《选择及分析塑料》-项目十二 其他塑料成型技术

12.1无流道凝料注射

无流道注射模是利用加热或绝热的方法，使从注射机喷嘴到型腔入口这一段流道中的塑料一直保持熔融状态，从而在开模时只需取出塑件，不需要取出流道凝料的一种塑料注射模。采用无流道注射模是塑料成型工艺向节能、低耗、高效加丁方向发展的一项重大改革。当前在一些发达的国家中，无流道注射模的相关元件已经标准化，无流道模具在注射模中占有较大的比例。近年来，这种新成型技术还在不断完善和发展。

1.无流道凝料注射模的特点无流道注射模的优点较多，主要的有以下几点。①在整个生产过程中，因浇注系统中的塑料始终保持熔融状态，故压力损失小，可以实现多浇口、多型腔模具及大型塑件的低压注射。同时也有利于压力传递，可克服因补缩不足而产生的收缩凹痕，提高了塑件质量。下一页返回12.1无流道凝料注射

②基本上实现了无废料加工，大大节约了原材料。③省去了注射成型过程中取出浇注系统凝料的工作，操作简化，有利于实现自动化生产。同时开模与合模行程可以缩短，从而缩短了成型周期，提高了劳动生产率。④省去了切除、破碎及回收凝料和修正塑件等工作，节省了人力，减少了设备，降低了成本。同时注射的塑料中不再利用经反复加工后，可能降解或沾染了杂质的流道凝料，因而有利于提高塑件质量。但是，无流道注射模结构复杂，需要有特殊的喷嘴和温度调解装置，制造成本较高。因而，它只适用于质量要求较高、生产批量较大的塑件成型。上一页下一页返回12.1无流道凝料注射

2.无流道凝料注射模对塑料的要求①塑料的熔融温度范围较宽，黍占度在熔融温度范围内变化较小。在较低的温度下具有较好的流动性，而在较高的温度下具有良好的热稳定性。②对压力较敏感，即塑料在不加注射压力时不流动(能避免流涎现象)，但稍加注射压力又即可流动。③热变形温度较高，在较高温度下即可快速冷凝，这样可以尽快推出塑件，且推出时不产生变形，以缩短成型周期。④比热容小，这样塑料极易熔融，又易凝固。⑤导热性好，能将塑料所带的热量快速传给模具，以使塑件在模具中能快速冷凝。

根据上述要求，适用于无流道注射模成型的热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。但通过对模具结构的改进等措施，也可用无流道注射模成型其他的塑料，如聚氯乙烯、ABS,聚碳酸醋、聚甲醛等。上一页下一页返回12.1无流道凝料注射

3.无流道凝料注射模的类型与结构根据流道内塑料保持熔融状态的方法不同，无流道注射模分为绝热流道注射模和热流道注射模两大类，而每一类中又有若干种不同的结构。现将常见的几种结构分述如下。

(1)绝热流道注射模绝热流道注射模的特点是模具的主路道和分流道都很粗大，因而在整个注射过程中，靠近流道壁部的塑料容易因散热而冷凝，形成冷硬层，它起着绝热作用。而流道中心部位的塑料仍保持熔融状态，从而使熔融塑料能通过它顺利地进入型腔，达到连续注射而无需取出流道凝料的要求。绝热流道注射模可分为井式喷嘴注射模和多型腔的绝热流道注射模两种。上一页下一页返回12.1无流道凝料注射

井式喷嘴注射模(又称为绝热主流道注射模)是绝热流道注射模中最简单的一种，适用于单型腔模具。这种模具的特点是，在注射机喷嘴和模具入口之间装置一个主流道杯，杯内有容纳熔融塑料的“井坑”，如图12-2所示。在注射过程中，由于杯内熔体层较厚，且被喷嘴和每次通过的熔体加热，所以除外层被很快冷凝外，中心部位能始终保持熔融状态，使来自料筒中的熔体能继续流入型腔。为了保持主流道杯中心部位的熔体不冷凝，注射机喷嘴与主流道杯“井坑”应始终紧密接触。

井式喷嘴中主流道杯“井坑”的尺寸不宜过大，否则在注射时由于熔体的反压力使喷嘴后退而发生溢料。主流道杯的尺寸一般根据塑件质量来确定，其尺寸关系见表12一1。在一般情况下，主流道杯的容积取塑件体积的1/2以下。上一页下一页返回12.1无流道凝料注射

井式喷嘴因浇口与热源(喷嘴)相距较远，“井坑”内塑料冷凝的可能性较大，故只宜在操作周期较短(每分钟3次以上)的情况下使用。为了避免“井坑”内塑料熔体凝固，可以设计成在开模时或塑件基本固化后，使主流道杯连同喷嘴一起与模具主体稍微分离一点的结构，如图12-3(a)所示，或使喷嘴前端凸出而伸人主流道杯中一段距离，如图12一3(b)所示。其中图12一3(0)的结构在停车时，可使主流道杯中凝料随喷嘴一起拔出，便于清理流道。经过这些改进后的井式喷嘴，可减缓热量散失，从而避免或减少杯中熔体的凝固。

井式喷嘴注射模一般用于成型熔料温度范围较宽的聚乙烯、聚丙烯等塑料，而对于聚苯乙烯、ABS等塑料则比较困难，不过也有成功的例子。对聚甲醛、硬聚氯乙烯等热敏性塑料则不适用。上一页下一页返回12.1无流道凝料注射

(2)多型腔的绝热流道注射模多型腔的绝热流道注射模(又称为绝热流道注射模)按其浇口的不同，可分为主流道型浇口和点浇口两种类型，如图12-4、图12-5所示。这种模具的绝热原理与井式喷嘴注射模相同，其主流道和分流道都很粗大，界面形状常为圆形。分流道的直径根据成型周期长短和塑件质量而定，常用的直径为16一30mm，成型周期长时只取最大值。为减小料流阻力，流道内所有转弯交叉处都应圆滑过渡。另外，由于在停机后流道内的熔体将会全部凝固，因此，在分流道的轴线上应设置能快速闭合的分型面，以便在下次开机前彻底清除全部凝料。上一页下一页返回12.1无流道凝料注射

图12一4所示为主流道型浇口的热流道模，浇口的始端向上凸出并伸人分流道的中心，使其周围有塑料绝热层保温，从而能有效地避免该处的冷凝。因模具上开设分流道的流道板7温度较高(80℃左右)，在它与强制冷却的定模型腔板9之间设置厂许多空气间隙，以减少接触面积，从而减少接触传热。同样，在浇口衬套8周围也作成带环形间隙的形式。这种绝热流道也只适用于成型周期较短的情况，缺点是在塑件上仍然带有一小段浇口凝料，必须在后续工序中切除。点浇口的绝热流道模具如图12-5所示。开模时塑件从浇口处断开，不必再进行修整。缺点是浇口处易冷凝，只宜用于成型周期短和容易成型的塑料品种。图12一5中右边所示为在停机后再次开机前打开锁链5取出并清理流道凝料的状态。上一页下一页返回12.1无流道凝料注射

为了克服点浇口绝热流道模具的浇口处容易冷凝这一缺点，常在浇口设置加热件进行加热。图12-6(a)所示为浇口处设置加热探针的绝热流道模具，因为流道仍处于绝热状态，故又称为半绝热流道模具。加热探针的尖端伸到点浇口附近，使浇口部分的塑料始终保持熔融状态，如果设计与制造正确，成型周期可以长达2~3min。由于分流道的主体部分无加热器，故应同样设置分流道分型面。模具流道部分(M段)的温度亦应高于型腔部分(N段)的温度。另外，加热探针的尖端伸到浇口中心时不能与浇口壁相接触，否则其尖端温度将迅速降低而失去加热作用。为改善其对中性，可将探针设计成带三角形的翼片形式，如图12一6(b)所示(探针端部放大情况)，但翼片与流道壁制件也应采取绝热措施，以减少其热损失。加热探针的温度控制应适当，保证熔融塑料不冷凝也不因温度过高而流出。浇口处温度偏高还会产生拉丝现象，影响塑件的自动坠落，妨碍整个操作，增加塑件的修整工序上一页下一页返回12.1无流道凝料注射

