塑料成型基礎

1、第二章塑料模具與設備一、本章根本內(nèi)容：本章內(nèi)容包括了注射成型模具的幾種分類方法；每類模具的機構(gòu)組成及特點； 成型設備的類別、工作過程、規(guī)格及主要參數(shù),注射模與注射機的關系,在選用注 射機時,對其參數(shù)的校核方法.二、學習目的與要求：通過本章學習,掌握塑料模具常用的幾種分類和典型塑料模具結(jié)構(gòu),熟悉注塑 機、壓力機、擠出機等成型設備.三、本章重點、難點：常用塑料模具的結(jié)構(gòu)組成,注射機的工作過程、主要參數(shù),對注射模與注射機 的關系的理解、對參數(shù)的校核.l、注射模注射模是安裝在注射機上,完成注射成形工藝所使用的模具.1)注射模的結(jié)構(gòu)注射模的種類很多,其結(jié)構(gòu)與塑料的品種、塑件的結(jié)構(gòu)和注射機的種類等很多 因

2、素有關.一般情況,注射模是由成形部件、澆注系統(tǒng)、導向部件、推出機構(gòu)、調(diào) 溫系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和支承零部件組成,如果塑件有側(cè)向的孔或凸臺,注射模還包括 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu).成形部件是指動、定模局部有關組成型腔的零件.澆注系統(tǒng)是將熔融的塑料從注射機噴嘴進入模具型腔所經(jīng)的通道,它包括主流道、分流 道、澆口及冷料穴.導向部件在注射模中,用導向部件對模具的動定模導向,以使模具合模時能準確對合.推出機構(gòu)是指分型后將塑件從模具中推出的裝置.調(diào)溫系統(tǒng)為了滿足注射工藝對模具溫度的要求,需要有調(diào)溫系統(tǒng)對模具的溫度進行調(diào)整. 一般熱塑性塑料的注射模主要是設計模具的冷卻系統(tǒng).排氣系統(tǒng)為了將成形時塑料本身揮發(fā)的氣體排出模外

3、,常常在分型面上開設排氣槽.對 于小塑件的模具,可直接利用分型面或推桿等與模具的間隙排氣.支承零部件用來安裝固定或支承成形零部件及前述的各局部機構(gòu)的零部件側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)當有些塑件有側(cè)向的凹凸形狀的孔或凸臺時,須先把側(cè)向的凹凸形狀的瓣合模 塊或側(cè)向的型芯從塑件上脫開或抽出.2注射模的分類注射模的分類方法有很多,按所使用注射機的形式分為立式注射模、臥式注射 模和角式注射模；按成形材料分為熱塑性塑料注射模和熱固性塑料注射模；按模具 的型腔數(shù)目分為單型腔和多型腔注射模；按注射模的總體結(jié)構(gòu)特征可將注射模具分 為單分型面注射模、雙分型面注射模、斜導柱彎銷、斜導槽、斜滑塊側(cè)向分型與 抽芯注射模、帶有活動

4、鑲件的注射模具、定模帶有推出裝置的注射模具和自動卸螺 紋注射模具等.2、壓縮模壓縮模是塑料完成壓縮成形的模具,壓縮模具屬于模具中比擬簡單的一種,它 主要是用來成形熱固性塑料.它大體上由固定在壓力機上滑塊的上模局部和固定在 壓力機下工作臺的下模局部組成.壓縮模可分成六大局部：型腔型腔是塑件成形的模具部位,與加料腔一起起到盛料的作用.加料腔由于塑粉的體積較大,加料腔應比型腔深一些.導向機構(gòu)由導柱和導套組成,是為了保證合模的準確性,而推出機構(gòu)的導向是為了保證 推出機構(gòu)的上下運動平穩(wěn).側(cè)向抽芯與分型成形具有側(cè)向凸凹或孔的結(jié)構(gòu)時,模具應設置各種側(cè)向抽芯與分型機構(gòu).推出機構(gòu)壓縮模必須設計推出機構(gòu).加熱系統(tǒng)

