1、河南机电高等专科学校：杨占尧 模块十一模块十一 热固性塑料注塑模设计热固性塑料注塑模设计 内容简介：内容简介：本模块主要讲述热固性塑料的成型方法和特点；热固性塑料注塑模具的设计要点，包括型腔数目的确定、分型面的设计、成型零件的设计、嵌件的安装要求、排气系统的设计等内容；浇注系统设计，包括主流道、分流道、型腔位置、浇口位置形状尺寸的设计等。河南机电高等专科学校：杨占尧 模块十一模块十一 热固性塑料注塑模设计热固性塑料注塑模设计 学习目的和要求：学习目的和要求：1、了解热固性塑料的成型方法特点。2、掌握热固性塑料注塑模具的设计要点和其浇注系统设计的有关知识。河南机电高等专科学校：杨占尧 模块十一模
2、块十一 热固性塑料注塑模设计热固性塑料注塑模设计 重点：重点：1、热固性塑料注塑模具的设计要点。2、热固性塑料注塑模具浇注系统设计。难点：难点：热固性塑料注塑模具浇注系统设计。河南机电高等专科学校：杨占尧 模块十一模块十一 热固性塑料注塑模设计热固性塑料注塑模设计11.1 概述11.2 模具设计要点11.3 浇注系统设计河南机电高等专科学校：杨占尧 11.1 11.1 概概 述述 热固性塑料可供注塑种类有酚醛塑料、氨基塑料、不饱和聚酯、DAP塑料、环氧树脂、有机硅、聚酰亚胺和聚丁二烯等。它们都是塑料工业的重要材料。与热塑性塑料相比它们通常有优良的耐热和阻燃性、耐化学性、抗蠕变等，且价格低廉。它
3、们曾长期采用传统的压制成型和压铸成型方法，手工操作繁重，成型周期又长。用先进的注塑成型方法可成倍地提高生产效率。今后，大部分热固性塑料制品将用注塑成型方法生产。河南机电高等专科学校：杨占尧 11.1.1 成型方法特点成型方法特点 1生产效率高 与传统的压制和压铸成型相比，热固性注塑时由于塑料先在料筒中经过加热塑化，塑化后的塑料又在螺杆或柱塞推挤下流经喷嘴和浇注系统进一步摩擦加热在进入闭合的模腔后，已经达到了能够快速固化反应的温度。同时，由于采用能够快速固化的塑料，使固化反应时间大大缩短。以壁厚6.35mm塑件为例，采用不同成型方法所需净固化时间分别为：末预热的粉状料压制成型 60s 高频预热压
4、制成型 40s 高频预热压铸成型 30s 注塑成型 24s 河南机电高等专科学校：杨占尧 值得指出的是，随塑件壁厚增加，采用热固性注塑比压制和压铸成型所需固化时间缩短更明显。图11-1是采用以上3种成型方法，固化时间与塑件壁厚关系比较。经验证明，对于厚壁塑件和带筋塑件，热固性注塑的固化时间比类似的热塑性注塑件冷却变硬时间更短。因此，对于成型大型厚壁塑件，热固性注塑更具有独特优越性。热固性注塑使生产效率提高，不仅是由于净固化时间减少，也由于不需要对塑料预热和预压(压锭)工序，只需将松散料加入注塑机料斗即可。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 2塑件固化均匀性改善 由于热
5、固性注塑时进入模腔的是已经塑化均匀、内外温度基本一致的塑料，可以使内外层固化比较均匀，而压制成型时加入模腔的是松散或预压为锭的加料，尚需从模壁由热传导从外向里对塑料传递热量，使内、外层有明显温差，外层固化较早较快，内层固化较晚较慢，产生内外层固化程度的明显差别，常常出现外层固化过分内层仍固化不足的现象，对塑件性能不利。由于热固性注塑件在整个断面上固化较均匀一致，赋予塑料良好的电绝缘性能，某些力学性能也得到改善。河南机电高等专科学校：杨占尧 3劳动条件明显改善 热固性注塑比压制、压铸成型的自动化程度高，使操作人员劳动强度和工作条件都明显改善，特别是向料斗中加料是密闭加料，减少了粉尘飞扬的危害。河
6、南机电高等专科学校：杨占尧 11.1.2 11.1.2 注塑工艺特点注塑工艺特点 热固性塑料注塑成型是一项新技术，还处于发展阶段。其成型模具的设计与注塑工艺、注塑物料和注塑设备密切相关。（一）工艺特点 热固性塑料注塑有别于热塑性塑料。热固性塑料的注塑料加入料筒，通过螺杆旋转产生剪切热和料筒的外加热，使之在较低温度(约55105)熔融。然后在高压下将稠胶状的物料注入模具。在加热(约达150200)高温作用下，进行化学交联反应，经保压后固化成型。最后开模顶出取得成型制品。河南机电高等专科学校：杨占尧 1热固性注塑料 热固性塑料的注塑料应经改性后制成粒子、粉状或液态等供应。现今大多以粒子供应，仅环氧
