熱固性塑料注塑模創(chuàng)新設(shè)計專業(yè)培訓(xùn)課程

1、熱固性塑料注塑模創(chuàng)新設(shè)計專業(yè)培訓(xùn)課程 學(xué)習(xí)目的和要求： 1、了解熱固性塑料的成型方法特點。 2、掌握熱固性塑料注塑模具的設(shè)計要點和其澆注系統(tǒng)設(shè)計的有關(guān)知識。 重點： 1、熱固性塑料注塑模具的設(shè)計要點。 2、熱固性塑料注塑模具澆注系統(tǒng)設(shè)計。 難點： 熱固性塑料注塑模具澆注系統(tǒng)設(shè)計。 11.1 概 述 加工對象：酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧樹脂等熱固性塑料 特點：優(yōu)良的耐熱和阻燃性、耐化學(xué)性、抗蠕變等，且價格低廉。 成型方法：壓制成型和壓鑄成型 手工操作繁重、復(fù)雜，成型周期又長，模具易損壞，成型質(zhì)量 不穩(wěn)定 11.1.1 成型方法特點 1生產(chǎn)效率高 2塑件固化均勻性改善 3勞動條件明顯改善4注塑件質(zhì)量

2、穩(wěn)定 11.1.2 注塑工藝特點 一工藝特點 (2)塑化溫度范圍寬 一般要求物料在7090能夠塑化，具有一定流動性。如果物料允許的塑化溫度范圍比較大就可以將實際應(yīng)用的塑化溫度提高，以便于下一階段注射。如果允許的塑化溫度范圍比較窄，一定要嚴(yán)格控制實際塑化溫度，防止溫度升高而出現(xiàn)早期硬化現(xiàn)象。并要求在注塑機的料筒中存留1530min，具有熱穩(wěn)定性。 1熱固性注塑料 (1)適宜的流動性 熱固性注塑料的拉西哥流動性般大于200mm。相對分子質(zhì)量在1000以內(nèi)的線型分子或具有少量支鏈型的分子，其流動性最好。木粉作填料的注塑塑料流動性最好，無機填料的流動性較差。玻璃纖維和紡織填料的塑料流動性最差。添加潤滑

3、劑可提高流動性，過多固化劑會降低流動性。 (3)高溫下能快速固化 固化速度快能縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率。但過快固化，會造成局部型腔特別是細(xì)小部位充填不滿。 (4)收縮率要小 比起熱固性塑料的壓制和壓鑄成型，注塑料的收縮率最大。因為成型中受到壓力最?。磺夷＞邷囟雀?，脫模后冷卻至室溫又再次收縮。另外熱固性注塑料的收縮率與填料的種類和含量有關(guān)。木粉等有機填料會使收縮率大增。礦物填料，特別是玻璃纖維充填的注塑料收縮率較小。過大的收縮率使制品尺寸變化大，又易產(chǎn)生變形翹曲。模具設(shè)計收縮率仍以模具和制品在室溫條件下的尺寸計算。由于該收縮率與注塑料品種和配方關(guān)系很大，通常又含有40以上填料，收縮率應(yīng)由生產(chǎn)廠

4、的注塑料說明書或試驗確定。 2熱固性塑料注塑機 熱固性塑料注塑應(yīng)該用專門的注塑機。這種注塑機與常用的熱塑性塑料注塑機主要有兩個方面的區(qū)別： (1)料筒加熱方式 熱固性塑料的塑化熱量主要來源是螺桿旋轉(zhuǎn)的剪切熱。料筒的外加熱主要起預(yù)熱作用，并起對料筒溫度的調(diào)節(jié)作用。單一的電熱方式易使物料過熱固化。因此，常用水或油加熱料筒。也有電加熱水結(jié)構(gòu)的料筒。另一種是油電加熱料筒，電熱僅用于預(yù)熱，塑化時調(diào)節(jié)油溫來控制料筒溫度，所以料筒溫度控制精度較高。 (2)塑化螺桿的壓縮比 由對熱塑性注塑料的23.5：1改小至1：1。長徑比由1520減小為1215，以減少對物料的剪切和摩擦作用。 3注塑工藝 (1)工藝要點

