第5章壓注成型工藝與模具結構

壓注成型原理和工藝過程5.1

壓注成型模具概述5.2`

壓注模成型零部件的結構5.3課件制作：袁正東5.1壓注成型原理和工藝過程

壓注成型也稱為傳遞成型，是在克服了壓縮成型的缺點，又吸收了注射成型的優(yōu)點的基礎上發(fā)展起來的一種加工方法，主要用于熱固性塑料的加工成型。

壓注成型要求塑料在未達到硬化溫度以前有應具有較大的流動性，而達到硬化溫度以后又要具有較快的硬化速度。

符合這種要求的塑料包括：酚醛、三聚氰氨和環(huán)氧樹脂等。而不飽和聚酯和脲醛塑料，因為在低溫下的硬化速度較大，不能壓注較大的塑件。

壓注成型原理如下圖所示。模具設有單獨的加料室，模具閉合后，將原料（預壓成錠或預熱）放入加料室中。

使原料受熱成為熔融狀態(tài)，在壓力機柱塞壓力下，熔體經(jīng)過澆注系統(tǒng)進入并充滿閉合型腔。

塑料在型腔內(nèi)繼續(xù)受熱受壓產(chǎn)生化學交聯(lián)反應而固化定型，最后打開模具取出塑件。5.1.1壓注成型原理和特點1．壓注成型原理2．壓注成型的特點（1）壓注成型前模具已經(jīng)閉合，塑料在加料室中加熱和熔融，能很快均勻地熱透和硬化，所以，塑件制品性能均勻密實，強度高。（2）由于成型物料在進入型腔前已經(jīng)塑化，所以能夠生產(chǎn)外形復雜、薄壁或壁厚變化很大、帶有精細嵌件的塑件。5.1.1壓注成型原理和特點（3）壓注成型的溢料比壓縮成型的要少，而且飛邊厚度薄，容易去除，所以塑件的尺寸精度高，表面粗糙度也較低。2．壓注成型的特點（4）塑料在模具內(nèi)的保壓硬化時間較短，縮短了成型周期，生產(chǎn)效率高，模具磨損也較小。（5）壓注成型所用模具結構復雜，模具制造成本高。（6）由于澆注系統(tǒng)的存在，壓注成型的塑料浪費較大；因為塑件有澆口痕跡，所以修整工作量大。（7）壓注的工藝條件比壓縮成型要求嚴格，操作難度大。5.1.1壓注成型原理和特點

壓注成型的工藝過程與壓縮成型基本相似，它們的主要區(qū)別在于：壓縮成型是先加料后合模，而壓注成型是先合模后加料。5.1.2壓注成型工藝過程3．壓注成型工藝過程

