塑料成型工艺与模具设计-图文课件第三章.pptx
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1、第三章第三章 注射模新技术及应用注射模新技术及应用无流道凝料注射模的优点较多,主要的有以下几点:(1)在整个生产过程中,因浇注系统中的塑料始终保持熔融状态,故压力损失小,可以实现多浇口、多型腔模具及大型塑件的低压注射。同时也有利于压力传递,可克服因补料不足而产生的收缩凹痕,提高了塑件质量。(2)基本实现了无废料加工,大大节约了原材料。(3)省去了注射成型过程中取出流道凝料的工作,操作简化,有利于实现自动化生产。同时开模与合模行程可以缩短,从而缩短了成型周期,提高了劳动生产率。(4)省去了切除、破碎及回收凝料和修整塑件等工作,节省人力,减少设备,降低成本。同时注射的塑料中不再利用经反复加工而可能
2、降解或沾染了杂质的流道凝料,因而有利于提高塑件质量。但是,无流道注射模结构复杂,需要有特殊的喷嘴和温度调节装置,制造成本较高。因此,它只适用于质量要求较高、生产批量较大的塑件成型。3.1无流道凝料注射模3.1.1无流道凝料注射模的特点无流道凝料注射模对塑料的要求如下:(1)塑料的熔融温度范围较宽,黏度在熔融温度范围内变化较小。在较低的温度下具有较好的流动性,而在较高的温度下具有优良的热稳定性。(2)对压力较敏感,即塑料在不加注射压力时不流动(即能避免流涎现象),但稍加注射压力又即可流动。(3)热变形温度较高,且在较高温度下即可快速冷凝,这样可以尽快推出塑件,且推出时不产生变形,以缩短成型周期。
3、(4)比热容小,这样塑料既易熔融又易凝固。(5)导热性好,能将塑料所带的热量快速传给模具,以使塑件在模具中能快速冷凝。根据上述要求,适用于无流道凝料注射模成型的热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。但通过对模具结构进行改进等措施,也可用无流道凝料注射模成型其他一些塑料,如聚氯乙烯、ABS、聚碳酸酯、聚甲醛等。3.1无流道凝料注射模3.1.2无流道凝料注射模对塑料的要求1.绝热流道注射模绝热流道注射模的特点是模具的主流道和分流道都很粗大,因此在整个注射过程中,靠近流道壁部的塑料容易散热而冷凝,形成冷硬层,它起着绝热作用,而流道中心部位的塑料仍保持熔融状态,从而使熔融塑料能通过它顺利地进入型腔,
4、达到连续注射而无须取出流道凝料的要求。绝热流道注射模可分为井式喷嘴注射模和多型腔的绝热流道注射模两种。1)井式喷嘴注射模井式喷嘴注射模又称为绝热主流道注射模,它是绝热流道注射模中最简单的一种,适用于单型腔模。这种模具的特点是,在注射机喷嘴和模具入口之间装一个主流道杯,杯内有容纳熔融塑料的“井坑”,如图31所示。在注射过程中,由于杯内熔体层较厚,且被喷嘴和每次通过的熔体加热,所以除外层被很快冷凝外,中心部位能始终保持熔融状态,使来自料筒中的熔体能继续通过而流入型腔。为了保持主流道杯中心部位的熔体不冷凝,注射机喷嘴与主流道杯“井坑”应始终紧密接触。3.1无流道凝料注射模3.1.3无流道凝料注射模结
5、构井式喷嘴中主流道杯“井坑”的尺寸不宜过大,否则在注射时容易因熔体的反压力使喷嘴后退而发生溢料。主流道杯的尺寸一般根据塑件质量来确定,其尺寸关系见表31。在一般情况下,主流道杯的容积取塑件体积的一半以下。井式喷嘴因浇口与热源(喷嘴)相距较远,“井坑”内塑料冷凝的可能性较大,故只宜在操作周期较短(每分钟三次以上)的情况下使用。为了避免“井坑”内塑料熔体凝固,可以设计成在开模时或塑件基本固化后,使主流道杯连同喷嘴一起与模具主体稍微分离一点的结构,如图32(a)所示;或使喷嘴前端凸出而伸入主流道杯中一段距离,如图32(b)、(c)所示。其中图32(c)的形式在停机时,可使主流道杯中凝料随喷嘴一起拔出
