塑料压缩与传递成型模具设计

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：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；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作填料的塑料；每次成型应清理挤压面。4、多型腔腔压缩模多型腔压模模可为溢式或或半溢式结结构。多腔共用加加料室有利利于缩小模模具尺寸，，方便加料料，但边角角的型腔易易缺料。5.2压压缩模与与压机的关关系一、常用压压机及其技技术参数压机类型：：分框架式和和柱式结构构；以油压压机为主，，还有少量量的水压机机、螺旋压压力机等。。上下工作台台面加装电电加热板一、常用压压机及其技技术参数塑料制品液液压机：规格从350~1000kN，最常常用的是450kN和1000kN两两种。一、常用压压机及其技技术参数常用压机台台板结构尺尺寸顶出杆端部部为T形槽槽结构顶出杆端部部为螺纹结结构一、常用压压机及其技技术参数顶出杆端部部为螺纹结结构常用压机台台板结构尺尺寸二、压缩模模与压机相相关技术参参数的校核核1、压机最最大总压力力校核它与材料种种类、塑件件尺寸、型型腔数等有有关。式中k——安全系数，，取0.75~0.90,视压机新新旧程度而而定；F机——压机最大总总压力，kN；F模——压模所需成成型压力，，kN。式中p0——单位成型压压力，其值值可查表，，MPa（（0.1kN/cm2）；A——每个型腔水水平投影面面积，半溢溢式为加料料室投影面面积，cm2；n——压模加料室室个数。1、压机最最大总压力力校核1、压机最最大总压力力校核以织物、纤纤维作填料料比无机物物粉料、木木粉作填料料成型时需需要更大压压力。薄壁深腔件件成型压力力要较大。。正装式（型型腔在下））比倒装式式压模成型型压力要小小。垂直壁塑件件较倾斜壁壁塑件所需需压力大。。1、压机最最大总压力力校核已知压模结结构和塑件件成型压力力，选择压压机时当压机已定定，确定压压模型腔数数时，按下下式计算并并取整当压机总压压力超过压压模所需压压力较多时时，应调小小压机的工工作油压，，按下式计计算式中p表——压力表读数数（油压）），MPa；A活——压机活塞面面积，cm2。2、压机固固定板有关关尺寸校核核模具最大尺尺寸应小于压机机立柱或框框架之间的的距离；同同时还应保保证模具能能装夹在工工作台上。。模具安装方方式：螺钉直接固固定或用压压板固定。。3、压缩模模高度和开开模行程的的校核式中h——压模闭合高高度，mm；Hmin——压机上下模模板之间的的最小开距距，mm。。式中L——压模所要求求的最小开开模距离，，mm；Hmax——压机上下模模板之间的的最大开距距，mm。。对于固定式式压模3、压缩模模高度和开开模行程的的校核图5-7：：所需最小小开模距为为式中hs——塑件高度，，mm；ht——凸模高度，，mm。即式中h1——下模部分全全高，mm；h2——上模部分全全高，mm。3、压模高高度和开模模行程的校校核对于利用开模力力完成侧抽抽芯或脱螺螺纹的模具，开开模行程可可能要求更更大，视具具体情况而而定；若移动式压压模用卸模架在在压机上脱脱模时，模具与与卸模架组组合后的总总高度，以以能放入上上下模板之之间为宜。。4、压机推推出机构的的校核压机推出机机构：有手动推出出机构、推推出托架和和液压推出出三种形式式。压模的推出出机构应与与压机相适适应，应能能与压机顶顶出杆相连连接；压模所需的的推出行程程和推出力力也要与压压机相适应应。5.3压压缩模设计计一、型腔总总体设计包括塑件在在模内加压方向选选择、型芯型腔腔配合结构选选择和分型面位置置选择等1、塑件在在模具内加加压方向的的选择加压方向即型芯对塑塑料原料施施加压力的的方向，选选择时应考考虑以下因因素：（1）便于于加料原则则图a）加料料室直径大大而浅，可可方便加料料；图b）相反反，不便加加料。一、型腔总总体设计（2）使型型腔各处压压力均匀原原则图a）沿轴轴线加压，，当圆筒较较长时，压压力传递距距离太长，，造成中下下部压力不不足，影响响制品密度度均匀；图b）横向向施压，压压力较均匀匀，但外表表面有分型型痕迹。