模具设计非机械类.ppt

第六章 压注模和热固性塑料注射模设计 塑料成型工艺及模具设计 第6章压注模和热固性塑料注射模设计 本章基本内容 压注成型原理及热固性塑料注射成型原理压缩 压注 注射成型三种效果的比较压注模专用零件结构设计热固性塑料注塑模浇注系统及推出机构设计 第 章压注模和热固性塑料注射模设计 学习目的与要求 掌握压注成型原理及热固性塑料注射成型方法掌握压缩 压注 注射成型三种效果的比较掌握压注模专用零件结构设计掌握热固性塑料注塑模浇注系统及推出机构的设计了解压注模的类型 第6章压注模和热固性塑料注射模设计 压注模和热固性注射模设计两种模具的特点及原理加料腔的设计 本章重点 本章难点 加料腔的设计压注模浇注系统的设计对压缩 压注 注射成型三种效果的比较 第6章压注模和热固性塑料注射模设计 6 1概述6 2压注模6 3热固性塑料注塑模6 4压注模 热固性塑料 注射模示例6 5思考题 6 1概述 6 1 1压注成型法6 1 2热固性塑料注射成型法6 1 3对压缩 压注注射成型三种效果的比较 6 1 1压注成型法 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 压注成型又称传递成型 它是成型热固性塑料制品的常用方法之一 图6 1所示用压注成型法生产制品的工艺过程循环图 压注模 或传递模 的成型原理如图6 2所示 成型特点 结构组成 成型工艺参数 成型工艺过程 1 压注成型原理 1 加料 加热 将预压成的锭料或预热的塑料装入闭合模具加料室内 并加热使其受热成为粘流态 2 加压 固化 在柱塞压力作用下 粘流态的塑料通过加料室底部的浇注系统 进入并充满闭合的模具型腔 塑料在型腔内受热受压 经一定时间而固化定型 3 脱模 塑件完全固化后 脱模将塑件取出 压注模的结构组成 压注模具的结构与压缩模具有许多相同之处 压注模的型腔设计和脱模方法也与压缩模一样 成型零件的结构和尺寸计算也基本相同 与压缩模相比的主要判别在于它有浇注系统 所需的成型压力远比压缩模大 这种模具的结构是把压缩模的型腔容料室从型腔中分离出来 另设能预热的加料室 通过浇注系统与型腔连接 更确切地说 实际上是由能预热 加压的加料室加上浇道 加上型腔3个部分组成 组成 型腔 加料室 浇注系统 导向机构 侧分型与抽芯机构 脱模机构 加热系统 它是成型流动性较好的热固性塑料 如有机硅塑料 硅酮塑料 环氧树脂等 此类模具当前广泛用于封装半导体器件外型 如塑封二极管 三极管 集成电路等各种电子元件 压注成型特点 1 成型定模具已完全闭合 塑料的加热熔融是在模具的加料腔内进行的 压力机在成型时只对加料腔内的塑料加压 使塑料通过浇注系统快速进入型腔 当塑料完全充满型腔后 型腔与加料腔中的压力趋于平衡 2 可以成型结构复杂的塑件 如深孔 带有精细或易碎的嵌件的塑件 3 塑件质量高 飞边较小 尺寸准确 性能均匀 4 模具磨损较小 5 和压缩相比增加了浇注系统部分 所以 模具结构较复杂 耗料也相应地增多 压注成型工艺参数 1 压注成型压力由于经过浇注系统的消耗 成型压力应比压缩成型大 一般为压缩成型的2 3倍 如酚醛塑料为50 80MPa 纤维增强的塑料为80 160MPa 而环氧树脂 硅酮等低压封装塑料为2 10MPa 2 模具温度压注成型的模具温度通常可比压缩成型低15 30 一般为130 190 这是由于熔体经过浇注系统时能从中获取一部分摩擦热 此外 加料室和下模的温度要低一些 而中框的温度要高一些 这样可保证熔体进入型腔畅通而不出现溢料现象 同时也可以避免塑件出现缺料 起泡 接缝等缺陷 3 成型周期与压缩成型相比 压注成型的保压时间可以减少一些 因为塑料通过小横截面浇口时压力大 加热迅速而均匀 塑料交联反应也较均匀 所以当塑料进入型腔时已临近树脂固化的最后温度 4 压注成型对塑料的要求1 未达到硬化温度前塑料应有较大流动性2 达到硬化温度后应具有较快的硬化速度如 酚醛 三聚氰胺甲醛 环氧树脂等 压注成型工艺过程 压注成型工作循环 压注 合模 加料 压缩 加料 合模 6 1 2热固性塑料注射成型法 热固性塑料注射成型工艺过程循环如图6 3所示 与热塑件塑料注射成型时相比 它增加了放 排 气工序 和塑料注满型腔后 