塑料成型工艺与模具设计PPT课件.ppt

第17章压注成型工艺与模具设计 1 主要内容 17 1压注成型工艺 17 2压注模设计基础 17 3成型零件设计 2 3 原理 先将固态成型物料加入到装在压注模具上的加料器内 使其受热软化转变为粘流态 然后在压力机柱塞的压力作用下 以一定的速度通过浇注系统进入闭合模腔 经保温保压 塑料产生交联反应而固化定型 最后开模取出塑件 17 1 1压注成型原理与特点 1 挤出成型原理 图17 1压注成型原理1 柱塞2 加料器3 上模板4 凹模板5 型芯6 型芯固定板7 下模板8 浇注系统9 塑件 4 工艺特征 压注成型模具是在压缩成型模具的基础上增加了浇注系统 将塑化部分和成型部分分离 从而克服了需要对模具交替加热与冷却和由此带来的弊端 与注射成型的区别 压注成型时 塑料是在加料器内通过模具加热塑化 注射成型时 塑料是在注射机的机筒内塑化 2 挤出成型工艺特征 17 1 1压注成型原理与特点 5 优点 1 塑料熔体经过狭窄分流道和浇口进入模腔时 由于摩擦作用而很快均匀地热透和硬化 因此 塑料制品密度较高且较均匀 2 可以生产深度较大的薄壁制品或带有深孔的制品 也可以生产形状比较复杂以及带有精细或易碎嵌件 难于使用压缩成型的制品 3 溢料较压缩成型少 且飞边厚度很薄 容易去除 故比较容易控制制品的尺寸精度 4 由于压注成型时物料在加料器内已经熔融 进入模腔时温度比较均匀 所以需用的交联固化时间较短 致使成型周期短 生产效率高 3 挤出成型的特点 17 1 1压注成型原理与特点 6 缺点 1 模具结构比压缩模复杂 如必须设计浇注系统 2 成型压力比压缩成型大 3 压注余料在高温下很容易交联固化 从而对下一次压注成型产生不良影响 4 因存在流道凝料而增加原料消耗和因取向而产生各向异性等问题 3 挤出成型的特点 17 1 1压注成型原理与特点 7 1 成型温度一般为130 190 比压缩成型温度低15 30 温度差可通过塑料熔体与流道间的摩擦热补偿 2 成型压力成型压力一般为压缩成型的2 3倍 3 压注时间10 30s 4 保压时间硬化时间相当于压缩成型的1 3 1 5 17 1 2压注成型工艺参数 8 表17 1部分塑料压注成型的主要工艺参数 9 10 按照压注模的固定方式分 固定式压注模移动式压注模结构简单 使用灵活方便 在小型塑件生产上有着广泛的应用 按照其加料器的特征分 罐式压注模用普通压机即可成型 柱塞式压注模通常需要用专用压机成型 17 2 1压注模的类型 11 1 移动式压注模特征 模具上面设有可与模具分离的加料器 所用压机 加热方法及脱模方式与移动式压缩模相同 1 普通液压机用的罐式压注模 图17 2移动式压注模1 塑件2 浇注系统3 柱塞4 加料器5 上模板6 凹模固定板7 导柱8 型芯9 型芯固定板10 下模座板11 导柱 17 2 1压注模的类型 12 2 固定式压注模特征 上下模分别固定于压机上下工作台 图17 3固定式压注模1 上模座板2 8 电加热管3 加料器4 柱塞5 浇口套6 型芯7 流道板9 镶件10 推杆11 支承板12 推杆固定板13 推板14 浇注系统15 复位杆16 下模座板17 上模板18 凹模固定板19 定距拉杆20 拉钩21 拉杆 1 普通液压机用的罐式压注模 17 2 1压注模的类型 13 工艺过程 1 压注完成后开模时 上模上升 分型面分型 2 柱塞4上行 拉出主流道凝料及余量 3 上模继续上升 拉杆21迫使拉钩20转动 使之与下模部分脱钩 接着定距拉杆19起作用 使 分型面分型 4 顶出缸上行 通过脱模机构将塑件脱出 5 合模时 复位杆15使脱模机构复位 拉钩20靠自重将下模部分锁住 1 普通液压机用的罐式压注模 2 固定式压注模 17 2 1压注模的类型 14 特征 没有主流道 因此柱塞的压力起不到锁模的作用 此时必须采用带有锁模和成型两个液压缸的专用压机成型 其中 合模缸在压机的下方 自下而上合模 成型缸在压机的上方 由上而下将物料挤入模腔 2 专通液压机用的柱塞式压注模 图17 4上加料器柱塞式压注模1 加料器2 上模座板3 上模板4 凹模5 推杆6 支承板7 垫块8 下模座板9 推板10 凹模固定板11 导柱 1 上加料器柱塞式压注模 17 2 1压注模的类型 15 工艺过程 1 合模缸上行合模 2 加料 3 成型缸下行 对原料进行预压和塑化 4 成型缸再次下行 柱塞将熔体挤入型腔 