第六章压缩模设计

第六章压缩模设计压缩成型过程材料预处理（预压、预热）→把物料加入加料腔→合模→排气→加热固化→脱模→清理模具→制品后处理。压缩模成型的特点（1）成型设备、模具简单，且工艺易控制（2）压力大，制品密实，成型收缩小，变形小（3）能成型流动性差的塑料（4）易成型大中型塑件。（1）生产周期长、效率低，难以实现自动化（2）劳动强度高、劳动条件差（3）不能成型精度高、带有深孔、形状复杂和带有精细嵌件的塑件（4）对模具材料的要求高。压缩模结构组成及分类

压缩模结构组成

1、成型零件:包括上凸模、凹模、型芯、下凸模等组成。

2、加料室:凹模的上半部。

3、导向机构:导柱、导套。

4、侧向分型与抽芯机构

5、脱模机构

6、加热系统

7、支承零部件

压缩模的分类一、按模具在压机上的固定形式分1、移动式压缩模

模具不固定在压力机上，成形后将模具移出压力机，先抽出侧型芯，再取出塑件。在清理加料腔后，将模具重新组合好，然后放入压力机内再进行下一个循环的压缩成形。特点：其结构简单，制造周期短。但因加料、开模、取件等工序均为手工操作，模具易磨损，劳动强度大，模具重量一般不宜过大（20㎏）。这种压缩模目前只供试验及新产品试制时制造样品用，正式生产中已经淘汰。2、半固定式压缩模开合模在机内进行，一般将上模固定在压力机上，下模可沿导轨移动，用定位块定位，合模时靠导向机构定位。也可按需要采用下模固定的形式，工作时则移出上模，用手工取件或卸模架取件。特点：该结构便于放嵌件和加料，适用于小批量生产，可减小劳动强度。3、固定式压缩模

上下模都固定在压力机上，开模、合模、脱模等工序均在压力机内进行。特点：生产效率高，操作简单，劳动强度小，开模振动小，模具寿命长，但结构复杂，成本高，且安放嵌件不方便。适用于成形批量较大或形状较大的塑件。二、按模具加料室形式分1.溢式压缩模又称敞开式压缩模优点：结构简单，成本低塑件易取出，易排气安放嵌件方便加料量无严格要求模具寿命长结构特点：无加料腔凸模与凹模无配合部分有环形挤压面b适用范围：缺点：小批量或试制、低精度和强度无严格要求的的扁平塑件。合模太快时，塑料易溢出，浪费原料；合模太慢时，易造成飞边增厚；水平面的飞边难于去处，且影响塑件外观；凸、凹模配合精度较低；不适用于压制带状、片状或纤维填料的塑料和薄壁或壁厚均匀性要求高的塑件。2.不溢式压缩模

又称封闭式压缩模结构特点：优点：加料腔是型腔向上的延续部分无挤压面凸模与加料腔有小间隙的配合塑件密度大、质量高对塑料要求不严（以棉布、玻璃布或长纤维填料的塑料均可）塑件飞边薄且呈垂直状易于去除缺点：适用范围：模具必须设置推出机构；加料量必须精确，高度尺寸难于保证；凸模与加料腔内壁有摩擦，易划伤加料腔内部，进而影响塑件外观质量；一般为单型腔，生产效率低。压制形状复杂，薄壁及深形塑件。3.半溢式压缩模

又称半封闭式压缩模优点：结构特点：不必严格控制加料量不会伤及凹模侧壁塑件外形复杂时，凸模和加料腔的形状可以简化；加料腔是型腔向上的扩大延续部分有挤压面适用范围：缺点：不适用于压制布片或纤维填料的塑料。流动性较好的塑料和形状较复杂的带小嵌件的塑件。三.压缩模类型选用原则流动性差的塑料，塑件形状复杂水平分型面模具结构简单，操作方便，优先选用。塑件批量大——固定式模具批量中等——固定式或半固定式模具小批量或试生产——移动式模具——不溢式模具塑件高度尺寸要求高，带有小型嵌件——半溢式模具形状简单，大而扁平的盘形塑件——溢式压缩模模具与压机关系一、最大压力的校核模压所需的成型总压力：F模≤kF机

其中：k——修正系数，一般取0.75—0.90；而：F模=pA型n其中：p——单位成型压力（MPa），可查表

A型——每一型腔的水平投影面积（m2）

n——压缩模内型腔的个数已知压机公称压力和塑件尺寸时确定型腔数目

n=（k·F机）/（pA型）已知型腔数目和塑件尺寸时确定公称压力

F机=（p·A型n）/k二、开模力的校核开模力计算

F开=k1F模其中：F开——开模力N

F模——模压所需的成型总压力N

k1——压力损耗系数0.1～0.2三、脱模力的校核校核

F脱＜F顶F顶——压力机顶出杆的最大顶出力N(压力机的顶出力是保证压缩模提出机构脱出塑件的动力）脱模力计算

F脱=A件p结其中：F脱——脱模力N

A件——塑件侧面积之和m2

p结——塑件与金属的结合力MPa四、闭合高度的校核模具完全开模取件的高度<压力机的最大开距Ｈmax模具闭合时的高度>压力机的最小开距Ｈmin五、装模尺寸的校核压缩模的宽度应小于压力机立柱或框架之间的距离压缩模用螺钉与压力机连接压缩模用压板螺钉与压力机压紧固定，则模具只需设有宽15～30mm的凸缘台阶即可，如图4—8。六、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10mm以上。