继续加热模内的塑料 而不是冷却模内的塑料 6 1 3对压缩 压注 注射成型的比较 热固性塑料的压缩 压注 注射成型各有其优缺点及其适用范围 现比较如下 1 就成型效率来看 以注射成型为高 压注成型次之 压缩成型较低 2 就塑件质量来看 由于注射和压注成型能使塑料受到均匀地加热 故而获得的制品在其整个断面上固化程度比较均匀 有较良的电气性能和较高的机械强度 3 注射和压注成型时 塑料注入闭合的型腔内 因此制品在分型面处产生的飞边很薄 容易修除 或无飞边 塑件高度能达到较高的尺寸精度 而压缩成型则不能 4 注射和压注成型可用于成型带有精细孔 细小嵌件的塑件 而压缩成型则不能 5 注射成型比压缩 压注成型都更容易实现机械化和自动化 工人劳动强度可得到大大地改善 压注成型工艺过程压注成型的工艺过程与压缩成型基本相似 不再详述 它们的主要区别是 压缩成型过程是先加料后合模 而压注成型是先闭模后加料 压缩成型无单独的加料室 型腔即为加料室 且无浇注系统 而压注成型有单独的加料室 而且有浇注系统 6 2压注模 6 2 1压注模的类型6 2 2压注模专用零件结构设计 6 2 1压注模的类型 二 专用压机压注模专用压机上装有两个液压缸 一个缸个起锁模作用 称为主缸 另一个缸起将物料挤入型腔的作用 称为辅缸 如图6 7 一 普通压机用压注模 1 移动式压铸模 见图6 4 2 固定式压铸模 见图6 5 6 6 加料腔一般为一个独立装置 每成型一模时 将加料腔放在模具上面并装入塑料 塑料挤入型腔后 又将其搬走 见图6 4所示 6 2 1压注模的类型 1 移动式压注模 图6 5所示为固定在下压式压机 合模油缸在压机下方 上使用的压注模 模具启闭动作由压机下工作台移动来实现 图6 6所示为固定在上压式压机 合模油缸在压机上方 上使用的压注模 6 2 1压注模的类型 2 固定式压注模 6 2 2压注模专用零件结构设计 一 加料腔和柱塞的设计1 加料腔2 柱塞 二 浇柱系统的设计 三 排气槽 1 加料腔 1 加料腔的结构普通压机用压注模的加料腔断面形状常为圆形和矩形 如图6 8所示 移动式压注模的加料腔摆放在模具上面时 应当满足对中性的条件 具体采用方法1 目测法 2 结构定位法 见图6 9所示 图6 10所示为普通压机用固定式压注模的加料腔与上模连接为一体的结构 加料腔采用镶拼结构 主流道做在浇口套上 图中加料腔底部共有四个主流道 图6 11所示为加料腔与模具的连接固定方式 有用螺母锁紧加固合仅用台肩固定两种方式 6 2 2压注模专用零件结构设计 6 2 2压注模专用零件结构设计 2 加料腔的尺寸计算1 加料腔的断面积 1 4 2g 0 7 式中A 加料腔断面积 cm3 每次加料量 对于普通压机用压注模 1 10 1 25 As式中A 加料腔断面积 cm3As 模内塑件及浇注系统在水平分型面上的投影面积之和 对于普通压机用压注模 1000N q式中A 加料腔断面积 cm3N 专用压机辅助缸的额定压力 q 成型塑料所需的挤压力 按表6 1选用 6 2 2压注模专用零件结构设计 当压机确定后 还应计算校核加料腔内产生的单位挤压力是否足够 计算校核式为 1000 A P 式中 压机额定压力 P 实际单位挤压力 cm3 不同塑料所需单位挤压力 参见表6 1 6 2 2压注模专用零件结构设计 2 加料腔的高度H V A 0 8 1 5cm 式中H 加料腔高度V 塑件及浇注系统 以及残余废料为松散原料时的总体积 A 加料腔的端面积 固定式压注模加料室 特点 加料室与上模型板固定相连 加料室定位方法 2 柱塞 普通压机用压注模柱塞的结构形式如图6 12所示 图c的柱塞用于移动式模具 外形为头部倒角的简单圆柱形 图a b d的柱塞带有底板 以便固定在压机上 柱塞与底板之间可做成组合式或整体式 图d的柱塞上开设有环形槽 塑料溢入充满并固化在槽里 起到了活塞环的作用 它将阻止塑料从间隙中较多地溢出 图a d柱塞端面开设有些楔形沟槽 图6 13清楚地说明该处结构 图6 14所示专用压机用压注模的柱塞 其一端有螺纹 可直接拧在辅助油缸的活塞杆上 另一端为挤压塑料的端面 可加工为球形凹坑 见图中虚线 它有集流和减少向侧面溢料的功效 6 2 2压注模专用零件结构设计 