(2)热流道注射模这类模具设置了加热器使浇注系统内塑料一直保持熔融状态。与绝热流道注射模相比，热流道注射模不受塑件成型周期的限制，停机后也不需要打开流道板取出流道凝料，再开机时只需接通电源重新加热流道达到所需温度即可。同时由于分流道中压力传递好，可以相应降低塑料的成型温度和注射压力，这对防止塑料的热降解，降低塑件内应力都有好处。因此，热流道注射模适用的塑料品种更多，是无流道注射模的主要形式。但是，热流道注射模对流道的加热装置、温度调节系统、模具的绝热措施等要求比较严格，设计时也要考虑防止浇口的凝固和流涎等问题。热流道注射模可分为下列几种。上一页下一页返回12.1无流道凝料注射

①延伸式喷嘴注射模克服井式喷嘴的“井坑”中塑料易冷凝、浇口易堵塞的缺点，将“井坑”去掉，而将注射机喷嘴延伸到与型腔相接的浇口附近，或直接与浇口接触，从而使浇口处塑料始终保持熔融状态。为了防止喷嘴的热量过多地传给温度较低的型腔，使模温难以控制，必须采取有效的绝热措施。常见的绝热方法有塑料绝热和空气绝热两种。图12-7所示为塑料层绝热的延伸式喷嘴模具，图中延伸式喷嘴2和模具浇口衬套4之间有一圆环形接触面(图中A部)，它起密封作用，又是模具的承压面，该环形面积不宜过大，以减少传热。喷嘴的球面与模具间留有不大的间隙，在第一次注射时，此间隙即被塑料所充满，从而起绝热作用。浇口附近的间隙厚约0.5mm，浇口以外的间隙以不超过1.5mm为宜。设计时还应注意间隙在垂直于喷嘴轴线方向的投影面积不能过大，否则注射时产生的反推力将超过注射座移模液压缸的推力，使喷嘴后退而造成漏料。浇口一般采用直径为0.75~1mm的点浇口。延伸式喷嘴与井式喷嘴相比，浇口不易堵塞，应用范围较广。但由于绝热间隙易存料，故不适用于热稳定性差、容易分解的塑料。上一页下一页返回12.1无流道凝料注射

图12-8所示为空气绝热的延伸式喷嘴模具，延伸式喷嘴2直接与浇口衬套4接触，喷嘴与浇口衬套制件、浇口衬套与定模型腔板5之间除了必要的定位面接触外，都留出厚约1mm的间隙，此间隙为空气所充满，起绝热作用。由于与喷嘴尖端接触处的型腔壁很薄，为防止被喷嘴顶坏或顶变形，在喷嘴与浇口衬套间也应设置环形支撑面(图中A部)。延伸式喷嘴只能用于单型腔注射模。②多型腔热流道注射模的主要特点是在模具内设有一个加热流道板，主流道、分流道及加热装置均在这块板上。根据对流道的加热方法不同，这类模具可分为外加热式和内加热式两种。

外加热式多型腔热流道注射模在流道板内设有加热孔道，孔内插人管式加热器(如电热棒等)，使流道内的塑料始终保持熔融状态。流道板要利用绝热材料(如石棉、水泥板等)或空气间隙与模具其余部分隔热，以减少热传递对模温的影响。此外，还应考虑由于流道板的温度变化而引起的热膨胀，因此要留出必要的膨胀间隙。主流道和分流道界面多为圆形，其直径约为5~12mm。浇口形式也有主流道型浇口和点浇口两种，比较常用的是点浇口。为防止浇口冷凝，必须对浇口喷嘴进行绝热，根据绝热情况不同又可分为半绝热式喷嘴和全绝热式喷嘴。上一页下一页返回12.1无流道凝料注射

图12一9为外加热半绝热式多型腔热流道注射模。流道板8上加热孔道7中插人加热器加热，二级喷嘴10采用导热性优良、强度高的被铜合金，以利于热量传至前端。二级喷嘴前端有塑料绝热层，与塑料绝热的延长式喷嘴相似，绝热层最薄处厚0.4~0.5mm。由于二级喷嘴与型腔壁处有一环形的接触面积尚未绝热，故称半绝热式喷嘴。另外，二级喷嘴与流道板间滑动配合，并以胀圈9作密封，这样注射时由于熔体压力使二级喷嘴与型腔外壁在环形接触面处能很好贴合，不会产生溢料。

图12一10所示为外加热全绝热式喷嘴多型腔热流道注射模，与图12-9所示结构类似，但流道喷嘴不与型腔直接接触，两者通过滑动压环9隔离，故称为全绝热式喷嘴。图12一10(b)为流道喷嘴局部放大图，浇口直径为0.7mm，这种浇口尺寸适用于成型小型塑件。图12一11所示的喷嘴，浇口直径为1.5mm，可用于成型质量为1.3kg的大型塑件。上一页下一页返回12.1无流道凝料注射

内加热式多型腔热流道注射模在整个流道内部和流道喷嘴的内部设置管式加热器，塑料在加热器外围空间流动，而它的绝热作用与绝热流道相似，即靠熔体与流道壁形成的冷凝层，如图12一12所示。这种流道热量损失小，加热效率高，即使成型周期较长也不会凝固。另外，为了使相垂直的流道中的管式加热器不发生，应采用交错穿通的办法安排流道。

③针阀式浇口热流道注射模。在注射成型熔融钻度很低的塑料(如尼龙)时，为避免流涎现象，常可采用针阀式浇口热流道模具。这种模具在注射和保压阶段可使针阀开启，而在保压结束后就将针阀关闭，以避免浇口内熔体流出。针阀的启闭可以在模具上设计专门的液压或机械驱动机构。图12-13所示为国内自行设计，并己推广的一种针阀式浇口热流道模具，既可用于多腔模又可用于单腔模。注射时熔体产生的高压使针形阀9退回，浇口开启，针阀后端的压力弹簧4被压缩，注射压力消除后靠弹簧的压力将浇口关闭。其加热元件装在主流道和流道喷嘴周围，用环氧玻璃钢压制成的罩壳进行绝热。上一页下一页返回12.1无流道凝料注射

④热管式热流道注射模的关键问题之一，是控制主流道、分流道直至流道喷嘴头部的温度均匀一致。由于一般与流道喷嘴相邻的型腔处于较低的温度，虽然采取厂各种绝热措施，但仍有不少热量从喷嘴头部散失，使得流道两端温度差增大。为了缩小流道喷嘴与流道之间的温度差，可采用热管作为导热元件，其工作原理如图12一14所示。图中A为蒸化段，B为冷凝段，液体工作介质在加热区域受电加热器加热而蒸发，并把热量以蒸气形式扩散到冷却部分，在此处蒸气冷凝而放出热量，冷凝液通过毛细管再返回加热区，由于蒸气输送热量，可保持热管各部位之间温筹极小.

