第6压缩和压注模具.pptx

6.1.1 压缩模概述压缩模概述v压缩模具又称压塑模或压胶模，它主要用于成型热固性塑料，但随着技术的进步和生产的需要，有时也用于成型热塑性塑料。压缩模具是塑料制品生产的一种较为古老的方法，由于其结构简单，至今仍然有广泛的使用。v1.压缩模具成型的优点压缩模具成型的优点v（1）压缩成型所需的设备和模具简单，且工艺成熟可靠、积累了丰富的经验；v（2）适用于成型流动性差的塑料，比较容易成型大型制品；v（3）制品的收缩率小、变形少、各向性能比较均匀。v2.压缩模具成型的缺点压缩模具成型的缺点v（1）生产周期长、效率低，不易实现自动化，劳动强度较大；v（2）制品的溢边不可避免，并且厚薄不均匀，影响了产品的尺寸准确性；v（3）一些具有复杂内部结构和带有细长嵌件的制品在压制时易弯曲或变形，故此类塑件不宜采用压缩模具成型；v（4）对模具材料的要求较高，模具工作条件差、磨损大、使用寿命较短。6.1.2 压缩模的类型压缩模的类型v1.按模具在压机上的固定方式分类按模具在压机上的固定方式分类v（1）移动式压缩模v（2）半固定式压缩模v（3）固定式压缩模v2.按上、下模配合结构特征分类按上、下模配合结构特征分类v（1）溢式压缩模(图6-1)v（2）半溢式压缩模(图6-2)v（3）不溢式压缩模(图6-3)图6-1 溢式压缩模图6-2 半溢式压缩模图6-3 不溢式压缩模3.按分型面特征分类按分型面特征分类（1）水平分型面压缩模一个水平分型面的压缩模，如图6-4所示；两个分型面的压缩模，如图6-5所示。图6-4 一个水平分型面的溢式压缩模 图6-5 两个水平分型面的不溢式压缩模v（2）垂直分型面压缩模v垂直分型面的半溢式压缩模，如图6-6所示。图6-6 垂直分型面的半溢式压缩模1-型芯 2-凸模 3-截锥形凹模（两半）4-模套6.1.3 压缩模的基本结构压缩模的基本结构 图6-7 典型压缩模的基本结构1-上模座板；2-螺钉；3-上凸模；4-加料腔(凹模)；5，10-加热板；6-导柱I 7-型芯；8-下凸模；9-导套；11-推杆；12-支承钉；13-垫块；14-下模座板；15-推板；16-拉杆；17-推杆固定板；18-侧型芯；19-型腔固定板；20-承压块6.1.4 压缩模结构形式的确定压缩模结构形式的确定v1.压机与模具结构形式的关系压机与模具结构形式的关系v我们在设计压缩模具时，原则上应以满足生产批量及生产时间为前提来选择压机，而不是根据压机来决定模具。在选择压机时，主要应进行以下几方面的计算和校核：v（1）成型压力的计算v压制时所需要的成型压力与制品的塑料种类及成型所需的压强(见表6-1)、制品的结构形状大小等因素有关。v成型压力可用下式计算vF=pAn (6-1)v式中 F成型压力或称计算成型压力，N；v p成型压强，MPa，按表6-1选取；v A单个型腔的投影面积，mm2；v n型腔数。v选用压机时，应留有安全余量，可按下式计算vF机=FK (6-2)v式中 F机压机的额定压力，N；vF计算成型压力，N；v K压机安全系数。新压机取1.11.2；旧压机取1.31.35。（2）开模力的计算v开模力F可根据成型压力进行估算，即v F=Fk1 (6-3)v式中 F开模力，N；v F 计算的成型压力，N；v k1开模力系数，依加料室的结构和配合环情况而定。