压注成型工艺与模具结构讲义课件.ppt

第五章注射成型工艺和模具结构、5.1注射成型原理和工艺、压力注射成型(也称为传递成型)克服了压缩成型的缺点，吸收了注射成型的优点，主要是用于热固性塑料加工成型的加工方法。为了注射成型，塑料在达到硬化温度之前必须更具流动性，达到硬化温度后，硬化速度必须更快。符合本要求的塑料包括苯酚、氰氨、环氧树脂等。不饱和聚酯和脲醛塑料在低温下固化速度更大，不能压大塑料部件。压力注射成型原理如下图所示。模具有单独的供应室，模具关闭后，将原料(堆载或预热)放入供应室。加热原材料，使其处于熔化状态，在压力机柱塞压力下，熔体经过注入系统，充满闭合的腔。塑料在空腔中继续加热，引起化学交联反应，凝固后打开模具，取出塑料部件。5.1.1压力注射成型原理和特性，1 .压力注射成型原理，2 .由于压力注射成型特性，(1)注射成型前模具关闭，塑料在供应室加热和熔化，可以快速均匀地穿透地热并固化，塑料产品性能均匀，强度高。(2)成型材料在进入型腔之前进行塑化，因此，复杂的形状、薄壁或壁厚的变化很大，可能会产生具有细微镶件的塑料零件。5.1.1压力注射成型的原理和特性，(3)压力注射成型的溢出小于压缩成型，飞边厚度薄，易于去除，因此塑料零件的尺寸精度高，表面粗糙度低。2 .注射成型的特性，(4)模具中塑料的压缩硬化时间短，成型周期短，生产效率高，模具磨损小。(5)用于注射成型的模具结构复杂，模具制造成本高。(6)由于浇注系统的存在，注射成型的塑料浪费很大；塑料部件有浇口痕迹，所以修饰工作量大。(7)压力注入的工艺条件比压缩成型要求严格，操作困难。5.1.1注射成型原理和特性，压缩注射成型过程基本上类似于压缩成型，主要区别在于压缩成型是供应后成型，压缩注射成型是先成型后供应。5.1.2注射成型工艺，3 .注射成型工艺、压缩成型工艺、压缩成型工艺、挤压、硬化、开口、脱模、产品、预热、加压加热、压缩绝缘、压力释放、压制成型压力是压力机通过压力柱或柱塞对供应室塑料熔体施加的压力。熔体通过铸造系统时会发生压力损失，因此注射成型压力通常是压缩成型压力的2 3倍。5.1.3注射成型工艺参数，1 .注射成型压力，2 .注射成型温度、注射成型成型成型成型模具温度通常比压缩成型温度低15 30 ，通常为130 190 。因为塑料铸造系统时可以从摩擦中获得一些热量。充电室和下部模具的温度更低，中间框架的温度更高，塑料不外流，顺利进入，还可以防止塑料部件的不足、发泡、接缝等缺陷。3 .压力注入时间、压力注入时间为供给时间、充填时间、交联硬化时间、脱模塑料零件时间和成型时间等。注射成型的填充时间一般为5 50s，硬化时间取决于塑料品种、塑料零件的大小和形状、壁厚、预热条件和模具结构等，一般为30 180s。5.1.3压力注射成型工艺参数，5.1.3压力注射成型工艺参数，5.2压力注射成型模具概述，压力注射成型模具简称压力注射膜。压力注入由压力柱、顶模和底模三部分组成，打开顶分型面a-a面，去除主流道熔化并清洁供应室。打开子分型面b-b面移除塑胶零件和分流道凝固。5.2.1压力注射成型模具的结构，压力注射模具的一般结构，以及直接接触塑料零件的零件部分，包括下图中的模具14、冲压15、型芯5等零件。，由5.2.1压力注射成型模具结构、1、供应室3和压力柱2组成的成型零件、移动注射模具的供应室和模具本体是可分离的，打开模具前先移除供应室，然后再成型塑料零件。固定注射模具供应室和模具一起的上部模具零件，供应时可与压力柱部分保持一定距离分割。5.2.1注射成型模具结构、2、电源和注射模具注射系统类似于主要由主流道、分流和浇口组成的注射模具。5.2.1压力注射成型模具结构，3，导柱，导套组成的浇注系统，定位，导向作用。柱塞和供应室之间必须在型腔分型面之间建立导向机构。5.2.1注塑模具的结构配置，4，导向机构，塑料零件有侧孔或侧凹时，应采用与注射模具和保压膜基本相同的侧分和抽芯机构。5，侧面分割和核心提取机制，在右图中，剥离机制由推杆6、推板8、重置杆10组成。由钩13、固定距离指南16、可调整杠杆11等构成的二次分割机构设计为依次打开供应室分型面和塑料零件分型面，也包括在脱模机构中。5.2.1压力注射成型模具的结构组成，6，脱模机构，在固定压力注射模具、供应室和型腔周围分别插入加热孔加热元件，分别加热压力柱、顶部模具和底部模具三部分，如下图所示。