图12一15所示为热管用于主流道套的热管式流道模具。热管作成夹套形式围绕在主流道周围，塑料沿中心流道流动，热管将其上部加热圈的热量传给流道喷嘴头部。从主流道始端到流道喷嘴头部的流道各部位，其温差均可控制在1.5℃一2℃，保持极其理想的加丁温度。在流道喷嘴头部到型腔浇口之间有一塑料绝热层以减少热传递。在国外，遂种用于主流道夹套的热管以规格化、商品化。上一页下一页返回12.1无流道凝料注射

上面介绍了无流道注射模的几种主要结构形式，它们对各种塑料的使用和操作难易程度是各不相同的。表12-2列出了各种塑料对各种形式的无流道模具的使用情况，可供设计和选用时参考。上一页返回12.2热固性塑料注射成型

热固性塑料因其自身特点，过去只能用压缩成型和压注成型的方法来加工塑件。但现在热固性塑料注射成型工艺已有了长足发展，在一些工厂已作为一项常规加工方法被广泛使用。热固性塑料注射成型较压缩成型和压注成型具有周期性短、塑件质量好、劳动强度低、模具寿命长、操作安全和劳动环境改善等众多优越性，因此在很多场合它已取代厂压缩成型和压注成型。但是，由于热固性塑料注射成型能够使用的热固性塑料种类、牌号有限，需要特殊结构的注射成型机，模具价格也较昂贵，因此，它的用途也受到很多限制。热固性塑料注射成型的模具和设备与热塑料注射成型很相似，但也有其特殊的地方，本节主要就模具设计方面的不同点叙述如下。下一页返回12.2热固性塑料注射成型

1)热固性塑料注射模的基本结构及模塑成型过程热固性塑料注射模的基本结构如图12一16所示。从基本机构上看，它与热塑性注射模相似，也包括成型部分、浇注系统、导向机构、推出机构、分型抽芯机构、加热装置与排气系统等部分。成型热固性塑料所用的注射机，基本机构和基本工作方式也和热塑性注射机相同。所不同的地方如下。①料筒的加热元件不用电阻丝加热而用线包加热。线包通电后产生交电磁场使塑料分子在该磁场中振动，从而使塑料加热。这种加热方式使塑料层从里到外同时升温，使塑料不致发生局部过热固化。②注射料筒和注射螺杆均设有冷水通道，以保证需要降温的时候迅速降温。③均带有模具加热装置。④螺杆的螺槽设计不同，要求能兼作排气元件。上一页下一页返回12.2热固性塑料注射成型

模具安装在专用的热固性塑料注射机上，工作时由注射机的锁模装置锁紧，粉状或粒状塑料在料筒内通过低温加热(料筒前段为90℃左右，后段为70℃左右)和螺杆转动时的摩擦热塑化成熔融状态，然后在螺杆压力(一般为98~167MPa)作用下，使熔融塑料经过注射机喷嘴和模具浇注系统进入模具型腔。由于模具已被加热到预定温度，故塑料注射到模腔中受模具热环境作用，即发生交联反应而固化成型，塑件成型后在开模时由推出机构推出。虽然热固性塑料注射模的基本机构与热塑性塑料注射模存在很多共性，但也有差别。热固性塑料在加工前要进行足够的烘烤以排除水分和部分挥发物，在进入料筒，特别是进入模具后还有许多挥发物溢出，故在模具设计中要充分考虑排气。由于热固性塑料在固化前还是低分子物质，并且其溢出的某些挥发物又会重新固化，所以在模具中产生溢边的能力很强，在模具设计中要尽量减少溢边缝隙和方便清除溢边。热固性塑料具有腐蚀性，其内部填料又往往具有硬度(如带有硅砂填料等)，在注射过程中强力地冲击流道、浇口和型腔，故在模具设计中要充分考虑防腐蚀、耐磨损等问题。上一页下一页返回12.2热固性塑料注射成型

2)热固性塑料注射模的设计要点

(1)分型面设计热固性塑料注射模的分型面选择和设计原则与热塑性塑料注射模基本一致。但由于热固性塑料特点，其注射模分型面设计也具有一些特点，其中最主要的就是要防止溢边并充分排气。①尽量减少接触面积。热固性塑料注射模分型面要尽量减少贴合面积，以减少分型面贴合间隙和增加单位面积上的贴合压力，防止溢边的产生。②分型面上应尽量减少孔穴和凹坑。热固性塑料在分型面上的溢边很容易进入分型面上的孔穴中，一旦进入孔穴清理很困难，特别当这些溢边积累并高出分型面后，就会使分型面贴合不严。为此，分型面上的孔穴均应尽量减小，或使其远离型腔，或使它不在分型面表面上开通。例如分型面所在的型腔板所在的型腔板与其他模板的连接螺钉孔就可以开成不通孔，不在分型面表面开通。上一页下一页返回12.2热固性塑料注射成型

③分型面的表面要求。分型面表面硬度应高，一般选择40HRC以上。这种硬度能有效地防止飞边碎片在合模中压伤分型面表面。分型面表面粗糙度应细，一般应在RaO.2um以下，这能有效地减小飞边对分型面的附着力，使清除飞边更加容易。镀硬铬对增加硬度和降低表面粗糙度都是十分有效的。④分型面的排气要求。热固性塑料产生的飞边厚度有的只有0.O1mm.要防止这种飞边出现，分型面必须贴合很严。热固性塑料在注射成型中不会产生很多气体，分型面必须有缝隙以便让这些气体排除，这是一种对立的要求。要解决这个问题，除专门开设排气槽外，分型面模板必须具有非常好的刚性，这样才能有效地防止因模板变形形成飞边，使飞边仅限于在排气槽中出现。上一页下一页返回12.2热固性塑料注射成型

(2)浇注系统设计热固性塑料注射模的浇注系统与热塑料塑料浇注系统基本相同，但也有一些不同点要加以注意。①主流道与冷料穴。由于热固性塑料在注射成型时，塑料熔体是从温度较低的注射机喷嘴进入温度较高的模具主流道中的，模具的热量和料流摩擦产生的热量使料温迅速增高，料流钻度也随之迅速降低，流动性很大幅度地上升，所以，可以将主流道直径设计得较小。而主流道尺寸设计得较小又有利于减少不可再生得流道凝料用料和缩短主流道凝料得固化时间。一般卧式注射机用模具主流道呈圆锥形，锥度1°~20°直角式注射机用模具主流道呈圆柱形。热固性塑料注射机喷嘴与模具在成型过程中接触时间较长，模具温度常使喷嘴端部存留一段已固化了的塑料，这段料在下次注射中可能会堵塞浇口，或进入型腔造成塑件缺陷。为此，常在主流道末端设置较大的冷料穴以除去这段凝料。在冷料穴底部还要设置拉料井以拉出主流道凝料。由于z字形拉料钩易拉断脆的凝料，拉斜井结构一般采用倒锥形或环形槽形。上一页下一页返回12.2热固性塑料注射成型

②分流道。热固性塑料注射模的分流道要尽量采取平衡式布置形式，使各模型同时充满同时固化。否则各型塑件在尺寸和性能上有较大的差别。热固性塑料注射模分流道常采用的是梯形截面和半圆形截面。梯形截面宽度一般以b=4~6mm，深度h=2/3b，两斜边与分模线垂线呈15°~20°的斜角。半圆形截面半径一般取R=2~4mm。对于多型腔模具，应该尽量使用各分流道的长短和截面尺寸相同，以保证塑料充满各型腔，使塑料在相等的压力下同时固化。③浇口。热固性塑料的浇口形式和浇口位置选择原则与热塑性塑料基本相同。浇口尺寸要适中，较大的浇口可以延长模具寿命，但会使塑料摩擦生热加剧和去浇口时易产生塑件局部缺陷，降低模具寿命。一般矩形浇口的深0.8~1.5mm，宽2.5~5mm，长1~3mm。浇口是模具中磨损最严重的部位，生产一段时间后，常用氢弧焊修补。如果塑件批量较大，也可在浇口部位镶嵌硬质合金，以提高耐用度，减小修磨工作。上一页下一页返回12.2热固性塑料注射成型

④冷流道。目前，已应用姑息功能塑料温流道(冷流道)浇注系统，这类塑模与热塑性塑料的热流道和绝热流道注射模一样，都是为了节省原材料及流道凝料赘物而发展设计的。这种冷流道系统将主流道及分流道做成一个单独的衬套，四周尽量通过空气绝热使其与高温的模具主体分隔，在衬套中应开设出尽量多的冷却水道，通过冷却水以保持衬套始终处于低温状态，一般维持在100℃以下，使塑料在流道内始终保持熔融状态而不固化，从而实现无流道凝料连续注射。⑤高温流道成型法。在常规的热固性塑料注射模中，树脂是在型腔中被加热固化的。型腔中的树脂在加热的过程中要经过受热降低钻度和继续受热发生交联反应，又逐步固化这两个阶段。在受热降低钻度的过程中，树脂流动性会变得非常好，以致能流进非常小的间隙而形成飞边。但在继续受热发生交联反应的过程，当交联度达到一定程度，流动性就会大大降低，甚至失去流动性。上一页下一页返回12.2热固性塑料注射成型

