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1、普通高等教育“十二五”规划教材,杨永顺 主编,塑料成型工艺与模具设计,第17章 压注成型工艺与模具设计,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,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,工艺特征： 压注成型模具是在压缩成型模具
2、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,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
3、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,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,（1）成型温度 一般为130190，比压缩成型温度低1530，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23倍。
4、 （3）压注时间 1030s （4）保压时间 硬化时间相当于压缩成型的1/31/5。,17.1.2 压注成型工艺参数,表17-1 部分塑料压注成型的主要工艺参数,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,（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
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,（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,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，
6、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,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
7、压注模,17.2.1 压注模的类型,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,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
8、,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,（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,（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
9、抽芯机构、脱模机构等。,17.2.2 压注模的结构组成,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,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,形状： 矩形加料器与主流道设计为同一零件时，加料
10、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,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
11、等，硬度为5256HRC，加料腔最好镀铬且抛光至Ra低于0.4m。,1加料器的结构,（2）固定式加料器,17.3.1 加料器设计,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,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
12、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,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,根据所用压机成型缸的压力 AFp/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
13、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,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,（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,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23个销钉，工作时将其对准上模板上的定位孔插入即可。
14、 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,（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,（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
15、的内形定位法 1加料器 2上模板,17.3.1 加料器设计,（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,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17-1 1柱塞的拉料槽结构,2拉料槽结构,17.3.2 柱塞设计,柱塞高度应比加料器的高度小0.51mm。 在底部转角处两者应有0.30.5mm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00.1mm。,图17-12 加料腔与柱塞的配合,17.3.3 加料器与柱塞的配合,表17-2 加料器的推荐尺寸（mm）,17.3.3 加料器与柱塞的配合,表17-3 柱塞的推荐尺寸（mm）,17.3.3 加料器与柱塞的配合,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,1主流道
