塑料模具(改XXXX-10-10)

塑料模具第六章注塑成型工艺与注塑模6.1塑料塑料的定义:以合成树脂为主要成份，加入适量的添加剂而组成,在一定的温度压力下可塑制成具有一定结构形状,能在常温下保持其形状不变的材料.树脂：指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物。添加剂包括：增塑剂、润滑剂、稳定剂、填料、调色剂,还有阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂和加工助剂等等塑料的分类热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料，如酚醛塑料、环氧塑料等。主要用于隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等在恶劣环境中使用的塑料，大部分是热固性塑料，最常用的应该是炒锅锅把手和高低压电器。热塑性塑料指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料。我们日常生活中使用的大部分塑料属于这个范畴。塑料的特性1）质量轻：密度一般在0.8～2.2g/cm3左右2）比强度高：强度与重量之比称为比强度3）化学稳定性好：一般对酸、碱、盐等化学药品，均有良好的抗腐蚀能力4）电性能优良：具有优良的绝缘性能，极小的介电损耗和优良的耐电弧性能5）减摩、耐磨性能优良、自润滑性好：可制造各种自润滑轴承，齿轮和密封圈等6）吸震和消声性能好：广泛用于制造齿轮、轴承等7）成型加工方便：可一次成型出复杂的塑件，机加工也比金属容易不足：如刚性差，收缩率大、尺寸精度低，耐热性差，易老化等塑料成型工艺特性1）流动性2）收缩性3）结晶性4）硬化特性5）吸湿性与热敏性6.1.1塑件的工艺性指塑件在满足使用要求的前提下，其结构应尽可能符合成型工艺要求，从而简化模具结构，降低生产成本。塑件结构设计时，应考虑的因素：1）塑料的物理与力学性能、电性能、耐化学腐蚀性能和耐热性能等。2）塑料的成型工艺性，如流动性、收缩率。3）模具的总体结构，特别是抽芯与脱模的复杂程度。4）模具零件的形状及其制造工艺。5）塑件的外观质量。工程塑料模塑塑料件尺寸公差国家标准国家标准（GB/T14486—93），见表7.2–公差代号为MT，分7级，每一级又分为A、B两部分–A为不受模具活动部分影响尺寸的公差，B为受模具活动部分影响尺寸的公差（如受水平分型面溢边厚薄的影响，压缩件高度方向的尺寸）；–只规定标准公差值，上下偏差可根据塑件的配合性质来分配。–塑件公差等级的选用与塑料品种有关6.1.1塑件的几何形状1.表面形状2.壁厚3.脱模斜度4.塑件的圆角5.塑件的加强肋6.塑件的支撑面及凸台7.塑件上孔的设计1.表面形状播放动画2.壁厚同一塑件壁厚尽可能一致，否则会因冷却或固化速度不均产生内应力，影响塑件的使用。塑件壁厚不一致时，应适当改善塑件结构3.脱模斜度脱模斜度：塑件冷却时的收缩会使它抱紧模具型芯或型腔中的凸起部分，为了便于从塑件中抽出型芯或从型腔中脱出塑件，防止脱模时擦伤塑件。在设计塑件时，必须使塑件内外表面沿脱模方向留有足够的斜度，在模具上即称为脱模斜度。3.脱模斜度7.塑件上孔的设计孔设计时应不能削弱塑件的强度，在孔与孔之间、孔与边壁之间应留有足够的距离。孔径~1.51.5~33~66~1010~1818~30孔间距、孔边距1~1.51.5~22~33~44~55~78.嵌件在塑件内嵌入其它零件形成不可卸的连接，所嵌入的零件即称为嵌件嵌件的材料一般为金属材料，也有用非金属材料的，例如玻璃、木材或已成型的塑件等作用：–镶入嵌件可提高塑件的强度、硬度、耐磨性、导电性、导磁性等，或者是增加塑件的尺寸、形状的稳定性，或者是降低塑料的消耗，起紧固连接作用嵌件金属嵌件的设计原则1）嵌件应可靠地固定在塑件中2）嵌件在模具内的定位应可靠3）嵌件周围的壁厚应足够大金属嵌件周围塑料层的厚度mm图例金属嵌件直径D周围塑料层最小厚度C顶部塑料层最小厚度H≤41.50.84~82.01.58~123.02.012~164.02.516~255.03.0嵌件6.1.2注塑成型设备塑料成型设备随塑料成型工艺不同而不同，常用的设备：–注射机–液压机–挤出机等1.