7、注塑料是液态的。对热固性塑料的注塑料有下列要求。(1)合适的流动性 热固性注塑料的拉西哥流动性般大于200mm。相对分子质量在1000以内的线型分子或具有少量支链型的分子，其流动性最好。木粉作填料的注塑塑料流动性最好，无机填料的流动性较差。玻璃纤维和纺织填料的塑料流动性最差。添加润滑剂可提高流动性，过多固化剂会降低流动性。河南机电高等专科学校：杨占尧 (2)塑化温度范围宽 一般要求物料在7090能够塑化，具有一定流动性。并要求在注塑机的料筒中存留1530min，具有热稳定性。添加稳定剂可在较低温度下阻止交联固化。这对温流道注塑模成型尤其重要。河南机电高等专科学校：杨占尧 (3)高温下能快速固化
8、 固化速度快能缩短成型周期，提高生产效率。但过快固化，会造成局部型腔特别是细小部位充填不满。(4)收缩率要小 比起热固性塑料的压制和压铸成型，注塑料的收缩率最大。因为成型中受到压力最小；且模具温度高，脱模后冷却至室温又再次收缩。另外热固性注塑料的收缩率与填料的种类和含量有关。木粉等有机填料会使收缩率大增。矿物填料，特别是玻璃纤维充填的注塑料收缩率较小。过大的收缩率使制品尺寸变化大，又易产生变形翘曲。模具设计收缩率仍以模具和制品在室温条件下的尺寸计算。由于该收缩率与注塑料品种和配方关系很大，通常又含有40以上填料，收缩率应由生产厂的注塑料说明书或试验确定。河南机电高等专科学校：杨占尧2热固性塑料
9、注塑机 热固性塑料注塑应该用专门的注塑机。这种注塑机与常用的热塑性塑料注塑机主要有两个方面的区别：(1)料筒加热方式 热固性塑料的塑化热量主要来源是螺杆旋转的剪切热。料筒的外加热主要起预热作用，并起对料筒温度的调节作用。单一的电热方式易使物料过热固化。因此，常用水或油加热料筒。也有电加热水结构的料筒。另一种是油电加热料筒，电热仅用于预热，塑化时调节油温来控制料筒温度，所以料筒温度控制精度较高。(2)塑化螺杆的压缩比 由对热塑性注塑料的23.5：1改小至1：1。长径比由1520减小为1215，以减少对物料的剪切和摩擦作用。河南机电高等专科学校：杨占尧 3注塑工艺 (1)工艺要点 热固性塑料注塑过
10、程中，物料在料筒中处于粘度最低的熔融状态。塑料熔体的粘度及其流动阻力与填料品种、比例和形状尺寸关系很大，需有相适应的注塑压力。必须综合考虑摩擦热的因素。一般采用较高注塑速度，以获得较高的摩擦热，有利固化。热固性塑料在模具中进行固化反应，会产生缩合水和低分子挥发物，模具型腔必须设有畅通的排气系统。否则会在塑件表面留下气泡和残缺。固化成型时间按最大壁厚计算，一般为812smm，快速固化的注塑料57smm。河南机电高等专科学校：杨占尧 (2)存在的问题 目前热固性塑料注塑品种已有一百多种，但国内生产品种尚少，还需提高材料性能。热固性塑料中的填料，如玻璃纤维在螺杆剪切作用中会受损；而布屑、纸片等大颗粒
11、填料难于进料。不但物料的流动性差而且对螺杆和模具等磨损作用大。又使注塑件取向较严重，产品易翘曲变形。塑件中的嵌件的安放受成型速度等限制，不能过多和安放过慢。最突出的问题是浇注系统凝料只能作废料处理。尤其是一模多腔小制件，浪费率达1525，甚至更高。故采用无浇注系统凝料的流道模具有重大意义。应看到热固性注塑的设备和模具费用比其他加工工艺方法高几倍，而且耗能也大。单模具加热就占耗能14。河南机电高等专科学校：杨占尧2 模内流动和固化 塑性塑料熔体充模时模壁温度低于熔体温度，使靠近模壁处的熔体迅速冷却生成冻结皮层。靠近冻结层处熔体粘度高于中心层，流速沿断面呈抛物线分布，如图11-2(a)所示。热固性
12、塑料熔体充模时，模壁温度高于熔体温度，不会产生冻结层。接触模壁处熔体因受到加热反而使粘度降低。除紧邻模壁薄层因摩擦阻力流速较低外，整个断面流速分布相近，形成“活塞流”，如图112(b)所示。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 热固性塑料熔体的充模流速分布特性，与粉状料压制成型相比，模腔中充模终止时的塑料熔体温度均匀一致，没有明显的内外层，固化程度不易区别。因此注塑充模塑件在整个断面上有较均匀一致力学相电绝缘性能。但是这种充模流动，在模具高温模壁处的流速很高，对模壁产生很大摩擦磨损。特别是在流道和型腔的窄狭通道处，壁面磨损更甚。热固性塑料充模后固化交链成三维网状结构，不
13、会出现大分子链的取向，也很少产生熔体破裂现象。但是纤维状的填料在充横流动中会出现流动取向，使制品在流动方向的力学性能和收缩率高于垂直流动方向。河南机电高等专科学校：杨占尧 热固性塑料熔体在充模过程中，近模壁处的流速高且速度梯度大，与模腔面的给热系数高，又会产生不容忽视的摩擦热。这使充模熔体很快达到固化温度。与其他成型方法比较，同样厚度制品固化反应时间最短；若制品愈厚，固化时间缩短更明显。这使模具温度控制较为困难。模温偏低会延长固化周期，或使固化不完全，致使塑件性能下降。倘若模温偏高，低粘度熔体会到处钻模形成飞边。靠近模壁的熔体粘度迅速越过最低点而过早固化，会使塑件表层发暗出现流痕和粘模。局部熔