采用高温流道成型法，可以使树脂受热降低钻度的阶段安排在流道中进行，而使进入型腔的树脂已有了一定程度的交联，进而产生出尺寸精度高、无飞边的塑件。这种方法生产热固性塑料的另一个优点是可以大大缩短生产周期。高温流道成型法中运用的高温流道结构，在该结构中流道做得较宽较薄，这样有利于迅速升温并有足够的料流通过。流道中间用带热电偶和加热管加热。流道外侧的主流道衬套用电热圈等形式加热，并与模具主体尽量减小接触面以降低热损失。

(3)成型零件的设计①尽量不采用镶拼接结构。由于热固性塑料流动性很好，能渗透到很小的缝隙中去。特别是成型零件的镶拼件一般是固定不动的，在这些缝隙中固化厂的飞边很难清除，所以成型零件要尽量采用整体结构。采用整体结构的成型零件会给加工带来困难，但现在由于电火花加工和数控加工的普及，这种困难在减小。上一页下一页返回12.2热固性塑料注射成型

②成型零件工作尺寸。这里的成型零件工作尺寸计算方法与热塑性塑料工作尺寸计算方法是相同的，所不同的是收缩率为0.8%。采用压注模塑生产时其收缩率为1.0%，而采用注射成型时其收缩率就为1.2%了。另外，对于尺寸要求严格的塑件，计算在开模合模方向的尺寸时，应该把分型面的飞边厚度考虑在内，该飞边厚度值一般为0.O5一0.1mm。③开模与抽芯。与成型热塑性塑件一样，开模后塑件应留在动模一边，以利于塑件的推出。在热固性注射成型中，由于开模时模温很高、热固性塑料还未完全固化等原因，塑件由于真空吸附，留在模型内的机会较高。为此必须采用更有力的措施防止这种情况的发生，通常的措施是增大拔模斜度，改变型芯表面粗糙等。与成型热塑件塑件一样，成型热固性塑件也经常使用侧抽芯机构。这些侧抽芯机构的形式与热塑性塑料注射模抽芯机构基本一样。由于热固性塑件具有耐高温特性(长期使用温度可高达200℃以上)，对具有较复杂的内侧凹的塑件，可采用易熔型芯的技术来实现成型。这种技术是采用低熔点合金来做内侧型芯，将这种型芯镶嵌在模具里，成型后将塑件与该侧型芯一起推出模外，然后将易熔侧型芯从塑件中熔出。上一页下一页返回12.2热固性塑料注射成型

④材料、热处理和表面粗糙度。由于成型零件在模具工作中要受到高温、腐蚀和冲击。所以对材料的要求就较高，对材料硬度和表面粗糙度要求也较高。一般应选用含铬的钢材来制作，热处理硬度在50HRC以上。与塑料接触的表面要经过抛光、镀硬铬、再抛光。抛光表面粗糙度达到0.1um左右。镀铬是防腐蚀、耐磨损的最新方法。这种涂层可使模具寿命增加4倍，而且还十分有效地改善厂塑件的脱出条件和清理飞边的条件。含铬量大于“18”的不锈钢也能有力地防止腐蚀，但在硬度方面有时却较软。

(4)推出机构设计由于热固性熔体很容易渗入微小缝隙，这就要求推出机构零件与其他零件的配合只能有很小间隙。如果塑料渗入了这些间隙并形成飞边就必须及时清除，否则不但影响模具配合精度，而且还可能造成模具损坏。热固性塑料注射模大多数都采用推杆作推出元件，而尽量避免采用推件板等。这是因为推杆推出机构易于加工，配合间隙容易保证，推出过程滑动力小，间隙中飞边易于清除。在必须采用推件板时，推件板与型芯要采用锥面配合，并且推件板要有足够的推出距离，以利于清除飞边。上一页下一页返回12.2热固性塑料注射成型

推出机构的设计还应注意以下几点。①与型芯或型腔的配合间隙应在0.03mm以下，配合面表面粗糙度在RaO.2um以下，表面镀铬则更好。

②为防止滑动部分产生啮合或拉毛，常采用局部淬火表面强化处理，一般要使表面硬度达到54~58HRC，甚至60HRC以上。还可以在表面涂覆耐高温的固体润滑剂(如二硫化钥)等，以降低滑动摩擦系数。

(5)排气槽设计在热固性塑料注射的冲模过程中，除要排除模腔中的空气外，热固性塑料产生的大量挥发气体也必须及时排除到模外，才能顺利冲模和保证塑件质量。如果这些气体排出不畅，就可能降低冲模速度，甚至不能充满模型，使塑件上出现麻点、闷光、凹陷、气泡和缺损等质量问题，所以这类模具上均要专门开设排气槽。开设排气槽的位置一般在料流最后到达的地方，开设在分型面上的排气槽应开在浇口的对面。排气槽一般深度为0.03~0.O5mm，宽度为4~6mm。也有将排气槽深度开到0.1~0.5mm的，这是为避免料流从排气槽溢出，在靠近模具边缘处留2mm左右不开穿。上一页下一页返回12.2热固性塑料注射成型

6)模具加热热固性塑料的交联固化是以模具提供的温度为条件的，所以模具必须加热。模具的加热直接影响着生产效率和塑件质量，必须严格控制。其一般要求为模具必须达到交联固化所需要的温度并能使这种温度恒定;模具各部分温度要均匀(一般温差不大于5℃)，模具热损失要小。模具加热一般采用电热管或电热套，其电功率的大小只与模具重量有关，一般每千克模具需要30~40W的电功率。加热元件要安置在模具的各个部位，每个加热元件要配备一个测温元件(如热电偶)，测温元件应安在加热元件与塑件成型面之间。采用电热管与电热套并用的加热方法可以使模具温度的均匀性大幅提高。此处电热管是模具温度的主要提供者，电热套则作为模具与周围环境的一种屏障而发挥作用。模具与注射机安装板制件应有隔热层，以防止模具热量向注射机安装板扩散。绝热层一般采用石棉板等。在模具自身的模板与模板之间安装隔热层，则更能起到防热散失和均匀模具温度的效果。上一页下一页返回12.2热固性塑料注射成型

现在已能够用计算机辅助设计模拟模具的加热过程，这对模具温度的均匀性提高和加热元件位置、数量的正确确定有极大的帮助。热照相技术用于对已使用模具的分析也对积累模具温度控制经验有显著帮助。利用热照相技术对已有模具温度所做的分析数据，对设计新一代模具的温控系统提供了直观的依据。上一页返回12.3挤出成型塑料注射模

1.挤出成型模具的分类及作用挤出成型模具包括两部分机头和定型模。

(1)机头的作用机头是挤出塑料制件成型的主要部件，它使来自挤出机的熔融塑料由螺旋运动变为直线运动，并进一步产生必要的成型压力，保证塑件密实，从而获得截面形状一致的连续型材。

(2)定型模的作用通常采用冷却、加压或抽真空的方法，将从口模中挤出的塑料的既定形状稳定下来，并对其进行精整，从而得到截面尺寸更为精确，表面更为光亮的塑料制件。

(3)机头的分类①按挤出成型的塑料制件分类。通常的挤出成型塑件有管材、棒材、板材、片材、网材、单丝、粒料、各种异型材、吹塑薄膜、电线电缆等。下一页返回12.3挤出成型塑料注射模②按制品出口方向分类。可分为直向机头和横向机头，直向机头内料流方向与挤出机螺杆轴向一致，如硬管机头;横向机头内料流方向与挤出机螺杆轴向成某一角度，如电缆机头。③按机头内压力大小分类。可分为低压机头(料流压力小于4MPa)、中压机头(料流压力为4~10MPa)和高压机头(料流压力大于10MPa)。

2.挤出成型模具的结构组成以典型的管材挤出成型机头为例，如图12一17所示，挤出成型模具的结构可分为以下几个主要部分)

(1)口模和芯模口模3是用来成型塑件的外表面的，芯棒4用来成型塑件的内表面的，所以，口模和芯模决定了塑件的截面形状。

(2)过滤网过滤网9的作用是将塑料熔体由螺旋运动转变为直线运动，过滤杂质，并形成一定的压力;过滤板又称多孔板，同时还起支撑过滤网的作用。上一页下一页返回12.3挤出成型塑料注射模