浇注系统的设计 浇注系统的设计原则1 浇注系统总长不能超过热固性塑料的拉西格流动指数 60 100mm 2 主流道保证模具受力均匀3 分流道宜取截面积相同时周长最长的形状 梯形 4 浇口应便于去除5 主流道末端宜设反料槽 利于塑料集中流动6 浇注系统的拼合面必须防止溢料 以免取出困难 6 2 2压注模专用零件结构设计 浇注系统的设计 主流道压注模常用的主流道有正圆锥形 带分流锥形和倒圆锥形三种 如图6 15所示 当主流道穿越模板之间时 最好整体加工在浇口套上 如图6 16所示 当主流道在垂直分型面上时 可取矩形断面的形状 如图6 17a所示 移动式单腔压注模常取几个流道进料的方式 如图6 17b所示 主流道设计 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 2 分流道 压注模最常用的分流道断面形状为梯形 与热塑性塑料成型用的不同的是 它呈较浅而宽的特征 如图6 18所示 由于热固性塑料的流动性差 取分流道的长度时应尽可能短一些 采取的措施图6 19所示 a为利用分流器缩短分流道 b为使每个型腔对应用一个主流道 干脆不用分流道 6 2 2压注模专用零件结构设计 1 分流道应尽量短 为主流道大径的1 2 5倍2 分流道设在开模后塑件滞留的模板一侧3 多腔模各腔的分流道尽量一致4 分流道截面积应大于或等于各浇口截面积之和 3 浇口 倒圆锥形主流道式浇口的断面形状为圆形 其最小直径为2 4 长度为2 3mm 考虑到热固性塑料固化后脆硬性较大 为避免浇口拉断时损伤塑件 故将拉断处外移到距离塑件表面还有一小截的位置处 结构见图6 20所示 图6 21所示采用侧浇口时 在塑件侧壁附加凸块 以使浇口折断时不伤坏塑件 对用碎布或长纤维填充的塑料成型时更宜采用 6 2 2压注模专用零件结构设计 浇口形式 直浇口 侧浇口 环形浇口等 注意 尽量减小组织的取向程度 如圆筒形塑件采用环形浇口 塑料熔体在型腔内的流程应小于100mm 否则可多个浇口 浇口位置应有利于料流 设在塑件最大壁厚处 三 排气槽 压注成型时 不但需排除型腔内存在的空气 而且需排除塑料在固化过程中产生的一部分气体 因此应开设排气槽 取排气槽深度和宽度时应视塑件的体积量而定 中小型塑件 分型面上的排气槽可取深0 04 0 13mm 宽3 2 6 4mm 若一个型腔需开几个排气槽 则排气槽总断面积可按下式计算 可参考表6 2 式中 排气槽断面积 V 塑件的体积 n 排气槽的数目 6 2 2压注模专用零件结构设计 设置在气体的最终聚集处 如料流的末端开设在易出现熔接痕的部位 如嵌件或壁最厚处 尽量开设在分型面上 加工方便且不影响塑件外观每次成型后注意清除排气槽中的废料 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3 4mm 深0 1 0 2mm 试模修正 6 3热固性塑料注塑模 6 3 1概述6 3 2浇注系统设计6 3 3推出机构设计 6 3 1概述 热固性塑料注射模的结构设计与热塑性塑料注射模的基本相同 如图6 22所示 但由于成型原料为热固性塑料 因此 模具均需加热倒高温 固定式模具常用电加热棒加热 对模具材料要求耐磨性和抗热波劳强度高 在浇注系统和推出机构设计方面与热塑性塑料注射模有所区别 6 3 2浇注系统设计 图6 23所示为典型热固性塑料温流道模 整个浇注系统开设在温流道板内 其主流道和分流道的断面均比较粗大 塑料由点浇口进入型腔 温流道板与高温的型腔 低温的设备之间用隔热板隔热 有时用空气隙隔热 分流道轴线处于分型面上 当物料固化在流道内时应能迅速打开 将废料清除干净 温流道板上设计了冷却系统 通入液态热介质控制温度 型腔部分则用电加热棒加热装置来保持一定的高温 6 3 3推出机构设计 对于推件板 推块 推管等推出元件应尽量不用或少用 若必须用推件板或推块推件时 应注意 必须将推件板和推块的下部敞开 图6 24所示 图a的结构不合理 是因为若有溢边飞皮落人孔底或间隙内则不易清除干净 图b的结构比较合理 其中推件板工作时需脱离型 推件板的复位导向性能必须良好才行 6 4压注模 热固性塑料注射模示例 6 4 1压注模示例6 4 2热固性塑料注射模示例 