14、体过早固化，还会使塑件某些部分缺料。模内熔体受热时，一方面由于分子链活动性增大使粘度降低；但另一方面因固化反应而使粘度大增。如图11-3所示，是两个相反的综合影响结果。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 综上所述，热固性塑料注塑模具的总体结构设计时必须考虑如下特点。1 制品尚未固化前树脂粘度比热塑性塑料低，对于001002mm缝隙也会溢出。2 制品成型后硬而脆。其分型面上飞边和钻入缝隙溢料使清理困难。易破碎的小片会磨损模具表面。3 热固性塑料的摩擦系数和收缩率较小。塑件对型芯包紧力较小，开模时易滞留在型腔的一侧。4 塑料熔体对模具成型表面有较严重的磨蚀磨损。5 模具工
15、作温度远高于室温，使室温下的装配间隙很难控制使工作时的运动零件产生咬死和拉毛现象。河南机电高等专科学校：杨占尧 11.2 11.2 模具设计要点模具设计要点 许多重要设计步骤，如模具的强度和刚度计算等，与热塑性塑料注塑模相同或相似，这里从简。典型注塑模具如图11-4所示。它和热塑性注塑模结构类似，即包括型腔、浇注系统、导向零件、顶出装置、分型抽芯机构、排气孔等。在注射机上也采取相同的安装方法，用定位圈定位。其分流道和浇口、排气孔等的开设更类似于压铸模具，模具多采用电加热以满足物料迅速固化的要求。热固性塑料注塑模也有其特点，例如排气量大，注塑压力和速度比较高，应考虑其排气和磨损的问题。河南机电高
16、等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 11.2.1 11.2.1 型腔数目确定型腔数目确定 应以保证足够大的锁模力，防止分型面上出现飞边来确定型腔数。其中，n为由锁模力决定的型腔数；F为注塑机的锁模力(N)；Pc为型腔内塑料熔体的压力(MPa)；B为流道和浇口在分型面上的投影面积(mm2)；A为每个制件在分型面上的投影面积(mm2)。根据经验，酚醛塑料成型时型腔压力Pc为3040MPa，氨基塑料Pc为4060MPa，不饱和聚酯Pc为1020MPa。)8.06.0(1BPFAnc河南机电高等专科学校：杨占尧 还需校核塑料熔体在料筒中的存留时间 b。使 b不得超过熔体状态的维持时间。
17、目前，该允许维持时间 b 46min,有 所以，每次实际注塑量为注塑后料筒中存料的0.70.8较为合适。倘若注塑量过少，会造成塑件上有过早固化硬块。甚至必须经常对空喷射，以防止塑料在料筒中固化。bbbGG河南机电高等专科学校：杨占尧 11.2.2 11.2.2 分型面设计分型面设计 应该尽可能减小分型面处动、定模的实际接触面积，目的是增大接触面处的闭合压力，增加模具闭合的紧密性，避免分型面处溢料或减小溢料厚度。应将分型面除型腔和浇注道所在区以外部分削去0.51.0mm，如图11-5所示。分型面处尽量减少穿通的孔或凹槽，如螺钉固定孔、销钉孔等应设计为盲孔。对于难以避免的孔，应尽可能远离型腔，并避
18、免与排气槽连通以避免这些孔内溢入塑料，难以清理。河南机电高等专科学校：杨占尧 分型面应具有比热塑性注塑模较高的硬度，以避免末清理干净的树脂碎片在闭模时压伤分型面造成麻点，即使是非分型面部分硬度也不应低于HRC30。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 11.2.3 11.2.3 成型零件设计成型零件设计 成型零件工作尺寸的计算方法与热塑性塑料注塑模具相同。但在设定成型收缩率时应注意到热固性塑料注塑收缩率的离散性较大，如酚醛塑料注塑收缩率为0.7%1.2%。此外，在计算型腔深度尺寸时，要计入分型面上毛边厚度0.050.1mm，即将计算得模具型腔尺寸中减去毛边值。成型零件设
19、计应尽量避免镶拼结构，以免熔体钻模。整体镶嵌式型腔常被采用。型腔表面粗糙度应在Ra0.20以下。河南机电高等专科学校：杨占尧 型腔和型芯一般都应经过热处理淬硬。表面硬度有HRC 4045的析出硬化钢，SM2和PMS用于高精度的中小型模具。为提高耐磨性，也常用合金工具钢9Mn2V、5Cr2MnMo、9CrWMn，具有HRC5357。含有矿石粉或玻璃纤维等硬质填料时，要求HRC5862。成型零件常用镀硬铬后抛光来提高光洁度；提高耐磨性并防腐和防锈，延长模具使用寿命。镀铬层厚度在0.030.08mm之间。河南机电高等专科学校：杨占尧 11.2.4 11.2.4 对相对运动零件的要求对相对运动零件的要