6、,便于清理流道。经过这些改进后的井式喷嘴,可减缓热量散失,从而避免或减轻杯中熔体的凝固。井式喷嘴注射模一般用于成型熔融温度范围较宽的聚乙烯、聚丙烯等塑料,而对于聚苯乙烯、ABS等塑料成型则比较困难,不过也有成功的例子。对聚甲醛、硬聚氯乙烯等热敏性塑料则不适用。3.1无流道凝料注射模3.1.3无流道凝料注射模结构2)多型腔的绝热流道注射模多型腔的绝热流道注射模又称为绝热流道注射模。多型腔的绝热流道注射模按其浇口的不同,可分为主流道型浇口和点浇口两种类型,如图33和图34所示。这种模具的绝热原理与井式喷嘴注射模相同,其主流道和分流道都很粗大,截面形状常为圆形。分流道的直径根据成型周期长短和塑件质量
7、而定,常用的直径为1630 mm,成型周期长时取大值。为减小料流阻力,流道内所有转弯交叉处都应圆滑过渡。另外,由于在停机后流道内的熔体将会全部凝固,因此在分流道的轴线上应设置能快速启闭的分型面,以便在下次开机前彻底清除全部凝料。3.1无流道凝料注射模3.1.3无流道凝料注射模结构图33为主流道型浇口绝热流道注射模。这种绝热流道注射模浇口的始端向上凸出并伸入分流道的中心,使其周围有塑料绝热层保温,从而能有效地避免该处的冷凝。因模具上开设分流道的流道板7温度较高(80 左右),在它与强制冷却的定模型腔板9之间设置了许多空气间隙,以减少接触面积,从而减少接触传热。同样,在浇口衬套8周围也做成带环形间
8、隙的形式。这种绝热流道只适用于成型周期较短的情况,缺点是在塑件上仍然带有一小段流道凝料,必须在后工序中切除。图34为点浇口绝热流道注射模。这种绝热流道注射模开模时塑件易从浇口处断开,不必再进行修整。缺点是浇口处易冷凝,只适用于成型周期短和容易成型的塑料品种。图34 中右半部分为在停机后再次开机前打开锁链5取出并清理流道凝料的状态。3.1无流道凝料注射模3.1.3无流道凝料注射模结构为了克服点浇口绝热流道模具的浇口处容易冷凝这一缺点,可在浇口设置加热件进行加热。如图35(a)所示为浇口处设置加热探针的绝热流道注射模,因主流道仍处于绝热状态,故又称为半绝热流道注射模。加热探针的尖端伸到点浇口附近,
9、使浇口部分的塑料始终保持熔融状态,如果设计与制造正确,成型周期可以长达23 min。由于分流道的主体部分无加热器,故应同样设置分流道分型面。模具流道部分(M段)的温度应高于型腔部分(N段)的温度。另外,加热探针的尖端伸到浇口中心时不能与浇口壁部相接触,否则其尖端温度将迅速降低而失去加热作用。为改善其对中性,可将探针设计成带三角形的翼片形式,如图35(b)所示,但翼片与流道壁之间也应采取绝热措施,以减少其热量损失。加热探针的温度控制应适当,保证熔融塑料既不冷凝也不因温度过高而流涎。浇口处温度偏高会产生拉丝现象,影响塑件的自动坠落,妨碍整个操作,还会增加塑件的修整工序。3.1无流道凝料注射模3.1
10、.3无流道凝料注射模结构2.热流道注射模这类模具设置了加热器,使浇注系统内塑料一直保持熔融状态。与绝热流道注射模相比,热流道注射模不受塑件成型周期的限制,停机后也不需要打开流道板取出流道凝料,再开机时只需接通电源重新加热流道,达到所需温度即可。同时由于分流道中压力传递好,可以相应降低塑料的成型温度和注射压力,这对防止塑料的热降解、降低塑件内应力都有好处。因此,热流道注射模适用的塑料品种更多,是无流道注射模的主要形式。但是,热流道注射模对流道的加热装置、温度调节系统、模具的绝热措施等要求比较严格,设计时也要考虑防止浇口的凝固和流涎等问题。热流道注射模可分为延伸式喷嘴注射模、多型腔热流道注射模、针
11、阀式浇口热流道注射模和热管式热流道注射模四种。3.1无流道凝料注射模3.1.3无流道凝料注射模结构1)延伸式喷嘴注射模延伸式喷嘴注射模克服了井式喷嘴的“井坑”中塑料易冷凝、浇口易堵塞的缺点,将“井坑”去掉,而将注射机喷嘴延伸到与型腔相接的浇口附近,或直接与浇口接触,从而使浇口处塑料始终保持熔融状态。为了防止喷嘴的热量过多地传给温度较低的型腔,使模温难以控制,必须采取有效的绝热措施。常见的绝热方法有塑料层绝热和空气绝热两种。(1)塑料层绝热的延伸式喷嘴。如图36所示为塑料层绝热的延伸式喷嘴,延伸式喷嘴2 和浇口衬套4之间有一圆环形接触面(即图中A部),它既起密封作用,又是模具的承压面,该环形面积
