壓塑工藝及模具設計
——下篇 塑料壓制成型第九講 壓注成型模具

洪慎章

(上海交通大學塑性成形技術與裝備研究院，上海 200030)

（接上期）

由于壓注成型工藝能成型比較精密的帶細薄嵌件的塑料制件，對設備要求不高，即可在專用壓注機，也可在普通壓機上進行，對原料無特殊要求，因此在某些行業得到了廣泛應用。

壓注成型工藝吸收了注塑和壓制工藝的特點，因此，壓注模兼有壓制模和注塑模的結構特點。例如，壓注模有單獨的外加料室，物料塑化是在加料室內進行，因此模具需設置加熱裝置，同時與壓注模和注塑模一樣，具有澆注系統。物料在加料室內預熱熔融，在壓柱的作用下經過澆注系統，以高速擠入型腔，在型腔內既受熱又受壓，最后交聯硬化成型。

9.1 壓注模結構組成

圖226所示為典型的移動式壓注模，它在開模時分為下模、與上模連在一起的加料室和壓柱三部分。打開上分型面I一I，拔出主流道廢料并清理加料室。打開下分型面Ⅱ一Ⅱ，取制件和分流道廢料。與壓制模具相仿，壓注模具可分為以下幾大部分：1—制件；2—澆注系統；3—壓柱；4—加料室；5—澆口板；6—凹模；7—上導柱；8—凸模；9—凸模固定板；10—下模板；11—下導柱

圖226 移動式壓注模

9.1.1 成型零部件

成型零部件指直接成型塑件的部位，它由凸模、凹模、型芯和側向型芯等組成，如圖226中型腔由零件5、6、8等組成。分型面配合形式與敞開式壓制模相仿，此模為多型腔壓注模。

9.1.2 加料室

圖226中加料室由壓柱3和加料室4構成。移動式壓柱模的加料室和模具本身是可分離的，開模前先敲下加料室，然后開模取出制件并將壓柱從加料室內取出。固定式壓注模的加料室與上模連接在一起。

9.1.3 澆注系統

多型腔壓注模的澆注系統與注塑模相似，同樣可分為主流道、分流道和澆口，如圖226中所示由零件5、6等組成。單型腔壓注模一般只有主流道。與注塑模不同的是加料室底部可開設幾個流道同時進入型腔。

9.1.4 導向機構

導向機構一般由導柱和導套組成，有時也可省去導套，直接由導柱和模板上的導向孔導向。在壓柱和加料室之間，在型腔和各部分型面之間及推出機構中，均應設導向機構。圖226中的導向機構由零件7、11等組成。

9.1.5 加熱系統

在固定式壓注模中，對壓柱、加料室和上下模部分應分別加熱，加熱方式通常有電加熱、蒸汽加熱等。

除上述幾部分外，壓注模也有與注塑模、壓制模類似的脫模機構和側向分型抽芯機構等。

9.2 壓注模分類及典型結構

壓注模可按固定方式分為移動式壓注模和固定式壓注模，目前國內移動式壓注模占絕大多數。按型腔數目可分為單腔模和多腔模。按分型面特征可分為一個或兩個水平分型面壓注模和帶垂直分型面的壓注模。后者用于生產線軸型制件或其他帶有側孔或側凹的制件。

下面介紹按壓注成型用的設備種類及加料室結構特征分類。

9.2.1 按壓注成型用的設備種類分類

壓注成型對設備要求不高，既可使用普通壓力機，也可使用專用液壓機，根據使用的壓力機類型和操作方法不同，壓注模可以分為以下兩大類。

9.2.2 普通液壓機用壓注模

在普通液壓機上使用的壓注模，澆注系統和加料室分開加工制造。其中，澆注系統與熱固性注塑模澆注系統相似，而加料腔突出了壓注模的特點，故有時也稱料腔式壓注模。與注塑模與壓制模相似，這類壓注模與液壓機的連接形式，可分為移動式壓注模和固定式壓注模兩種。按型腔數量有單型腔和多型腔壓注模。下面簡介移動式和固定式壓注模的特點。

（1）移動式壓注模 移動式壓注模的上、下模兩部分均不與壓力機滑塊和工作臺面固定連接。它可在任何形式的普通壓力機上使用，加料、合模、開模、脫取制件等生產操作均可在壓力機工作空間之外用手工操作。這種模具適用于塑料制件批量不大的壓注成型生產。圖226所示為移動式壓注模結構，加料室與模具本身可以分離。采用這種模具壓注成型時，首先閉合模具，然后將定量的成型物料裝進加料室加熱熔融(加熱裝置設計與壓制模加熱裝置相似)，并由壓力機通過壓柱將熔融后的物料由澆注系統(主流道、分流道和澆口等)高速擠入閉合模腔，以使它們成型為塑料制件。待制件在模腔內固化定型之后，需要先將加料室從模具上取下，然后利用卸模架開啟模具。這時壓柱帶動主流道凝料在主流道下端與分流道處拉斷，取下加料室，然后再分離取出塑件。需要指出，在這種模具中，壓柱對加料腔中物料所施加的成型壓力，同時也起合模力作用。