加料室形状简单，配合环不 高时取O.15；加料室轮廓较复杂，配合环较高时取O.2。v螺钉数由下式计算v v (6-4)v式中 n螺螺钉数量；vF螺每个螺钉所能承受的负荷，N，查表6-2。v（3）脱模力的计算v 脱模力是指把制品完全从模具的型腔中脱出所需的力，此力由压机的下液压缸提供。脱模力可按下式计算v Ft=Acf (6-5)v式中 Ft理论计算的脱模力，N；vAc制品之侧面积的总和(包括外侧面及内孔的侧面)，cm2；vf单位面积的脱模阻力，Ncm2。酚醛树脂木粉充填f=50；酚醛树脂玻璃纤维 充填,f=150；氨基塑料纤维素充填f=6080。（4）压机闭合高度与模具的闭合高度的关系v 压机上、下工作台之间的最大及最小开距与所安装的模具闭合高度有关，也直接关系到能否完全开模取出塑料制品。v模具设计时可按图6-8及式(6-6)、式(6-7)进行核算。图图6-86-8压机开距与模具闭合高度压机开距与模具闭合高度vAmaxHmax-h-h-(510)(6-6)vAminHmin+(1015)(6-7)v式中 Amax模具最大闭合高度，mm；v Amin模具最小闭合高度，mm；v Hmax压机上、下工作台最大开距，mm；v Hmin压机上、下工作台最小开距，mm：v h 塑料制品的最大高度，mm；v h凸模高度，mm。v若不满足式(6-7)，可在压机工作台上增加垫板（5）推杆行程的校核v推杆行程要满足下式要求v (6-8)v式中 压机推杆工作行程，mm；v制品最大高度，mm；v加料腔高度，mm；v压机推杆的最大行程，mm。（6）压机工作台面有关尺寸的校核v模具设计时应根据压机工作台面规格及结构来确定模具相应的尺寸。模具宽度应小于压机立柱或框架之间的距离，使模具能顺利地通过其间并安装在工作台上。压缩模具的最大外形尺寸不应超过压机工作台面尺寸，以便于模具的安装固定。2.塑料制品形状与模具结构形式的关系塑料制品形状与模具结构形式的关系v（1）加压方向的选择v 加压方向即凸模作用方向，也就是模具的轴线方向，在决定施压方向时要考虑下列因素。v便于加料v便于压力传递v便于安放和固定嵌件v保证凸模的强度v保证重要尺寸的精度v（2）模具分型面的选择v施压方向选定后，应确定分型面的位置，分型面位置确定原则与注射模基本相似。例如分型面应设在制品断面轮廓最大的地方；尽可能避免采用瓣合模和侧抽芯；分型面的溢料痕迹应设在制品比较隐蔽和易于修整的地方；将要求同轴度的尺寸设在压模的同一侧上，而不宜分置于上下模两边。v无论上压式或下压式压机，其主要顶出机构均位于压机下方，故选择分型面尽可能使制品在开模时留在下模。为了方便制造，压缩模的挤压边缘（溢式和半溢式）和分型面多为水平面，较少采用曲面或弯折面。由于受到制品形状的限制，有时不可能同时兼顾到加压方向和分型面位置的要求，这种情况下要以能顺利脱模为第一条件。3.塑料性能与模具结构形式的关系塑料性能与模具结构形式的关系v（1）塑料的密度和比容 应根据塑料的密度、比容与制品体积的关系来确定加料室的结构形式及体积大小。v（2）收缩率 根据收缩率与制品尺寸的关系来确定成型零件的尺寸。同时根据收缩程度及收缩特点来考虑脱模形式。v（3）流动性 根据塑料流动性确定模具型腔的闭合形式，一般流动性好的塑料，可选定半溢式型腔；流动性差的塑料可选不溢式型腔。