12、不宜过大,以减少传热。喷嘴的球面与模具间留有不大的间隙,在第一次注射时,此间隙即被塑料充满,从而起绝热作用。浇口附近的间隙厚约为0.5 mm,浇口以外的间隙以不超过1.5 mm为宜。设计时还应注意间隙在垂直于喷嘴轴线方向的投影面积不能过大,否则注射时产生的反推力将可能超过注射座移动液压缸的推力,使喷嘴后退而造成漏料。浇口一般采用直径为0.751 mm的点浇口。与井式喷嘴相比,这种喷嘴的浇口不易堵塞,应用范围较广。但由于绝热间隙存料,故不适用于热稳定性差、容易分解的塑料。3.1无流道凝料注射模3.1.3无流道凝料注射模结构(2)空气绝热的延伸式喷嘴。如图37所示为空气绝热的延伸式喷嘴,延伸式喷嘴
13、2直接与浇口衬套4接触,喷嘴与浇口衬套之间、浇口衬套与定模型腔板5之间除了必要的定位面接触外,都留出厚约1 mm的间隙,此间隙为空气所充满,起绝热作用。由于与喷嘴尖端接触处的型腔壁很薄,为防止被喷嘴顶坏或顶变形,在喷嘴与浇口衬套间也应设置环形支承面(即图中A处)。延伸式喷嘴只能用于单型腔注射模。3.1无流道凝料注射模3.1.3无流道凝料注射模结构2)多型腔热流道注射模多型腔热流道注射模的主要特点是在模具内设有一个加热流道板,主流道、分流道及加热装置均在这块板上。根据对流道加热方法的不同,这类模具可分为外加热式和内加热式两种。(1)外加热式多型腔热流道注射模。这种模具在流道板中设有加热孔道,孔内
14、插入管式加热器(如电热棒等),使流道内的塑料始终保持熔融状态。流道板要利用绝热材料(如石棉、水泥板等)或空气间隙与模具其余部分隔热,以减少热传递对模温的影响。此外,还应考虑由于流道板的温度变化而引起的热膨胀,因此要留出必要的膨胀间隙。主流道和分流道截面多为圆形,其直径约为512 mm。浇口形式也有主流道型浇口和点浇口两种,比较常用的是点浇口。为防止浇口冷凝,必须对浇口喷嘴进行绝热,根据绝热情况不同又可分为半绝热式喷嘴和全绝热式喷嘴。3.1无流道凝料注射模3.1.3无流道凝料注射模结构如图38所示为外加热半绝热式喷嘴多型腔热流道注射模。流道板8上加热孔道7中插入加热器加热,二级喷嘴10用导热性优
15、良、强度高的铍铜合金制造,以有利于热量传至前端。二级喷嘴前端有塑料绝热层,与塑料绝热层的延伸式喷嘴相似,绝热层最薄处厚度为0.40.5 mm。由于二级喷嘴与型腔壁处有一环形的接触面未绝热,故称为半绝热式喷嘴。另外,二级喷嘴与流道板间为滑动配合,并以胀圈9作密封,这样注射时由于熔体的压力使二级喷嘴与型腔外壁在环形接触面处能很好地贴合,不会产生溢料。3.1无流道凝料注射模3.1.3无流道凝料注射模结构如图39(a)所示为外加热全绝热式喷嘴多型腔热流道注射模。它与图38所示结构类似,但流道喷嘴不与型腔直接接触,两者通过滑动压杯9隔离,故称为全绝热式喷嘴。如图39(b)所示为流道喷嘴局部放大图,浇口直
16、径为0.7 mm,这种浇口尺寸适用于成型小型塑件。3.1无流道凝料注射模3.1.3无流道凝料注射模结构如图310所示的喷嘴,浇口直径为1.5 mm,可用于成型质量达1.33 kg的大型塑件。3.1无流道凝料注射模3.1.3无流道凝料注射模结构(2)内加热式多型腔热流道注射模。这种模具是在整个流道内部和流道喷嘴的内部设置管式加热器,塑料在加热器外围空间流动,而它的绝热作用与绝热流道相似,即靠熔体与流道壁部形成的冷凝层,如图311所示。这种流道热量损失小,加热效率高,即使成型周期较长也不会凝固。另外,为了使互相垂直的流道中的管式加热器不发生干扰,应采用交错穿通的办法安排流道。3.1无流道凝料注射模
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