20、求 凡可能接触到塑料的配合面间，配合间隙(双边)一般应不超过0.03mm，这不仅对零件加工提出了较严要求，即使制造上达到了这一要求，模具工作中由于加热也会使单边间隙变化，不是超过溢料间隙，就是单面接触，在较高工作温度下极易磨损，仍应采取下述措施避免或减少磨损。1.提高配合面硬度。一般情况下应达到HRC5458，特殊情况下达HRc60以上。河南机电高等专科学校：杨占尧 2降低表面粗糙度。热塑性注塑模运动零件配合面一般为Ra 1.60，很少小于0.80，热固性注塑模运动零件配合面应不超过Ra0.40。3采用镀铬或采用固体润滑剂。镀铬是为了增加表面耐磨性，某些小孔、深孔不易镀铬，可采用耐高温的石墨类
21、固体润滑剂减少磨损。4采用无摩擦磨损的配合方式。对于顶杆、脱件板等的顶出部分，应尽可能改用锥面配合，闭模状态无间隙或仅极小间隙，推件时无摩擦。河南机电高等专科学校：杨占尧 11.2.5 11.2.5 嵌件和安装嵌件和安装 热固性塑料制品中若要安放嵌件，首先要防止熔体钻料，其次要求安装快速。因此通常在模外将嵌件装在嵌件杆或嵌件套上，然后整体装入。防止钻料方法，其一是采用台肩式嵌件杆如图11-6（a）所示。该台肩也有制成锥面并与圆柱组合，见图11-6(b)。金属嵌件旋入嵌件杆后置于模内，还要防止嵌件杆与嵌件接触端面间被钻料。其二是提高嵌件杆和棋具上插孔的配合精度，它们之间单边间隙在0.010.02
22、mm之间。应先加工孔，然后配磨和配研成型杆，再镀铬抛光，并保证多个嵌件杆的互换性。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 11.2.6 11.2.6 某些机构的设计特点某些机构的设计特点 热固性塑料由于溢料间隙小，给模具顶出机构提出特殊要求。1脱件板机构 脱件板机构的设计难度比热塑性注塑模中要大，主要的问题是脱件板上的孔与型芯的配台这里的配合间隙比热塑性注塑模中要求的要小，且要求脱件板淬硬，热处理过程中孔位变形使板上孔与型芯难以达到良好配合，特别是对于型芯多的大尺寸模具。采用局部镶件方法同样存在因间隙误差引起的钻料问题，特别是非圆形型芯。即使在室温下是良好的配合，模具升温
23、后间隙分配也会改变，引起一侧钻料，钻料后使型芯受到侧向压力。钻料一侧钻入更多塑料，另一侧则因接触而迅速磨损。河南机电高等专科学校：杨占尧 热固性注塑模中，应避免采用图11-7(a)中所示“封闭式”脱件板，这种结构使钻料无法清理。即使采用图11-7(b)中的脱件板形式，也应增大顶出距离，使塑件被顶出超过型芯高度，才可使钻入的溢料碎片容易清理。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 2顶管和推块机构 对于管状塑件，必须采用顶管脱模时必须避免采用整体式顶管，不仅是因为会使模具高度增加，更重要的是因为难以清除溢入的塑料，因为采用顶管脱模，顶管内、外表面都是间隙配合，溢入的塑料若无
24、法清除，对顶管本身、配合孔壁和型芯的磨损很严重，很快就无法生产。应该采用两脚式顶管或开窗式顶管。采用推块脱模时，要避免采用带凸肩推块(图11-8(a)，因为推块与型腔下端配合面间钻入的塑料累积到凸肩处无法清除。不带凸肩的推块可以增大顶出距离推出型腔之外，容易使塑料碎片用压缩空气吹干净(图11-8(b)。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧3顶杆脱模 顶杆机构是最适用于热固性注塑模的脱模机构，顶杆顶出端采用圆柱面配合，容易达到配合要求，溢入的塑料也可以从配合段下段孔的扩大部分逸出。由于热固性塑料熔体有0.02mm以上单边间隙就会钻模产生飞边，给脱模机构设计带来很大难度。所
25、以应尽量避免采用顶管和推板脱模元件。因为顶管的内外柱面均有间隙配合。推扳与型芯的配合间隙有时很难均匀一致，在高温下的实际间隙很难控制。倘若要使用推板，则脱模行程要增大到足以使推板脱出型芯。这样，便于清除毛边及碎片。河南机电高等专科学校：杨占尧 采用顶杆比较容易使单边间隙达到0.010.02mm的要求。0.03mm以下间隙会产生极薄一层半透明的飞边，尚不妨碍相对滑动。但小于0.005mm间隙，在约160左右模温下易产生配合面的涨咬故障。如图11-9(a)所示，将顶杆的中间滑动段制成三棱带，可减小与高温孔壁的摩擦面。棱带应有足够长度和精度，每棱应有1.5mm的支承接触宽度。又见图11-9(b)，顶