5 固化成型 6 成型缸带动柱塞回程 合模缸带动下模部分下移开模 塑件与流道凝料留在下模 7 推杆工作 将塑件从型腔中推出 2 专通液压机用的柱塞式压注模 1 上加料器柱塞式压注模 17 2 1压注模的类型 16 特征 所用压机的合模缸在压机的上方 成型缸在压机的下方 工作顺序 先加料 后合模 最后压注 图17 5下加料器柱塞式压注模1 上模板2 上凹模3 下凹模4 加料器5 推杆6 凹模固定板7 加热板8 垫块9 成型杆10 分流锥 2 专通液压机用的柱塞式压注模 2 下加料器柱塞式压注模 17 2 1压注模的类型 17 1 成型零件由凹模 型芯等组成 2 加料装置由加料器和柱塞组成 移动式压注模的加料器和模具本体是可分离的 开模前先取下加料器 然后开模取出塑件 固定式压注模的加料器设在上模部分 加料时可以与压柱部分定距分型 也可以设在下模部分 在上下模打开时加料 17 2 2压注模的结构组成 18 3 浇注系统压注模的浇注系统与注射模相似 4 加热系统固定式压注模的柱塞 上模 下模三部分应分别加热 移动式压注模是利用压机上的上 下加热板加热 此外压注模也有与注射模 压缩模相类似的导向机构 侧向分型抽芯机构 脱模机构等 17 2 2压注模的结构组成 19 20 作用 热固性塑料粉在其中进行预热 加压 使之成为熔体 要求 压注时加料器内腔 称为加料腔 的压力不小于25MPa 所以加料器要有足够的强度 17 3 1加料器设计 21 1 加料器的结构 1 移动式加料器概念 加料器可单独取下 并且有一定的通用性 类型 圆形加料器加工容易 用于一模一腔 矩形加料器 半圆弧加料器用于一模多腔 有利于覆盖所有模腔和便于主流道开设 加料器可以与主流道设计为同一零件 也可以单独设计 图17 6移动式压注模加料器 17 3 1加料器设计 22 形状 矩形加料器与主流道设计为同一零件时 加料器底部应为平面 并带有较大圆角 圆形加料器多单独设计 而主流道开设在上模板上 此时加料器底部是开通的 与侧壁接壤处带有环形斜面 一般取30 左右 环形斜面的水平投影面积应大于开通部分面积 以保证锁模力 防止压注时熔体挤入加料器与上模板间的缝隙而使加料器向上抬升 1 加料器的结构 1 移动式加料器 17 3 1加料器设计 23 固定式罐式压注模的加料器与上模连成一体 在加料器底部开设流道通向型腔 当加料器和上模分别加工在两块板上时 应加设浇口套 如图17 3所示 柱塞式压注模的加料器截面均为圆形 由于加料器截面尺寸与锁模无关 故可以使直径减小 而高度增加 材料 T10A CrWMn Cr12等 硬度为52 56HRC 加料腔最好镀铬且抛光至Ra低于0 4 m 1 加料器的结构 2 固定式加料器 17 3 1加料器设计 24 加料器的尺寸计算主要是加料腔截面尺寸和高度尺寸计算 而加料器壁厚尺寸只要满足其强度即可 2 加料器尺寸计算 1 加料腔截面尺寸 1 罐式压注模加料腔截面积从传热方面考虑 加料腔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需140mm2的加热面积 加料腔总表面积为两倍加料腔截面积与装料部分侧壁面积之和 17 3 1加料器设计 25 2A 140m或A 70m 17 1 式中 A 加料腔截面积 mm2 m 成型塑件所需加料量 g 为了简便和安全起见 可将侧壁面积略去不计 则加料腔截面积为所需加热面积的一半 即 2 加料器尺寸计算 1 加料腔截面尺寸 1 罐式压注模加料腔截面积 17 3 1加料器设计 26 2019 12 28 27 从锁模力方面考虑 为防止压注时因型腔内熔体的压力顶开分型面而溢料 加料腔截面积应大于型腔和浇注系统在分型面上的投影面积之和 即 17 2 式中 A 加料腔截面积 mm2 A1 型腔与浇注系统在分型面上的投影面积之和 mm2 2 加料器尺寸计算 1 加料腔截面尺寸 1 罐式压注模加料腔截面积 17 3 1加料器设计 28 根据所用压机成型缸的压力A Fp p 17 3 式中 Fp 是成型缸的额定压力 N p是压注成型时所需的成型压力 MPa 2 加料器尺寸计算 1 加料腔截面尺寸 2 柱塞式压注模加料腔截面积 17 3 1加料器设计 29 Vsl CVs 17 4 式中 Vsl 一次加入塑料原料的体积 mm3 Vs 塑件的体积 mm3 C 压缩比 2 加料器尺寸计算 2 塑料原料所占有的体积 17 3 