5、熱固性塑料注射中有熔體溫升的要求，所以一般取較大的注射壓力，相應(yīng)采用較高注塑速度，以獲得較高的摩擦熱，有利于縮短充模和硬化定型時間，同時還能防止熔體在流道中出現(xiàn)早期硬化，并減少制品外表的熔接痕和流動紋。 熱固性塑料在模具中進(jìn)行固化反響，會產(chǎn)生縮合水和低分子揮發(fā)物，模具型腔必須設(shè)有暢通的排氣系統(tǒng)。否那么會在塑件外表留下氣泡和殘缺。固化成型時間按最大壁厚計算，一般為812smm，快速固化的注塑料57smm。 (2)存在的問題 熱固性塑料中的填料，如玻璃纖維在螺桿剪切作用中會受損；而布屑、紙片等大顆粒填料難于進(jìn)料，不但物料的流動性差，而且對螺桿和模具等磨損作用大，又使注塑件取向較嚴(yán)重，產(chǎn)品易翹曲變形

6、。 塑件中的嵌件的安放受成型速度等限制，不能過多和安放過慢。 澆注系統(tǒng)凝料只能作廢料處理。 熱固性注塑的設(shè)備和模具本錢高，而且耗能也大。2 模內(nèi)流動和固化 熱塑性塑料熔體充模，流速沿斷面呈拋物線分布，如圖11-2(a)所示。 熱固性塑料熔體充模時，流速沿斷面呈 “活塞流 分布，如圖112(b)所示。 熱固性塑料熔體溫度均勻一致，沒有明顯的內(nèi)外層。因此注塑充模塑件在整個斷面上有較均勻一致力學(xué)和電絕緣性能。但是這種充模流動，在模具高溫模壁處的流速很高，對模壁產(chǎn)生很大摩擦磨損。 熱固性塑料充模后固化交鏈成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不會出現(xiàn)大分子鏈的取向，也很少產(chǎn)生熔體破裂現(xiàn)象。 熱固性塑料熔體在充模過程中，模內(nèi)

7、熔體受熱時，一方面由于分子鏈活動性增大使粘度降低；但另一方面因固化反響而使粘度大增。如圖11-3所示，是兩個相反的綜合影響結(jié)果。 綜上所述，熱固性塑料注塑模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須考慮如下特點。 1 制品尚未固化前樹脂粘度比熱塑性塑料低，對于001002mm縫隙也會溢出。 2 制品成型后硬而脆。其分型面上飛邊和鉆入縫隙溢料使清理困難。易破碎的小片會磨損模具外表。 3 熱固性塑料的摩擦系數(shù)和收縮率較小。塑件對型芯包緊力較小，開模時易滯留在型腔的一側(cè)。 4 塑料熔體對模具成型外表有較嚴(yán)重的磨蝕磨損。 5 模具工作溫度遠(yuǎn)高于室溫，使室溫下的裝配間隙很難控制使工作時的運動零件產(chǎn)生咬死和拉毛現(xiàn)象。 11.

8、2 模具設(shè)計要點 11.2.1 型腔數(shù)目確定 應(yīng)以保證足夠大的鎖模力，防止分型面上出現(xiàn)飛邊來確定型腔數(shù)。 其中，n為由鎖模力決定的型腔數(shù)；F為注塑機的鎖模力(N)；Pc為型腔內(nèi)塑料熔體的壓力(MPa)；B為流道和澆口在分型面上的投影面積(mm2)；A為每個制件在分型面上的投影面積(mm2)。根據(jù)經(jīng)驗，酚醛塑料成型時型腔壓力Pc為3040MPa，氨基塑料Pc為4060MPa，不飽和聚酯Pc為1020MPa。 還需校核塑料熔體在料筒中的存留時間 b。使 b不得超過熔體狀態(tài)的維持時間。目前，該允許維持時間 b 46min,有 所以，每次實際注塑量為注塑后料筒中存料的0.70.8較為適宜。因為料筒中存

9、料總量一定。倘假設(shè)注塑量過少，會造成塑件上有過早固化硬塊。甚至必須經(jīng)常對空噴射，以防止塑料在料筒中固化。 11.2.2 分型面設(shè)計 防止分型面處溢料或減小溢料飛邊厚度的措施： 1盡可能減小分型面處動、定模的實際接觸面積，以利于加工和裝配時提高接觸面的平行度，增大接觸面處的閉合壓力，增加模具閉合的緊密性 。將分型面除型腔和澆注道所在區(qū)以外局部削去0.51.0mm，如圖11-5所示。 2分型面上盡量不設(shè)與成型無關(guān)的孔穴或凹坑，如螺釘固定孔、銷釘孔等應(yīng)設(shè)計為盲孔。對于難以防止的孔，應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離型腔，并防止與排氣槽連通以防止這些孔內(nèi)溢入塑料，難以清理。 3盡量防止減少或防止在分型面上出現(xiàn)溢料飛邊，或盡