(3)分流器和分流器支架分流器6(又称鱼雷头)使通过它的塑料熔体分流变成薄环状以平稳地进入成型区，同时进一步加热和塑化;分流器支架7主要用来支撑分流器及芯棒，同时也能对分流后的塑料熔体加强剪切混合作用，但产生的熔接痕影响塑件强度。小型机头的分流器与其支架可设计成一个整体。

(4)机头体机头体8相当于模架，用来组装并支撑机头的各零件。机头体需与挤出机筒连接，连接处应密封以防塑料熔体泄漏。

(5)温度调节系统为了保证塑料熔体在机头中正常流动及挤出成型质量好，机头上一般设有可以加热的温度调节系统，如图12一17所示的电加热圈10,11。

(6)调节螺钉图12-17所示调节螺钉5用来调节控制成型区内口模与芯棒间的环隙及同轴度，以保证挤出塑件壁厚均匀。上一页下一页返回12.3挤出成型塑料注射模

(7)定型模离开成型区后的塑料熔体虽已具有给定的截面形状，但因其温度仍较高不能抵抗自重变形，为此需要用定径管2对其进行冷却定型，以使塑件获得良好的表面质量、准确的尺寸和几何形状。

3.挤出机头设计原则

(1)内腔呈流线形为了使塑料熔体能沿着机头中的流道均匀平稳地流动而顺利挤出，机头的内腔应呈光滑的流线型，表面粗糙度应小于1.6一3.2um(2)足够的压缩比为使制品密实和消除因分流器支架造成的接合缝，根据制品和塑料种类不同，应设计足够的压缩比。上一页下一页返回12.3挤出成型塑料注射模(3)正确的截面形状和尺寸由于塑料的物理性能和压力、温度等因素引起的离模膨胀效应，及牵引作用引起的收缩效应使得机头的成型区截面形状和尺寸并非塑件所要求的截面形状和尺寸。因此设计时，要对口模进行适当的形状和尺寸补偿，合理确定流道尺寸，控制口模成型长度，获得正确的截面形状及尺寸。

(4)合理的选择材料机头内的流道与流动的塑料熔体相接触，磨损较大;有的塑料在高温成型过程中还会产生化学气体，腐蚀流道。因此，为提高机头的使用寿命，机头材料应选择耐磨、耐腐蚀、硬度高的钢材或合金钢。上一页下一页返回12.3挤出成型塑料注射模

4.挤出机头典型结构

(1)管材挤出机头结构常用的管材挤出机头结构有直通式、直角式和旁侧式3种形式。①直通式挤管机头，如图12一17及图12一18所示。机头主要用于挤出薄壁管材，其结构简单，容易制造。图12一18所示的直通式挤管机头适用于挤出小管，分流器和分流器应支架设计成一体，装卸方便。塑料熔体经过分流器支架时，产生几条熔接痕，不易消除。直通式挤管机头适用于挤出成型软硬聚氯乙烯、聚乙烯、尼龙、聚碳酸酉旨等塑料管材。②直角式挤管机头，如图12一19所示。直角式挤管机头用于内径定径的场合，冷却水从芯棒3中穿过。成型时塑料熔体包围芯棒并产生一条熔接痕。熔体的流动阻力小，成型质量较高。但机头结构复杂，制造困难。③旁侧式挤管机头，如图12一20所示。旁侧式挤管机头与直角式挤管机头相似，其结构更复杂，制造更困难。上一页下一页返回12.3挤出成型塑料注射模3种机头的特征见表12一3

(2)吹塑薄膜挤出机结构类型和结构参数吹塑薄膜挤出机头简称吹膜机头，其方法是挤出壁薄的大直径管坯，然后用压缩空气吹涨。吹塑成型可以生产聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚胺等各种塑料薄膜，应用广泛。根据成型过程中管坯的挤出方向及泡管的牵引方向不同，吹塑薄膜成型可分为平挤上吹、平挤下吹及平挤平吹3种方法。其中前两种使用直角式机头，后一种使用水平机头。常用的薄膜机头大致可分为芯棒式机头、十字形机头、螺旋机头、多层薄膜吹塑机头和旋转机头。①芯棒式机头，如图12-21所示。来自挤出机的塑料熔体，通过机颈7到达芯棒轴9转向90°，并分成两股沿芯棒轴分流线流动，在其末端尖处汇合后，沿机头流道芯棒轴9和口模3的环隙挤成管坯，由芯棒轴9中通入压缩空气，将管坯吹涨成膜，调节螺钉5可调节管坯厚薄的均匀性。上一页下一页返回12.3挤出成型塑料注射模

芯棒扩张角a在选取上不可取得过大，否则会对机头操作工艺控制、膜厚均匀度和机头强度设计等方面产生不良影响。通常取a=80°一90°，必要时可取a=100°~120°。芯棒轴分流线斜角B的取值与塑料的流动性有关，不可取得太小，否则会使芯棒尖处出料慢，形成过热滞料分解，一般B=40°~60°。芯棒式机头结构简单，机头内部通道空隙小，存料少，熔体不易过热分解，适用于加工聚氯乙烯等热敏性塑料，仅有一条薄膜熔合线。但芯棒轴受侧向压力，会产生“偏中”现象，造成口模间隙偏移，出料不均，所以，薄膜厚度不易控制均匀。②十字形机头，如图12-22所示。其结构类似于挤管机头，在设计这种中心进料式机头时，要注意分流器支架上的支撑肋在不变形的前提下，数量尽可能少一些，宽度和长度也应小一些，以减少接合线。为了消除接合线，可在支架上方开一道环形缓冲朝槽，并适当加长支撑肋到出口的距离。上一页下一页返回12.3挤出成型塑料注射模

十字形机头的优点是出料均匀，薄膜厚度易于控制。由于中心进料，芯模不受侧向力，因而没有“偏中”现象。十字形机头的缺点:因为有几条支撑肋，增加了薄膜的接合线;机头内部空腔大，存料多，不适合于容易分解的物料。③螺旋式机头，如图12一23所示。熔融树脂从机头底部的树脂流入口10进入模体，通过一个由若干个径向分布孔所组成的星形分配器，自螺旋分歧点9分成2一8股料流，分别沿着各自的螺槽旋转上升，并从切向流动逐渐过渡为轴向流动。熔料在合流部分5处汇合，然后经缓冲槽4均匀地从定型段挤出。这种机头适合于加工流动性好而不易分解的树脂。螺旋槽数日见表12-4，主要取决于挤出量和螺旋芯棒的直径。上一页下一页返回12.3挤出成型塑料注射模

星形分配器各径向孔的直径取决于树脂类型、熔体指数、加工温度，通常为8螺槽开始点的深度为16一20mm.螺距为16~22mm.口模定型段高度h=20~25mm，口模间隙为0.8一1.2mm.中心进料孔直径可根据挤出机大小和口模直径按表12-5进行选取.

