塑料压缩与传递成型模具设计课件

1、第5章 塑料压缩与传递成型模具设计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第 21 讲三、成型零件设计四、加料室的设计及其计算一、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。5.1 概述压缩成型工艺过程： 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。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

2、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。一、压缩成型及压缩模结构特点一、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； 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。二、压缩模典型结构压缩模组成：

3、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。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。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。2、不

4、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0.0250.075mm，或将型腔侧壁制成带1520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； 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。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；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

5、作填料的塑料；每次成型应清理挤压面。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。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。上下工作台面加装电加热板一、常用压机及其技术参数塑料制品液压机：规格从3501000kN，最常用的是450kN和1000kN两种。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一、常用压机及其技术参数顶出杆端部为螺纹结构常用压机台板结构尺寸二、压缩模与压机相关技术参数的校核1、压机最大

6、总压力校核它与材料种类、塑件尺寸、型腔数等有关。式中 k安全系数，取0.750.90,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。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。1、压机最大总压力校核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。1、压机最大总压力校核已知压模结构和塑件成型压力，选择压机时当压机已定，确定压模型

7、腔数时，按下式计算并取整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，按下式计算式中 p表压力表读数（油压），MPa； A活压机活塞面积，cm2。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。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。对于固定式压模3、压缩模高度和开模行程的校核图5-7：所需最小开模距为式中 hs塑件高度，mm； ht凸模高度，

8、mm。即式中 h1下模部分全高，mm； h2上模部分全高，mm。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；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。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。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

9、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。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。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。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。（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。1

10、、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。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。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

11、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35mm；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0.0250.075mm。配合段长度：不宜太长，深腔时入口段应加201斜度，口部加圆角过渡。移动式压缩模配合段35mm，固定式压模46mm，加料腔高于30mm的配合段长度可取810mm。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，

12、配合长度也不宜过长，配合段之外部分可加大孔径或制成45斜孔。不溢式压缩模改进方法：型腔延伸0.8mm后单边加大0.30.5mm；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。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0.0250.075mm，口部同样设201锥形引导部分，引导长度约10mm。半溢式倒装压缩模：也带有水平挤压面（宽23mm），外周倒一斜面形成溢料槽。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58mm，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24m

13、m、大型模具35mm即可，太窄模具挤压强度会不够。4、承压面和承压板理想状态是挤压面与承压面同时接触，为安全起见当承压面接触时，挤压面尚有0.30. 5mm的间隙，故其飞边较厚。固定式压模：设置专门的承压块或承压板，调整承压板的厚度可以调节挤压面间隙，控制飞边厚度。4、承压面和承压板承压板厚度一般为810mm，可单面安装，也可双面安装。5、排气溢料槽溢料槽开设：移动式半溢式压模可在型芯侧面磨出深0.30.5 mm的小沟槽，其上开设较大的储料槽；溢料槽不宜连通，否则固化后的飞边难以去除。思考题：压缩模为何一定要开设排气槽和溢料槽？压缩成型工艺的发展受限制的主要原因为何？如何改进？1、型腔设计型腔

14、结构：分整体式和组合式 整体式：结构紧凑，用于外形简单、容易制造的型腔； 组合式：有整体嵌入式、局部镶嵌式等水平飞边阻碍脱模三、成型零件设计三、成型零件设计线圈骨架类制品：型腔结构制成哈呋块结构，外形用楔形模套紧固。大端向上便于顶出哈呋块，模外分型，固定式压模常用移动式压模常将大端向下，便于脱模架撞击脱模三、成型零件设计一模多腔垂直分型压模：型腔哈呋结构做成矩形。模套刚度差,只能成型合模力小的制品2、型芯设计型芯结构：不溢式和半溢式型芯与加料室有一段配合关系，单边间隙约0.05mm，配合段形状力求简单、方便制造。为防变形和飞边，尽量不用此结构2、型芯设计型芯强度：图a)不溢式结构易磨损，图b)

15、半溢式结构有利于增强型芯强度。小型芯：压塑时受力不均匀，极易弯曲变形，其长度不宜太长；单端固定成型压制方向小孔的型芯长度不宜超过2.53倍孔径；垂直压制方向小型芯长度不宜超过孔径。2、型芯设计大型芯：为获得较薄飞边，型芯成型端应加工出挤压边缘（宽1.52mm，与相对面间隙0.050.1mm），其余部分掏空至0.51.5mm。深孔（68d）成型：小型芯可插入上模内加强支撑，高度应超出加料室上表面，防止原料落入小型芯端面；较大型芯还可兼起导柱作用，端面应高出加料室68mm。2、型芯设计两端对接型芯：成型孔深大于2.5d的孔，可用两端对接结构。同心度要求高时采用同心度要求不高时采用3、嵌件的安装和固

16、定嵌件：嵌件结构和固定方法与注射模的嵌件相似；成型时应防止嵌件受料流挤压移位和变形问题。成型表面粗糙度选择 ： 作用：制品表面光亮美观，改善充模流动性，减小脱模力； 要求：成型表面Ra0.20.025m；复杂型腔表面不低于Ra0.4m；加料室侧壁Ra0.20.4m；成型面最好镀硬铬（0.010.02mm）以增强耐磨性，防腐蚀、防粘结。四、加料室的设计及其计算加料室：其体积应保证原料倒入后还有一段高度（810 mm）供型芯压入配合。原料加料量计算：式中 V每次加入塑料原料体积，cm3； m塑件质量，包括溢料和飞边，g； 压塑料比体积，见表5-3-2，cm3/g； VP塑件体积，包括溢料和飞边，c

17、m3 ； 塑件密度， g /cm3。四、加料室的设计及其计算按塑料原料成型时的体积压缩比计算：式中 K塑料成型时体积压缩比，见下表。塑 料密度/ g .cm-3压缩比K酚醛塑料木粉填充1.341.452.53.5石棉填充1.452.002.53.5云母填充1.651.9223碎布填充1.361.4357脲醛塑料纸浆填充1.471.523.54.5三聚氰胺甲醛塑料纸浆填充1.451.523.54.5石棉填充1.702.003.54.5碎布填充1.5610棉短线填充1.51.5547常用热固性塑料的密度和压缩比四、加料室的设计及其计算加料室断面尺寸：不溢式与型腔断面尺寸相等；半溢式型腔断面尺寸加上挤压面尺寸。加料室高度：加料室断面尺寸确定后即可计算出其高度。式中 H加料室高度，cm； V塑料粉体积，cm3； V1下型芯凸出部分的体积，cm3； A加料室断面积，cm2。余量（0.51.0cm）为不装塑料粉的导向部分，可避免闭模时塑料粉的逸出。 图a）加料室高度：四、加料室的设计及其计算式中 V0加料腔以下型腔的体积，cm3。