廣東省技師學(xué)院（廣東惠州#$%$""） 鄧萬(wàn)國(guó)汪立勝歐陽(yáng)波儀

【摘要】根據(jù)熱固性塑料的注射成型工藝原理，結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，采用瓣合模和活動(dòng)螺紋型芯鑲件的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)的熱固性塑料手柄注射模，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，注射成型工藝過(guò)程穩(wěn)定可靠。

關(guān)鍵詞：熱固性塑料；手柄；注射模；瓣合模結(jié)構(gòu)

$ 前言

對(duì)熱固性塑料的加工，傳統(tǒng)的工藝方式是采用壓縮成型和壓注成型的工藝方法來(lái)生產(chǎn)塑件制品的。這兩種方法工藝操作復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、成型周期長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低、模具易損壞、成型產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定。采用注射成型熱固性塑料制件，與前者比較，具有簡(jiǎn)化操作工藝、縮短成型周期、提高生產(chǎn)效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命較長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。因而，隨著塑料成型工藝的不斷發(fā)展，注射成型熱固性塑料工藝應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

熱固性塑料注射成型的原理是將成型物料從注射機(jī)的料斗送入料筒內(nèi)加熱并在注射機(jī)螺桿的旋轉(zhuǎn)作用下熔融塑化，使之成為均勻的粘流態(tài)熔體，通過(guò)螺桿的高壓推動(dòng)，使這些熔體以很大的流速經(jīng)過(guò)料筒前端的噴嘴注射進(jìn)入高溫的模腔，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的保壓補(bǔ)縮和交聯(lián)反應(yīng)，固化成為塑件形狀，然后開(kāi)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(xiàn)在熔體注入模具后的固化成型階段。熱塑性注射成型塑件的固化是一個(gè)從高溫液相到低溫固相轉(zhuǎn)變的物理過(guò)程；而熱固性注射成型塑件的固化卻必須依賴(lài)于高溫高壓下的交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)。由于這一差異，導(dǎo)致兩者的工藝條件不同，因而其模具在結(jié)構(gòu)上也有所不同。

! 塑件工藝分析

塑件如圖$ 所示，為水壺蓋所使用的手柄結(jié)構(gòu)。其材料為酚醛塑料（CD）:俗稱(chēng)電木粉。它是一種應(yīng)用廣泛的熱固性塑料，其成分以酚醛樹(shù)脂為基礎(chǔ)加入了各種纖維或粉末而組成，模具設(shè)計(jì)時(shí)取收縮率為$A!E，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖可以看出，如采用注射成型工藝，要實(shí)現(xiàn)塑件的自動(dòng)脫模，必須有兩個(gè)分型面。即以直徑為!FG66 的底面作為& 分型面，以手柄的中心軸線(xiàn)為H 分型面，如圖$ 所示位置。對(duì)于H 分型面必須采用瓣合模的結(jié)構(gòu)形式。要成型!#66 的螺紋孔，可以采用自動(dòng)退螺紋的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但模具的成本較大，加工制造難度也較高。為了降低模具成本，便于模具加工，可以采用活動(dòng)的螺紋型芯鑲件，在注射成型取出塑件后，手工將螺紋型芯鑲件從塑件上取出。采用這種結(jié)構(gòu)，可以使模具的整體結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，同時(shí)也降低了制造上的難度，縮短制模周期。

