塑料压缩与传递成型模具设计

《塑料成型工艺与模具设计》
第5章 塑料压缩与传递成型模具设计
2、压机固定板有关尺寸校核
➢模具最大尺寸应小于压机立柱或框架之间的距离；同时还 应保证模具能装夹在工作台上。
➢模具安装方式：螺钉直接固定或用压板固定。
3、压缩模高度和开模行程的校核
h H min
式中 h——压模闭合高度，mm； Hmin——压机上下模板之间的最小开距，mm。
•操作方便，原料计量简单；
•制品脱模容易，不易与侧壁刮擦；
•不宜成型以布片或长纤维作填料的 塑料；
•每次成型应清理挤压面。
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4、多型腔压缩模
➢多型腔压模可为溢式或半溢式结构。
➢多腔共用加料室有利于缩小模具尺寸，方便加料，但边角 的型腔易缺料。
➢对于固定式压模
H max h L
式中 L——压模所要求的最小开模距离，mm；
Hmax——压机上下模板之间的最大开距，mm。
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3、压缩模高度和开模行程的校核
➢图5-7：所需最小开模距为 L hs ht (10 ~ 30)
式中 hs——塑件高度，mm； ht——凸模高度，mm。
➢已知压模结构和塑件成型压力，选择压机时
F机
p0 An 10k
➢当压机已定，确定压模型腔数时，按下式计算并取整
n 10kF机 p0 A
➢当压机总压力超过压模所需压力较多时，应调小压机的工 作油压，按下式计算
F机 0.1p表 A活
式中
p表——压力表读数（油压），MPa；
A活——压机活塞面积，cm2。
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三、压缩模分类
➢分类： • 按模具在压机上固定方式分：移动式、半固定式和固定式； • 按上、下模闭合形式分：溢式、不溢式和半溢式； • 按分型面特征分：水平分型面和垂直分型面压缩模； • 按型腔数分：单腔式和多腔式压缩模。
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• 特别适合压制有棉布、玻璃布、 长纤维填充的制品；
• 飞边与分型面垂直，便于去除。
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3、半溢式压缩模
➢半溢式压模特点：
•设有断面尺寸较大的加料室，加料 室底部有环形挤压面，型芯与加料 室间隙配合；
•余料可通过配合间隙和溢料槽溢出， 制品密度较溢式压模的好；
1、压机最大总压力校核
➢以织物、纤维作填 料比无机物粉料、木 粉作填料成型时需要 更大压力。 ➢薄壁深腔件成型压 力要较大。 ➢正装式（型腔在下） 比倒装式压模成型压 力要小。 ➢垂直壁塑件较倾斜 壁塑件所需压力大。
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1、压机最大总压力校核
➢压缩成型特点：模具加热、效率低。
•原料：热固性料除树脂外，含大量填料、固化剂、固化促进 剂、润滑剂、着色剂等，塑化前流动性差、填充难；
•原料形状：粉状、粒状、片状、团状、碎屑状、纤维状等；
•成型：模具敞开状态加料，边加热加压边合模，最终完全闭 合，加压直接、填充密实。
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➢不溢式压缩模改进方法：
•型腔延伸0.8mm后单边加大 0.3~0.5mm；上部形成环形储料 槽。
•带斜边制品可将型腔沿斜边延 伸一小段距离（2mm），加料室 尺寸增大。
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3、半溢式压缩模配合形式
➢半溢式压缩模：带有水平挤压面，并方便开设溢料和排气 槽，型芯与加料室配合取单边间隙0.025~0.075mm，口部同 样设20′~1°锥形引导部分，引导长度约10mm。
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一、压缩成型及压缩模结构特点
➢压缩成型工艺过程： • 嵌件安放—加料—合模—排气—开模—顶出制品—清模
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一、压缩成型及压缩模结构特点
➢工艺用途：热固性塑件、流动性差的热塑性制品（PTFE、 高透明PS、PMMA、UHMW-PE等）和橡胶制品的成型。
