压缩模和压注模的设计

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１１.１ 压缩模
• ３） 固定式压缩模具。 其特点是上模连同加热器板固定在普通液压 机的动梁上， 下模固定在工作台上。 脱模时， 由液压机的下推杆通 过推出机构将制品推出。 由于开模、 合模、 脱模等工序均在液压机 内进行， 故生产率高、 操作简单、 劳动强度小、 模具寿命长， 但 其结构复杂、 成本高， 且安放嵌件不方便。 此类模具适用于成型批 量较大或尺寸较大的塑件。
• ３） 不溢式压缩模具， 如图 １１ － ６ 所示。这种模具型腔较深， 加料腔为型腔上部截面的延续， 无挤压面。 凸模与加料腔有较高精
• 度的间隙配合， 故塑件径向壁厚尺寸精度较高。 理论上液压机所施 的压力将全部作用到塑件上， 故塑件的密度高； 塑料的溢出量很少， 使塑件在垂直方向上形成很薄的飞边，这些飞边容易被去除。 配合 高度不宜过大， 不配合部分可以将凸模上部截面减小， 也可将凹模 对应部分尺寸逐渐增大而形成 １５° ～２０°的锥面。
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１１.１ 压缩模
• ３.压缩模用压力机的选用与校核 • 压力机是压缩成型的主要设备， 按传动方式， 压力机可分为机械式
和液压式。 机械式压力机常用螺旋式压力机， 其与液压机比较虽然 结构简单， 但是技术性能不稳定。 液压式压力机按其结构动作方式 可分为上压式液压机、 下压式液压机和特种液压机； 按其机身结构 可分为柱式液压机和框架式液压机。 • 压力机的技术参数与压缩成型生产时的压力、 制品的尺寸大小及压 缩模具的结构设计密切相关。 设计压缩模时应对压力机的总压力、 开模力、 推出力和装模部分有关技术参数进行校核。 • （１） 最大压力的校核 • 成型压力要满足 • Ｆ Ｍ ≤ＫＦ Ｐ （１１ －１）
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１１.１ 压缩模
• ２.压缩模的基本结构 • 一个典型的压缩模结构如图 １１ －７ 所示， 它可分为固定于压力机
上工作台的上模和下工作台的下模两大部分， 两大部分靠导柱导向 开合。 其工作原理为加料前先将侧型芯复位， 加料合模后， 热固性 塑料在加料腔和型腔中受热受压， 成为熔融状态而充满型腔， 固化 成型后开模。 开模时， 上工作台上移， 上凸模 ３ 脱离下模一段距 离， 侧型芯 １８ 用手工将其抽出，下液压缸工作， 推板 １５ 推动 推杆 １１ 将塑件推出模外。 侧型芯复位后加料， 接着又开始下一个 压缩成型循环。
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１１.１ 压缩模
• （１） 凹凸模各组成部分的作用及有关尺寸 • 以半溢式压缩模为例， 凹凸模一般由引导环、 配合环、 挤压环、 储
料槽、 排气溢料槽、承压面、 加料腔等部分组成， 如图 １１ －１ ０ 所示， 它们的作用如下。 • １） 引导环 （Ｌ １ ） 为导正凸模进入凹模的部分。 除加料、 分料 腔极浅 （高度在 １０ ｍｍ 以内） 的凹模外， 一般在加料腔上部设 有一段长为 Ｌ １ 的引导环， 引导环有一个 α 角的斜度，并设有圆 角 Ｒ。 引导环的作用是减少凹凸模之间的摩擦， 避免塑件顶出时擦 伤表面， 并延长模具寿命， 减少开模阻力； 便于排气。 为凸模进入 凹模导向， 尤其是不溢式的结构， 因为凸模端面是尖角， 对凹模侧 壁有剪切作用， 很容易损坏模具； 有下凸模的型腔也可同样处理。
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１１.１ 压缩模
• １） 溢式压缩模的配合形式。 溢式压缩模没有加料腔， 仅利用凹模 型腔装料， 凸模与凹模之间没有引导环和配合环， 只是在分型面水 平接触。 为了减少溢料量， 接触面要光滑平整， 为了使毛边变薄， 接触面积不宜太大， 一般设计成宽度为 ３ ～ ５ ｍｍ 的环形面， 因 此，该接触面被称为溢料面或挤压面， 如图 １１ －１６ （ａ） 所 示。 由于溢料面面积小， 为防止此面受液压机余压作用而导致挤压 面过早被压塌、 变形或磨损， 使取件困难， 可在溢料面处另外再增 加承压面， 或在型腔周围距边缘 ３ ～５ ｍｍ 处开设溢料槽， 如图 １１ －１６ （ｂ） 所示。
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１１.１ 压缩模