26、杆在顶出位置，动模底面与顶杆三棱段应留有足够位置A，以允许碎屑从槽中自由脱落。而上部圆柱段要全部推出塑件成型面。该种顶杆直径通常大于5mm。棱带数可视直径增大而增多。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 11.2.7 11.2.7 排气系统设计排气系统设计 热固性塑料注塑模不但要排出型腔中的空气，还有固化反应所产生的挥发性气体，因此，排气量大。在浇口前的分流道就应该开始排气。排气槽宽度就等于分流道宽度，在分型面上深度取0.12 mm左右。一般在型腔四周均应当排气，在料流末端更应保证排气畅通。分型面上排气槽宽度38mm，深度0.06 O.18mm，如图11-10(a)所示
27、，排气槽相互间隔至少25mm。排气糟允许物料溢出，并有与型腔表面相同的粗糙度和硬度。但遇到小型板件，排气量又不大，则用约0.06mm浅的排气槽，使飞边去除容易。也有在芯柱上开设排气隙，见图11-10(b)。在芯柱外圆上磨出34个深0.050.075mm的平面，然后经中心引气孔导出气体。河南机电高等专科学校：杨占尧 在大多数场合，顶杆上也磨出类似的几个导气平面，两者都需注意，磨痕应沿着轴线方向；排气面端角上要磨出0.12mm左右的倒角。这样在有飞边形成时会粘连在制件上。最后一种有效可靠方法是利用多孔的烧结块，见图11-10（c）。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 11
28、.2.8 11.2.8 浇口部位的镶块浇口部位的镶块 热固性注塑模浇口部位的磨损特别严重，需定期更换修复，因此采用浇口镶块形式，用硬质合金制造。河南机电高等专科学校：杨占尧 11.2.9 11.2.9 模具绝热模具绝热 热固性注塑模的模具温度一般在160210之间，且对于某特定的塑料品种成型某特定的塑件，要求严格控制模温，因此动、定模的模具安装底板之外都要增加绝热垫层，防止模具向注塑机模板上散热，如图11-11中所示。为防止高温模具向注塑机的两块模板传热，需设置两个绝热垫层，常用石棉水泥板或环氧玻璃钢板等。如图11-11所示，绝热层设置在动模支承板和垫铁之间，需加设定位套筒。也有将绝热层设置在
29、动模底板和注塑机动模板之间。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 热固性塑料注塑模加热系统使用最多的是电热棒，也有用电热板。其加热功率计算见第九模块，应该用两绝热板之间的模具总重量计算。也有一个专用经验公式:W=02V (11-3)式中 W加热器功率(W)；V被加热模具体积(cm3)。动模和定模分别设置测温热电偶，以自动控制模具温度，使成型表面温差在2.5之内。表11-1为部分热固性塑料注塑成型模具温度提供了参考。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 11.3 11.3 浇注系统设计浇注系统设计 在第一节中已经讲到热固性塑料熔体的流动行为与热塑性
30、塑料熔体有很大区别，多数热塑性塑料具有明显假塑性流体行为，而热固性塑料熔体流动行为类似于宾哈流体，呈活塞流。热塑性塑料通过注塑模的浇注系统要求在流动过程中流动阻力小，温度变化少，而热固性塑料注塑模除要求流动阻力小，还希望在流动过程中适当地升高温度（从料筒温度升高到模具温度）以加速在型腔内的固化速度，缩短模塑周期。因此两者的设计要求是有差别的，但从最终设计结果看来，两者差别却不十分明显。河南机电高等专科学校：杨占尧 11.3.1 11.3.1 主流道和冷料井主流道和冷料井 塑料从低温的注塑机喷嘴进入高温的主流道受到迅速的加热，同时由于磨擦生热使料温快速上升，粘度迅速下降。为了加快升温速度，近年来
31、一致的倾向是将主流道设计得比较细小，以增加单位体积的传热比表面积和磨擦生热量。由于热固性塑料浇口料是不能回收的(只有少数情况下可磨碎作填料用)，因此缩小浇口体积在经济上也是很必要的。与热塑性塑料注塑模具相同，卧式注塑机用模具主流道呈圆锥形，角式注塑机用模具主流道呈圆柱形。热塑性与热固性注塑模其锥形主流道尺寸与注塑机喷嘴尺寸关系如表11-2：河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 热固性注塑机喷嘴孔径一般为58毫米(热塑性注塑机多为36毫米)。由于注塑机喷嘴头部在保压和固化阶段与高温的模具长时间接触而存在一段老化料(已固化料)，这段料在下次注塑时进入型腔会造成制品缺陷，甚至