5.2.1压力注射成型模具结构，7，加热系统，(1)移动水箱压力注射模具是典型的移动水箱压力注射模具，可以将供应室和模具分开，如下图所示。该模具对成型设备没有特殊要求，可以用于任何形式的普通压力计。5.2.2注射成型模具分类，1 .罐压力注射模具，(2)固定罐压力注射模具是固定罐压力注射模具，如下图所示，供应室位于模具内部，不能与模具分离，可以使用普通压力机成型塑料零件。5.2.2注射成型模具分类，1 .油罐压力注射模，2 .柱塞压力注射模具，(1)柱塞压力注射模具无注料口，分流道，注料口变更为圆柱供料室，与分流道连接。成型时柱塞施加的挤压压力不能对模具起到夹具的作用，因此需要专用压力机。5.2.2压力注射成型模具分类，该特殊压力机有两个液压缸，一个主液压缸和一个辅助液压缸，一个主液压缸充当夹具，另一个液压缸气压充当成型。柱塞压力注射模具可以是单个型腔和多个型腔。2 .柱塞压力注射模具，(2)柱塞压力注射模具推料柱塞设计在模具下，辅助气缸安装在压力机下，完成从下向上挤压和塑料产品上市。主缸应安装在压力机上，由上至下完成闭合动作。5.2.2压力注射成型模具分类，罐压力注射成型使用的设备主要是塑料成型液压机。选择液压机时，根据使用的塑料和供应室的横截面面积计算注射成型所需的总压力，然后选择液压机。注射成型时的总压力计算为f=pakfp。其中p是塑料成型所需的单位压力。a是供应室的水平投影面积。k是修正系数，旧压力机和新压力机为0.6至0.8F是液压机的额定压力，5.2.3压力注射成型设备，1 .普通液压机的选择，2 .专用液压机的选择，气缸塞压成型时需要专用液压机。这台液压机成型夹具单元和两个液压缸，因此在选择设备时必须考虑成型和夹具单元。注射成型所需的总压力小于选定液压机的辅助液压缸的额定压力。也就是说，在pAKF/夹紧时，必须有足够的夹紧力，以确保型腔压力不会超出分型面的顶部。所需夹紧力必须小于液压机主液压缸的额定压力(通常满足)。也就是说，在pA1KFP样式中，A1将FP主液压缸的额定压力投影到浇注系统和型腔的分型面上，5.2.3压力注射成型设备，5.3压力注射成型零部件的结构，注射模具中的许多零部件的结构类似于注射模具、压缩模具。可以参考上述两种类型模具的结构设计方法进行设计。本节仅介绍模型的现有零部件结构。注射模具与注射模具的不同之处在于存在供应室。注射成型之前，必须将塑料放入填充物，预热、加压，才能注射成型。由于注射模具的结构不同，供应室的形式也不同。5.3.1供应室结构，供应室截面形状主要是圆形和矩形，供应室位置和固定形式取决于选定设备。1 .水箱压力注入的供应室，(1)移动压力注入的供应室具有一定的通用性，如下图所示。供应室的底部是40 45度的台阶，压力在柱压迫供应室内塑料时，在楼梯上也起作用，将供应室牢牢压在模具的模板上，防止塑料从供应室底部流出，防止溢出的原因。5.3.1供应室结构，(1)移动1)未定位：适合小批量生产。2)定位销：该结构的供应室和模板可以正确配合，其缺点是拆卸和清洗不方便。5.3.1供应室结构，1 .坦克压力注入式供应室，(1)移动3)外形规格位置：结构特点是制造和使用比较方便。4)凸毂位置：防止精确定位和溢位，广泛使用。5.3.1供应室结构，1 .油箱压力注入式供应室，(2)固定压力注入室固定注射模具的供应室与上部模型连接，在供应室底部打开一个或多个流道，然后连接到型腔。在两个平板上分别加工供应室和模具时，设置浇口套以避免在两个电路板接触面的间隙中钻孔，如图5-2所示。5.3.1供应室结构，1 .罐压力注射模具的供应室，2 .柱塞压力注射模具的供应室，柱塞压力注射模具的供应室部分是安装在模具上的圆形，如图6-4和图6-5所示。由于使用专用液压机，液压机上有夹具液压缸，供应室的截面尺寸与夹具单元无关，供应室的截面尺寸小，高度大。供应室的材料一般使用40Cr、T10A、CrWMn、Cr12等，热处理硬度为52 56hrc，供应室内室用镀铬抛光，表面粗糙度为Ra，5.3.1供应室结构，3 .供应室大小计算，(1)供应室剖面面积根据实际生产经验，对于水箱压力注入，供应室剖面面积为a=(1.1 1.25)对于a1柱塞压力注入，供应室剖面为AKF /p:A-供应室水平投影面积，cm2；A1-塑料零件和浇注系统投影面积总和，cm2。