1、塑件在在模具内加加压方向的的选择（3）便于于安装和固固定嵌件原原则图a）嵌件件安于上模模，不方便便；图b）嵌件件在下模，，操作方便便，还可利利用其顶出出塑件。1、塑件在在模具内加加压方向的的选择（4）保证证型芯强度度原则图a）施压压时上模型型芯受力大大，越简单单越好；图b）对上上模型芯受受力不利。。（5）应便便于塑料流流动图a）塑料料逆向流动动，需要更更大的成型型压力。1、塑件在在模具内加加压方向的的选择（6）机动动侧抽芯以以短为好原原则利用开模动动作抽芯时时，宜把长长型芯放在在开模方向向；模外手手动抽芯则则关系不大大。（6）保证证重要尺寸寸精度原则则施压方向制制品尺寸精精度更低，，重要尺寸寸不宜放在在此方向。。2、分型面面位置和形形状的选择择当施压方向向确定后，，分型面位位置也就可可方便确定定；分型面位置置确定原则则与注射模模相类似。分型面位于于塑件最大大轮廓处；；尽可能避免免侧向分型型抽芯；分型型面面的的溢溢料料边边位位置置应应便便于于修修整整，，最最好好在在隐隐蔽蔽处处；；应保保证证重重要要尺尺寸寸的的精精度度（（如如同同轴轴度度））等等；；开模模时时，，塑塑件件最最好好留留于于下下模模，，以以便便顶顶出出。。为便便于于制制造造，分分型型面面和和挤挤压压面面多多为为平平面面，，较较少少采采用用曲曲面面或或弯弯折折面面。。二、、压压缩缩模模型型腔腔配配合合结结构构和和尺尺寸寸1、、溢溢式式压压缩缩模模配配合合形形式式型芯芯和和型型腔腔无无直直接接配配合合，，它它依依靠靠模模具具的的导导向向机机构构定定位位。。溢式式压压缩缩模模为为减减薄薄飞飞边边的的厚厚度度，，密密合合面面不不宜宜过过大大，，通通常常设设计计成成围围绕绕型型腔腔周周边边的的环环形形区区，，宽宽度度3~5mm；；二、、压压缩缩模模型型腔腔配配合合结结构构和和尺尺寸寸2、不不溢式式压缩缩模配配合形形式及及其改改进加料室室断面尺尺寸与型腔腔断面面尺寸寸相同同，不不存在在挤压压面；；型芯与与型腔腔配合间间隙要适当当，过过小不不易排排气、、易擦擦伤；；过大大溢料料严重重，影影响塑塑件质质量；；一般般按H8/f8配合合或取取单边边间隙隙0.025~0.075mm。。配合段段长度度：不宜太太长，，深腔腔时入入口段段应加加20′~1°斜斜度，，口部部加圆圆角过过渡。。移动式式压缩缩模配配合段段3~5mm，固固定式式压模模4~6mm，加加料腔腔高于于30mm的配配合段段长度度可取取8~10mm。。2、不不溢式式压缩缩模配配合形形式及及其改改进顶杆或或下型型芯与与孔的的配合合也可取取H8/f8，，配合合长度度也不不宜过过长，，配合合段之之外部部分可可加大大孔径径或制制成4°~5°°斜孔孔。不溢式式压缩缩模改进方方法：：型腔延延伸0.8mm后单单边加加大0.3~0.5mm；上上部形形成环环形储储料槽槽。带斜边边制品品可将将型腔腔沿斜斜边延延伸一一小段段距离离（2mm），，加料料室尺尺寸增增大。。3、半半溢式式压缩缩模配配合形形式半溢式式压缩缩模：：带有水水平挤挤压面面，并并方便便开设设溢料料和排排气槽槽，型型芯与与加料料室配配合取取单边边间隙隙0.025~0.075mm，，口部部同样样设20′′~1°锥锥形引引导部部分，，引导导长度度约10mm。。半溢式式倒装装压缩缩模：：也带有有水平平挤压压面（（宽2~3mm），，外周周倒一一斜面面形成成溢料料槽。。3、半半溢式式压缩缩模配配合形形式半溢式式加料料室单边尺尺寸应应比塑塑件大大5~8mm，，视塑塑件尺尺寸大大小而而定。。为获获得更更薄的的飞边边，挤挤压面面不宜宜大，，中小小模具具有2~4mm、大大型模模具3~5mm即可可，太太窄模模具挤挤压强强度会会不够够。4、承承压面面和承承压板板理想状状态是是挤压压面与与承压压面同同时接接触，，为安安全起起见当当承压压面接接触时时，挤挤压面面尚有有0.3~0.5mm的间间隙，，故其其飞边边较厚厚。固定式式压模模：设置专专门的的承压压块或或承压压板，，调整整承压压板的的厚度度可以以调节节挤压压面间间隙，，控制制飞边边厚度度。4、承承压面面和承承压板板承压板板厚度一一般为为8~10mm，可可单面面安装装，也也可双双面安安装。。