《塑料成型工艺及模具设计》第五章 注射模具与注射机.doc

第五章 注射模具与注射机1 注射模具的基本结构一、注射模的结构组成1 成型零部件； 2 浇注系统； 3 导向机构； 4 脱模机构； 5 侧向抽芯机构； 6 温度调节系统； 7 排气结构二、注射模的分类1、单分型面注射模 图51开模时，动、定模分开，从而取出工件（又称双板式模具）2、双分型面注射模开模时除动、定模板分开取出塑件外，活动浇口板与定模板作定距分离，以取出浇注系统凝料（三板式模具） 图523、带侧向分型与抽芯的注射模当塑件有侧孔或侧凹时，需要采用可侧向移动的型芯或滑块成型。图544、热流道注射模采用对流道进行绝热或加热的方法，保持从注射机喷嘴到型腔之间的塑料呈熔融状态，使开模取件时无浇注系统凝料。 图572、注射机的基本结构及规则一、注射机分类外型：1、立式注射机 2、卧式 3、直角式方式：1、拄塞式注射机 在料筒内仅作往复运动，将熔融塑料注入模具，分流梭是装在料筒靠前端中心部位，将料筒内流经该处的塑料分成薄层，使塑料分流，以加快热传递。柱塞式注射机的注射量不宜过大，一般为3060g，且不宜用来成型流动性差、热敏性强的塑料制品。 图592、螺杆式注射机螺杆的作用是：送料、压实、塑化与传压。当螺杆在料筒内旋转时，将料斗中的塑料卷入，并逐步将其压实、排气、塑化，并不断地将塑料熔体推向料筒前端，积存在料筒顶部与喷嘴之间，螺杆本身受到熔体的压力而缓慢后退，当积存的熔体达到预定的注射量时，螺杆停止转动，并在液压缸的驱动下向前推动，将熔体注入模具。 如图510立式和直角式注射机的结构为柱塞式卧式注射机的结构多为螺杆式二、注射机规格及主要技术参数注射机的规格通常以注射量或锁模力来表示 如XS ZY500最大注射容量不低度于500cm3 Y螺杆式 S塑料 Z注射 X成型表51、52列出国产注射机部分参数3、注射模与注射机的关系一、最大注射量的校核塑料制品及余料总重不应超过注射机额定最大注射量的80%，注射机额定量最大注射量通常是用聚苯乙烯来标定的（常温下的密度为1.06g/cm3，与单位1相近）Gmax=GG注射机额定最大注射量（g）；所用塑料在常温下的密度（g/cm3） 聚苯乙烯常温下的密度（1.06g/cm3）当注射机采用公称容量时，可用下式来计算最大注射量（g） Gmax=CG1 G1注射机额定最大注射量（cm3）；所用塑料常温下的密度（g/cm3） C在料筒温度下塑料体积膨胀率的校正系数，对于结晶形塑料，C0.85,对于无定形塑料C0.93二、锁模力的校核 QPm(nA1+A2)Q-锁模力(KN); A1A2-分别为制品和浇注系统在分型面上的垂直投影面积；Pm-溶体在型腔中平均压力（MPa）; n-型腔数Pm=kP0P0注射压力（MPa） ；K-为压力损耗系数（在0.20.4选取）成型中小塑件,型腔压力P可取消2040MPa表53、 表54制品形状和精度不同型腔压力三、安装部分的尺寸校核1、喷嘴尺寸 R2应比R1大12mm，否则主流道内的塑料凝料无法脱出，图513为不正确配合。2、最大、最小模厚3、螺孔尺寸 四、开模行程和顶出机构的校核 1、 单分型面模具开模行程的校核 5-14 SH1+H2+(5-10mm)2、 双分型面模具开模行程的校核 5-153、 有侧向抽芯的开模行程式的校核5-16 第六章 注射模浇注系统1、普通流道浇注系统一、主流道和冷料穴的设计主流道衬套如图62所示主流道设计成圆锥形，有2060锥角，表面粗糙度Ra0.8um,小端直径为4-8mm。注意：小端直径应大于喷嘴直径约为1mm，否则主流道中的凝料无法拔出。凹坑半径R应比喷嘴头半径大12mm。1、 带Z形头拉料杆的冷料穴在冷料穴底部有一根Z形头的拉料杆，这是最常用的冷料穴形式，如图64a。拉料杆头部的侧凹能将主流道凝料钓住，开模时滞留在动模一侧，凝料与拉杆一道被推出机构从模具中推出，开模后稍许将制品作侧向移动，即可取下。同类型的还有带顶杆的倒锥形冷料穴和圆环槽形冷料穴，开模后通过推出机构强制推出凝料，这两种形式适用于弹性较好的塑件。6-4 b.C2、 带球形头拉料杆的冷料穴这种拉料杆专用于借助推板将制品从模具中脱出。 