1加料器设计 30 3 加料器高度 17 5 式中 H 加料器高度 mm 2 加料器尺寸计算 17 3 1加料器设计 31 目的 使移动式压注模加料器中心应与模具中心重合 以使模具承受均衡的压力 常用定位方式 1 销钉定位在加料器下端底面装上2 3个销钉 工作时将其对准上模板上的定位孔插入即可 特点 方便操作 定位孔内可能进入塑料 必须定期清理 3 加料器的定位 图17 7加料器的销钉定位1 销钉2 加料器3 上模板 17 3 1加料器设计 32 2 外形定位1 在上模板装上两个销钉 工作时将加料器与两个销钉接触 即可使加料器与主流道同心 2 在上模板上平面加工一台阶 使之与加料器外径配合 3 加料器的定位 a 外形销钉定位b 外形台阶定位图17 8加料器的外形定位法1 加料器2 上模板3 销钉 17 3 1加料器设计 33 3 内形定位在上模板上加工一圆形凸台 与加料器下端采用H9 f9配合 特点 定位效果最好 可防止塑料从加料器下端溢出 3 加料器的定位 图17 9加料器的内形定位法1 加料器2 上模板 17 3 1加料器设计 34 1 移动式模具用柱塞用于普通液压机的移动式压注模 如图a 2 固定式模具用柱塞用于普通液压机的固定式压注模 如图b 3 专用压机的柱塞柱塞用螺纹与液压机的液压缸柱塞连接 如图c d 图17 10压柱的结构 1 常用柱塞结构 17 3 2柱塞设计 35 在柱塞头部做出拉料槽 以便从加料器中拉出余料 图a用于直径较小的压柱 图b用于直径大于75mm的压柱 图17 11柱塞的拉料槽结构 2 拉料槽结构 17 3 2柱塞设计 36 柱塞高度应比加料器的高度小0 5 1mm 在底部转角处两者应有0 3 0 5mm的储料间隙 加料器与上模座板定位凸台的配合高度之差为0 0 1mm 图17 12加料腔与柱塞的配合 17 3 3加料器与柱塞的配合 37 表17 2加料器的推荐尺寸 mm 17 3 3加料器与柱塞的配合 38 表17 3柱塞的推荐尺寸 mm 17 3 3加料器与柱塞的配合 39 热固性塑料压注成型 要求熔体在浇注系统中流动时应进一步塑化和提高温度 并以最佳的流动状态进入型腔 因此有时还需要在流道中安置加热器 压注模浇注系统如图17 13所示 图17 13压注模浇注系统1 主流道2 反料槽3 浇口4 分流道5 推杆6 型腔 结构形式 17 3 4浇注系统设计 40 1 主流道设计正圆锥形主流道 应用最广泛 用于多型腔压注模时 为了开模时能自动拉出 它和注射成型一样常采用拉料杆 设计要点 图17 14压注模主流道a 正圆锥主流道 17 3 4浇注系统设计 41 1 主流道设计倒锥形主流道开模时主流道凝料与塑件分离 并借助柱塞端面的拉料槽将其拉出 该形式操作较麻烦 设计要点 图17 14压注模主流道b 倒锥形主流道 17 3 4浇注系统设计 42 1 主流道设计分流锥形主流道用于塑件较大或型芯分布远离模具中心的情况 当型腔沿圆周分布时 分流锥采用圆锥形 当型腔呈两排并列分布时 分流锥可采用矩形棱台状 流道宽度一般取1 1 5mm 设计要点 图17 14压注模主流道c 分流锥形主流道 17 3 4浇注系统设计 43 2 分流道设计分流道的长度应尽量短 一般为主流道大端直径的1 1 5倍 最好开设在分型面上模腔一侧 截面形状常取梯形 设计要点 图17 15压注模梯形截面分流道 17 3 4浇注系统设计 44 3 浇口设计 1 浇口位置的确定 便于去除流道凝料 避免冲击小型芯 有利于均匀充模 对齿轮类塑件应避免损及齿形 应有利于排气及补缩 薄壁圆管 圆筒形件可沿切线方向进料 有利于充模及避免熔接痕 设计要点 17 3 4浇注系统设计 45 可参考流量法或体积法经验公式计算 梯形截面浇口尺寸也可根据表17 4确定 还需要通过试模后进行修正 1 流量计算法 要求在10 30s内填满型腔 A 0 356KG 17 6 式中 A是浇口截面积 mm2 G是塑件重量 g K是材料系数 对木粉填料取1 纤维填料取1 5 2 5 3 浇口设计 2 浇口尺寸的确定 设计要点 17 3 4浇注系统设计 46 2 塑件体积计算法A 0 06KV 17 7 式中 A是浇口截面积 mm2 K是材料系数 对木粉填料取1 纤维填料取1 5 2 5 V是塑件体积 mm3 3 浇口设计 2 浇口尺寸的确定 设计要点 17 3 4浇注系统设计 47 表17 4梯形截面浇口的宽度和厚度 17