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河北华利机械配件有限公司

熱固性塑料手柄注射模設計

2013/7/19 15:55:43

 

廣東省技師學院(廣東惠州#$%$"" 鄧萬國汪立勝歐陽波儀

【摘要】根据热固性塑料的注射成型工艺原理,结合産品结构的特点,采用瓣合模和活动螺纹型芯镶件的结构形式,设计的热固性塑料手柄注射模,經生産實踐驗證,其結構簡單實用,注射成型工藝過程穩定可靠。

關鍵詞:熱固性塑料;手柄;注射模;瓣合模結構

$ 前言

对热固性塑料的加工,传统的工艺方式是采用压缩成型和压注成型的工艺方法来生产塑件制品的。这两种方法工艺操作复杂、劳动强度大、成型周期长、生产效率低、模具易损坏、成型産品的质量不稳定。采用注射成型热固性塑料制件,与前者比较,具有简化操作工艺、缩短成型周期、提高生产效率、降低劳动强度、提高産品质量、模具寿命较长等优点。因而,随着塑料成型工艺的不断发展,注射成型热固性塑料工艺应用越来越广泛。

熱固性塑料注射成型的原理是將成型物料從注射機的料鬥送入料筒內加熱並在注射機螺杆的旋轉作用下熔融塑化,使之成爲均勻的粘流態熔體,通過螺杆的高壓推動,使這些熔體以很大的流速經過料筒前端的噴嘴注射進入高溫的模腔,經過一段時間的保壓補縮和交聯反應,固化成爲塑件形狀,然後開模取出塑件。與熱塑性塑料注射成型工藝比較,主要差異表現在熔體注入模具後的固化成型階段。熱塑性注射成型塑件的固化是一個從高溫液相到低溫固相轉變的物理過程;而熱固性注射成型塑件的固化卻必須依賴于高溫高壓下的交聯化學反應。由于這一差異,導致兩者的工藝條件不同,因而其模具在結構上也有所不同。

! 塑件工藝分析

塑件如圖$ 所示,爲水壺蓋所使用的手柄結構。其材料爲酚醛塑料(CD:俗稱電木粉。它是一種應用廣泛的熱固性塑料,其成分以酚醛樹脂爲基礎加入了各種纖維或粉末而組成,模具設計時取收縮率爲$A!E,从産品结构图可以看出,如采用注射成型工艺,要实现塑件的自动脱模,必须有两个分型面。即以直径为!FG66 的底面作爲& 分型面,以手柄的中心軸線爲H 分型面,如圖$ 所示位置。對于H 分型面必須采用瓣合模的結構形式。要成型!#66 的螺紋孔,可以采用自動退螺紋的機構來實現,但模具的成本較大,加工制造難度也較高。爲了降低模具成本,便于模具加工,可以采用活動的螺紋型芯鑲件,在注射成型取出塑件後,手工將螺紋型芯鑲件從塑件上取出。采用這種結構,可以使模具的整體結構極爲簡單,同時也降低了制造上的難度,縮短制模周期。