成型零件表面光洁，塑料易流动，故流动性好的塑料，成型零件表面粗糙度宜取Ra0.10.2m；流动性较差的塑料，成型零件表面粗糙度宜取Ra0.0250.1m。v（4）单位压力 制品成型时的单位压力与塑料种类有关（见表6-1）。而根据单位压力则可以计算成型压力和选择压力机，计算模具强度，分析制品或成型零件受力情况、选择加压方向、确定模具结构及体积大小等。6.1.5 压缩模成型零件的结构设计压缩模成型零件的结构设计v压缩模的成型零件包括上、下凸模、凹模、型芯、嵌件、瓣合模及模套等。成型零件组合成压缩模的型腔，压缩模的加料腔与型腔凹模连成一体。1.凸凹模各组成部分的作用及有关尺寸凸凹模各组成部分的作用及有关尺寸图6-12 不溢式压缩模常用凸凹模组合形式图6-12和图6-13分别为不溢式压缩模和半溢式压缩模常用的凸凹模组合形式，其各部分的作用及参数如下。图6-13 半溢式压缩模常用凸凹模组合形式v(1)引导环l2v 引导环的作用是引导凸模顺利地进入凹模。除加料腔极浅的凹模外，一般引导环都有一段斜度，并设有圆角R，以便引入凸模，减少凸、凹模之间摩擦。有下凸模的型腔，也可同样处理。推荐尺寸如下。v 移动式模具:=20130；vR=23mm。v 固定式模具：=201 下凸模=34；v R=152mm；v l2=510mm；H加30mm时l2=1020mm。v总之，引导环的高度必须保证：当塑料粉达到融化时，凸模必须已进入配合环。v(2)配合环l1v 配合环是凸模与凹模配合的部位，其作用是保证凸模与凹模定位准确，防止塑料溢出，通畅地排出气体。其配合应按照以下情况选择。v 移动式压模：凸凹模采用H7f7配合，l1=35mm。v 固定式压模：凸凹模采用H9f9配合，l1=46mm；H加30mm时，l1=810mm。(3)挤压环l3v在半溢式压缩模中，挤压环的作用是限制凸模下行的位置，并保证留有最薄的横向飞边。挤压环形式如图6-14所示，图(a)用于圆形截面凸模，图(b)用于非圆形截面凸模。图6-14 挤压环形式中小型模具l3=24mm，大型模具l3=35mm。v(4)储料槽Zv储料槽的作用是排除余料，即凸凹模压合后应留有高度为Z（Z=0.51.5mm）的小空间。因为压缩模的加料必须比实际用料多，以免填充不足。而此多余的料会造成合模方向上的尺寸误差，所以必须使多余料有储存的空间。储料槽仅在半溢式模具中用，如图6-13所示。v(5)排气溢料槽v为减少飞边，保证制品精度及质量，成型时必须将产生的气体及余料排出模外。一般可通过压缩过程中的排气操作或利用凸凹模配合间隙来实现排气。但当成型形状复杂的制品及流动性较差的纤维填料塑料时，则应在凸模上选择适当位置开设排气溢料槽，防止制品中产生组织疏松。v（6）承压面v承压面的作用是保证上凸模进入凹模的深度，使凹模不致受挤压而变形或损坏，以延长模具的使用寿命。图6-16 承压面的结构形式2.凸凹模配合形式凸凹模配合形式v（1）溢式压缩模的凸凹模配合形式v溢式压缩模没有加料腔，仅利用凹模型腔装料，凸模与凹模没有引导环和配合环，只是在分型面水平接触。图6-17 溢式压缩模的凸凹模配合形式v（2）不溢式压缩模的凸凹模配合形式v不溢式压缩模的加料室是型腔的延续部分，两者截面形状相同，无挤压面，但有引导环、配合环和排气溢流槽，凸凹模的配合间隙不宜太小，配合环的配合精度为H7f7。