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1、溢式压缩模
➢特点： • 无加料室；凸、凹模无直接 配合，余料极易溢出； • 制品密度低，力学性能差； • 不适用于高压缩率的原料， 最好用粒料或预压锭料成型； • 用于钮扣、装饰品等扁平小 型薄壁制品成型。
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➢若移动式压模用卸模架在压机上脱模时，模具与卸模架组 合后的总高度，以能放入上下模板之间为宜。
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4、压机推出机构的校核
➢压机推出机构：有手动推出机构、推出托架和液压推出三 种形式。
➢压模的推出机构应与压机相适应，应能与压机顶出杆相连 接； ➢压模所需的推出行程和推出力也要与压机相适应。
➢移动式压缩模配合段3~5mm，固 定式压模4~6mm，加料腔高于30mm 的配合段长度可取8~10mm。
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2、不溢式压缩模配合形式及其改进
➢顶杆或下型芯与孔的配合也可取H8/f8，配合长度也不宜过 长，配合段之外部分可加大孔径或制成4°~5°斜孔。
一、常用压机及其技术参数
➢常用压机台板结构尺寸
顶出杆端部 为螺纹结构
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二、压缩模与压机相关技术参数的校核
1、压机最大总压力校核
➢它与材料种类、塑件尺寸、型腔数等有关。
F模 k F机 (0.75 ~ 0.90)F机
式中 k——安全系数，取0.75~0.90,视压机新旧程度而定； F机——压机最大总压力，kN； F模——压模所需成型压力，kN。
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5.3 压缩模设计
一、型腔总体设计 ➢包括塑件在模内加压方向选择、型芯型腔配合结构选择和 分型面位置选择等
1、塑件在模具内加压方向的选择 ➢加压方向即型芯对塑料原料施加压力的方向，选择时应考 虑以下因素：
（1）便于加料原则 ➢图a）加料室直径大而浅，可 方便加料； ➢图b）相反，不便加料。
➢塑料制品液压机：规格从350~1000kN，最常用的是450kN和 1000kN两种。
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一、常用压机及其技术参数
➢常用压机台板结构尺寸
顶出杆端部 为T形槽结构
顶出杆端部 为螺纹结构
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（5）应便于塑料流动 ➢图a）塑料逆向流动，需要更大的成型压力。
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1、塑件在模具内加压方向的选择
（6）机动侧抽芯以短为好原则 ➢利用开模动作抽芯时，宜把长型芯放在开模方向；模外手 动抽芯则关系不大。
（6）保证重要尺寸精度原则 ➢施压方向制品尺寸精度更低，重要尺寸不宜放在此方向。
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一、型腔总体设计
（2）使型腔各处压力均匀原则 ➢图a）沿轴线加压，当圆筒较长时，压力传递距离太长，造 成中下部压力不足，影响制品密度均匀； ➢图b）横向施压，压力较均匀，但外表面有分型痕迹。
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第 21 讲 5.1 概述 5.2 压缩模与压机的关系 5.3 压缩模成型零件设计 一、型腔总体设计 二、压缩模型腔配合结构和尺寸 三、成型零件设计 四、加料室的设计及其计算
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5.1 概述
一、压缩成型及压缩模结构特点 ➢成型原理：将粉料、粒料、预压锭料或浸渍料直接放入模 腔进行加热、加压成型的方法。
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5.2 压缩模与压机的关系
一、常用压机及其技术参数 ➢压机类型：分框架式和柱式结构；以油压机为主，还有少 量的水压机、螺旋压力机等。