F-压力机辅助气缸的额定压力，n；p成型所需的单位成型压力，Mpa，k系数，通常为0.6到0.8，5.3.1供应室的结构，(2)供应室的高度供应室的高度大小为h=大/a (10到15) mm样式的H供应室的高度，(Vs塑料原料体积(mm3)；A供应室水平投影区域(mm2)。5.3.1供应室结构，3 .供应室大小计算，如下图所示，典型水箱压力注射模具的压力柱结构。图(a)是顶部和底部有倒角的圆柱压缩柱，结构简单，加工方便，常用于移动注射模具。图(b)是具有法兰结构的压力柱，压力区域大，压力注入稳定，可用于移动和固定压力注入。5.3.2压力柱结构，1 .水箱压力注射模具的压力列，图(c)用于固定压力注射模具，通常在模板的区域较大时使用。图(d)是具有环形槽的压力柱，注射成型时环形槽填充溢出的塑料，并使其硬化到插槽中，以防止塑料从缝隙溢出。5.3.2压力柱结构，1 .罐压力注射模具的压力柱，2 .柱塞压力注射模具的压力柱，柱塞压力注射成型柱(柱塞)的结构，如图所示。图(a)是柱塞的一般形式，一端有螺纹，可直接固定在液压机的辅助液压缸的活塞杆上。图(b)所示的柱塞有防止塑料从侧面流出的环形凹槽，头部的球形凹入可以集中材料流。5.3.2压力柱的结构，3 .头部有楔形凹槽的压力柱的头部有楔形凹槽，成型后可以取出主流道冷凝液，如图5-10所示。图(a)所示结构用于直径较小的压缩柱。图(b)所示结构用于直径大于75mm的压缩柱。图(c)中所示的结构用于引出多个主流道凝固物。如图5-11所示，5.3.2压载结构、供应室与压缩柱的结合(1，供应室与压缩柱的结合通常可以是H8/f9或H9/f9或0.05至0.1mm)。2、压力列高度H1应小于供应室高度h的0.5 1mm，以防止压力列直接压入模板，底部角应具有0.30.5mm的存储空间3，供应室和定位凸台的连接高度差异为0 0.1mm，供应室底部的倾斜=40 45。注：供应室和压力柱的建议尺寸显示在P141表5-3、5-4、5.3.3供应室和压力柱的配合下，传递模具注射系统与结构上注射模具注射系统类似，还由主流道、分流道和浇口组成。5.3.4注入系统、注射模具常用的注料口有三种形式：花园角形、倒圆锥形和分流圆锥形，如图5-13所示。5.3.4注入系统，1 .注料口的结构，2 .分流道结构，为了良好的传热效果，分流道通常比较浅、宽，但如果太浅，则会过度加热塑料，过早固化，反而减少流动性。因此分流道最浅的部分必须在2mm以上。一般小型分流深度为2 4mm，大型塑料深度为4 6mm。5.3.4注入系统，压力注入通道分支最常用梯形截面，如图5-14所示。分流道应使用平衡布置，尽量避免弯曲，以减少压力损失。3 .灌嘴的结构，(1)通常为灌嘴的压缩注料口形式，有多种形式：循环点灌嘴、侧灌嘴、风扇灌嘴、循环灌嘴和分支灌嘴，如图5-15所示。5.3.4进料系统，(2)灌嘴的标注灌嘴剖面造型有三种：圆形、半圆形和梯形。圆形灌嘴一般为3mm，因为加工困难，导热性不好，移除灌嘴时不方便；仅适用于流动性较大的塑料。半圆浇口比圆的导热性好，加工方便，但流动阻力大，浇口厚。梯形浇口的导热性好，加工方便，是最常见的浇口形式。一般梯形灌嘴的深度为0.5至0.7mm，宽度不超过8mm。5.3.4注入系统，3 .灌嘴的结构(3)灌嘴位置灌嘴位置选取由塑胶零件的造型决定，并遵循以下几个原则：1)灌嘴应开启在塑胶壁厚度的最大位置，以协助塑胶流和收缩。2)灌嘴必须开放至可塑性零件的非重要表面，以避免影响塑胶零件的使用和美观以及后续加工作业。3)若要减少流动距离，请在大型塑料零件上再设置几个浇口，浇口间距不得超过120140mm。5.3.4铸造系统，3 .浇口的结构，(3)浇口位置4)热固性塑料在流动过程中产生填料方向效应，如果浇口位置选择不正确，塑料零件可能发生变形、翘曲甚至开裂。特别是填充了长纤维的塑料零件的方向更为严重，因此需要特别注意浇口位置的选择。例如，对于长杆塑胶零件，如果灌嘴位置在杆中点处开启，则会发生长折弯，而不是结束进料，则更好。建议将塑料零件更改为环形浇口，并且使用圆柱形塑料零件的单边供应使塑料零件容易变形。5.3.4注入系统，3 .浇口的结构、模具零件之间的配合间隙和分型面之间的间隙通常不能满足排气要求，因此必须打开排气口。不仅要排除气穴中原本的空气排出，还必须排除热硬化性塑料的缩聚反应导致大量低分子(例如