壓塑粉或預壓錠料合模擠塑固化開模脫模制品預熱加壓加熱保壓保溫卸壓清模壓注成型壓力是指壓力機通過壓柱或柱塞對加料室塑料熔體施加的壓力。由于熔體通過澆注系統(tǒng)時會有壓力損失，所以壓注成型壓力一般為壓縮成型壓力的2～3倍。5.1.3壓注成型工藝參數(shù)1．壓注成型壓力2．壓注成型溫度壓注成型的模具溫度通常要比壓縮成型的溫度低15～30℃，一般為130～190℃，因為塑料通過澆注系統(tǒng)時能從摩擦中取得一部分熱量。加料室和下模的溫度要低一些，而中框的溫度要高一些，這樣可以保證塑料進入通暢而不會出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，同時也可以避免塑件出現(xiàn)缺料、起泡、接縫等缺陷。3．壓注時間壓注時間包括加料時間、充模時間、交聯(lián)固化時間、脫模取塑件時間和清模時間等。壓注成型的充模時間通常為5～50s，固化時間取決于塑料品種、塑件的大小和形狀、壁厚、預熱條件和模具結構等，通常為30～180s。5.1.3壓注成型工藝參數(shù)5.1.3壓注成型工藝參數(shù)5.2壓注成型模具概述壓注成型模具簡稱為壓注膜。該壓注模由由壓柱、上上模、下模模三大部分分組成，打打開上分型型面A－A面取出主流流道凝料并并清理加料料室；打開開下分型面面B－B面取出塑件件和分流道道凝料。5.2.1壓注注成型模具具的結構組組成壓注模典型型結構直接與塑件件接觸的那那部分零件件，如下圖包括凹模模14、凸模15、型芯5等等部件。5.2.1壓注注成型模具具的結構組組成1、成型零零件由加料室3和和壓柱柱2組成，，移動式壓壓注模的加加料室和模模具本體是是可分離的的，開模前前先取下加加料室，然然后開模取取出塑件。。固定式壓壓注模加料料室與模具具在一起，，是在上模模部分，加加料時可以以與壓柱部部分定距分分型。5.2.1壓注注成型模具具的結構組組成2、加料裝裝置壓注模澆注注系統(tǒng)與注注射模相似似，主要由由主流道、、分流道和和澆口組成成。5.2.1壓注注成型模具具的結構組組成3、澆注系系統(tǒng)由導柱、導導套組成，，起定位、、導向作用用。在柱塞塞與加料室室之間，型型腔分型面面之間，都都應設導向向機構。5.2.1壓注注成型模具具的結構組組成4、導向機機構如果塑件中中有側(cè)孔或或側(cè)凹，則則必須采用用側(cè)向分型型與抽芯機機構，與注注射模和壓壓縮膜基本本相同。5、側(cè)向分分型與抽型型芯機構在右圖中，脫模模機構由推推桿6、推推板8、復復位桿10組成。由由拉鉤13、定距導導柱16、、可調(diào)拉桿桿11等組組成的兩次次分型機構構是為了加加料室分型型面和塑件件分型面先先后打開而而設計的，，也包括在在脫模機構構之內(nèi)。5.2.1壓注注成型模具具的結構組組成6、脫模機機構如下圖所示的固固定式壓注注模，在加加料室和型型腔周圍分分別鉆有加加熱孔，插插入加熱元元件，分別別對壓柱、、上模、下下模三大部部分加熱。。5.2.1壓注注成型模具具的結構組組成7、加熱系系統(tǒng)（1）移動動式罐式壓壓注模如下圖所示為典典型的移動動式罐式壓壓注模，加加料室與模模具可分離離。這種模模具對成型型設備沒有有特殊的要要求，可以以在任何形形式的普通通的壓力機機上使用。。5.2.2壓注注成型模具具分類1．罐式壓壓注模（2）固定定式罐式壓壓注模如右下圖所示為固固定式罐式式壓注模，，加料室在在模具的內(nèi)內(nèi)部，與模模具不能分分離，用普普通的壓力力機就可以以使塑件成成型。5.2.2壓注注成型模具具分類1．