上工作 台面加装 电加热板
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一、常用压机及其技术参数
2、不溢式压缩模
➢不溢式压缩模特点：
• 加料室为型腔上部断面的延伸，无挤压面，溢料量很少；
• 型芯与型腔配合间隙单边约0.025~0.075mm，或将型腔侧壁 制成带15′~20′的斜度，方便开模。
• 成型压力大、密度高，性能好；
• 用于形状复杂、壁薄、流程较长 或深形制品成型，或流动性差、比 压高、比容大的塑料；
• 深孔和形状复杂制品难以成型；
• 模具磨损快、寿命低；成型零件需淬硬。
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二、压缩模典型结构
➢压缩模组成：型腔、加料室、 导向机构、侧向分型抽芯机构、 脱模机构、加热系统等。
➢加热方式：电加热、蒸汽加热、 煤气或天然气加热等。
➢热塑性料成型：模具开设温度 控制通道，在塑化和定型阶段， 分别通入蒸汽加热和通入冷却 水进行冷却。
二、压缩模型腔配合结构和尺寸
2、不溢式压缩模配合形式及其改进
➢加料室断面尺寸与型腔断面尺寸相同，不存在挤压面；
➢型芯与型腔配合间隙要适当，过小不易排气、易擦伤；过 大溢料严重，影响塑件质量；一般按H8/f8配合或取单边间 隙0.025~0.075mm。
➢配合段长度：不宜太长，深腔时 入口段应加20′~1°斜度，口部加 圆角过渡。
➢半溢式倒装压缩模：也带有水平挤压面（宽2~3mm），外 周倒一斜面形成溢料槽。
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3、半溢式压缩模配合形式
➢半溢式加料室单边尺寸应比塑件大5~8mm，视塑件尺寸大 小而定。为获得更薄的飞边，挤压面不宜大，中小模具有 2~4mm、大型模具3~5mm即可，太窄模具挤压强度会不够。
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2、分型面位置和形状的选择
➢当施压方向确定后，分型面位置也就可方便确定； ➢分型面位置确定原则与注射模相类似。 • 分型面位于塑件最大轮廓处； • 尽可能避免侧向分型抽芯； • 分型面的溢料边位置应便于修整，最好在隐蔽处； • 应保证重要尺寸的精度（如同轴度）等； • 开模时，塑件最好留于下模，以便顶出。 ➢为便于制造，分型面和挤压面多为平面，较少采用曲面或 弯折面。
即 Hmax h1 h2 hs ht (10 ~ 30)
式中 h1——下模部分全高，mm； h2——上模部分全高，mm。
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3、压模高度和开模行程的校核
➢对于利用开模力完成侧抽芯或脱螺纹的模具，开模行程可 能要求更大，视具体情况而定；
一、压缩成型及压缩模结构特点
➢压缩成型优点：
• 使用的设备和模具比注射简单、价廉；
• 压力直接作用于原料，适于成型流动性差填料多的塑料；
• 成型热固性制品收缩率较小、变形小、各向性能较均匀。
➢压缩成型缺点：
• 生产周期长、效率低；
• 生产自动化程度低、多尘、环境差，劳动强度大；
• 制品飞边多、去除难，影响高度方向尺寸精度；
1、塑件在模具内加压方向的选择
（3）便于安装和固定嵌件原则 ➢图a）嵌件安于上模，不方便； ➢图b）嵌件在下模，操作方便，还可利用其顶出塑件。
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1、塑件在模具内加压方向的选择
（4）保证型芯强度原则 ➢图a）施压时上模型芯受力大，越简单越好； ➢图b）对上模型芯受力不利。
F模
p0 An 10
式中 p0——单位成型压力，其值可查表，MPa（0.1kN/cm2）； A——每个型腔水平投影面积，半溢式为加料室投影面积，cm2；
n——压模加料室个数。
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1、压机最大总压力校核
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二、压缩模型腔配合结构和尺寸
1、溢式压缩模配合形式 ➢型芯和型腔无直接配合，它依靠模具的导向机构定位。
➢溢式压缩模为减薄飞边的厚度，密合面不宜过大，通常设 计成围绕型腔周边的环形区，宽度3~5mm；
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