l

=h塑+h加+（10～15）≤L其中：

l——塑件需推出的高度

h塑——塑件最大高度

h加——加料腔高度mmL——压力机顶出杆最大顶出行程mm

压缩模成型零部件设计与塑料直接接触用以成型塑件的零件叫成型零件。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；根据塑件尺寸确定型腔成型尺寸；根据塑件重量和塑料品种确定加料腔尺寸；根据型腔结构和尺寸、压缩成型压力大小确定型腔壁厚等。一、塑件在模具内加压方向的选择所谓加压方向即凸模作用方向。加压方向对塑件的质量、模具的结构和脱模的难易部有重要的影响，在决定施压方向时要考虑下述因素：1.便于加料(如图6-12所示)；a加料腔直径小而深，不便于操作；b加料腔直径大而浅，便于操作；2.有利于压力传递，如图6-13所示；A圆筒太长，上部施压，下部易出现疏松、填充不足现象。B将塑件横放，采用横向加压的方法。3．便于安放和固定嵌件，如图6-14所示；A嵌件可能安装不牢落下损坏模具。b嵌件安装在下模，操作方便，且可利用嵌件顶出塑件。4.便于塑料流动，如下图所示；5.保证凸模的强度，如下图所示；上凸模受力较大，因此上凸模形状越简单越好，加压时应使料流方向与加压方向一致，避免反向流动。6．保证重要尺寸的精度7．长型芯位于施压方向抽拔距离长的位于施压方向，抽拔距离短的放在侧向做侧向分型抽芯。精度要求很高的尺寸不宜设计在施压方向上（因为溢边的存在）二、凸模与加料室的配合形式（－）凸凹模各组成部分及其作用以半溢式压缩模为例，凸凹模一般有引导环、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，它们的作用如下：1．引导环（L1）引导环为导正凸模进人凹模的部分。引导环的作用是：减少凸凹模之间的摩擦，避免塑件顶出时擦伤表面，并可延长模具寿命，减少开模阻力，便于排气。2.配合环（L2）：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，通畅地排出气体。3．挤压环（B）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，见下图。

4．储料槽储料糟的作用是供排出余料用，见下图。不溢式压缩模储料槽5.排气溢料槽为了减少飞边，保证塑件精度及质量，成型时必须将产生的气体及余料排出模外，见下图。6．承压面承压面的作用是减轻挤压环的载荷，延长模具的使用寿命。

1凸模；2承压面；3凹模；4-承压块承压块的形式如下图所示（二）凸凹模配合的结构形式1.溢式压缩模的配合形式2.不溢式压缩模的配合形式凸模与加料腔侧壁的摩擦，使加料腔逐渐损伤，造成塑件脱模困难，而且塑件外表面很易擦伤，下图为改进形式。3．半溢式压缩模的配合形式：最大特点是带有水平的挤压环，同时凸模与加料腔间的配合间隙或溢料槽可以排气溢料。三、加料腔尺寸的计算设计压缩模加料腔时，必须进行高度尺寸计算，以单型腔模具为例，其计算步骤如下：（一）计算塑件的体积（二）计算塑件所需原料的体积

Vsl=(1+K)kVsVsl---塑料所需原料的体积；K---飞边溢料的重量系数，根据塑件分型面大小选取，通常取塑件净重的5%~10%；k---塑料的压缩比（查表）；Vs---塑件的体积根据塑件的重量

Vsl=(1+K)mvm---塑件的重量；v---塑件的比容（查表）（三）计算加料腔的高度H---加料室高度（mm）；Vj---挤压边以下型腔体积（mm3）；∑Vd---下凸模成型部分的体积之和（mm3）；A---加料室截面积例有一塑件如下图所示，物料密度为1.4g/cm3，压缩比为3，飞边重量按塑件净重的10％计算，求半溢式压缩模加料室的高度。解（1）计算塑件的体积Vs（2）塑件所需原料的体积Vsl（3）加料室截面积A（4）挤压边下面型腔体积Vj（5）凸模及型芯占用的体积∑Vd（6）加料室高度H加料室高度取H=80mm四、导向机构与注射模具相同，压缩模最常用的导向零件是在上模设导柱，在下模设导向孔。压缩模导向装置还具有下述特点：1）除溢式压缩模的导向单靠导柱完成外，半溢式和不溢式压缩模的凸模和加料腔的配合段还能起导向和定位的作用，一般加料腔上段设有10mm的锥形部分导向环，因此后者比溢式压缩模有更好的对中性。2）压制中央带有大通孔的壳体塑件时，为提高压缩成型质量，可在孔中安置导柱，见下图3）由于压缩模在高温下工作，因此一般不采用带加油槽的加油导柱。五、压缩模的脱模结构压缩模的脱模机构与注射模具的脱模机构相似，常见的有推杆脱模机构，推管脱模机构、推件板脱模机构等，此外还有二级脱模机构和上下模均带有脱模装置的双脱模机构。（－）脱模机构与压机的连接方式多数压机都带有顶出装置，压缩模的脱模机构和压机的顶杆（活塞杆）有下述两种连接方式：1.压机顶杆与压缩模脱模机构不直接连接2.压机项杆与压缩模脱模机构直接连接（二）固定式压缩模脱模机构固定式压缩模的脱模可分为气吹脱模和机动脱模，而通常采用的是机动脱模。当采用溢式压缩模或少数半溢式压缩模时，如对型腔的粘附力不大，可采用气吹脱模，如下图所示。机动脱模一般应尽量让塑件在分型后留在压机上