（2）固定式壓注模 固定式壓注模的上、下模兩部分分別與壓力機的滑塊和工作臺面固定連接，壓柱固定在上模部分。生產操作均在壓力機工作空間進行。塑料制件脫模由模內的推出脫模機構保證，勞動強度較低，生產效率較高。主要適用于制件批量較大的壓注成型生產。與移動式壓注模相似，壓柱對加料室內物料施加的成形壓力，同時也起合模力的作用。

圖227所示為固定式壓注模結構。由于上、下模分別與壓力機滑塊和工作臺面固定連接，故在開模狀態下，加料室12與上部凹模型板應能在模內處于懸浮狀態。壓注成型之前，加料室與上部凹模型板通過定距拉桿8懸掛在上、下模之間，這時可以進行加料(包括安裝嵌件)、清模等生產操作。壓注成型開始后，整個模具閉合，壓力機滑塊通過壓柱11將加料室內已經熔融的成型物料經由澆注系統13高速擠進閉合模腔，以便使它們在模腔內成型和固化。開模時，壓力機滑塊帶動上模板10上升，上模部分與加料室在在I一I處分型，使壓柱帶著主流道凝料離開加料室。當上模板1回程上升到一定高度s時，拉桿3上的螺母與固定在上部凹模型板上可以繞軸轉動的拉鉤5接觸。由于拉桿的繼續上升，使拉鉤與下部凹模固定板6脫開；由于定距拉桿的定距作用，拉動上部凹模型板及加料腔使模具在Ⅱ一Ⅱ處與下模分型。在尾軸19的作用下，推板18通 過推桿16將塑件從下部凹模15中推出。同時在上模板和加料室之間的空隙中，從壓柱上取出主流道凝料。

圖227 固定式壓注模

合模時，壓力機帶動上模板下降，拉鉤通過斜面并依靠其重力將下部凹模固定板6和上部凹模型板7鎖緊。與此同時，上部凹模板的下底面推動復位桿2使推出機構復位，定距拉桿亦同時復位。

這種模具設計時，應注意各彈簧力一致，運動件工作時無阻滯現象，定距拉桿開模距離應保證主流道凝料及塑料能順利取出。

9.2.3 專用液壓機用壓注模

專用液壓機上使用的固定式壓注模，一般不設主流道，其主流道已擴大為圓柱形的加料室。專用液壓機具有主缸和輔助缸兩個液壓缸。主缸起鎖模作用，輔助缸供壓注成型時使用。輔助缸活塞桿與壓柱活塞相聯，故又稱柱塞式壓注模。通常，主缸壓力設計得比輔助缸壓力大，這樣可防止合模力不足而引起溢料現象。

由于沒有主流道的加熱作用，故最好采用經預熱過的原料進行壓注，以減少所需的壓力。同時，由于沒有主流道，熔融塑料可直接進入型腔或只需通過分流道進入型腔，因此可壓注流動性很差的塑料。與普通壓機上的固定式壓注模相比，柱塞式壓注模少一個分型面，壓注成型后塑件和流道中的凝料是作為一個整體從模具脫出，故生產率較高。此外，由于是用專用主缸的鎖緊力鎖模，合模可靠，溢料邊較薄。

圖228所示為上加料室固定式壓注模，柱塞和加料室在模具上部，因此輔助缸應安裝在壓力機的上方，自上而下進行壓注。主缸位于壓力機上方，自下而上進行閉模動作。它的工作過程是先閉模，再加料，最后壓注推出塑件。

圖228 上加料室固定試壓注模

圖229 下加料室固定式壓注模

圖229所示為下加料室固定式壓注模，將推桿柱塞設計在模具的下方，因此輔助缸應安裝在壓力機下方，主缸則設置在壓力機上方，自上而下完成閉模動作。它的工作過程是先加料，后閉模，最后壓注推出塑件。

9.3 按加料室結構特征分類

壓注模不同于其他模具的地方是它具有外加料室。按加料室結構特征分類可分為以下幾種。

9.3.1 罐式壓注模

又名組合式、三板式壓注模。在裝料室下方有主流道通向型腔，在罐式多型腔模中，由主流道再經分流道澆口通向型腔。圖227即是固定式罐式壓注模。這是加料室、主流道與構成型腔的上模在一塊板上，開模時，它懸掛在壓柱和下模之間。這種模具既可安裝在普通上壓式壓機上，也可安裝在下壓式壓機上，如圖230所示。

圖230 下壓式罐式壓注模

移動式罐式壓注模的加料室與模具本體是可以分離的。開模時先從模具上取下加料室，再分別進行清理和脫出制件。如圖231所示，其總體結構與注塑模相似，在脫模架上卸模，通過脫模板脫出制件。如果制件留在凹模內，可用專門工具將其取出。

因為罐式壓注模，無論是移動式或固定式都可在普通壓機上壓注，對設備無特殊要求，故被廣泛采用。壓注力通過壓柱作用在加料室底上，然后再通過上模將力傳遞到分型面上，將型腔緊緊鎖住，避免從型腔分型面上溢料。因此，要求作用在加料室底部的總壓力(鎖模力)必須大于由型腔內壓力所產生的將分型面脹開的力。

