注塑成形模具

第10章塑料成型技術(shù)1塑料的成型方法有很多，其中主要有：注射（塑）成型、擠出成型、壓縮成型、壓鑄成型、吹塑成型等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前注射制品約占所有塑料制品總產(chǎn)量的30%，占工程塑料制品的80%，故注射成形是一種最主要的成型方法。210.1

注塑成型過(guò)程3圖10-1是注射成型過(guò)程示意圖。成型時(shí)，先將粉狀或粒狀物料從料斗送入高溫機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下以很大的流速通過(guò)噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中。熔體在壓力作用下充滿型腔并被壓實(shí)，經(jīng)過(guò)一段保壓后柱塞或螺桿回程。此時(shí)，熔體可能從型腔向澆注系統(tǒng)倒流。冷卻定型后開(kāi)啟模具，制品便可從模腔中脫出。4圖10－1注塑成型過(guò)程a)加熱熔融塑化充模、壓實(shí)、保壓、倒流冷卻定型、脫模

1－料斗2－機(jī)筒3－噴嘴4－分流錐5－柱塞5塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔，最終冷卻定型的過(guò)程稱為澆注過(guò)程。該過(guò)程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。6決定注塑件成形質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)有:溫度(熔體和模具溫度)、壓力、時(shí)間(充模時(shí)間）和速度。710.2

典型注射模具810.2.1

典型注射模具結(jié)構(gòu)9圖10-2顯示了一套臥式多腔單分型面注射模具結(jié)構(gòu)。該模具可分為定模（零件5、11～14）和動(dòng)模（零件1～4、15～19）兩大部分。按其主要功能，注射模由成型零部件、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、頂出脫模機(jī)構(gòu)、側(cè)向分型與側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)、排氣結(jié)構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和支承零部件八大部分組成。10與沖壓模具比較，澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、側(cè)向分型與側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)等三部分為注射成型模具所特有。11圖10－2

臥式多腔單分型面注射模a)合模成形b)開(kāi)模頂出1－拉料桿2－頂桿3－導(dǎo)柱4－凸模5－凹模6－冷卻水管7－澆口8－分流道9－10－冷料穴11－定位環(huán)12－主流道襯套13－定模座14－定模板15－動(dòng)模板（凸板）

16－支撐板17－動(dòng)模座18－頂桿固定板19－頂桿底板1210.2.2

注射模具分類131)單分型面注射模具：簡(jiǎn)單而又常用的一類。型腔的一部分（型芯）在動(dòng)模上，另一部分（凹模）在定模上。主流道設(shè)在定模一側(cè)，分流道設(shè)在分型面上。開(kāi)模后由于動(dòng)模上拉料桿的拉料作用以及制品因收縮包緊在型芯上，制品連同凝料留在動(dòng)模一側(cè)，動(dòng)模上設(shè)有推出機(jī)構(gòu)，用于推出制品和流道內(nèi)的凝料。142）雙分型面注射模具（圖10-3）雙分型面注塑模以兩個(gè)不同的分型面分別取出流道凝料和塑料制品。與兩板式的單分型面注塑模具相比，雙分型面注塑模具在動(dòng)模板與定模板之間增加了一塊可以移動(dòng)的中間板（又名澆口板），故又稱三板式模具。15圖10－3

立式雙分型面注塑模1－支架2－凸模3－支撐板4－動(dòng)模板5－推件板6－導(dǎo)柱7－限位釘8－彈簧9－定距拉板10－主流道襯套11－定模座12－中間板13－導(dǎo)柱14－頂桿15－頂板16－頂桿底板163）帶活動(dòng)鑲件的注射模具（圖10-4）對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的塑料制品，由于無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的分型從模具中取出制品，因此可在模具中設(shè)置活動(dòng)鑲件和活動(dòng)側(cè)向型芯，脫模時(shí)必須將它們連同制品一起移出模外，然后用手工或簡(jiǎn)單工具將它們與制品分開(kāi)，因此，這類模具的生產(chǎn)效率不高，常用于小批量的試生產(chǎn)。17圖10－4

帶活動(dòng)鑲件的注射模具1－頂桿底板2－頂桿固定板3－頂桿4－彈簧5－支架6－支撐板7－動(dòng)模板184）帶抽芯的注射模具（圖10-5）當(dāng)塑料制品上有側(cè)孔或側(cè)凹時(shí)，在模具內(nèi)可設(shè)置由斜導(dǎo)柱或斜滑塊等組成的側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，它能使側(cè)型芯作橫向移動(dòng)。19圖10－5

帶側(cè)向分型抽芯的注射模具205）自動(dòng)卸螺紋注射模具（圖10-6）對(duì)帶有內(nèi)（外）螺紋的塑料制品，可在模具中設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)的螺紋型芯（型環(huán)），利用機(jī)械的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)將螺紋制品脫出。21圖10－6