④多层薄膜吹塑机头(也称复合吹塑机头)。多层薄膜吹塑机头是将同种(异色)或异种树脂分别加入两台以上的挤出机，经过同一个模具同时挤出，一次制成多色或多层薄膜。

a.模内复合:挤出的各熔融树脂分别导入模内各自的流路，这些层流于模口定塑区进行汇合，如图12一24(a)所示。

b.模外复合:在树脂刚刚离开口模时就进行复合的一种工艺，如图12-24(b)所示。上一页下一页返回12.3挤出成型塑料注射模

在设计多层薄膜吹塑机头时，一般要求机头内的料流达到相等的线速度。其次，对模内复合机头应注意接合部件形状，使之容易加工制造。另外，模外复合机头往往带有引人氧化性气体通道，使两层薄膜之间进行物理和化学的接合。⑤旋转机头。旋转机头是通过外套或芯棒的转动，对流道中压力和流速不均衡的料层产生一个“抹平”的机械作用，使薄膜超差点均匀地分布到整个圆周上，于是大大改善厂薄膜的收卷质量。用旋转机头生产的聚丙烯膜，其厚度公差可达0.0001mm。在图12-25中，芯模1和口模2既可分别单独旋转，又能以同速、异速同向或异向旋转。由一台直流电动机经减速系统将运动传给齿轮，带动空心轴4和芯模1旋转。由另一台直流电动机经减速系统将运动传给外模支撑体5和机头螺旋体6而带动口模2旋转。芯模1的最高速度为2.5r/min，口模2的最高速度为2r/min。上一页下一页返回12.3挤出成型塑料注射模

⑥旋转机头参数的设定。调节装置的调节环和调节螺钉，保证机头出料口环形隙缝宽度均匀一致，调节螺钉应多于6个。环形隙缝尺寸为0.4一1.2mm或按18一30倍的薄膜厚度选取，太小时机头内反压力大，太大时又影响薄膜厚度的均匀性。一般薄膜厚度为0.O1一0.3mm，应符和吹胀比、牵引比和压缩比。

a.吹胀比a是指吹胀后的泡管膜直径与未吹胀的管坯直径(也叫机头口模直径)的比值，一般取1.5~4.0，工程上常用2一30增大吹胀比，薄膜的横向强度随之增大，但不能太大，以防吹破。吹胀比为

a=2W／Td式中a—吹胀比;w-膜管压平后的双层宽度(mm);d—口模直径(mm).上一页下一页返回12.3挤出成型塑料注射模b.牵引比b指薄膜牵引速度与管坯挤出速度的比值，一般为4~6,增大牵引比，薄膜的纵向强度随之提高，但不能太大，否则难以控制厚薄均匀，直到将薄膜拉断。牵引速度即薄膜牵引辊的圆周速度。管坯挤出速度可用单位时间挤出的树脂体积除以口模间隙的截面积求得，即

V=Q∕TdBq式中v一管坯挤出速度(cm/min);Q—膜产率(g/min;d—口模直径(cm);d—口模间隙(cm);q—熔融树脂密度(g/cm3)。

c.压缩比指机颈内流道截面积与口模定型区环形流道截面积的比值，一般应>2。上一页下一页返回12.3挤出成型塑料注射模

定型区长度L,一般以经验公式L1=ct来定，t为管材的壁厚，c可参考表12一60

缓冲槽尺寸通常在芯棒的定型区开设1一2个缓冲槽，其深度取3.5一8mm,宽度取15一30mm，它的作用是用来消除管坯上的分流痕迹。避免产生接合缝，芯棒尖到模口处的距离L应不小于芯棒轴直径d的2倍。上一页返回12.4中空吹塑成型

1.中空吹塑成型模具的分类、特点及成型工艺

中空吹塑成型是在闭合的模具内利用压缩空气将熔融状态的塑料坯吹胀，使之紧贴于模具型腔壁上，冷却定型得到一定形状的中空塑件的加工方法。适用于中空吹塑成型的塑料品种有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸醋。根据型坯生产工艺和吹塑变形的特点，中空吹塑主要分为挤出吹塑和注射吹塑两种形式。

(1)挤出吹塑中空成型挤出吹塑是成型中空塑件的主要方法，图12一26所示是挤出吹塑成型工艺过程示意图。首先，挤出机挤出管状型坯，如图112一26(a)所示。截取一段管坯趁热将其放入模具中，闭合对开式模具同时夹紧型坯上下两端，如图12一26(b)所示。然后用吹管通入压缩空气使型坯吹胀并贴于模具型腔表壁成型，如图12一26(c)所示。最后经保压和冷却定型，便可排除压缩空气并开模取出塑件，如图12-26(d)所示。下一页返回12.4中空吹塑成型

挤出吹塑成型设备较简单，型坯从挤出机头留出后，可直接引入吹塑模进入成型，不需要再经二次加热，出产效率较高(与注射吹塑成型相比)，但应注意如果型坯在挤出吹塑料过程中，需要依靠自重下垂进入吹塑模，则型坯在下沉过程中将会发生壁厚减薄，壁厚不均匀现象，从而使塑件壁厚不易控制。另外，挤出吹塑时还必须对型坯封底和切断，并因此产生封底余料，这对生产操作和原料利用率均有影响，而且封底处还容易在塑件上转变成拼缝。

(2)注射吹塑成型注射吹塑成型的工艺过程如图12一27所示。首先注射机将融熔塑料注入注射模内，形成管坯，管坯成型在周壁带有微孔的空心型芯上，如图12一27(a)所示;接着趁热移至吹塑模内，如图12一27(b)所示;然后从芯棒的管道内通入压缩空气，使型坯吹胀并贴于模具的型腔壁上，如图12一27(c)所示;最后经保压、冷却定型会放出压缩空气，且开模取出塑件，如图12一27(d)所示。上一页下一页返回12.4中空吹塑成型

这种成型方法的优点是型坯的壁厚均匀、无飞边，由于注射型坯有底面，因此中空塑件的底部不会产生合缝，不仅美观而且强度高。但与挤出吹塑成型相比，注射吹塑成型需要增加一套注射模，因此必须增大生产投资。另外，注射吹塑成型时，型坯从注射模向吹塑模转移的过程不仅降低生产效率，而且型坯在转移过程中还容易使厚度发生不均匀变化并使温度下降。如温度下降幅度过大，型坯吹塑成型性能将会变差，塑件内将会产生较大的应力，为此还需要在型坯转移过程中对其增加二次工序。这种成型方法用于小型中空塑件的大批量生产上。上一页下一页返回12.4中空吹塑成型

2.中空吹塑成型模具的设计要点吹塑模具通常由两瓣合成(对开式)，对于大型吹塑模可以设冷却水通道，模口部分做成较窄的切口，以便切断型坯。图12-28所示为典型的吹塑模结构，这种结构的模具有相同型腔的动模1和定模2组成，开、闭模动作由挤出机上的开闭机构来成。模具设有上刃口4和下刃口6，在闭合时能将型坯上多余的塑料切掉。为了使切去的余料不影响模具闭合，在模具的相应部位应开设余料槽，以便容纳余料，模具采用冷却管道通水冷却，以保证型腔内塑件各部分都能均匀冷却。上一页下一页返回12.4中空吹塑成型

从图12-28中可以看出，中空吹塑模具的设计主要包括型坯尺寸的确定，夹坯刃口的设计，余料槽的布置，排气孔的开设以及冷却管道的安排和模具材料的选择等。现将其设计要点分述如下。

(1)型坯尺寸塑件最大直径与型坯直径的比值称为吹胀比，吹胀比为

f=D1∕d1式中D,——塑件最大直径(mm);d,——型坯直径(mm)。吹胀比要选择适当，吹胀比过大容易造成塑件的壁厚不均匀，根据经验，通常取吹胀比f=2~4，f=2最为常用。上一页下一页返回12.4中空吹塑成型

吹胀比表示了塑件径向最大尺寸和挤出机机头口模尺寸之间的关系。当吹肚比确定以后，便可以根据塑件的最大径想尺寸及塑件壁厚确定机头型坯口模的厂寸，机头口模与心轴的间隙为

Z=tfa式中 Z—口模与心轴的单边间隙;t—塑件壁厚;f—吹胀比;a—修正系数，一般取1一1.5，它与加工塑件钻度有关，黏度大取下限。一般要求型坯断面形状与塑件的外形轮廓相似。例如，若吹塑圆截面的瓶子型坯应为圆筒形状，若吹塑方筒，则型坯应为方管形状。这样做的目的是使型坯名邹位塑料的吹胀比一致.从而使塑件壁厚均匀。上一页下一页返回12.4中空吹塑成型(2)夹坯刃口夹坯刃口在吹塑过程中，主要起加持型坯切断、封底、缩口、缩颈等动作。图12-28中口部夹坯口要与吹管共同作用才能切断型坯，吹管在塑件口部还兼起挤压内径的作用。在夹坯刃口结构中，夹坯刃口的角度和宽度对吹塑塑件质量影响很大。如果宽度值太小，角度值太大，不仅会削弱对型坯的夹持能力，而且还很有可能导致型坯在吹胀之前塌落或塑件成型后底部熔接缝厚度减薄、甚至开裂能等问题。反之，当宽度值太大、角度太小时，又有空能出现，无法实现切断动作或模腔无法紧密闭合等问题。根据生产经验，一般夹坯刃口宽度为0.5~4mm，刃口角度为15°一30°。