5、排排气溢溢料槽槽溢料槽槽开设设：移动式式半溢溢式压压模可可在型型芯侧侧面磨磨出深深0.3~0.5mm的小小沟槽槽，其其上开开设较较大的的储料料槽；；溢料槽槽不宜宜连通通，否则则固化化后的的飞边边难以以去除除。思考题题：压压缩模模为何何一定定要开开设排排气槽槽和溢溢料槽槽？压缩成成型工工艺的的发展展受限限制的的主要要原因因为何何？如如何改改进？？1、型型腔设设计型腔结结构：：分整体体式和和组合合式整体式式：结构紧紧凑，，用于于外形形简单单、容容易制制造的的型腔腔；组合式式：有整体体嵌入入式、、局部部镶嵌嵌式等等水平飞飞边阻阻碍脱脱模三、成成型零零件设设计三、成成型零零件设设计线圈骨骨架类类制品品：型腔结结构制制成哈哈呋块块结构构，外外形用用楔形形模套套紧固固。大端向向上便便于顶顶出哈哈呋块块，模模外分分型，，固定定式压压模常常用移动式式压模模常将将大端端向下下，便便于脱脱模架架撞击击脱模模三、成成型零零件设设计一模多多腔垂垂直分分型压压模：：型腔哈哈呋结结构做做成矩矩形。。模套刚刚度差差,只只能成成型合合模力力小的的制品品2、型型芯设设计型芯结结构：：不溢式式和半半溢式式型芯芯与加加料室室有一一段配配合关关系，，单边边间隙隙约0.05mm，，配合合段形形状力力求简简单、、方便便制造造。为防变变形和和飞边边，尽尽量不不用此此结构构2、型型芯设设计型芯强强度：：图a)不溢溢式结结构易易磨损损，图图b)半溢溢式结结构有有利于于增强强型芯芯强度度。小型芯芯：压塑时时受力力不均均匀，，极易易弯曲曲变形形，其其长度度不宜宜太长长；单单端固固定成成型压压制方方向小小孔的的型芯长长度不宜超超过2.5~3倍孔孔径；；垂直直压制制方向向小型型芯长长度不不宜超超过孔孔径。。2、型型芯设设计大型芯芯：为获得得较薄薄飞边边，型型芯成成型端端应加加工出出挤压压边缘缘（宽宽1.5~2mm，，与相相对面面间隙隙0.05~0.1mm），，其余余部分分掏空空至0.5~1.5mm。深孔（（6~8d）成型型：小型芯芯可插插入上上模内内加强强支撑撑，高高度应应超出出加料料室上上表面面，防防止原原料落落入小小型芯芯端面面；较较大型型芯还还可兼兼起导导柱作作用，，端面面应高高出加加料室室6~8mm。。2、型型芯设设计两端对对接型型芯：：成型孔孔深大大于2.5d的孔，，可用用两端端对接接结构构。同心度度要求求高时时采用用同心度度要求求不高高时采采用3、嵌嵌件的的安装装和固固定嵌件：：嵌件结结构和和固定定方法法与注注射模模的嵌嵌件相相似；；成型型时应应防止止嵌件件受料料流挤挤压移移位和和变形形问题题。成型型表表面面粗粗糙糙度度选选择择：作用用：：制品品表表面面光光亮亮美美观观，，改改善善充充模模流流动动性性，，减减小小脱脱模模力力；；要求求：：成型型表表面面Ra0.2~0.025μμm；；复复杂杂型型腔腔表表面面不不低低于于Ra0.4μμm；；加加料料室室侧侧壁壁Ra0.2~0.4μμm；；成成型型面面最最好好镀镀硬硬铬铬（（0.01~0.02mm））以以增增强强耐耐磨磨性性，，防防腐腐蚀蚀、、防防粘粘结结。。四、、加加料料室室的的设设计计及及其其计计算算加料料室室：：其体体积积应应保保证证原原料料倒倒入入后后还还有有一一段段高高度度（（8~10mm））供供型型芯芯压压入入配配合合。。原料料加加料料量量计计算算：式中中V———每次次加加入入塑塑料料原原料料体体积积，，cm3；m———塑件件质质量量，，包包括括溢溢料料和和飞飞边边，，g；；υ———压塑塑料料比比体体积积，，见见表表5-3-2，，cm3/g；；VP———塑件件体体积积，，包括括溢溢料料和和飞飞边边，，cm3；ρ———塑塑件件密密度度，，g/cm3。四、、加加料料室室的的设设计计及及其其计计算算按塑塑料料原原料料成成型型时时的的体体积积压压缩缩比比计计算算：：式中K——塑料成型型时体积积压缩比比，见下下表。塑料密度ρ/g

.cm-3压缩比K酚醛塑料木粉填充1.34~1.452.5~3.5石棉填充1.45~2.002.5~3.5云母填充1.65~1.922~3碎布填充1.36~1.435~7脲醛塑料纸浆填充1.47~1.523.5~4.5三聚氰胺甲醛塑料纸浆填充1.45~1.523.5~4.5石棉填充1.70~2.003.5~4.5碎布填充1.56~10棉短线填充1.5~1.554~7常用热固固性塑料料的密度