注射机分类按外形可分为卧式、立式和角式注射机。按传动方式分为机械式、液压式和机械液压联合作用式。按用途分为通用注射机和专用注射机。注射机分类–2.按塑化方式分：–柱塞式注射机：结构简单，但塑化不均匀，注射压力损失大，且注射容量极其有限（多在60cm3以下）故只适用于小型模具生产，立式注射机及角式注射机多采用此注射系统。–螺杆式注射机：塑化充分，注射量大，适用的塑料品种范围广，因此在注射机中被广泛采用。螺杆式较柱塞式多一旋转动作，产生分力(Ft)，可使材料在螺旋槽间产生混炼作用，增加了塑化能力。螺杆式注射机与柱塞式注射机的比较立式注射机占地面积较小，模具装卸、动模侧安放嵌件方便重心较高，不稳定，加料不方便，推出的塑件要人工取出，不易实现自动化生产注射系统一般为柱塞结构，注射量小于60g角式注射机结构简单，可利用开模时丝杠转动对有螺纹的塑件实现自动脱卸。注射系统一般为柱塞结构，注射量小于60g。2.结构组成注射系统合模锁模系统操作控制系统1锁模液压缸2顶杆3移动模板4固定模板5料筒及螺杆6料斗7注射液压缸3.塑料注塑机主要技术参数1）公称注射量指对空注射的条件下，注射螺杆或柱塞作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量。选择设备时，实际注射量应为注射机公称注射量的25%~70%为宜2）注射压力注射压力过低，塑料不易充满型腔；注射压力过高，塑件容易产生飞边，难以脱模，同时塑件易产生较大的内应力。3）锁模力当高压的塑料溶体充满模具型腔时，会产生使模具分型面涨开的力锁模力必须大于涨开力。用公式表示为：式中Fz——塑料熔体在分型面的涨开力，N；p——型腔压力，一般为注射压力的80%左右，通常取20~40MPa；n——型腔数量；A——单个塑件在模具分型面上的投影面积，mm2；A1——浇注系统在模具分型面上的投影面积，mm2；Fp——额定锁模力，N。pzFAnApF)(14）合模装置的基本尺寸模板尺寸：模板尺寸为L×H，拉杆间距为L0×H0。模具模板尺寸必须在注射机模板尺寸及拉杆间距尺寸规定范围之内，模板面积大约为注射机最大成型面积的4～10倍。模具最大开合模行程指模具开启时，注射机移动模板与固定模板之间的最大距离。L=S+Hmax式中L—模具最大开模行程，mm；S—移动模板行程，mm；Hmax—模具最大厚度，mm。一般最大开合模行程为塑件最大高度的3～4倍，移动模板的行程要大于塑件高度的2倍6.2塑料注射模塑工艺及注塑模6.2.1注射成形原理6.2.2注射模塑工艺6.2.3注射模塑工艺条件6.2.1注射成形原理指将颗粒状或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中,经过加热熔化呈熔融状态后,通过注射机的螺杆或柱塞的作用，将熔融塑料射入闭合的模具型腔，经过保压、冷却、硬化定型后，即可得到由模具成型出的塑件。注射成型使用的模具即为注射模（注塑模）颗粒、粉状塑料注射机料筒加热熔融充模冷却固化塑件注射模塑工艺成型前准备：–对原料外观的检验及工艺性能的测定、预热和干燥–注射机料筒的清洗–嵌件的预热和脱模困难时脱模剂的选用等–有时还需对模具进行预热。注射过程一般包括：加料、塑化、充模、保压、倒流、冷却和脱模等–1）加料：将粒状或粉状塑料加入到注射机的料斗中–2）塑化：加入的塑料在料筒中进行加热，使其由固体颗粒转变成熔融状态并具有良好的可塑性–3）充模：塑化好的熔体被柱塞或螺杆推挤至料筒前端，经过喷嘴、模具浇注系统进入并充满型腔。–4）保压：模具中熔体冷却收缩时，柱塞或螺杆迫使料筒中的熔料不断补充到模具中，成型出形状完整、质地致密的塑件–5）倒流：保压结束后，柱塞或螺杆后退，型腔中熔料压力比浇口前方高，如浇口未冻结，型腔中的熔料通过浇口流向浇注系统如保压结束时浇口已冻结，就不存在倒流。–6）冷却：从浇口处的塑料熔体完全冻结时起到塑件将从模腔内推出为止的全部过程–7）脱模：塑件冷却到一定的温度即可开模，在推出机构的作用下将塑件推出模外。后处理包括：退火和调湿处理。2.注塑成型工艺参数注射模塑最主要的工艺条件是温度、压力和时间。1）温度，需要控制的温度主要有料筒温度、喷嘴温度、模具温度。2）压力，包括塑化压力和注射压力。3）时间合模时间、注射时间、保压时间、模内冷却时间和其他时间。