熱固性塑料手柄注射模設計

        1 前言
        對熱固性塑料手柄的加工，傳統的工藝方式是采用壓縮成型和壓注成型的工藝方法來生產塑件制品的。這兩種方法工藝操作復雜、勞動強度大、成型周期長、生產效率低、模具易損壞、成型產品的質量不穩定。采用注射成型熱固性塑料制件，與前者比較，具有簡化操作工藝、縮短成型周期、提高生產效率、降低勞動強度、提高產品質量、模具壽命較長等優點。因而，隨著塑料成型工藝的不斷發展，注射成型熱固性塑料工藝應用越來越廣泛。
        熱固性塑料手柄的原理是將成型物料從注射機的料斗送入料筒內加熱并在注射機螺桿的旋轉作用下熔融塑化，使之成為均勻的粘流態熔體，通過螺桿的高壓推動，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，固化成為塑件形狀，然后開模取出塑料手柄。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后的固化成型階段。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。
        2 塑料手柄工藝分析
        它是一種應用廣泛的熱固性塑料，其成分以酚醛樹脂為基礎加入了各種纖維或粉末而組成，模具設計時取收縮率為1.2%，從產品結構圖可以看出，如采用注射成型工藝，要實現塑件的自動脫模，必須有兩個分型面。即以直徑為74mm 的底面作為& 分型面，以手柄的中心軸線為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M5mm 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。為了降低模具成本，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后，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為簡單，同時也降低了制造上的難度，縮短制模周期。
        3 模具結構設計及其工作過程
        根據產量的要求，模具采用1模2腔的結構形式。為了滿足熱固性塑料手柄成型過程中，主流道和分流道應盡可能短的要求，以達到快速充模，防止在流道中產生早期硬化，并能減少不能回收利用的流道廢料的目的。
        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。模具選用了標準模架，其型號為2535-AI-A板30-B板65，并增加了一塊支撐板8，以承受熱固性塑料在成型過程中所需要較大的注射壓力，并固定斜導柱3。
        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產效率的高低。對定模部分要求模溫控制在150度~220度,，而動模則要求控制在160度~230度,。為此在模具的定模部分，于定模座板1 和定模板2之間沿長度方向開設了兩條通槽；在動模部分的動模墊板6和支撐板8 之間沿寬度方向開設了3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17、滑塊4和滑塊14均選用韌性高且耐熱性能良好的進口熱模鋼，鋼材為瑞典一勝百純潔鋼材，鋼材的型號為ORVAR8407。型腔面的粗糙度為Ra0.4，淬火后的表面硬度為50~55HRC。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料手柄在硬化定型過程中產生的大量氣體，需要在滑塊的分型面上，沿型腔周邊開幾條排氣槽，排氣槽的深度可取為0.08mm,寬度取6mm。
        為了防止阻塞排氣槽的通道，模具合模后在定模板1和動模板3之間需留有0.8~1mm的間隙，同時這也保證了模具在A分型面壓緊滑塊后，滑塊4與滑塊14在B分型面能緊密貼合，不在B分型面產生溢料現象。當然，為了保證此處不產生溢料，模具合模后在滑塊4、滑塊14與動模墊板6之間也需留有0.3~0.5mm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B分型面不產生間隙。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20形成，分流道分別沿分型面開設在動模型芯鑲件16和滑塊4與滑塊14上。為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21。
        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，以便在注射成型后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，模具開模后可自動分開取出，其底部不必安裝頂桿來頂出澆道廢料。
        模具的工作過程為：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16放入定模型芯鑲件17中，放置時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模具加熱到所需要的溫度后，進行注射填充。待熱固性塑料在模內固化成型后，動模向后移動打開模具。
        在開模的過程中，開模彈壓銷25在壓縮彈簧24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23調到合適的程度），向后推壓滑塊4和滑塊14，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16被固化在塑件中留在滑塊內。
        隨后由注射機的頂桿推動著固定在推桿固定板9和推板10之間的推桿7，繼而推動滑塊，滑塊在被推動的過程中沿著斜導柱3移動，并向外分開，使塑件自行脫離滑塊?；瑝K移動的距離由用螺釘12固定在動模板5上的限位塊13所限定，以防脫離模具。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2的分型面反壓滑塊和復位桿2，使推出機構復位，模具順利合模。
        4 模具在注射成型過程中所要注意的問題熱固性塑料在注射成型過程的工藝參數的選用是非常重要的。
        尤其是對溫度的控制，直接影響產品質量和成型周期。注射機的后段（加料側）溫度可控制在20度~70度，前段（噴嘴側）溫度需控制在70度~90度，噴嘴的溫度則要控制在75度~100度。模具的溫度，定模部分要控制在150度~220度，動模部分則要控制在160度~235度。注射壓力要控制在100~170MPa。保壓時間取10~20s。
        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，以防進入澆注系統，阻礙成型充模過程。
        同時，由于模具和成型后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。
        5 結束語
        熱固性塑料手柄注射模投產以來，一直處于生產正常運行狀態。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，經生產實踐驗證，其結構簡單實用，注射成型工藝過程穩定可靠。