5、熱固性塑料壓縮成形靠模具加熱,模具的加熱形式有氣或天然氣加熱等.3、壓注模壓注模是塑料完成壓注成形的模具.壓注成形和壓縮成形都是熱固性塑料的成 形方法,但壓注模和壓縮模最大的區(qū)別在于,壓注模有供塑料原料加熱至熔融的獨 立加熱腔.壓注?？煞譃楣奘綁鹤⒛：椭綁鹤⒛?而罐式壓注模又分為移動式壓注模 和固定式壓注模.壓注模的結(jié)構(gòu)也可分成六大局部,成形塑件的模具零部件,同注射模、壓縮模 一樣,由凸模、凹模和型芯等組成；加料裝置由加料腔和壓柱組成；壓注模的澆注 系統(tǒng)與注射模相似；壓注模的加熱方式多采用電加熱方式,固定式壓注模酌壓柱、 上模和下模都要設計加熱裝置；移動式壓注模利用液壓機的上、下加熱板加熱

6、壓注 模成形塑件時,排氣是相當重要的,不但要設計排氣槽,還要設計溢料槽,將余料 排出,以保證塑件質(zhì)量.壓注模根據(jù)塑件及模具的特點,需要設計導向機構(gòu)、側(cè)向 分型抽芯機構(gòu)及脫模機構(gòu)等局部,具結(jié)構(gòu)與注射模及壓縮模十分相似.4、擠出模擠出成形適用于塑料的管材、棒材、異性截面型材、中空制品的成形,以及單 絲、電纜包層、薄膜等的擠出加工.擠出成形的模具稱為擠出機機頭,簡稱機頭.塑料在機頭內(nèi)塑化成為均勻的熔 體,并通過機頭成形為所需要的制品形狀.擠出成形機頭的作用：(1)使熔融的塑料由螺旋運動變成直線運動;(2)使塑料經(jīng)過機頭而進行進一步的塑化；(3)產(chǎn)生足夠的成形壓力,使塑件密實；(4)成形所需截面形狀的

7、連續(xù)型材.由于擠出成形的塑料制品的截面形狀各種各樣,機頭可分為如擠出管材的管機 頭、擠出棒材的棒機頭、擠出片材的片機頭、吹塑薄膜的吹塑薄膜機頭等,但機頭 的組成根本是一樣的.口模和芯棒是成形塑件的截面形狀的.其中,口模成形塑件的外外表,芯棒成 形塑件的內(nèi)外表.過濾板、過濾網(wǎng)的作用是將塑料熔體由螺旋運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動,過濾雜質(zhì)并 造成一定壓力.分流器和分流器支架 使通過它的塑料熔體分流變成薄環(huán)狀,平穩(wěn)地進入成形區(qū) 同時進一步加熱和塑化.分流器支架主要用于支承分流器和芯棒,同時也能對分流 后的塑料熔體增強剪切混合作用.小型分流器和分流器支架可設計成一體.機頭體用來組裝并支承機頭的各零部件,機頭體還

8、需要與擠出機相連接,連接 處應密封,以預防塑料熔體的溢出.電加熱圈為了保證塑料熔體在機頭中的正常流動及擠出成形質(zhì)量.調(diào)節(jié)螺釘用來調(diào)節(jié)限制成形區(qū)內(nèi)的口模和芯棒之間的間隙及同軸度以保證擠 出塑件壁厚均勻,通常調(diào)節(jié)螺釘?shù)臄?shù)目定為 4-8個.定徑套,離開成形區(qū)的塑料雖已具有給定的形狀,但由于塑料的溫度仍較高 不能反抗自重的變形,為此需要用定徑套對其進行冷卻定形,以使制品獲得良好的 外表質(zhì)量、正確的尺寸和幾何形狀.5、注射機注射機是塑料注射成形所用的設備.1)注射機工作循環(huán)的工作過程如下：加熱、預塑化螺桿在傳動系統(tǒng)的驅(qū)動下,將來自料斗的物料向前輸送、壓實,在料筒外加熱 器、螺桿和機筒的剪切、摩擦的混合作