10、可能使可能溢料的方向垂直于分型面。 4分型面應(yīng)具有一定硬度，接觸部位的硬度應(yīng)能到達(dá)5257HRC，非接觸部位的硬度也應(yīng)高于30HRC。 11.2.3 成型零件設(shè)計 1. 考慮熱固性塑料注塑收縮率的離散性較大 2. 計算得模具型腔尺寸中減去毛邊值。 3. 成型零件設(shè)計應(yīng)盡量防止鑲拼結(jié)構(gòu) 4. 型腔和型芯一般都應(yīng)經(jīng)過熱處理淬硬 5. 成型零件常用鍍硬鉻后拋光來提高光潔度 6. 型腔外表粗糙度應(yīng)在Ra0.20以下 2降低外表粗糙度。熱塑性注塑模運動零件配合面一般為Ra 1.60，很少小于0.80，熱固性注塑模運動零件配合面應(yīng)不超過Ra0.40。 3采用鍍鉻或采用固體潤滑劑。鍍鉻是為了增加外表耐磨性，

11、某些小孔、深孔不易鍍鉻，可采用耐高溫的石墨類固體潤滑劑減少磨損。 4采用無摩擦磨損的配合方式。對于頂桿、脫件板等的頂出局部，應(yīng)盡可能改用錐面配合，閉模狀態(tài)無間隙或僅極小間隙，推件時無摩擦。 11.2.4 對相對運動零件的要求 采取下述措施防止或減少磨損。 1.提高配合面硬度。一般情況下應(yīng)到達(dá)HRC5458，特殊情況下達(dá)HRc60以上。 11.2.5 嵌件和安裝 熱固性塑料制品中假設(shè)要安放嵌件，首先要防止熔體鉆料，其次要求安裝快速。安放嵌件要求： 1盡量采用臺肩式嵌件 2提高嵌件與模具的配合精度 3保證嵌件定位的穩(wěn)定性 11.2.6 某些機構(gòu)的設(shè)計特點 熱固性塑料由于溢料間隙小，給模具頂出機構(gòu)提

12、出特殊要求。頂桿頂出機構(gòu)常用。 1脫件板機構(gòu) 脫件板上的孔與型芯的配合間隙比熱塑性注 塑模中要求的要小，且要求脫件板淬硬。封閉式敞開式 2頂管和推塊機構(gòu)必須防止采用整體式、凸肩式頂管，應(yīng)該采用兩腳式扇形式頂管或開窗式直通式頂管。3頂桿脫模 頂桿機構(gòu)是最適用于熱固性注塑模的脫模機構(gòu)，頂桿頂出端采用圓柱面配合，容易到達(dá)配合要求，溢入的塑料也可以從配合段下段孔的擴大局部逸出。 11.2.7 排氣系統(tǒng)設(shè)計 熱固性塑料注塑模不但要排出型腔中的空氣，還有固化反響所產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體，因此，排氣量大。在澆口前的分流道就應(yīng)該開始排氣。排氣槽寬度就等于分流道寬度，在分型面上深度取0.12 mm左右。一般在型腔四周

13、均應(yīng)當(dāng)排氣，在料流末端更應(yīng)保證排氣暢通。分型面上排氣槽寬度38mm，深度0.06 O.18mm，如圖11-10(a)所示，排氣槽相互間隔至少25mm。排氣糟允許物料溢出，并有與型腔外表相同的粗糙度和硬度。但遇到小型板件，排氣量又不大，那么用約0.06mm淺的排氣槽，使飛邊去除容易。也有在芯柱上開設(shè)排氣隙，見圖11-10(b )。在芯柱外圓上磨出34個深0.050.075mm的平面，然后經(jīng)中心引氣孔導(dǎo)出氣體。返回 排氣槽在分型面排氣槽在芯柱燒結(jié)塊排氣 11.2.8 澆口部位的鑲塊 熱固性注塑模澆口部位的磨損特別嚴(yán)重，需定期更換修復(fù)，因此采用澆口鑲塊形式，用硬質(zhì)合金制造。 11.2.9 模具絕熱