32、堵塞浇口，为了除去它，在主流道对面设有冷料井和拉料结构，常见的拉料结构如图11-12所示 河南机电高等专科学校：杨占尧 热塑性塑料多用Z型头拉料杆，但热固性塑料较脆弱，易将塑料拉断而失效。因此带顶杆的倒锥形冷料井虽然制造比较麻烦，但它的动作可靠，最适用于自动操作的模具。同时热固性塑料刚性大，增加了倒锥形拉料的可靠性，因此广为采用。但应注意锥度不可太大，否则难于顶出。同类型的还有带顶杆环形槽冷料井。倒锥形冷料井中的固化料在强制顶出时，会在制品该处及其附近产生一定变形，如果此处要求很高时应加以注意。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 11.3.2 11.3.2 分流道分流
33、道 和热塑性塑料相同，分流道断面形状常见的有圆形、梯形、U字形、半圆形、矩形等(见第六模块)。从流动阻力来看，圆形最小；宽度和高度之比愈大的矩形，流动阻力愈大。但从传热效果来看则恰恰相反，以狭长的矩形比表面积最大，传热效果最好，而圆形比表面积最小，传热效果最差；从加工难易程度来看，圆形(包括六角形)需要在分型面两边加工，并要求轮廓对准，而其它形状只需在分型面一侧加工。圆形分流道在开模时凝料具有留在分型面任何一侧的倾向性，对设计模具的顶出机构是不利的。河南机电高等专科学校：杨占尧 选择分流道的断面形状应结合其长度综合考虑；分流道较长时，为避免流动阻力过大，宜选用圆形、梯形或U字形分流道；当分流道
34、很短时传热面积成为主要矛盾，宜用薄而宽的矩形分流道，特别是压铸模具，其分流道一般都很短。但注塑模具最常用的还是梯形分流道。分流道的断面尺寸由制件大小决定，热固性注塑模与热塑性注塑模并无本质的不同，其断面积可按下式进行初步估算：A=026W+20 河南机电高等专科学校：杨占尧 上式适用于酚醛塑料粉及其类似的热固性塑料。分流道的布置原则与热塑性塑料注塑模具相同，有平衡式和非平衡式两类。最好取平衡式布置，即由主流道到各型腔的流动距离、断面尺寸及形状和转弯角度都是对应相等的，这样可保证各型腔均衡的进料和补料，使各制品性能一致，且不易出现由于不连续进料所造成的缺陷。但另一方面分流道的距离应尽可能短，平衡
35、式布置常会造成分流道过长。这时应对其利弊全面考虑。河南机电高等专科学校：杨占尧 11.3.3 11.3.3 型腔位置型腔位置 型腔在分型面上的布置应力求其投影面积中心与注塑机的锁模力中心相重合。对于普通卧式注塑机其锁模力的中心在料筒中心线上，即在模具的主流道中心线上。图11-3a所示的模具中分流道较短，但压力重心与锁模力中心不重合。b分流道虽然较长，但力平衡好，在某些情况下例如侧浇口进料的单腔模中，虽然不能取得压力的完全平衡，但投影面积中心与锁模力中心相距愈近愈好。在热固性塑料注塑模具中这种不平衡易造成严重溢边，形成很大的飞皮。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 实践
36、证明热固性塑料注塑模具型腔上下位置(安装方向)对各个型腔或同一型腔的不同部位温度的均匀性影响很大，由于自然对流热空气向上，因此模具上面受热多下面受热少。实测表明上面部分受热量是下面部分的两倍，因此如对模具上下对称地进行加热，则上下型腔必然出现温差，上下距离愈大温差也愈大，如图11-14a距离差大，b则较好，为改善这种情况还可将加热元件预先进行不对称布置，以取得均匀的温度。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 11.3.4 11.3.4 浇口位置设计浇口位置设计 浇口的设计包括浇口的位置、形状和尺寸的设计。在设计浇口位置时，热塑性塑料注塑模中所遵循的原则在这里多数是适用的
37、，例如：1.避免熔体破碎和喷射所造成的缺陷。热固性塑料熔体破碎现象虽不严重，但当浇口正对着一个大的型腔时，喷射会形成蛇形流(图11-15a)，蛇形流折叠造成制件波纹等表面缺陷，喷射卷入空气形成气饱，使制件性能下降，为此最好采用冲击型浇口，如图11-15b所示，使塑料呈扩展流。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 2考虑定向方位对制品性能的影响。热固性塑料由于最终生成体型结构，因此不存在分子定向问题，但对于含纤维状填料的塑料却存在着填料定向问题。填料定向方向与流动方向垂直。3有利于流动、排气和补料。4减少熔接痕，增强熔接牢度(这两条与热塑性塑料注塑模相同)。5考虑流动距离
38、比，即Lt，这是注塑成型时能充满型腔的必要条件。由于热固性塑料粘度大，流动性差，因此流动距离比较常见的热塑性塑料小，热塑性塑料的Lt在120300范围内，而热固性注塑成型料为100180的范围。6防止料流将型芯或嵌件挤歪变形。河南机电高等专科学校：杨占尧 11.3.5 11.3.5 浇口形状和尺寸的设计浇口形状和尺寸的设计 凡是热塑性塑料注射成型所采用的浇口在热固性塑料注塑成型中都有采用，例如针点浇口、潜伏式浇口、边缘浇口、扇形浇口、平缝式浇口、环形浇口、轮辐式浇口、护耳浇口、直接浇口等，但由于热固性塑料粘度高摩擦大，流道凝料脆性大，故在具体尺寸上有所区别，现分述于下：河南机电高等专科学校：杨