罐式壓壓注模2．柱塞式壓壓注模（1）上柱塞式壓注注模模具沒有主流道道，只有分分流道，主主流道變?yōu)闉閳A柱形的的加料室，，與分流道道相通。成成型時柱塞塞所施加的的擠壓力對對模具不起起鎖模的作作用，需要要采用專用用的壓力機機。5.2.2壓注注成型模具具分類這種專用壓壓力機有兩兩個液壓缸缸：主液壓壓缸和輔助助液壓缸，，主液壓缸缸起鎖模作作用，輔助助液壓缸起起壓入成型型作用。柱柱塞式壓注注模既可以以是單腔的的也可以一一模多腔。。2．柱塞式壓壓注模（2）下柱塞式壓注注模推料柱塞設設計在模具具的下方，，因此輔助助油缸安裝裝在壓機下下方，自下下而上完成成擠壓和推推出塑料制制品。而主主缸必須設設置在壓機機上方，自自上而下完完成閉模動動作。5.2.2壓注注成型模具具分類罐式壓注模模壓注成型型所用的設設備主要是是塑料成型型用液壓機機。選擇液液壓機時，，要根據(jù)所所用塑料及及加料室的的截面積計計算出壓注注成型所需需的總壓力力，然后再再選擇液壓壓機。壓注注成成型型時時的的總總壓壓力力按按下下式式計計算算：：F＝＝pA≤KFP其中中：：p為塑塑料料成成型型時時所所需需單單位位壓壓力力A為加加料料室室的的水水平平投投影影面面積積K為修修正正系系數(shù)數(shù)，，新新舊舊壓壓力力機機0.6~0.8F為液液壓壓機機的的額額定定壓壓力力5.2.3壓壓注注成成型型設設備備1．．普普通通液液壓壓機機的的選選擇擇2．專專用用液液壓壓機機的的選選擇擇柱塞塞式式壓壓注注模模成成型型時時，，需需用用專專用用的的液液壓壓機機。。這這種種液液壓壓機機有有鎖鎖模模和和成成型型兩兩個個液液壓壓缸缸，，因因此此在在選選擇擇設設備備時時，，就就要要從從成成型型和和鎖鎖模模兩兩個個方方面面進進行行考考慮慮。。壓注注成成型型時時所所需需的的總總壓壓力力要要小小于于所所選選液液壓壓機機輔輔助助液液壓壓缸缸的的額額定定壓壓力力，，即即pA≤KF/鎖模時，應應有足夠的的鎖模力，，以保證型型腔內(nèi)壓力力不會將分分型面頂開開。所需要要的鎖模力力應小于液液壓機主液液壓缸的額額定壓力（（一般均能能滿足），，即pA1≤KFP式中：A1為澆注系統(tǒng)統(tǒng)與型腔在在分型面上上投影FP主液壓缸的的額定壓力力5.2.3壓注注成型設備備5.3壓注模成型型零部件的的結構壓注模的很很多零部件件的結構與與注射模、、壓縮模相相似?？梢詤⒄丈仙鲜鰞深惸Ｄ＞叩慕Y構構設計方法法進行設計計，本節(jié)僅僅介紹壓注注模特有的的零部件結結構。壓注模與注注射模不同同之處在于于它有加料料室。壓注注成型之前前塑料必須須加入到加加料室內(nèi)，，進行預熱熱、加壓，，才能壓注注成型。由由于壓注模模的結構不不同，所以以加料室的的形式也不不相同。5.3.1加料料室的結構構加料室截面面形狀大多多為圓形和和矩形，這這主要取決決于模腔結結構及數(shù)量量，加料室室定位及固固定形式取取決于所選選設備。1．罐式壓注注模的加料料室（1）移動動式移動式壓注注模的加料料室可單獨獨取下，有有一定的通通用性，其其結構如下圖所示。加料室的底底部為一帶帶有40°°～45°°斜角的臺臺階，當壓壓柱向加料料室內(nèi)的塑塑料施壓時時，壓力也也作用在臺臺階上，從從而將加料料室緊緊地地壓在模具具的模板上上，以防止止塑料從加加料室的底底部溢出，，也可防止止溢料飛邊邊的產(chǎn)生。。5.3.1加料料室的結構構（1）移動動式1）無定位位方式：適適合于小批批量生產(chǎn)。。2）銷釘定定位：這種種結構的加加料室與模模板能精確確配合，缺缺點是拆卸卸和清理不不方便。