(3)余料槽型坯在夹坯刃口的切断作用下没会有部分多余塑料被切除下来，并由余槽容纳。余料槽通常设在夹坯刃口左右两侧，或在夹坯刃口左右两侧贯通，其大小按型坯被夹持后的宽度和厚度确定，并以模具能严密闭合为准。上一页下一页返回12.4中空吹塑成型

(4)排气孔(槽)

由于模具闭合后，型腔呈封闭状态，应考虑在型坯吹胀时，模腔表壁和型坯之间的气体能随型坯胀大而被快速、流畅地排除模腔。否则，这些空气将会影响型坯贴靠模腔成型，并导致塑件出现斑纹、麻坑和几何轮廓不清晰等缺陷。所以，在吹塑模中必须设置一定数量的排气孔。排气孔一般在模具型腔的凹坑、夹角处，以及最后贴膜的地方。其直径以保证在塑件上不出现气孔痕迹为限，一般取0.5~1mm。此外，还可以在分型面上开设宽度为10~20mm，深度为0.03~0.O5mm的排气槽排气。

(5)模具的冷却为了缩短塑件在模内的冷却时间并保证塑件各部位均能均匀冷却，模具冷却管道应根据塑件各部位壁厚进行布置。对于大型模具，也可采用箱式冷却，即在型腔背后铣一个空槽，再用一块板盖上，中间加上密封件。上一页下一页返回12.4中空吹塑成型

(6)收缩率对于精度要求不严格的塑件，成型收缩率影响不大。但对于有刻度的定量容器瓶类和瓶口螺纹来说，收缩率对塑件就有相当的影响，且体积越大影响越显著。各种常用塑料的吹塑成型收缩率见表12一7。

(7)型腔表面加工许多塑件的外表面都有一定质量要求，有的要雕琢图像文字，有的要做成镜面、绒面、皮革纹面等。因此针对不同的要求要对型腔表面采用不同的加工方式。为了避免脱模时的真空吸附现象，通常将型腔表面采用喷砂处理做成绒面，采用电化学腐蚀处理将型腔表面做成皮革纹表面等。（8）模具材料由于吹塑过程中型腔压力不大，(一般压缩空气为0.2一0.7MPa)，故可供选择的模具材料较多，但最常用的为铝合金、锌合金等。这是因为它们热传导性好，而且可以采用铸造成型。但对于吹塑模内一些要求硬度和耐磨性较高的部位(如夹坯刃口)则必须采用钢材。适用于小批量塑件生产，而被铜合金则主要用于大吹塑模。上一页返回12.5真空成型方法与模具

1.真空成型的特点及成型工艺真空成型是将塑料板材加热至软化温度，再用真空泵把板材与模具型面所构成的封闭空腔内的空气抽取干净后，借助大气压力使板材发生塑性胀型变型(表面只增大、厚度减薄)，并贴靠模具型面转变成塑件的加工方法。成型冷却后借助压缩气从模具内脱出塑件。真空成型的主要特点就是设备简单，生产效率高，能加工薄壁塑件。其成型方法有很多种，下面简述型腔真空成型、型芯真空成型，采用凹、凸模先后抽真空成型等3种主要的真空成型方法。下一页返回12.5真空成型方法与模具

(1)型腔真空成型在图12-29中，板材被固定在型腔上方，为了防止空气从板材外面进入到型腔中间，在板材固定处要安放密封圈。图12一29(a)所示为辐射加热器对夹紧后的塑料板材加热的情况;图12-29(b)所示为抽走型腔内空气后，软化的塑料板材覆盖到型腔上的情况;图12-29(c)所示为冷却后用压缩空气将塑件从型腔中脱出的情况。用型腔成型法成型的塑件外表面精度较高，一般用于成型深度不大的塑件，如果塑件深度很大时，特别是小型塑件，其底部转角处会明显变薄。通常塑件深度大于50mm时.应采用型芯空成型法上一页下一页返回12.5真空成型方法与模具

(2)型芯真空成型型芯真空成型如图12一30所示，图12一30(a)被夹紧的塑料板材在加热器下软化;图12一30(b)所示为板材加热后随框架一起下降(或型芯上升)并使板材包在型芯上的情况;图12一30(c)所示为抽真空后塑料板材覆盖在型芯上成型时的情况。

由于成型过程中冷的型芯首先与板材料接触，故其底部材料稍厚。型芯真空成型多用于有凸起形状的薄壁塑件或塑件，内表面尺寸要求较为精确的场合。型芯真空成型和型腔真空成型都可采用多型腔模具，但型腔真空成型比型芯真空成型经济，因为型腔模腔距离可以较近，用同样面积的塑料板，可以加工出更多塑件。上一页下一页返回12.5真空成型方法与模具

(3)采用凹、凸模先后抽真空成型采用凹、凸模先后抽真空成型如图12一31所示，首先把塑料板材禁锢在型腔上加热，如图12一31(a)所示;软化后将加热器移开，然后通过型芯吹入压缩空气，而型腔抽真空使塑料板鼓起，如图12-31(b)所示;最后型芯向下插人鼓起的塑料板中并且从中抽真空，同时型腔通入压缩空气使塑料板贴附在型芯外表面成型，如图12一31(c)所示。

由于板材经历厂吹鼓的过程，塑料板材延伸后再成型，因此用这种成型法得到的塑件壁厚比较均匀。

2.真空成型模具设计要点

(1)模具的结构设计型腔尺寸真空成型型腔尺寸的计算方法与注射模相同，但不必像注射模那样精确。真空成型塑件的收缩量，大约有50%是塑件从模具中取出时产生的，25%是取出后保持在室温下1h内产生的，其余25%是在以后8一24h内产生的。上一页下一页返回12.5真空成型方法与模具

一般来说，在型腔上成型的塑件比型芯上成型的塑件收缩量大25%一50%，这是因为在型腔上成型的塑件在取出前就产生了收缩，而在型芯上成型的塑件取出之前无法产生收缩。影响塑件尺寸变化的因素很多，如成型温度、模具温度、冷却时间等，要预先精确计算出某一塑件收缩率是十分困难的。如果生产批量大，尺寸精度要求又高，最好先用石膏模型试制出产品，测出其收缩率，以此作为设计型腔尺寸的依据。

(2)型腔表面粗糙度一般真空成型模具都没有推出装置，靠压缩空气脱模。如果表面粗糙度值太大，塑料会戮附在型腔表面上不易脱模。因此，型腔表面粗糙度值不能太大，一般取Ra1.6um。真空成型的成型表面最好用磨料打毛或进行喷砂处理，因为在成型时型腔表面可以储存一部分空气从而避免了真空吸附现象。上一页下一页返回12.5真空成型方法与模具

(3)脱模斜度真空成型凹凸模都应该有一定斜度，型腔的脱模斜度约为0.5°一1.0°;型芯的斜度一般为20~30，同时模具的圆角半径应大于或等于板料厚度值以避免弯角处应力集中。

(4)抽气孔的设计真空成型时，模内气体必须快速从抽气孔中排出。对于流动性好、成型温度低的塑料，抽气孔直径可设计得小一些。总之需满足在短时间内将空气抽出，又不要留下抽气孔痕迹。一般常用抽气孔直径是0.5一1mm,最大不超过板料厚度的5%抽气孔的位置应位于板材最后贴膜的地方，如图12-32所示。孔间距视塑件大小而定，对于小型塑件，孔间距可在20一30mm之间选取，大型塑件可适当增加距离。上一页下一页返回12.5真空成型方法与模具