自動(dòng)卸螺紋的注射模具1－定模型板 2－襯套 3－動(dòng)模板 4－定距螺紋 5－支撐板 6－支架7－螺紋型芯 8－注射機(jī)合模螺桿226）推出機(jī)構(gòu)設(shè)在定模（圖10-7）由于注射機(jī)推出液壓缸在動(dòng)模一側(cè)，因此塑料制品開(kāi)模后常留在動(dòng)模側(cè)。對(duì)有些要求制品留在定模的注射模具，應(yīng)在定模一側(cè)設(shè)置推出機(jī)構(gòu)，以便將制品從定模內(nèi)推出。23圖10－7

推出機(jī)構(gòu)設(shè)在定模的注射模具1－支架2－支撐板3－成型鑲件4－螺釘5－動(dòng)模板6－螺釘7－推件板8－拉桿9－定模板10－定模座板11－凸模12－導(dǎo)柱2410.2.3

注射成型新技術(shù)251)熱流道技術(shù)熱流道成型是指從注射機(jī)噴嘴到澆口這一段流道中的塑料始終保持熔融狀態(tài)，在每次開(kāi)模時(shí)不需要固化作為廢料取出，滯留在澆注系統(tǒng)中的熔料可在再一次注射時(shí)被注入型腔。熱流道成型在塑件脫模后只有塑件本身而無(wú)澆注系統(tǒng)凝料，故這類成型亦稱無(wú)流道成型。26常用的熱流道注射模有絕熱式熱流道注射模和加熱式熱流道注射模兩種形式。27(1)絕熱式熱流道注射模絕熱式熱流道注射模的特點(diǎn)是將流道設(shè)計(jì)得相當(dāng)粗大，注射過(guò)程中，靠近模壁部分的塑料由于導(dǎo)熱性能差而冷凝，形成一層凝固的塑料層，它便起著絕熱作用，而流道中心的塑料保持熔融狀態(tài)。這種流道一定的絕熱保溫作用，但畢竟只是靠塑料自身的熱量保持一定溫度，故限制了其推廣應(yīng)用。28(2)加熱式熱流道注射模目前，廣泛應(yīng)用的熱流道注射模都是加熱式熱流道注射模。a.延伸式噴嘴加熱式熱流道注射模

主要用于單型腔模。將注射機(jī)噴嘴延長(zhǎng)，并直接與模具的澆口部分接觸，采用點(diǎn)澆口進(jìn)料。圖10-8所示為塑料層絕熱的延長(zhǎng)式噴嘴。291—型芯2—定模3—澆口襯套4—加熱圈5—延伸式噴嘴6—注射機(jī)料筒圖10-8塑料層絕熱的延伸式噴嘴30圖10-9所示為空氣絕熱的延長(zhǎng)式噴嘴，噴嘴與澆口襯套之間，澆口襯套與型腔板之間，除了必要的定位、接觸部分之外，都留有厚約1mm的間隙，此間隙為空氣所充滿，也起絕熱作用。31圖10-9

空氣絕熱的延伸式噴嘴1—型芯固定板2—型芯冷卻管3—推件板4—型芯5—定模型腔板6—澆口襯套7—定模座板8—延伸式噴嘴9—加熱圈32b.多腔的加熱式熱流道注射模圖10-10所示為多型腔彈簧針閥式澆口熱流道注射模。注射塑料產(chǎn)生的高壓使閥芯退回，將澆口開(kāi)啟，閥芯后端壓縮彈簧被壓縮，在注射壓力消除后靠彈簧壓力將澆口關(guān)閉。33圖10-10

多型腔彈簧閥式澆口熱流道注射模1—定模座板

2—熱流道板

3—噴嘴蓋

4—壓力彈簧

5—活塞桿

6—定位圈

7—主流道襯套

8—加熱器

9—針形閥

10—隔熱外殼

11—加熱器

12—噴嘴體13—噴嘴頭

14—定模型腔板

15—推件板

16—型芯34典型的加熱式熱流道系統(tǒng)由三大部分組成：熱流道板、噴嘴、溫度控制器。熱流道模具應(yīng)用需要多個(gè)環(huán)節(jié)予以保障，其中最關(guān)鍵的有兩個(gè)技術(shù)因素，一是塑料溫度的控制，二是塑料流動(dòng)的控制。35圖10－11

無(wú)流道凝料注射模具1－動(dòng)模座2－墊板3－推板4－固定板5－頂桿6－支撐板8－動(dòng)模板9－凸模111－定模板12－凹模13－墊板14－噴嘴15－熱流道板16－加熱器孔17－定模18－絕熱層19－主流道襯套20－定位環(huán)21－二級(jí)噴嘴362)氣輔成型技術(shù)氣輔成型技術(shù)是一種新型塑料成型技術(shù)，它綜合了結(jié)構(gòu)發(fā)泡成型和注射成型的優(yōu)點(diǎn)，為塑件制品設(shè)計(jì)和制造提供了靈活性和自由度。它是利用高壓惰性氣體在注射件內(nèi)部產(chǎn)生中空截面，并推動(dòng)熔體完成充模過(guò)程的一項(xiàng)技術(shù)。37氣體輔助注塑成型原理如圖10-12所示，就是當(dāng)注射機(jī)首先向型腔注射經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確計(jì)量的塑料熔體以后，緊接著通過(guò)特