5.3.1加料料室的結構構1．罐式壓注注模的加料料室（1）移動動式3）外形定定位：結構構特點是制制造和使用用都比較方方便。4）凸臺定定位：既可可以準確定定位又可防防止溢料，，應用廣泛泛。5.3.1加料料室的結構構1．罐式壓注注模的加料料室（2）固定定式壓注模模加料室固定式壓注注模的加料料室與上模模連成一體體，在加料料室的底部部開設一個個或幾個流流道通向型型腔。當分分別在兩塊塊板上加工工加料室和和上模時，，為了防止止物料鉆入入兩板接觸觸面的間隙隙，應設置置澆口套，，如圖5－－2所示。。5.3.1加料料室的結構構1．罐式壓注注模的加料料室2．柱塞式壓壓注模的加加料室柱塞式壓注注模的加料料室截面為為圓形，其其在模具上上安裝形式式如圖6－4和圖6－5所示。由于于采用專用用液壓機，，液壓機上上有鎖模液液壓缸，所所以加料室室的截面尺尺寸與鎖模模無關，加加料室的截截面尺寸較較小，高度度較大。加料室的材材料一般選選用40Cr、T10A、CrWMn、Cr12等，熱處理理硬度為52～56HRC，加料室內(nèi)內(nèi)腔應鍍鉻鉻拋光，表表面粗糙度度Ra≤0.4μm。5.3.1加料料室的結構構3．加料室的的尺寸計算算（1）加料料室截面積積根據(jù)生產(chǎn)實實際經(jīng)驗，，對于罐式式壓注模，，加料室的的截面積可可以按照下下式計算：：A＝（1.1～1.25）A1對于柱塞式式壓注模，，加料室截截面積可以以按照下式式計算：A≤KF′/p式中：：A—加料料室水水平投投影面面積，，cm2；A1—塑件件與澆澆注系系統(tǒng)投投影面面積之之和，，cm2。F′—壓力力機輔輔助缸缸的額額定壓壓力，，N；；p—傳遞遞成型型所需需的單單位成成型壓壓力，，Mpa，，K—系數(shù)，，一般般取0.6~0.85.3.1加加料料室的的結構構（2））加料料室的的高度度加料室室的高高度尺尺寸按按下式式計算算：H＝VS/A＋＋（10～～15）mm式中H——加加料室室的高高度（（mm）；；Vs——塑塑料原原料的的體積積（mm3）；A——加加料室室的水水平投投影面面積（（mm2）。5.3.1加加料料室的的結構構3．加料料室的的尺寸寸計算算如下圖所示示常見見的罐罐式壓壓注模模的壓壓柱結結構形形式。。圖（a）為為頂部部與底底部帶帶倒角角的圓圓柱形形壓柱柱，結結構簡簡單，，加工工方便便，常常用于于移動動式壓壓注模模；圖圖（b）為為帶凸凸緣結結構的的壓柱柱，承承壓面面積大大，壓壓注時時平穩(wěn)穩(wěn)，既既可用用于移移動式式壓注注模，，又可可用于于固定定式壓壓注模模；5.3.2壓壓柱柱的結結構1．罐罐式壓壓注模模的壓壓柱圖（c）為組組合式式壓柱柱，用用于固固定式式壓注注模，，當模模板的的面積積較大大時，，常用用此種種結構構；圖圖（d）為帶帶環(huán)形形槽的的壓柱柱，在在壓注注成型型時，，環(huán)形形槽被被溢出出的塑塑料充充滿并并固化化在槽槽中，，可防防止塑塑料從從間隙隙中溢溢出。。5.3.2壓壓柱柱的結結構1．罐罐式壓壓注模模的壓壓柱2．柱塞塞式壓壓注模模的壓壓柱如圖所所示為為柱塞塞式壓壓注模模壓柱柱（柱柱塞））的結結構。。圖（a）為為柱塞塞的一一般形形式，，一端端帶有有螺紋紋，可可以直直接旋旋合在在液壓壓機輔輔助液液壓缸缸的活活塞桿桿上；；圖（b）所所示的的柱塞塞上有有環(huán)型型槽，，可防防止塑塑料從從側(cè)面面溢出出，頭頭部的的球形形凹面面可以以使料料流集集中。。5.3.2壓壓柱柱的結結構3．