一 移动式压注模1 加料腔为独立装置的压注模加料腔为独立装置的移动式压注模 见图6 252 加料腔与模具为整体的压注模图6 26所示模具成型的塑件 壁厚很薄 又是流动性很差的玻璃纤维酚醛塑料 其模具采用压缩和压注同时进行的结构 可以取得较好的成型效果 图6 27所示为普通压机用固定式压注模 二 固定式压注模2 专用压机用压注模图6 28所示为专用压机用压注模 6 4 1压注模示例 图6 29所示为热固性塑料注射模 因塑件横向通孔较长 采用由两侧型芯对拼成型的办法 并由斜销抽芯机构实现动作 该模具一模成型两件 侧滑块较大 故设计两根斜销来平稳带动 并对滑块采用加强式锁紧 6 4 2热固性塑料注塑模示例 压注成型原理 压注模的类型及特点 压注模浇注系统的设计原则4 压注模与压缩模的区别 5 压注模浇注系统与注射模浇注系统有何异同 6 压注模为何要设排气槽 思考题 压注成型原理 答案 压注模的类型及特点 答案 压注模浇注系统的设计原则 答案 思考题 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 在挤塑的时候加料腔的底部必须留有一定厚度的塑料垫 以共压力传递 由这个成型过程可以知道 熔料经过浇注系统才进入型腔 会有一定的压力损失 而熔料经过浇注系统时 会产生摩擦热 从而使塑料的流动性增大 有利于填充型腔 又有利于提高塑料的固化速度 不足的地方就是熔料经过浇注系统时熔料里的填料呈方向性排列 导致塑件的收缩率和机械强度也会呈现方向性 压注成型原理 压注模的类型及特点 压注成型又称为挤塑成型或传递成型 用于压注成型的模具就是压注模具 简称压注模或传递模 与压缩模相比 压注模具有浇注系统 与注射模相比 压注模有加料室 主要用于压缩模不能得到的复杂 带金属嵌件的塑件 1 浇注系统总长加上型腔中最长流动距离不能超过热固性塑料的拉西格指数 60 100mm 2 主流道分布应保证模具内受力均匀 单个主流道应位于模具的中心 多个主流道应对称设置 3 分流道应取截面积相同时周长较长的形状 梯形 利于热传递 增大摩擦热 提高熔料温度 4 浇口应便于去除 且不损伤塑件外观 5 主流道末端宜设反料槽 利于塑料集中流动 6 浇注系统的拼合面必须防止溢料 以免取出困难 压注模浇注系统的设计原则 图6 1热固性塑料压注成型工艺过程 塑件清理 转后处理工序或包装入库 开模 抽芯 脱模 清理模具 涂脱模剂 预热 压注 加压 闭模 加料 加热 保压 固化 在模具内安装嵌件活动型芯 嵌件清理 准备 称量 塑料准备预压 预热 图6 2压注成型原理1 柱塞 2 加料腔 3 上模板 4 凹模 5 型芯 6 型芯固定板 7 下模座 8 浇注系统 9 塑件 a b c 图6 3热固性塑料注射模成型工艺过程 转后处理工序或包装入库 塑件清理 放排气 保压 固化 开模抽芯 清理 涂拭 预热 嵌件清理 准备 闭模加热 注射 加压 注射机内预塑 料筒装料 塑料准备 图6 4移动式压注模 1 柱塞 2 加料腔 3 浇口套 4 凹模 5 型芯 图6 5固定在下压式压机上的压注模1 柱塞 2 加料腔 3 浮动板 4 限制板 5 凹模 6 推板 图6 6固定在压式压机上的压注模1 上模座板 2 柱塞 3 加料腔 4 浇口套 5 型芯 6 凹模 7 推杆 8 垫块 9 推板 10 复位杆 11 下模座板 12 拉杆 13 支承板 14 拉钩 15 凹模固定板 16 上凹模 17 定距拉杆 图6 7专用压机压注模类型 图6 8普通压机用压注模的断面形状 图6 9安装移动式加料腔时采取结构定位的方法 图6 10普通压机用压注模加料腔的结构1 柱塞 2 加料腔 3 浇口套 图6 11专用压机压注模的加料腔 表6 1热固性塑料压注成型所需单位挤压力 图6 12普通压机用压注模柱塞 图6 13柱塞的拉料结构 a b c 图6 14专用压机用压注模的柱塞 表6 2排气槽断面积推荐尺寸 图6 5固定在下压式压机上的压注模1 柱塞 2 加料腔 3 浮动板 4 限制板 5 凹模 6 推板 图6 13柱塞的拉料结构 图6 14专用压机用压注模的柱塞 2 加料腔尺寸计算 1 加料腔的断面积 6 1 式中A 加料腔断面积 g 每次加料量 g 对