(5)边缘密封结构为了使型腔外表面空气不进入真空室，因此在塑料板材与模具接触的边缘应没置密封装置。

(6)加热冷却装置对于板材的加热通常采用电阻丝和红外线。电阻丝温度较高，通常采用调节加热器和塑料板材制件的距离来控制成型温度。在生产中一般由实验确定其具本值。模具温度对塑件质量和生产率都有影响，温度过低，板材成型时，易产生冷斑县至开裂。温度过高，塑料板材钻附在模腔上难以脱模，而且生产周期也长。一般清况下板材加热温度与模具温度可以参考表12-8选取。冷却道的开设有不同方法，可以将铜管或钢管铸人模具内，也可以在模具上打孔或铣槽，用铣槽的方法时必须使用密封元件并加盖板。上一页下一页返回12.5真空成型方法与模具

3.模具材料

真空成型的成型压力较低，通常压缩空气压力为0.3一0.4MPa，故模具材料的选择范围较宽，既可用金属材料，也可用非金属材料。主要取决于塑料件形状和生产批量。

(1)金属材料对于使用于大批量高效率生产的模具，一般采用铝制作，因为它价廉易加工，耐用、耐腐蚀性较好。

(2)非金属材料对于试制或下批量伸长，可选用木材或石膏作为材料。为了改善塑件表面质量，增加模具强度，减小模具磨损，可在石膏中加入10%一30%的水泥，还可以在模具的成型表面涂环氧树脂并作喷砂处理。上一页返回12.6气体辅助注射成型

气体辅助注射成型(简称辅助成型)技术是20世纪80年代开始使用的一种新技术，它将发泡成型和注射成型的优点结合在一起，既可降低模具型腔内熔体的压力，又可避免发泡成型产生的粗糙表面，可在保证产品质量的前提下大幅降低生产成本，具有良好的经济效益。

1.气辅成型技术工艺过程气辅成型技术工艺过程是先向模具型腔中注入塑料熔体，在向塑料熔体中注入压缩气体，借助气体的作用推动塑料熔体充填到模具型腔的各个部分，使塑件最后形成中空断面而保持完整外形。这一过程与普通注射成型相比，多了一个气体注射阶段，且塑件脱模前由气体而非塑料熔体的注射压力进行保压。成型后塑件中由气体形成的中空部分称为气道。压缩气体一般选用氮气，因为其廉价、易得且不与塑料熔体发生反应。下一页返回12.6气体辅助注射成型

根据具体工艺过程的不同，气辅成型可分为标准成型法、副腔成型法、熔体回流法和活动型芯法4种。

(1)标准成型法标准成型法是先向模具型腔中注入经准确计量的塑料熔体(图12一33(a)),再通过浇口和流道注入压缩气体，气体在型腔中塑料熔体的包围下沿阻力最小的方向扩散前进，对塑料熔体进行穿透和排空(图12一33(b))，最后推动塑料熔体充满整个模具型腔并进行保压(图12一33(c))，待塑料冷却到具有一定刚度、强度后开模顶出(图12一33(d))。上一页下一页返回12.6气体辅助注射成型

(2)副腔成型法副腔成型法为在模具型腔之外设置一可与型腔相同的副型腔，首先关闭副型腔，向型腔中注射塑料熔体直到型腔充满并进行保压(图12-34(a))，然后开启副型腔，向型腔内注入气体，由于气体的穿透而多余出来的熔体流人副型腔(图12-34(b))，当气体穿透到一定程度时关闭副型腔，升高气体压力对型腔中的熔体进行保压补缩(图12一34(c)，最后开模顶出塑件(图12一34(d)).(3)熔体回流法熔体回流法与副腔成型法类似，所不同的是模具没有副型腔，气体注入时多余的熔体不是流入副型腔，而是流回注射机的料筒，其过程如图12一35所示。上一页下一页返回12.6气体辅助注射成型

(4)活动型芯法活动型芯法是在模具型腔中设置活动型芯，首先使用活动型芯位于最长伸出位置，向型腔中注射塑料熔体知道型腔充满并进行保压(如图12一36(a)所示)，然后注入气体，活动型芯从型腔中推出，让出所需的空间(如图12一36(b)所示)，待活动型芯退到最短伸出位置时升高气体压力实现保压补缩(如图12一36(c)所示)最后塑件脱模(如图12一36(d)所示)。

2.气辅成型技术的设备配置

(1)注射机由于气辅成型通过控制注入型腔的塑料量来控制塑件的中空率及气道的形状，所以气辅成型对注射机的注射量和注射压力的精度要求较高。在一般情况下，注射的注射量精度误差应在士0.5%以内，注射压力波动相对稳定，控制系统能和气体控制单元匹配。上一页下一页返回12.6气体辅助注射成型

(2)气辅装置气辅装置由标准氮气发生器、控制单元和氮气回收装置组成。氮气发生器提供注射所需的氮气。控制单元包括压力控制阀和电子控制系统，有固定式和移栽式两种。固定式控制单元是将压力控制阀直接安装在注射机上，将电子控制系统直接装在注射机控制箱内，即控制单元和注射机是连为一体的。移栽式控制单元是将压力阀和电子控制系统做在一套控制箱内，使其在不同的时间能和不同的注射机搭配使用。氮气回收装置用于回收气体注射通路中残留的氮气，不包括塑件气道中的氮气，因为气道中的氮气会混合别的气体，如空气或挥发的添加剂等，如被回收会影响以后成型的塑件的质量。上一页下一页返回12.6气体辅助注射成型

(3)进气喷嘴进气喷嘴有两类，一类是主流道式喷嘴，即塑料熔体和气体共用一个喷嘴，又分为嵌入式和平面式两种。

3.气辅成型技术的特点

(1)可消除塑件缩痕，提高表面质量一方面在气辅成型保压过程中，塑料的收缩可由气体的二次穿透予以补偿，使塑件表面不会出现凹陷;另一方面采用气辅成型可将塑件的较厚部分掏空以减小甚至消除缩痕，一般气体辅助注射成型件的截面形状如图12一37所示。

(2)塑件翘曲变形小由于注射压力小且塑料熔体内部的气体各处等压，因此压力分布比普通注射成型均匀，保压冷却过程中产生的残余应力较小，塑件出模后的翘曲倾向减小。上一页下一页返回12.6气体辅助注射成型

(3)所需锁模力小锁模力为一般注射成型的1/5一1/10可大幅度降低设备成本。

(4)减小质量和费用可减轻塑件的质量，减小原材料的费用，进一步使塑件适应工业产品轻型化的要求。

(5)缩短成型周期所需冷却时间短缩短了成型周期，提高注射成型的生产效率。

(6)塑件易成型可成型各种复杂形状的塑件，气辅注射成型模具的基本结构与一般注射成型模具相同。但是，因为这种成型方法能较逼真地反映型腔壁表面的状况，所以对型腔表面的形位精度提出了更高的要求。上一页返回12.7发泡成型

1.发泡成型的特点和工艺方法泡沫塑料是以树脂为基础而内部具有无数微孔性气体的塑料制件，又称多孔性塑料。采用各种不同的树脂和发泡方法，可制成性能各异的泡沫塑料。由于泡沫塑料中气体的存在，所以，具有低密度、防空气对流、不易传热、吸声等优点，因此它被广泛用于建筑上的隔离材料，制冷方面的绝热材料，仪器与仪表的防振材料等。下面简述泡沫塑料成型工艺及模具设计。

(1)可发性塑料原料的制备在成型泡沫塑料之前，必须将发泡剂与塑料原料制成易于流动的珠状半透明的可发性塑料珠粒。①预发泡。预发泡有间歇法和连续法两种，但大多采用连续法。其主要设备是连续蒸气预发泡机。下一页返回12.7发泡成型

预发泡前，将含发泡剂大约6%的塑料原料加人发泡机，利用蒸气将其加热到90℃一105℃，树脂软化，同时发泡剂汽化形成压力，促使珠粒膨胀40~80倍。②熟化。预发泡好的颗粒在温度30℃~40℃下放置1~2天，此时由于冷却发泡剂由气态变为液态，珠粒内压力减小，空气被吸入珠粒内部，这一过程称为熟化。由于发泡剂与空气的组合，在进一步发泡时将产生更大的膨胀力。若在加人发泡剂的同时掺进一些阻燃剂(如四浪乙烷)，便可称自熄可发性泡沫塑料，这样就克服了塑料易燃的缺陷。