14、熱固性注塑模的模具溫度一般在160210之間，動、定模的模具安裝底板之外都要增加絕熱墊層，防止模具向注塑機模板上散熱。 返回 熱固性塑料注塑模加熱系統(tǒng)使用最多的是電熱棒，也有用電熱板。其加熱功率計算見第九章，應(yīng)該用兩絕熱板之間的模具總重量計算。也有一個專用經(jīng)驗公式:W = 02V (11-3) 式中 W加熱器功率(W)； V被加熱模具體積(cm3)。 動模和定模分別設(shè)置測溫?zé)犭娕?，以自動控制模具溫度，使成型外表溫差?.5之內(nèi)。表11-1為局部熱固性塑料注塑成型模具溫度提供了參考。 11.3.1 主流道和冷料井 1. 為加快升溫速度，將主流道設(shè)計得比較細(xì)小，以增加單位體積的傳熱比外表積和摩擦生

15、熱量。與熱塑性塑料注塑模具相同，臥式注塑機用模具主流道呈圓錐形，角式注塑機用模具主流道多呈圓柱形或橢圓形。熱塑性與熱固性注塑模其錐形主流道尺寸與注塑機噴嘴尺寸關(guān)系如表11-2： 11.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計 2.熱固性注塑機噴嘴孔徑一般為58毫米(熱塑性注塑機多為36毫米)，小于主流道襯套上的凹面球面半徑。倒錐形硬料井Z型頭拉料桿環(huán)形槽硬料井 3.拉料腔頂拉腔 收集前鋒硬料 11.3.2 分流道 分流道斷面形狀：圓形、梯形、U字形、半圓形、矩形等。從流動阻力來看，圓形最?。粚挾群透叨戎扔蟮木匦?，流動阻力愈大。從傳熱效果來看，以狹長的矩形比外表積流道表壁面積與容積比值最大，傳熱效果最好，而圓形比外

16、表積最小，傳熱效果最差。從加工難易程度來看，圓形最難加工，其它形狀加工容易。 選擇分流道的斷面形狀應(yīng)結(jié)合其長度綜合考慮；分流道較長時，為防止流動阻力過大，宜選用圓形、梯形或U字形分流道；分流道很短時傳熱面積成為主要矛盾，宜用薄而寬的矩形分流道，特別是壓鑄模具，其分流道一般都很短。但注塑模具最常用的還是梯形分流道。 分流道的斷面尺寸由制件大小決定，熱固性注塑模與熱塑性注塑模并無本質(zhì)的不同，其斷面積可按下式進(jìn)行初步估算： A=0.26W+20 上式適用于酚醛塑料粉及其類似的熱固性塑料。截面高度的大小，那么根據(jù)成型體積、制品的厚度、幾何形狀和復(fù)雜程度確定，小型：24mm 大型：48mm。 分流道的布

17、置：平衡式和非平衡式。 最好取平衡式布置，即由主流道到各型腔的流動距離、斷面尺寸及形狀和轉(zhuǎn)彎角度都是對應(yīng)相等的，這樣可保證各型腔均衡的進(jìn)料和補料，使各制品性能一致，且不易出現(xiàn)由于不連續(xù)進(jìn)料所造成的缺陷。但另一方面分流道的距離應(yīng)盡可能短，平衡式布置常會造成分流道過長。這時應(yīng)對其利弊全面考慮。 11.3.3 型腔位置 型腔在分型面上的布置應(yīng)力求其投影面積中心與注塑機的鎖模力中心相重合。對于普通臥式注塑機其鎖模力的中心在料筒中心線上，即在模具的主流道中心線上。型腔在分型面上的布置應(yīng)力求受熱均勻 11.3.4 澆口位置設(shè)計 澆口的設(shè)計原那么： 1.防止熔體破碎和噴射所造成的缺陷。 2考慮定向方位對制品性能的影響。 纖維狀填料定向方向與流動方向垂直。 3有利于流動、排氣和補料。 4減少熔接痕，增強熔接牢度。 5考慮流動距離比，即Lt。 6防止料流將型芯或嵌件擠歪變形。 11.3.5 澆口形狀和尺寸的設(shè)計 對澆口入口端倒角，使料流平滑過渡，以減少塑料對澆口的磨損。澆口部位宜用特種鋼材制造。國外采用鎢、鉻、鋁硬質(zhì)合金，并作成可以局部更換的結(jié)構(gòu)。澆口截面的高度可取大些。澆口斷面要適宜，體積要小。熱固性塑