9、用下,物料逐漸熔融,在料筒的頭部已積聚 了一定量的熔融塑料,在熔體的壓力下螺桿緩慢后退.后退的距離取決于計量裝置 依據(jù)一次注射所需的量來調(diào)整,當?shù)竭_預定的注射量后螺桿停止旋轉(zhuǎn)和后退.合模和鎖緊鎖模機構(gòu)推動動模板及安裝在動模板上的模具動模局部與定模板上的模具定模 局部合模并鎖緊,以保證成形時提供足夠的夾緊力使模具鎖緊.注射裝置前移當合模完成后,整個注射座被推動,前移,便注射機噴嘴與模具主澆道口完全 貼合.注射、保壓在注射機噴嘴完全貼合模具澆口以后,注射液壓缸進入高壓油,推動螺桿相對 料筒前移,將積聚在料筒頭部的熔體以足夠壓力注人模具的型腔.因溫度降低而使 塑料體積產(chǎn)生收縮,為保證塑件的致密性、尺

10、寸精度和力學性能,需對模具型腔內(nèi) 的熔體保持一定的壓力,以補充物料.卸壓當模具澆口處的熔體凍結(jié)時,即可卸壓.注射裝置后退一般來說,卸壓完成后,螺桿即可旋轉(zhuǎn)、后退,以完成下一次的加料、預塑化 過程.預塑完成以后,注射裝置撤離模具的主澆道口.開模、頂出塑件模具型腔內(nèi)的塑件經(jīng)冷卻定形后,鎖模機構(gòu)開模,并且推出模具內(nèi)的塑件.2)注射機分類(1)注射機按外形特征可分為立式、臥式、直角式三種.立式注射機注射裝置與鎖模機構(gòu)的軸線呈一直線垂直排列.優(yōu)點：占地少,模具拆裝方便,易于安放嵌件.缺點：重心高,加料困難；推出的塑件要由手工取出,不易實現(xiàn)自動化；容積較 小.臥式注射機注射裝置與鎖模裝置的軸線呈一直線水平

11、排列,使用廣泛.優(yōu)點：重心低,穩(wěn)定；加料、操作及維修方便；塑件可自行脫落,易實現(xiàn)自動化.缺點：模具安裝麻煩,嵌件安放不穩(wěn),機器占地較大.角式注射機注射裝置與鎖模裝置的軸線相互垂直排列.優(yōu)點、缺點介于立式注射機和臥式注射機之間.特別適用于成形中央不允許有澆口痕跡的平面塑件.(2)注射機按塑料在料筒的塑化方式不同可分為柱塞式注射機和螺桿式注射機.柱塞式注射機注射柱塞直徑為20-100mm勺金屬圓桿,當其后退時物料自料斗定量地落入料筒 內(nèi),柱塞前進,原料通過料筒與分流梭的腔內(nèi),將塑料分成薄片,均勻加熱,并在 剪切作用下塑料進一步混合和塑化,并完成注射.多為立式注射機,注射量小于 30-60g,不易成

12、形流動性差、熱敏性強的塑料.螺桿式注射機螺桿在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)時,將料斗內(nèi)的塑料卷人,逐漸壓實、排氣和塑化,將塑料 熔體推向料筒的前端,積存在料筒頂部和噴嘴之間,螺桿本身受熔體的壓力而緩慢 后退.當積存的熔體到達預定的注射量時,螺桿停止轉(zhuǎn)動,在液壓缸的推動下,將 熔體注入模具. 臥式注射機多為螺桿式.(3)注射機規(guī)格及主要參數(shù)目前,在注射機的標準中,有用注射量為主參數(shù)的,也有用合模力為主參數(shù)的, 但大多以注射量/合模力來表示注射機的主要特征.國內(nèi)標準主要有輕工部標準、機械部標準和國家標準.注射機型號中的字母S 表示塑料機械,Z表示注射機,X表示成形,Y表示螺桿式(無YS示柱塞式)等.3)注射機的選用

13、注射機的選用包括兩方面的內(nèi)容：一是確定注射機的型號,使塑料、塑件、注 射模及注射工藝等所要求的注射機的規(guī)格參數(shù)在所選注射機的規(guī)格參數(shù)可調(diào)的范圍 內(nèi)；一是調(diào)整注射機的技術參數(shù)至所需要的參數(shù).1注射機類型的選擇根據(jù)塑料的品種、塑件的結(jié)構(gòu)、成形方法、生產(chǎn)批量、現(xiàn)有設備及注射工藝等 進行選擇.2注射機規(guī)格的初選根據(jù)以往的經(jīng)驗和注射模的大小,先預選注射機的型號,之后要進行以下的校 核.3注射機參數(shù)的校核1最大注射量的校核塑件連同凝料在內(nèi)的質(zhì)量一般不應大于注射機公稱注射量的80%注射機多以公稱容量來表示.2注射壓力的校核注射機的公稱注射壓力要大于成形的壓力.3鎖模力的校核由于高壓塑料熔體充滿型腔時,會產(chǎn)生

