时料流易进入细小缝隙,因此尽景整免组合式,而采用整体式零件结构.热固性够料注射模在高温,高压下工作,一般说来要严格控制模具零件的尺寸精度,例如顶杆等艺类的滑动件,配合太橙,则产生钻料现象配合太紧,往往园热膨胀面卡死,进而使其弯曲,折断.若塑料翩品尺寸要求严格,计算模具成垫零件工作尺寸时一般要把分型面上产生的毛边值考虑在内,该毛边值般为0.051毫米.凡与塑料接触的表面,要求粗糙度为ra0.1左右要抛光,镀铬,铬层厚度为0.010.015毫米.实践经验证骐这一要求对于塑料制品的脱桂,保证塑料制品的外观质量和保护模具成型面来说是完全必要的.模具零件的滑动配合部分,尤其是细长顶杆,工作部分可作氮化处理.可提高硬度及耐磨性.模具主要成型零件应该具有hrc5257的硬度.五,脱模及抽芯机构1.脱模板机构图10所示为常用的脱模板结构形式.热固性塑料由于流动性好,会给脱模机构带来复杂性和使用上昀不方便,除非在不得已的情况下,尽量避免用此种脱24模板培构为妊.ab图10常用的脱模板结构脱模板是与塑料直接接触的零件,一般要求淬硬并抛光镀铬.如果脱模板上型芯孔较多,在制造对如何保证脱模板与型芯座板的同心度,即如何保证型芯与脱模板之间的严密l配合,以及如何保证定模板,脱模板及型芯座板的导向孔同b,是十分重要的问题.除上面所述以外,由于淬火引起的脱模板变形,而会影响脱模板与型芯问的良好配合,假若型芯的工作面比较复杂,更难得到均匀的配台间隙.当塑料钻入间隙大的一面后,迫使型芯对脱模板产生侧压力,加速型芯与脱模板之间的磨损,磨损又使间隙增大,钻入的塑料愈多,衡压力也愈大,逮就造成了磨损越来越快的情况.在一定程度上由于钻料是无法避免的,这些薄如纸的废料脆性很大,不再象热塑性塑料那样与塑料铆品连接一起被带出模外.开模后这些废料的一部分附着在脱模板的孔内,另一部分附着在型芯上,当用压缩空气清理时,一些废料被吹出模外,也有一些废料却被吹入脱模板与型芯座板之间,特别是对封闭式脱模板机构(b图),废料根本无法逸出,愈积愈多,不但影响了塑料制品的尺寸,还会损坏模具.所以封闭式机构应该避免使用,即使是敞开式脱模机构(a图),推出距离也要力求增大.2.顶杆机构采用圆形顶杆较好,异形顶杆与其配合孔的加工精度较难保证,应尽量避免采用.3.顶管机构顶管与型芯,顶管与其模板孔的配合加工较难j但也可以使用.4.利用液压脱模机构较为适用,便于顶杆往复运动,便于脱出塑料制品,便于清除飞边.5.抽芯机构斜导柱抽芯机构,斜滑块抽芯机构等均可用于热固性塑辩注射模.模具工业1989.no.8总102六.存在问题与改进办法利用热同性塑料注射模具成型塑料制品时,每次成型后浇道部分已固化的料把一般不能再用于成型塑料制品,造成原料浪费.为此可以采用以下办法改进模具设计,以达到节约原材料的目的.1.细浇道热固性塑料注射模具的浇道一般为9一i2毫米,为了节省原材料可以把浇道改小而成为细浇遭模具.例如把圆形浇道改成半圆形浇道,就可以节省一半材料.纽浇道的断面形状有圆形,半圆形,梯形等.一般说来细浇道模具适用于制品重虽较轻,成型腔数较小的情况.2.采用垒无浇道模其,即用手多型腔的冷浇道模具,用温水或冷水使浇遭中的