圖231 移動式罐式壓注模

9.3.2 活板式壓注模

該模具的加料室和型腔之間通過活板分開，活板以上為加料室，活板以下為型腔，流道澆口開設在活板的邊緣，如圖232所示。這種模具結構簡單，通常適用于手工操作(移動式)。在普通壓機上進行壓注，多用于生產中、小型制件，特別適用于嵌件兩端部都伸出制件表面的制件。這時嵌件的一端固定在凹模底部的孔中，另一端固定于活板上。

當制件在型腔內硬化定型后，通過推桿將制件連同活板一起推出，隨后清理活板及殘留在活板上部的硬化廢料。為提高生產率，每副模具可制作兩塊活板輪流使用。

圖232 活板式壓注模

9.3.3 壓柱式壓注模

一般說來，壓柱式壓注模沒有主流道，主流道已擴大成為圓柱形的加料室，這時壓注力不再起夾緊模具的作用，因此壓柱式壓注模應安裝在特殊的專用壓機上使用。這種壓機具有兩個液壓操作缸，一個缸起鎖模作用，稱為主缸；另一個缸起將物料推入型腔的作用，稱為輔助缸。主缸的壓力要比輔助缸大得多，以避免溢料。由于沒有主流道的加熱作用，因此最好采用經過預熱的塑料進行壓注。這時既沒有主流道流動阻力，同時塑料經預熱后壓注的壓力可大大降低，特別是在單型腔的壓注模中更是如此。圖233所示為壓注齒輪的模具。

在這樣的模具中，能像壓制模一樣得到完全無澆道的制件，與壓制模的區別是加料室截面小于制件截面。壓注模的鎖緊是靠螺紋聯接來完成的，因此，可在普通壓機上壓注。如果不采用這種結構的壓注模，而用不帶螺紋聯接的普通壓制模，則會在齒輪的牙齒之間形成很厚的飛邊，后加工時難于修整和去除。

圖233 單型腔壓柱式壓注模

圖234所示為下壓式固定式壓注模。其結構特點是在機內裝卸，模具固裝在壓機上，它的整個生產過程即模具的閉合、分模、裝料、成型及推出塑件等均在壓機上進行，故又稱機內裝卸壓注模。

成型時，在加料室3中熔化的原料，在壓柱2的作用下上移，使熔體通過澆注系統，進入型腔，壓注結束后，壓柱在頂桿14的作用下，返回原位；此時，由推管固定板12、21及型芯固定板13組成的推出系統將制件從型腔中推出；模具復位，進行下一次的壓注。

這種壓注模使用方便，生產效率高，勞動強度小，但結構比較復雜，制造周期長，主要用于產量大或大型塑件的生產中。

圖235為所示水平分型面移動式壓注模。該模具結構較典型，熔體在加料室中熔化后，在壓柱的作用下，通過澆注系統進入型腔；模具中的嵌件由定位釘4固定在下型腔12上；制件的推出和嵌件的安置都比較方便；開模和合模都是通過手動人工來操作。

這種壓注模結構較簡單，制造方便，但生產效率低，勞動強度大，主要用于產量小的中小型塑件。

動式壓注模。采用兩個澆注系統，這是因為嵌件6套在型芯7的外面，而型芯又較長，所以采用上下兩端固定；由于型芯細長， 為了防止型芯在壓注單面進料時，將型芯移位變形，所以采用兩邊對稱進料，平衡壓力，防止型芯變形。成型結束后，推出機構將錐模13推出，使制件在推出的同時，進行垂直與分流道分型面的分型開模；取出塑件，復位時，在導柱固定板3的推動下，將錐模復位，此時應將嵌件預先安裝好。

圖234 下壓式固定式壓注膜

圖235 水平分型面移動式壓注模

圖237所示為主缸和輔助缸呈直角布置，且采用兩個水平缸的特殊專用壓 注機。其特點是一次成型兩個制件，提高了生產率。但這類壓機的模具都必須專門設計，缺乏通用性，因此，沒有廣泛應用。

圖237 兩個水平壓料缸壓注模(主、輔缸垂直布置)

圖238 帶補充加熱器的壓注模

圖238所示為帶補充加熱器的壓注模。在壓柱正對面裝有一個補充加熱器，加熱器靠空氣間隙與模具其余部分絕熱。加熱器上有一錐形頭，與加入的塑料相接觸壓柱的端面，與錐形頭對應有一錐形凹坑，兩者互相吻合以便壓盡塑料到錐形凹坑，還可減少壓料時塑料從壓柱與加料室之間的間隙溢出的可能性。錐形頭的溫度應超過模具其余部分的溫度(達200～250℃)。塑料與圓錐頭表面一接觸便立即熔融而進入溫度只有160～170 ℃的型腔中，這樣塑料是不會在加料室中過熱的。采用這種結構的壓注模具可以有效地提高壓注性能，單位面積壓注壓力可以降低60%～70%；而加料室的容量，可以比不加補充加熱器時提高兩倍。