$ 模具結構設計及其工作過程

模具結構如圖! 所示。根據産量的要求,模具采用% ! 腔的結構形式。爲了滿足熱固性塑料成型過程中,主流道和分流道應盡可能短的要求,以達到快速充模,防止在流道中産生早期硬化,並能減少不能回收利用的流道廢料的目的,& 分型面的開模方向選擇了如圖% 所示的方向。除此之外,還可以將活動型芯鑲件放置在定模型芯中,避免將活動型芯鑲件放在動模時,合模過程會導致活動型芯鑲件的不穩定因素。模具選用了標准模架,其型號爲!#$#&(&$")*#,並增加了一塊支撐板+,以承受熱固性塑料在成型過程中所需要較大的注射壓力,並固定斜導柱$。由于熱固性注射塑件的固化是依賴于高溫高壓下的交聯化學反應,因此模具的溫度要求比噴嘴和料筒高。其模具的溫度是影響熱固性塑件硬化定型的關鍵因素,直接關系到成型質量的好壞和生産效率的高低。對定模部分要求模溫控制在%#",-!!",,而動模則要求控制在%*",-!$#,。爲此在模具的定模部分,于定模座板% 和定模板! 之間沿長度方向開設了兩條通槽;在動模部分的動模墊板* 和支撐板+ 之間沿寬度方向開設了. 條通槽,以安裝加熱所用的電熱棒。爲了保證注射成型後塑件的尺寸精度要求,定模型芯鑲件%/、滑塊. 和滑塊%. 均選用韌性高且耐熱性能良好的進口熱模鋼,鋼材爲瑞典一勝百純潔鋼材,鋼材的型號爲012&1 +."/。型腔面的粗糙度爲!""3.!4,淬火後的表面硬度爲#"-##516。型腔表面采用電火花放電加工制造。爲了排出熱固性注射塑件在硬化定型過程中産生的大量氣體,需要在滑塊的分型面上,沿型腔周邊開幾條排氣槽,排氣槽的深度可取爲"3"+447寬度取*44。爲了防止阻塞排氣槽的通道,模具合模後在定模板! 和動模板# 之間需留有"3+-%44 的間隙,同時這也保證了模具在& 分型面壓緊滑塊後,滑塊$ 與滑塊%$ & 分型面能緊密貼合,不在& 分型面産生溢料現象。當然,爲了保證此處不産生溢料,模具合模後在滑塊$、滑塊%$ 與動模墊板’ 之間也需留有"()*"(#++ 的間隙,以使兩個滑塊在合模時,其斜面受壓貼合,從而使兩個滑塊在& 分型面不産生間隙。模具的澆注系統包括主流道、分流道、拉料腔和澆口。主流道由澆口套!" 形成,分流道分別沿分型面開設在動模型芯鑲件% 和滑塊$ 與滑塊%$ 上。爲了保證澆口套上開設的分流道與定模型芯鑲件上的位置一致,固定澆口套時,要安裝防轉的圓柱銷!%。拉料腔開設在兩個滑塊的分型面上對正主流道的末端,以收集料流前端因局部過熱而提前硬化的熔料。拉料腔制作成倒錐形結構,以便在注射成型後開模時拉出澆口套中已硬化的主流道廢料。因拉料腔開設在分型面上,模具開模後可自動分開取出,其底部不必安裝頂杆來頂出澆道廢料。

模具的工作過程爲:將制作好了的模具裝配到專用的熱固性塑料臥式注射機上,合模前先將成型螺紋型芯鑲件% 放入定模型芯鑲件%, 中,放置時要注意鑲件上螺紋的位置,不可放反。合模後利用安裝到模具中的電熱棒對模具加熱到所需要的溫度後,進行注射填充。待熱固性塑料在模內固化成型後,動模向後移動打開模具。在開模的過程中,開模彈壓銷!# 在壓縮彈簧!$ 的彈力作用下(彈簧彈力的大小在此之前可由平端緊定螺釘!) 調到合適的程度),向後推壓滑塊$ 和滑塊%$,使其在開模的過程中留在動模。此時,滑塊中的拉料穴拉出澆口套中已硬化的澆道廢料,螺紋型芯鑲件% 被固化在塑件中留在滑塊內。隨後由注射機的頂杆推動著固定在推杆固定板- 和推板%" 之間的推杆,,繼而推動滑塊,滑塊在被推動的過程中沿著斜導柱) 移動,並向外分開,使塑件自行脫離滑塊。滑塊移動的距離由用螺釘%! 固定在動模板# 上的限位塊%)所限定,以防脫離模具。模具開模後的狀態圖如圖) 所示。此時,模具已完成了一次注射成型周期。再次放入螺紋型芯合模時,注射機上的動模部分朝前移動,由定模板! 的分型面反壓滑塊和複位杆!(圖)),使推出機構複位,模具順利合模。

$ 模具在注射成型過程中所要注意的問題

热固性塑料在注射成型过程的工艺参数的选用是非常重要的。尤其是对温度的控制,直接影响産品质量和成型周期。注射机的后段(加料侧)温度可控制在!".*,".,前段(噴嘴側)溫度需控制在,".*-#.,噴嘴的溫度則要控制在,#.*%"".。模具的溫度,定模部分要控制在%#".*!!".,動模部分則要控制在%".*!)#.。注射壓力要控制在%""*%,"/01。保壓時間取%"*!"2。在注射成型過程中特別要注意排氣。除了依靠排氣系統排氣外,有時還需要卸壓開模放氣。開模取出塑件後,每次還必須用高壓空氣槍吹出已硬化了的廢料微粒,以防進入澆注系統,阻礙成型充模過程。同時,由于模具和成型後的塑件的溫度都比較高,在操作時須佩戴好耐熱防護手套,以免手被燙傷。

結束語

熱固性塑料手柄注射模投産以來,一直處于生産正常運行狀態。該模具結構采用了瓣合模和活動螺紋型芯鑲件的結構形式,使模具結構在很大程度得以簡化,經生産實踐驗證,其結構簡單實用,注射成型工藝過程穩定可靠。

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