• ６） 承压面的作用是减少轻挤压环的载荷， 延长模具的使用寿命。 若无承压面， 则凸模压力将直接全部加于制品上， 当压强过大时， 容易破坏型腔精度。 承压面的结构形式如图 １１ －１４ 所示。 图 １１ －１４ （ａ） 的结构形式是以挤压环作为承压面， 模具容易变 形或压坏，但飞边较薄； 图１１ －１４ （ｂ） 的形式是凹凸模之间 留有０.０３ ～０.０５ ｍｍ 的间隙， 由凸模固定板与凹模上端面作 承压面， 可防止挤压边变形损坏， 延长模具寿命， 但飞边较厚， 主 要用于移动式压缩模。 对于固定式压缩模， 最好采用如图 １１ －１ ４ （ｃ） 所示承压块的形式， 通过调节承压块的厚度来控制凸模进 入凹模的深度或与挤压边缘之间的间隙， 减少飞边厚度， 承受液压 机余压， 有时还可调节塑件高度。
• ４） 储料槽的作用是供排出余料。 因此， 凹凸模配合后应留有小空 间 Ｚ ＝０.５ ～１.５ ｍｍ，作为储料槽。 为避免填充不足， 压缩 模的加料必须比实际用料多， 而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。 半溢式压缩模的储料槽形 式如图 １１ －１２所示； 半溢式压缩模的储料槽设计在凸模上， 如 图 １１ －１２ 所示， 这种储料槽不能设计成连续的环形槽， 否则 余料会牢固地包在凸模上难以清理。
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• （２） 按模具在液压机上的固定方式分类 • １） 移动式压缩模具， 如图 １１ － ３ 所示。 • 模具的特点是： 模具不固定在液压机上， 成型后将模具移出液压机，
用卸模专用工具（如卸模架） 开模， 先抽出侧型芯， 再取出塑件。 在清理加料室后， 将模具重新组合好，然后放入液压机内再进行下 一个循环的压缩成型。 其模具结构简单， 制造周期短。 • ２） 半固定式压缩模具。 其特点是开合模在机内进行， 一般将上模 固定在液压机上模，下模可沿导轨 （下模增设一组导轨， 将工作台 接长。 装料时把下模沿导轨拉出， 压缩时推进、 定位） 移动， 用 定位块定位。 脱模时， 可以在装料位置上用卸模架或其他卸模工具 脱出制品。 该结构便于安放嵌件和加料， 可减小劳动强度。 当移动 式模具过重或嵌件较多时，为便于操作， 可采用此类模具。
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１１.１ 压缩模
• ５） 排气溢料槽。 为了减少飞边， 保证塑件的精度及质量， 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 “放气” 操作或利用凹凸模配合间隙来实 现排气。 但当成型形状复杂的塑件及流动性较差的纤维填料的塑料 时， 或在压缩时不能排出气体时， 则应在凸模上选择适当的位置开 设排气溢料槽。 图 １１ －１３ 所示为半溢式压缩模排气溢料槽的形 式。图１１ －１３ （ａ） 为圆形凸模上开设出４ 条０.２ ～０.３ ｍｍ 的凹槽， 凹槽与凹模内圆面间形成溢料槽； 图１１ －１３ （ｂ） 为在圆形凸模上磨出深０.２ ～０.３ ｍｍ 的平面进行排气溢 料； 图１１ －１３ （ｃ）和图１１ －１３ （ｄ） 是矩形截面凸模 上开设排气溢料槽的形式。 排气溢料槽应开到凸模的上端， 使合模 后高出加料腔上平面， 以便使余料排出模外。
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１１.１ 压缩模
• 用模具压缩成型时所需的成型总压力为 • Ｆ Ｍ ＝ ｎＡｐ （１１ －２） • 当确定压力机后， 就可以按照式 （１１ －３） 确定型腔的数目，
即
• （２） 开模力的校核 • 开模力的计算公式为 • Ｆ Ｋ ＝ ＫＦ Ｍ （１１ －４）
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１１.１ 压缩模
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１１.１ 压缩模
• ２） 半溢式压缩模具， 如图 １１ － ５ 所示。模具在型腔上方设一 截面尺寸大于塑件尺寸的加料腔， 凸模与加料腔呈间隙配合， 加料
• 腔与型腔分界处有一个环形挤压面， 其宽度为 ４ ～５ ｍｍ， 凸模 下压到挤压面接触为止。 在每个循环压制中加料量若稍有过量， 过 剩的原料可通过配合间隙或从凸模上专门开出的溢料槽中排出。 溢 料速度可通过间隙大小和溢料槽数目来进行调节， 其塑件的紧密程 度比溢式压缩模具好。