图6-5二、分流道的设计1、分流道（横浇道）的截面形状 图6-6，6-7常用的流道形状有圆形、梯形、半圆形、长方形；各种流道的截面效率不一样。2、分流道的尺寸表6-1常用塑料的分流道直径图6-8为剪切速率体积流量流道当量半径关系曲线图（qvRn）通过剪切速率和体积流量关系确定流道当量半径（简易计算）三、内浇口的设计1、直接浇口 图6-92、短形侧浇口 图6-10确定侧浇口厚度h(mm)和宽度b(mm)的经验公式： h=nt b= t制品壁厚（mm）； n与塑料品种有关的系数0.60.9 A 为制品外表面积（mm2）3、扇形浇口如图6-11，在成型大平面板状及薄壁制品时，宜采用扇形浇口。4、点浇口（针状浇口）常用于成型各种壳类，盒类制品。优点：（1）浇口位置能灵活地确定，浇口附近变形小，多型腔时采用点浇口容易平衡浇注系统；（2）对投影面积大的制品或易变形的制品，采用多个点浇口能取得理想的结果。缺点：（1）浇口截面积小，流动阻力大，需提高注射压力，宜用于成型流动性好的热塑性塑料。（2）必须使用三板式双分型面模具或二板式热流道模具，费用较高。 n与塑料品种有关的系数t为制品壁厚（mm）A为制品外表面积(mm2)d点浇口直径（mm） d=0.50.8mm 点浇口如图6-135、潜伏浇口潜伏浇口如图6-15，从形式上看，潜伏浇口与点浇口类似，所不同的是采用潜伏浇口只需二板式单分型面模具，而点浇口需三板式双分型模具。特点：一般开在制品侧面较隐蔽处，不影响制品美观。分流道设置在分型面上，而浇口象隧道一样潜入到分型面下面的定模板上或动模板上，使熔体沿斜向注入型腔。浇口在模具开模时自动切断，不需要进行浇口处理，但在制品侧面留有浇口痕积。潜伏浇口与分流道中心线夹角一般在300500左右，常采用圆形或椭圆形截面，浇口尺寸可根据点浇口或矩形侧浇口的经验公式计算。二、 浇口位置的选择原则（1） 使型腔各个角落同时充满（2） 开在壁厚较厚的部位（3） 有利排气（4） 避免制品表面产生熔合纹（5） 避免直接冲击型芯（6） 避免引起熔体断裂（7） 不影响制品外观质量 （8） 不要开在受冲击载荷的部位2浇注系统的平衡进料一、一模多腔浇柱系统的平衡1、平衡式浇注系统 图6-22采用圆周式布置比横列式布置好，流程短、转折少、压力损失少，便于加工。2、非平衡式浇注系统为了使各个型腔能同时均衡地充满，必须将浇口做成不同的截面形状或不同长度，实行人工平衡。对非平衡式浇注系统实行人工平衡常采用称之为平衡系数法的一种近似计算，该法基于各个型腔的平衡系数相等或成比例，来确定各个浇口的尺寸。K= K为浇口平衡系数 S浇口断面积（mm2） L浇口长度(mm) a由主流道到型腔浇口的距离（mm）图6-23为非平衡式浇注系统图6-24一模十腔非平衡式流道（例）例 对于如图6-24所示的一模十腔注射模具，若分流道直径为6mm，浇口长度相同，为0.5mm，为了人工平衡浇注系统，试决定各型腔的浇口截面尺寸。解：设bi为浇口i的宽度, hi为浇口i的厚度。由于对称性得知：S1=S2, S3=S4=S5=S6, S7=S8=S9=S10(1) 取浇口1的截面积为分流道截面积的7%，则S1=0.07（6/2）2=1.98mm2取浇口的宽度是浇口厚度的3倍，则 3h1h1=S1 h1=mmb1=3h1=3*0.81=2.43mm(2) k=(3)由图624可知: a3=(150+50)=200mmS3=kL=0.56*0.5=3.96mm2 由此可得：3h23=3.96mm2 h3=1.15mm b3=3h3=3.45mm(4)a7=(150+150+50)=350mm同理：S7=kL=0.56*0.5=5.24mm23h27=5.24mm2 h7=1.32mm b7=3.96mm从此例可知，S7S3S1 即为了使各型腔能同时充满，应将靠近主流道处的浇口做得小些，而将较远的浇口做得大些。当各型腔的大小不相同时，应采用如下近似公式来平衡浇口:式中：M1、 M2 分别为型腔1与型腔2的塑料熔体填充量（g）；其它符号同式（6-17）二、一模一腔多浇口浇注系统的平衡目的：1、平衡式浇口以减少制品变形由于聚合物分子的取向效应，沿熔体流动方向的收缩量大于垂直于熔体流动方向收缩量，故制品产生各向不均匀的收缩，导致制品冷后