图6-18 不溢式压缩模的凸凹模配合形式1-排气溢料槽 2-凸模 3-承压面 4-凹模v（3）半溢式压缩模的凸凹模配合形式v 如图6-13所示，半溢式压缩模最大特点是带有水平挤压面，同时利用凸模与加料腔间的配合间隙或溢料槽溢料排气。凸模的前端制成半径为O.50.8mm的圆角或45的倒角，加料腔的圆角半径则取O.30.5mm，这样可增加模具强度，便于清理废料。对于加料腔深的凹模，也需设置引导环，加料腔深度小于10mm的凹模可直接制出配合环，引导环与配合环的结构与不溢式压缩模类似。半溢式压缩模凸模与加料腔的配合为H7f7。3.加料腔的尺寸计算加料腔的尺寸计算v压缩模凹模的加料腔是供装塑料原料用的。其容积要足够大，以防止在压制时原料溢出模外。加料腔具体计算如下：v（1）塑料体积计算v VSL=mv=Vv (6-9)v式中 VSL塑件所需塑料原料的体积(cm3)；v V塑件的体积(包括溢料)(cm3)；v v塑料的比体积(cm3g)，见表6-3；v 塑件的密度(g/cm3)，见表6-4；v m塑件重量(包括溢料)(g)，溢料通常取塑件重量的5%10%。v塑料体积的计算也可按塑料原料在成型时的体积压缩比来计算：v VSL=VK (6-10)v式中 VSL塑料原料的体积(cm3)；v V塑件的体积(包括溢料)(cm3)；v K塑料压缩比(见表6-4)。v(2)加料腔高度的计算v图6-19是各种塑件成型的情况，其加料腔的高度可分别按以下公式计算：图6-19 加料腔高度的计算v图(a)为不溢式压缩模，其加料腔高度H按下式计算：v v (6-11)v 式中 H加料腔高度(cm)；v VSL塑料原料体积(cm3)；v V1下凸模凸出部分的体积(cm3)；v A加料腔的横截面积(cm2)。v图(b)为不溢式压缩模，可压制壁薄而高的杯形塑件。由于型腔体积大，塑料原料体积较小，原料装入后尚不能达到塑件高度，这时型腔(包括加料腔)总高度可采用塑件高度加上12cm，即：v H=h+(12)cm (6-12)v式中 h塑件高度(cm).v图(c)为半溢式压缩模，塑件在加料腔下边成型，其加料腔高度为：v v (6-13)v式中 Vo加料腔以下型腔体积(cm3)。v图(d)为半溢式压缩模，塑件一部分形状在挤压边以上成型，其加料腔高度为：v v (6-14)v式中 V1塑件在凹模中的体积(cm3)；v V2塑件在凸模的凹入部分体积(cm3)。v在合模时塑料不一定先充满凸模的凹入部分，这样会减少导向部分高度(0.51.0)cm，故以不扣除V2更保险。即按下式计算：v (6-15)v图(e)为多型腔压缩模，其加料腔高度为：v v (6-16)v式中V3单个型腔所能容纳塑料的体积(cm3)；v n在同一个加料腔内的型腔数量。4.凸模和凹模的结构设计凸模和凹模的结构设计 v（1）凸模的结构设计v凸模的作用是将压力机的压力传递到制品上，并压制制品的内表面及端面。压缩模具的凸模与注射模具没有本质区别，只是不溢式和半溢式凸模是由两部分组成：上端与加料腔的配合环部分配合，防止熔体溢出并有导向作用；下端为成型部分并设有脱模斜度。同时不溢式和半溢式上凸模周围还开有溢料排气槽。凸模结构与注射模类似，有整体式及组合式等形式，压缩模的凸模受力很大，设计时要保证其结构的坚固性，其成型部分没有必要时不宜做成组合式。图6-20(a)为整体式凸模，图6-20(b)为整体嵌入式凸模，图6-20(c)为镶嵌组合式凸模，一般来说镶嵌组合式强度最差，塑料可能挤入镶嵌缝隙而引起变形。