頭部部帶有有楔形形溝槽槽的壓壓柱壓柱頭頭部帶帶有楔楔形溝溝槽，，作用用是成成型后后可以以拉出出主流流道凝凝料，，如圖圖5－10所示。。圖（（a）所示示結構構用于于直徑徑較小小的壓壓柱；；圖（（b）所示示結構構用于于直徑徑大于于75mm的壓柱柱；圖圖（c）所示示結構構用于于拉出出幾個個主流流道凝凝料的的場合合。。5.3.2壓壓柱柱的結結構加料室室與壓壓柱的的配合合關系系如圖如如圖5－11所所示，具體要要求為為：1、加加料室室與壓壓柱的的配合合通常常為H8/f9或H9/f9，也也可以以采用用0.05～0.1mm的單單邊間間隙配配合。。2、壓壓柱的的高度度H1應比比加料料室的的高度度H小小0.5～～1mm，，以避避免壓壓柱直直接壓壓到模模板上上，底底部轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角處處應留留0.3～～0.5mm的的儲料料間隙隙3、加料料室與定定位凸臺臺的配合合高度之差差為0～～0.1mm，，加料室底底部傾角角α＝40°～～45°°。注：加料料室和壓壓柱的推推薦尺寸可見書書P141表5-3、、5-4.5.3.3加加料室室與壓柱柱的配合合傳遞模澆澆注系統(tǒng)統(tǒng)在結構構上類似似于注射射模澆注注系統(tǒng)，，它也是是由主流流道、分分流道和和澆口組組成。5.3.4澆澆注系系統(tǒng)壓注模常常用的主主流道有有正圓錐錐形、倒倒圓錐形形和分流流錐形等等三種形形式，如如圖5－－13所所示。5.3.4澆澆注系系統(tǒng)1．主流流道的結結構形式式2．分流道道的結構構形式為了達到到較好的的傳熱效效果，分分流道一一般都比比較淺而而寬，但但是如果果過淺，，會使塑塑料過度度受熱而而提前硬硬化，反反而降低低其流動動性。所所以分流流道最淺淺處應不不小于2mm。一般小小型件分分流道深深度取2～4mm，大型塑塑件深度度取4～6mm。5.3.4澆澆注系系統(tǒng)壓注模分分流道最最常采用用梯形截截面，結結構如圖圖5－14所示示。分流道應應采用平平衡式布布置，同同時分流流道要平平直，盡盡量避免免彎折，，以減少少壓力損損失。3．澆口的的結構形形式（1）澆澆口的形形式常用的壓壓注模澆澆口形式式有圓形形點澆口口、側(cè)澆澆口、扇扇形澆口口、環(huán)形形澆口以以及輪輻輻式澆口口等幾種種形式，，如圖5－15所示。。5.3.4澆澆注系系統(tǒng)（2）澆澆口的尺尺寸澆口截面面形狀有有圓形、、半圓形形及梯形形等三種種形式。。圓形澆口口加工困困難，導導熱性不不好，去去除澆口口時不方方便，因因此圓形形澆口只只適用于于流動性性較差的的塑料，，澆口直直徑一般般大于3mm；；半圓形形澆口的的導熱性性比圓形形好，機機械加工工方便，，但流動動阻力較較大，澆澆口較厚厚；梯形形澆口的的導熱性性好，機機械加工工方便，，是最常常用的澆澆口形式式。一般般梯形澆澆口的深深度取0.5～～0.7mm，，寬度不不大于8mm。。5.3.4澆澆注系系統(tǒng)3．澆口的結結構形式（3）澆口口位置澆口位置的的選擇是由由塑件的形形狀來決定定的，應遵遵循下面的的幾項原則則。1）澆口應應開設在塑塑件壁厚最最大處，以以利于塑料料流動和補補縮。2）澆口應應開設在塑塑件的非重重要表面，，以免影響響塑件的使使用和美觀觀以及后續(xù)續(xù)加工工作作量。3）對大型型塑件應多多開設幾個個澆口以減減少流動距距離，澆口口間距應不不大于120～140mm。。5.3.4澆注注系統(tǒng)3．澆口的結結構形式（3）澆口口位置4）熱固性性塑料在流流動中會產(chǎn)產(chǎn)生填料定定向作用，，澆口