39、占尧1点浇口 由于点浇口是一种断面尺寸很小的浇口，因此热固性塑料熔体通过时，由于摩擦生热温度迅速升高。温度适当升高可以降低塑料熔体的粘度，使充模变得容易，缩短固化周期，但温度上升幅度过大，则由于加速了化学反应生成大量体型结构，塑料熔体的粘度可能反而上升，因此过小的点浇口对于热固性塑料是不恰当的，它还会导致浇口处剧烈磨损，使填料定向变得严重，增大了塑料残余应力，引起制品翘曲变形(特别是较长制品)，尺寸不稳定和应力开裂。但浇口过大也是不好的，物料通过大浇口没有升温作用，不会加快物料的固化速度。由于浇口固化要较长时间，使模塑周期延长。同时过大的点浇口自动拉断困难，拉断后留下的痕迹大。河南机电高等专科
40、学校：杨占尧 热固性注塑模的点浇口，其直径不宜小于1.2毫米，具体尺寸可根据制品厚度和表面积确定，可在1.22.5毫米之间选取。热固性塑料点浇口形状与热塑性塑料点浇口略有不同，如图11-16所示，对浇口入口端倒角，使料流平滑过渡，以减少塑料对浇口的磨损。虽然采取了以上措施，但热固性塑料对浇口的磨损还是比较大的，因此浇口部位宜用特种钢材制造。国外采用钨、铬、铝硬质合金，并作成可以局部更换的结构。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧2潜伏式浇口 由于点浇口必须采用三板式注塑模，增加了模具制造费用，若在模具上设计点浇口料自动脱出装置，则结构更为复杂，潜伏式浇口模具既具有点浇口
41、痕迹小，且能适当提高料温的特点，又能使模具结构大大简化，容易达到全自动操作。热固性塑料采用潜伏式浇口是否成功，取决于浇口的角度、顶杆位置和脱模温度下塑料的柔曲性。河南机电高等专科学校：杨占尧 实践证明浇口的中心线夹角取2530为宜，如图11-17所示，否则浇口在顶出时会折断，或使斜孔太深，模具加工困难。斜孔锥角可取30 35，流道顶杆位置也很重要，经实践证明对直径为6.4毫米的圆形分流道，顶杆设在其边缘到分流道末端的距离正好等于流道直径的地方是恰当的。如距离太近则流道不能显示出足够的柔性，而被折断在浇口里；如距离大远则又缺乏足够的顶出力。顶杆的直径通常等于流道的直径。从分流道到潜伏浇口的过渡部
42、分要平滑过渡，并抛光。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 为克服潜伏式浇口的剧烈磨损，浇口区采用硬质合金制造，并作成可以更换的结构，如图所示。对浇口区进行抛光镀铬也能取得良好的效果。和点浇口一样，潜伏浇口应有适当大小的孔径。孔径过小会增加制件的内应力，过大会延长模塑周期。圆锥形的浇口和垂直壁相交为椭圆形孔，椭圆形的短轴取1.31.8毫米为宜，如图11-17b所示。河南机电高等专科学校：杨占尧3 3边缘浇口边缘浇口(侧浇口侧浇口)、扇形浇口、平缝浇口、扇形浇口、平缝浇口 这几种浇口都属于矩形浇口，如图11-18。由于它们能分别调整进料速度和浇口固化时间，以取得最佳的效果
43、，因此得到广泛应用。边缘浇口还具有加工简单、修改容易等优点，其宽度般不超过流道最大宽度，厚度视制件壁厚而定，一般为制件壁厚的1/32/3，为了便于去除，厚度不宜太大。由于热固性塑料流动性差，浇口尺寸相对要大一些、常见范围是深0.83.0毫米，宽2.55.0毫米，台阶长2.04.0毫米。扇形浇口适用于宽度更大的大面积扁平制件。扇形浇口、平缝式浇口都使物料在充模过程中的流动方向更接近于平行流动与辐射流动相比较，平行流动时若产生填料定向，也只会使纵向收缩率和横向收缩率不等，而不致于引起翘曲变形。河南机电高等专科学校：杨占尧 特别是平缝式浇口，当宽度等于制件全宽时，充模流动完全成为平行流动。扇形浇口和
44、平缝式浇口由于厚度很小，一般在0.8毫米以下，因此容易折断去除。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 4.圆环形或轮辐式浇口：这两种形式的浇口和热塑性塑料注塑模一样用来成型圆筒形或带有大孔的制品，将圆环形浇口展开，可以看到它和平缝式浇口一样，是宽度很大厚度很小的矩形浇口，成型圆筒形制件时，料流的方向均平行于制件的轴线，成为平行流动，制品变形非常小。圆环形浇口一般深0.31.0毫米，浇口台阶长l.52.0毫米。轮辐式浇口相当于几个矩形浇口，浇口凝料去除比较容易，浇口系统废料也较少，但制件上有结合缝，如图11-19。此外，适用于单型腔的直浇口，为减少制件内应力避免喷射现象的