图6-20 压缩模的凸模结构1-成型段 2-配合段 3-溢料槽 4-固定段v（2）凹模的结构设计v凹模一般设在下模，形状相对比较复杂，是填充粉料的部位。凹模的结构同样有整体式和组合式之分。对于溢式压缩模，凹模深度等于制品高度；对于不溢式压缩模，凹模则包括型腔和加料腔。整体式凹模特点是结构坚固，适于外形简单、容易加工的型腔。当型腔复杂时为便于加工，将加料腔和型腔或型腔本身做成组合式的。v组合式凹模同样有整体嵌入式、局部镶拼式、底部镶拼式、侧壁镶拼式和四壁拼合式等形式。压缩模在施压时塑料尚未充分塑化，型腔内各向受力很不匀衡，因此要特别注意镶拼结构的牢固性。具体结构可以参照注射模的凹模结构。5.孔的成型方法及型芯的结构设计孔的成型方法及型芯的结构设计v塑料制品上常常有各种形状的孔，如圆形孔、矩形孔、异形孔、阶梯孔、倾斜孔等。在压缩成型时，成型孔的型芯结构应注意以下几点。v（1）型芯的结构 与脱模方向一致的孔，型芯应有一定的刚度，并应有适当的脱模斜度。压缩模具的型芯或成型杆受力状况比注射模具恶劣，由于受力不均匀，易引起型芯弯曲，特别是与压制方向垂直的型芯，因此型芯不宜太长。v（2）型芯的安放 阶梯孔原则上应将直径大的一侧放在下模。如果有特殊情况，则应由上下模同时成型。v（3）斜孔的成型 斜孔尽可能由上下型芯组合成型。v（4）其他孔的成型 与脱模方向呈垂直、或有倾斜角的孔，应采用侧抽芯结构。v（5）盲孔的成型 盲孔的深度与孔径的比，在不超过3倍时，可以在上模或下模上直接装型芯。如果超过3倍，则型芯的脱模斜度必须加大，而且表面必须抛光到镜面级，否则将会脱模困难。6.嵌件的设计嵌件的设计v当成型需要有嵌件时，应优先考虑将嵌件装在凹模。当嵌件必须装在凸模上时，若嵌件连接有困难或向上模装插不方便时，则可采用倒装式压模，即将凸模设在下模，而将凹模设在上模。压缩成型时由于塑料流对嵌件横向挤压力较大，常引起嵌件移位或升起，为避免这种现象，嵌件在模内的连接应加固，可采用圆锥面或圆柱面配合将嵌件装插在模板内。6.1.6 压缩模导向机构的设计压缩模导向机构的设计v1导向机构的类型导向机构的类型v导向机构是保证上模与下模合模时正确定位和导向的重要零件。导向机构主要有导销及导柱、导套两种形式。v2导向零件的尺寸导向零件的尺寸v导向零件主要包括导柱、导套和导销等，且是标准化零件。v3压模导向机构的特点压模导向机构的特点v 导柱和导套的设计原则和其结构及固定形式可参考注射模具有关章节。v定位导向作用 除溢式压缩模的导向只依靠导柱完成外，半溢式和不溢式压缩模的凸模和加料腔的配合环还能起到保证凸、凹模正确定位的作用，加料腔上段的引导环还能起导向作用。v导柱类型 由于压缩模在高温下操作，因此一般不采用带加油槽的导柱。6.1.7 压缩模脱模机构的设计压缩模脱模机构的设计v1.塑件脱模的方法及常用的脱模机构分类塑件脱模的方法及常用的脱模机构分类v 塑件的脱模方法有手动、机动、气动等方法。v 常用的脱模机构有以下几种：v（1）移动式、半固定式模具的脱模机构v卸模架 v机外脱模装置 v（2）固定式模具的脱模机构v下推出机构v上推出机构2.压缩模的推出机构与压机顶出杆的连接方式压缩模的推出机构与压机顶出杆的连接方式v 压机的顶杆与压缩模的推出机构有以下两种连接方式：v（1）间接连接 即压机的顶杆与压缩模的推出机构不直接连接，如图6-21所示。