$ 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其工作過(guò)程

模具結(jié)構(gòu)如圖! 所示。根據(jù)產(chǎn)量的要求，模具采用% 模! 腔的結(jié)構(gòu)形式。為了滿(mǎn)足熱固性塑料成型過(guò)程中，主流道和分流道應(yīng)盡可能短的要求，以達(dá)到快速充模，防止在流道中產(chǎn)生早期硬化，并能減少不能回收利用的流道廢料的目的，& 分型面的開(kāi)模方向選擇了如圖% 所示的方向。除此之外，還可以將活動(dòng)型芯鑲件放置在定模型芯中，避免將活動(dòng)型芯鑲件放在動(dòng)模時(shí)，合模過(guò)程會(huì)導(dǎo)致活動(dòng)型芯鑲件的不穩(wěn)定因素。模具選用了標(biāo)準(zhǔn)模架，其型號(hào)為!#$#’&(’&板$"’)板*#，并增加了一塊支撐板+，以承受熱固性塑料在成型過(guò)程中所需要較大的注射壓力，并固定斜導(dǎo)柱$。由于熱固性注射塑件的固化是依賴(lài)于高溫高壓下的交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)，因此模具的溫度要求比噴嘴和料筒高。其模具的溫度是影響熱固性塑件硬化定型的關(guān)鍵因素，直接關(guān)系到成型質(zhì)量的好壞和生產(chǎn)效率的高低。對(duì)定模部分要求模溫控制在%#",-!!",，而動(dòng)模則要求控制在%*",-!$#,。為此在模具的定模部分，于定模座板% 和定模板! 之間沿長(zhǎng)度方向開(kāi)設(shè)了兩條通槽；在動(dòng)模部分的動(dòng)模墊板* 和支撐板+ 之間沿寬度方向開(kāi)設(shè)了. 條通槽，以安裝加熱所用的電熱棒。為了保證注射成型后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(jìn)口熱模鋼，鋼材為瑞典一勝百純潔鋼材，鋼材的型號(hào)為012&1 +."/。型腔面的粗糙度為!""3.!4，淬火后的表面硬度為#"-##516。型腔表面采用電火花放電加工制造。為了排出熱固性注射塑件在硬化定型過(guò)程中產(chǎn)生的大量氣體，需要在滑塊的分型面上，沿型腔周邊開(kāi)幾條排氣槽，排氣槽的深度可取為"3"+447寬度取*44。為了防止阻塞排氣槽的通道，模具合模后在定模板! 和動(dòng)模板# 之間需留有"3+-%44 的間隙，同時(shí)這也保證了模具在& 分型面壓緊滑塊后，滑塊$ 與滑塊%$ 在& 分型面能緊密貼合，不在& 分型面產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。當(dāng)然，為了保證此處不產(chǎn)生溢料，模具合模后在滑塊$、滑塊%$ 與動(dòng)模墊板’ 之間也需留有"()*"(#++ 的間隙，以使兩個(gè)滑塊在合模時(shí)，其斜面受壓貼合，從而使兩個(gè)滑塊在& 分型面不產(chǎn)生間隙。模具的澆注系統(tǒng)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(kāi)設(shè)在動(dòng)模型芯鑲件%’ 和滑塊$ 與滑塊%$ 上。為了保證澆口套上開(kāi)設(shè)的分流道與定模型芯鑲件上的位置一致，固定澆口套時(shí)，要安裝防轉(zhuǎn)的圓柱銷(xiāo)!%。拉料腔開(kāi)設(shè)在兩個(gè)滑塊的分型面上對(duì)正主流道的末端，以收集料流前端因局部過(guò)熱而提前硬化的熔料。拉料腔制作成倒錐形結(jié)構(gòu)，以便在注射成型后開(kāi)模時(shí)拉出澆口套中已硬化的主流道廢料。因拉料腔開(kāi)設(shè)在分型面上，模具開(kāi)模后可自動(dòng)分開(kāi)取出，其底部不必安裝頂桿來(lái)頂出澆道廢料。

模具的工作過(guò)程為：將制作好了的模具裝配到專(zhuān)用的熱固性塑料臥式注射機(jī)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(shí)要注意鑲件上螺紋的位置，不可放反。合模后利用安裝到模具中的電熱棒對(duì)模具加熱到所需要的溫度后，進(jìn)行注射填充。待熱固性塑料在模內(nèi)固化成型后，動(dòng)模向后移動(dòng)打開(kāi)模具。在開(kāi)模的過(guò)程中，開(kāi)模彈壓銷(xiāo)!# 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(diào)到合適的程度），向后推壓滑塊$ 和滑塊%$，使其在開(kāi)模的過(guò)程中留在動(dòng)模。此時(shí)，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(nèi)。隨后由注射機(jī)的頂桿推動(dòng)著固定在推桿固定板- 和推板%" 之間的推桿,，繼而推動(dòng)滑塊，滑塊在被推動(dòng)的過(guò)程中沿著斜導(dǎo)柱) 移動(dòng)，并向外分開(kāi)，使塑件自行脫離滑塊?；瑝K移動(dòng)的距離由用螺釘%! 固定在動(dòng)模板# 上的限位塊%)所限定，以防脫離模具。模具開(kāi)模后的狀態(tài)圖如圖) 所示。此時(shí)，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(shí)，注射機(jī)上的動(dòng)模部分朝前移動(dòng)，由定模板! 的分型面反壓滑塊和復(fù)位桿!（圖)），使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，模具順利合模。

$ 模具在注射成型過(guò)程中所要注意的問(wèn)題

熱固性塑料在注射成型過(guò)程的工藝參數(shù)的選用是非常重要的。尤其是對(duì)溫度的控制，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和成型周期。注射機(jī)的后段（加料側(cè)）溫度可控制在!".*,".，前段（噴嘴側(cè)）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(dòng)模部分則要控制在%’".*!)#.。注射壓力要控制在%""*%,"/01。保壓時(shí)間取%"*!"2。在注射成型過(guò)程中特別要注意排氣。除了依靠排氣系統(tǒng)排氣外，有時(shí)還需要卸壓開(kāi)模放氣。開(kāi)模取出塑件后，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(jìn)入澆注系統(tǒng)，阻礙成型充模過(guò)程。同時(shí)，由于模具和成型后的塑件的溫度都比較高，在操作時(shí)須佩戴好耐熱防護(hù)手套，以免手被燙傷。

結(jié)束語(yǔ)

熱固性塑料手柄注射模投產(chǎn)以來(lái)，一直處于生產(chǎn)正常運(yùn)行狀態(tài)。該模具結(jié)構(gòu)采用了瓣合模和活動(dòng)螺紋型芯鑲件的結(jié)構(gòu)形式，使模具結(jié)構(gòu)在很大程度得以簡(jiǎn)化，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，注射成型工藝過(guò)程穩(wěn)定可靠。