45、护耳浇口，在热固性塑料注塑模中均有应用。在设计热固性塑料注塑模时，除考虑到热固性塑料熔体粘度较高外，可以类似于热塑性注塑模浇口进行设计。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 冷流道(温流道)浇注系统即热固性塑料的无流道浇注系统，它使塑料在流道内保持流动状态而不固化，因此在注塑成型时不产生浇注系统废料。由于热固性塑料浇注系统废料只有在极少数情况下能磨碎作填料使用(掺混少量在新原料内)外，多数情况下是不能再用的，因此冷流道浇注系统对于节约原料，降低成本就更加有意义。据统计冷流道模具比简单的三板式模具节省原料1020，每年节省的原料费即相当于模具制造费的1/31/2。冷流道模
46、具为热固性塑料全自动注塑成型提供了许多方便，当制件批量大时更为优越。河南机电高等专科学校：杨占尧 图11-20所示为典型热固性塑料冷流道注塑模，整个浇注系统开设在冷流道板内，其主流道和分流道都比较粗大，塑料经点浇口进入型腔。流道板利用绝热材料与高温的型腔相隔离，同时与定模底板绝热，有的模具采用空气间隙进行隔热。圆形分流道正中设有分型面，以便原料固化在流道内时能将其迅速取出，流道板用快速启闭的插销锁紧。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧 图ll-21为另一种冷流道注塑模，主流道和分流道所在的定模部分和型腔板之间用绝热材料绝热，分流道内料温约82，流道温度约7l。流道特别
47、是小喷嘴处必须进行严格的温度控制，喷嘴内以最小截面处为界，在入口的一半塑料处于塑性状态，而在出口的一半则随制件一道硬化。为节约原材料，随制件硬化的一段流道容积应尽可能减小。因每个制件将带有一小段锥形料把，因此该模具为主流道型浇口。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧河南机电高等专科学校：杨占尧河南机电高等专科学校：杨占尧 大学课件出品 版权归原作者所有 联系QQ：910670854 如侵权，请告知，吾即删 更多精品文档请访问我的个人主页 http:/ 附赠人生心语附赠人生心语人生太短，聪明太晚人生太短，聪明太晚河南机电高等专科学校：杨占尧人生太短，聪明太晚人生太短，聪明
48、太晚(1)我们都老得太快 却聪明得太迟把钱省下来，等待退休后再去享受结果退休后，因为年纪大，身体差，行动不方便，哪里也去不成。钱存下来等养老，结果孩子长大了，要出国留学，要创业做生意，要花钱娶老婆，自己的退休金都被拗走了。河南机电高等专科学校：杨占尧人生太短，聪明太晚人生太短，聪明太晚(2)当自己有足够的能力善待自己时，就立刻去做，老年人有时候是无法做中年人或是青少年人可以做的事，年纪和健康就是一大因素。小孩子从小就告诉他，养你到高中，大学以后就要自立更生，要留学，创业，娶老婆，自己想办法，自己要留多一点钱，不要为了小孩子而活我们都老得太快却聪明得太迟，我的学长去年丧妻。这突如其来的事故，实在
49、叫人难以接受，但是死亡的到来不总是如此。学长说他太太最希望他能送鲜花给他，但是他觉得太浪费，总推说等到下次再买，结果却是在她死后，用鲜花布置她的灵堂。这不是太蠢愚了吗？！等到.、等到.，似乎我们所有的生命，都用在等待。河南机电高等专科学校：杨占尧人生太短，聪明太晚人生太短，聪明太晚(3)等到我大学毕业以后，我就会如何如何我们对自己说等到我买房子以后！等我最小的孩子结婚之后！等我把这笔生意谈成之后！等到我死了以后人人都很愿意牺牲当下，去换取未知的等待；牺牲今生今世的辛苦钱，去购买后世的安逸在台湾只要往有山的道路上走一走，就随处都可看到农舍变精舍，山坡地变灵塔，无非也是为了等到死后，能图个保障，不
50、必再受苦。许多人认为必须等到某时或某事完成之后再采取行动。明天我就开始运动，明天我就会对他好一点，下星期我们就找时间出去走走；退休后，我们就要好好享受一下。河南机电高等专科学校：杨占尧人生太短，聪明太晚人生太短，聪明太晚(4)然而，生活总是一直变动，环境总是不可预知，现实生活中，各种突发状况总是层出不穷。身为一个医生，我所见过的死人，比一般人要来得多。这些人早上醒来时，原本预期过的是另一个平凡无奇的日子，没想到一个意料之外的事；交通意外、脑溢血、心脏病发作等等。剎那间生命的巨轮倾覆离轨，突然闯进一片黑暗之中。那么我们要如何面对生命呢？我们毋需等到生活完美无瑕，也毋需等到一切都平稳，想做什么，现