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１１.１ 压缩模
• （６） 压力机工作台有关尺寸校核 • 压缩模的宽度应小于压力机立柱或框架之间的距离， 以使模具能够
顺利通过。 其最大外形尺寸不宜超过压力机工作台面尺寸， 否则无 法安装固定模具。 • ４.压缩模成型零部件的设计 • 与塑料直接接触用以成型塑件的零件叫作成型零件， 压缩模的成型 零件包括上凸模、 下凸模、 凹模、型芯、 嵌件、 瓣合模及模套等。 成型零件组成压缩模的型腔， 由于压缩模加料腔与型腔凹模连成一 体， 因此， 加料腔的结构和尺寸计算也将在本节进行讨论。 在设计 压缩模时， 首先应确定型腔的总体结构、 凹模和凸模之间的配合形 式以及成型零件的结构。 在型腔结构确定后还应根据塑件尺寸来确 定型腔成型尺寸； 根据塑件质量和塑件品种来确定加料腔尺寸； 根 据型腔结构和尺寸、 压缩成型压力大小来确定型腔壁厚等。
• （３） 按模具加料室的形式分类 • １） 溢式压缩模具， 如图 １１ － ４ 所示。 这种模具没有单独的加
料腔， 型腔就是加料腔，型腔的高度 ｈ 约等于塑件的高度。 模具工 作时， 由于凸凹模之间无配合部分， 完全靠导柱定位， 故加压后多 余的塑料会从分型面溢出成为飞边。 环行面是挤压面， 其宽度 Ｂ 比 较窄，以减薄塑件的飞边。 合模时原料受压缩， 合模到终点时挤压 面才能完全密合。 因此， 塑件密度往往较低， 强度等力学性能不高。 特别是如果模具闭合太快， 会造成溢料
• （３） 脱模力的校核 • 脱模力的计算公式为 • Ｆ ｔ ＝ Ａ ｃ Ｐ ｆ （１１ －５） • （４） 合模高度与开模行程的校核 • 为了使模具正常工作， 必须使模具闭合高度和开模行程与压力机上
下工作台之间的最大和最小开距以及活动压板的工作行程相适应， 如图１１ －７ 所示。 • （５） 顶出机构的校核 • 压力机最大顶出行程应大于模具所需的推出行程，且必须保证塑件推 出型腔后高于型腔表面 １０ ｍｍ 以上，如图 １１ －９ 所示。
项目 １１ 压缩模和压注模的设计
• １１.１ 压缩模 • １１.２ 压注模
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１１.１ 压缩模
• １.压缩模的分类 • 压缩模的分类方法很多， 可按分型面特征进行分类， 也可按模具在
液压机上的固定方式进行分类， 还可按模具加料室的形式进行分类。 下面就其中的几种形式进行介绍。 • （１） 按分型面特征分类 • １） 水平分型面压缩模具。 一个水平分型面的溢式压缩模具如图 １ １ －２ （ａ） 所示， 两个水平分型面的不溢式压缩模具如图 １１ －２ （ｂ） 所示。 • ２） 垂直分型面的压缩模具。 垂直分型面的半溢式压缩模具如图 １ １ －２ （ｃ） 所示。
• ７） 加料腔是供容纳塑料粉用的空间， 其结构形式及有关计算将在 后面讨论。
• （２） 凸凹模配合的结构形式 • 压缩模凸模与凹模配合的结构形式及该处的尺寸是模具设计的关键所
在， 结构形式若设计恰当， 就能使压缩工作顺利进行， 使生产的塑 件精度高， 质量好。 其形式和尺寸根据压缩模类型的不同而不同。
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１１.１ 压缩模
• 承压块的形式如图 １１ －１５ 所示。 矩形模具用长条形的， 如图 １１ －１５ （ａ） 所示； 圆形模具用弯月形的， 如图 １１ －１５ （ｂ） 所示； 小型模具可用圆形的， 如图 １１ － １５ （ｃ） 所 示，或用圆柱形的， 如图 １１ －１５ （ｄ） 所示。 它们的厚度一 般为 ８ ～１０ ｍｍ， 安装形式有单面安装和双面安装。 承压块材 料可用 Ｔ７、 Ｔ８ 或 ４５ 钢， 硬度为 ３５ ～４０ ＨＲＣ。
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１１.１ 压缩模
• ２） 配合环是凸模与凹模加料腔的配合部分。 它的作用是保证凸模 与凹模定位准确， 阻止塑料溢出， 并能通畅地排出气体。 凹凸模配 合间隙应按照塑料的流动性及塑件尺寸大小来定。
• ３） 挤压环的作用是限制凸模下行位置， 并保证最薄的水平飞边。 挤压环主要用于半溢式和溢式压缩模， 不溢式压缩模没有挤压环。 挤压环的形式如图 １１ －１１ 所示， 挤压环的宽度 Ｂ 值按塑件大 小及模具用钢而定。