壓塑工藝及模具設(shè)計(jì)
——下篇 塑料壓制成型第十講 壓注成型壓力的計(jì)算及其設(shè)備選擇

洪慎章

(上海交通大學(xué)塑性成形技術(shù)與裝備研究院，上海 200030)

（接上期）

10 壓注成型壓力的計(jì)算及其設(shè)備選擇

10.1 壓注成型壓力的計(jì)算

壓注成型壓力是用以克服塑料熔體從加料室向型腔流動(dòng)的阻力，提供充模速度及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí)等。它是壓柱軸向移動(dòng)時(shí)其頭部對(duì)塑料熔體施加的壓力。若忽略熔體流動(dòng)阻力，壓注成型壓力可用下式表示：

式中：

F—壓注成型壓力，N；

Po—壓注成型時(shí)單位壓力，MPa， 與塑料品種有關(guān)， 按表62查取；

A—加料室斷面積，mm2；

D—加料室直徑，mm。

按公式（74）計(jì)算所得的壓注成型壓力F要小于壓機(jī)的公稱壓力FH，即

此外，壓注成型壓力還與塑件的流動(dòng)比有關(guān)。所謂流動(dòng)比，是指熔體自澆口處開(kāi)始能夠在模具中流至最遠(yuǎn)的距離與塑件厚度之比值。不同塑料品種具有不同的流動(dòng)比范圍。

10.2 壓注設(shè)備的選擇

為使壓機(jī)與壓注模相匹配，應(yīng)進(jìn)行壓機(jī)有關(guān)技術(shù)參數(shù)的校核，具體校核內(nèi)容、方法與壓制模、注塑模有許多相似之處，不再贅述，故下面僅就壓力校核問(wèn)題予以闡述。

10.2.1 普通壓機(jī)的選擇

在普通液壓機(jī)上的壓注成型，塑料的壓注力及模具的鎖模力均由液壓機(jī)主活塞缸供給。

（1）成型壓力校核 從滿足加料室內(nèi)單位成型壓力的角度，壓柱作用在加料室內(nèi)塑料的總壓力應(yīng)小于液壓機(jī)的公稱壓力。因此，選定普通壓機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料種類、加料室斷面積及單位壓力，按下式進(jìn)行成型壓力校核：

式中：

FH—壓機(jī)公稱壓力，N；

A—加料室斷面積，mm2；p—單位擠壓力，MPa ；

P0—壓注成型所需要的單位成型壓力，MPa， 查表62。

（2）鎖模力校核 采用普通液壓機(jī)進(jìn)行壓注成型時(shí)，壓柱對(duì)加料室物料施加成型壓力，同時(shí)也起鎖模力的作用。因此，為了保證不會(huì)因成型壓力過(guò)大，使分型面脹開(kāi)而發(fā)生溢料，必須使總成型壓力大于鎖模力，通常使壓機(jī)主缸的鎖模力大于制件和澆注系統(tǒng)投影面積之和與壓注成型所需單位擠壓力乘積的110%～125%，即按下式進(jìn)行鎖模力校核：

式中：

F′H—液壓機(jī)主缺公稱壓力，N；

A—塑料制件和澆注系統(tǒng)投影面積之和，mm2；

Po— 壓注成型所需要的單位成型壓力，MPa， 查表62。

10.2.2 專用液壓機(jī)的選擇

與普通壓機(jī)不同，壓柱式壓注成型所用液壓機(jī)是專用的。壓柱加壓物料和鎖緊模具分別由兩個(gè)獨(dú)立的液壓缸（輔助缸及主缸）完成。

（1）輔助缸壓力校核壓柱式壓注模的加料室的斷面皆為圓形。一般而言，加料室的斷面積比料槽式壓注模小，而高度大。首先要對(duì)壓柱加壓用的液壓機(jī)輔助缸的公稱壓力按下式進(jìn)行校核：

式中：

FH—壓柱加壓用的液壓機(jī)輔助缸的公稱壓力，N；

A—加料室斷面積，mm2；

P0—壓注模單位擠壓力，MPa ， 查表62。

10.2.3 塑料壓力成型機(jī)技術(shù)規(guī)格

塑料壓力成型機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)列于表69。

表69 塑料壓力成型機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

10.3 計(jì)算舉例

有一電器插座蓋板零件，其形狀及尺寸如圖289所示，厚度為3 mm。塑料品種為酚醛塑料，物料密度為1.5 kg/m3，壓縮比為3，飛邊質(zhì)量按塑料凈重的10%計(jì)算，求壓機(jī)所需的噸位。

圖289 電器插座蓋板

解：

（1）塑件的體積為：

（2）塑件所需的原料體積按式（27）計(jì)算，則有

（3）加料室水平投影面積為

（4）壓注成型壓力按式（74）計(jì)算，則有

根據(jù)塑料品種按表62查得p0=140 MPa

代入上式得

按上述計(jì)算所得的壓注成型壓力F要小于壓機(jī)的公稱壓力FH，即

此外，還要考慮塑件的流動(dòng)比及按模空間尺寸，故選用2 000 kN液壓機(jī)。

（5）校核成型壓力按式（76）計(jì)算，則有

上述所得的數(shù)據(jù)大于由表62中查得的對(duì)應(yīng)數(shù)值，說(shuō)明是附合要求的液壓機(jī)噸位。

（6）校核鎖模力按式（77）計(jì)算，則有

其 中，Ac=1.1A=1.1×11 000 mm2=12 100 mm2；根據(jù)塑料品種按表8選取p0=140 MPa。

代入上式得

上述所得的鎖模力數(shù)據(jù)小于所選用液壓機(jī)的公稱壓力。

通過(guò)上述計(jì)算及校核，電器插座蓋板塑料制作壓注成型所需壓機(jī)應(yīng)為2 000 kN液壓機(jī)。