图6-21 与尾轴间接连接的推出机构v（2）直接连接 即压机的顶杆与压缩模的推出机构直接连接。压机的顶杆不仅在顶出时发生作用，而且在回程时亦能将压缩模的推板、推杆拉回，压缩模不需再设复位机构。尾轴与压机的顶出杆的连接方式，如图6-22所示。图6-22 与尾轴直接连接的推出机构3.固定式压缩模的脱模机构固定式压缩模的脱模机构v固定式压缩模的脱模机构形式很多，常用的有以下几种：v（1）推杆推出机构 图6-23 推杆推出机构v（2）推管推出机构 对于空心薄壁塑件，常采用推管推出机构，其特点是塑件受力均匀，运动平稳可靠，其结构如图6-24所示。图6-24 推管推出机构v（3）推件板推出机构 对于脱模容易产生变形的薄壁零件，开模后塑件留在型芯上，可采用推件板推出机构。其结构如图6-25所示。图6-25 推件板推出机构（4）其它推出机构 例如，凹模推出机构、二级推出机构、双推出机构等等。4.移动式压缩模的脱模机构移动式压缩模的脱模机构v移动式压缩模普遍采用卸模架脱模方式，利用压机的压力推出塑件，虽然生产率低，但开模动作平稳，模具使用寿命长，并可以减轻劳动强度。对开模力不太大的模具，只用单向卸模架即可，一般是用下卸模架，如图6-26所示；对开模力大的模具，要用上下卸模架，如图6-27所示。分模推杆和推件推杆分别装在上、下卸模架固定板上，推杆有圆柱形、台阶形和梯形，如图6-26所示。其中图（a）、（b）所示的圆柱形推杆用于单分型面模具，图（c）所示的台阶形推杆用于多分型面模具，而图（d）所示的梯形推杆则用于垂直分型面模具。图6-26 下卸模架图6-27 上下卸模架6.1.8 压缩模侧向分型与抽芯机构的设计压缩模侧向分型与抽芯机构的设计 v注射模是先合模后再注入塑料，而压缩模是先加料而后合模。因此，注射模的某些侧向分型机构不能用于压缩模。1.机动侧向分型抽芯机构机动侧向分型抽芯机构v（1）斜滑块分型抽芯机构 当抽芯距离不大时，应采用斜滑块分型抽芯机构，因为这种机构比较坚固，抽芯和分型两个动作可以同时进行，但因受到闭模高度和分模距离的限制，斜滑块之间的开距不能做得太大。图6-29为常采用的模框导滑式斜滑块分型抽芯机构。图6-29 压缩模斜滑块分型抽芯机构1-上模座板2-凸模固定板3-上凸模4-斜滑块5-定位螺钉6-承压板7-模框8-支架9-推杆10-下凸模11-支承板(加热板)12-推板13-推杆固定板，14-凸模固定板v（2）斜导柱、弯销抽芯机构 v斜导柱抽芯机构和弯销抽芯机构工作原理类似。图6-30所示为弯销抽芯机构。图6-30 压缩模弯销侧抽芯机构l-凸模2-弯销3-限位块4-滑块2.手动模外分型抽芯机构手动模外分型抽芯机构 手动模外分型抽芯压缩模现在仍然有较广泛的使用，因为这种分型抽芯方式的模具结构简单，但是劳动强度大、效率低。图6-31为手动模外分型抽芯的压缩模。图6-31 手动模外分型抽芯压缩模 1-套筒 2-下模座板 3-模套 4-上模固定板 5-凹模 6-上型芯 7-凸模 8-下型芯 9-手柄 lO-导销本章小结本章小结v本章简要介绍了发泡成型模具的分类、特点、结构、功能和设计使用过程中应当注意的一些问题。并通过列举一些典型的模具来进一步说明其组成和工作原理。习习 题题v8-1 可发性聚苯乙烯塑料发泡模具的设计要点是什么？v8-2 低发泡注射成型模具设计时要注意哪些问题？