14、一個沿注射機軸向的很大的推力,這個 力應小于注射機的公稱鎖模力,否那么將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象.4安裝局部的尺寸校核應校核的尺寸包括噴嘴、定位圈、最大模厚、最小模厚及模板上的螺孔.a噴嘴尺寸注射機的噴嘴頭部的球面半徑R1應與模具主流道始端的球面半徑 R2勿合,以免 高壓熔體從狹縫處溢出.R2-般應比R伏12mm否那么主流道內(nèi)的塑料凝料無法脫出.b定位圈尺寸為了使模具的主流道的中央線與注射機噴嘴的中央線相重合,模具定模板上的定位圈或主流道襯套與定位圈的整體式結(jié)構(gòu)的外尺寸d應與注射機固定模板上的定位孔呈較松動的間隙配合.c最大、最小模厚在模具設計時應使模具的總厚度位于注射機可安裝模具的最大模厚和最小模 厚之

15、間.同時應校核模具的外形尺寸,使得模具能從注射機拉桿之間裝入.d螺孔尺寸注射模具的動模板、定模板應分別與注射機動模板、定模板上的螺孔相適應. 模具在注射機上的安裝方法有螺栓固定和壓板固定.e開模行程和頂出機構(gòu)的校核注射機的開模行程是有限制的,塑件從模具中取出時所需的開模距離必須小于 注射機的最大開模距離,否那么塑件無法從模具中取出.開模距離一般可分為兩種情 況：一是當注射機采用液壓機械聯(lián)合作用的鎖模機構(gòu)時,最大開模行程由連桿機構(gòu)的最大行程決定,并不受模具厚度的影響即注射機最大開模行程與模具厚度無關；二 是當注射機采用液壓機械聯(lián)合作用的鎖模機構(gòu)時,最大開模行程由連桿機構(gòu)的最大 行程決定,并受模具

16、厚度的影響即注射機最大開模行程與模具厚度有關.6、壓力機塑料的壓縮成形和壓注成形所用的設備是壓力機.1壓力機的分類壓力機按其傳動方式分為機械式壓機和液壓機.機械式壓機的壓力不準確,運 動噪聲大,容易磨損,只適用于一些小型設備；液壓機能提供大的壓力,獲得大行程, 工作壓力可調(diào),設備結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,工作平穩(wěn),使用十分廣泛.2液壓機的規(guī)格和參數(shù)表2-12列出了常用液壓機的技術參數(shù).3壓力機與模具的關系1成型總壓力的校核成型總壓力與塑件的幾何形狀、水平投影面積、成型工藝有關.2開模力與脫模力的校核a開模力的計算用機器力開模時,不需要校核開模力.b脫模力脫模力是將塑件從模具中頂出的力.(3)模具合模

17、高度和開模行程的校核模具的合模高度應在壓機上下模板的最大和最小開距之間.(4)壓機工作臺面有關尺寸的校核(5)模具推出機構(gòu)與的關系壓機a)手動頂出機構(gòu)b)頂出托架c)液壓頂出機構(gòu)模具的推出機構(gòu)必須與壓機的頂出機構(gòu)相適應,即模具所需的推出行程小于壓 機的最大頂出行程；模具的尾軸應與壓機頂桿的螺紋相一致.7、擠出機塑料的擠出成形所用的設備為擠出機.(1)擠出成形工藝擠出成形是制造連續(xù)的塑料板材、棒材的方法,擠出成形是將固態(tài)塑料在一定 的溫度、壓力條件下,熔融、塑化,利用擠出機的螺桿 (或柱塞)加壓,使其通過特 定形狀的模而成為截面與口模形狀相仿的連續(xù)型材.擠出成形適于所有的熱塑性塑料和局部熱固性塑料.(2)擠出機的分類擠出機的工作原理是：螺桿在料筒內(nèi)轉(zhuǎn)動,料被不斷地推動壓實,料在強力剪切、 摩擦,加之外加熱器的作用下,逐漸熔化并均勻后,以一定壓力和