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350~1000kN，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0.75~0.90,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。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、压暑缩模高厕度和开印模行程设的校核图5-7置：所需最剖小开模距得为式中hs——塑件高东度，m粮m；ht——凸模高度寨，mm。即式中h1——下模部分泪全高，m罩m；h2——上模部分胞全高，m缝m。3、压模痰高度和开狂模行程的框校核对于利用开筛模力完丛成侧抽保芯或脱疤螺纹的模具，馆开模行程土可能要求增更大，视落具体情况饿而定；若移动便式压模用卸模毛架在压著机上脱淘模时，模济具与卸候模架组伏合后的洒总高度侧，以能状放入上毫下模板址之间为洪宜。4、压穗机推出柏机构的忘校核压机推惠出机构秒：有手动妻推出机笋构、推滤出托架甲和液压壤推出三洲种形式沿。压模的推展出机构应荒与压机相刑适应，应蒙能与压机每顶出杆相箭连接；压模所需招的推出行麦程和推出雷力也要与祸压机相适积应。5.3每压缩模设扒计一、型腔纺总体设计包括塑絮件在模关内加压方曲向选择、型芯型窃腔配合结构准选择和分型面位盖置选择等1、塑际件在模踏具内加旋压方向者的选择加压方葬向即型芯圆对塑料续原料施磁加压力困的方向玻，选择京时应考便虑以下浓因素：（1）歇便于加凳料原则图a）加暴料室直径社大而浅，剂可方便加振料；图b）据相反，把不便加纹料。一、型腔梳总体设计（2）使债型腔各处切压力均匀启原则图a）沿举轴线加压汉，当圆筒蚀较长时，恨压力传递替距离太长劝，造成中伐下部压力粮不足，影缩慧响制品密逝度均匀；图b）律横向施吗压，压寺力较均遇匀，但厚外表面设有分型搜痕迹。1、塑桶件在模搜具内加故压方向薪的选择（3）粒便于安伙装和固除定嵌件扫原则图a）嵌由件安于上琴模，不方数便；图b）丙嵌件在戒下模，户操作方尿便，还唐可利用烤其顶出并塑件。1、塑件米在模具内直加压方向惊的选择（4）保免证型芯强乎度原则图a）蓝施压时煌上模型煮芯受力寻大，越旅简单越茎好；图b）精对上模箭型芯受拐力不利原。（5）应沉便于塑料浴流动图a）效塑料逆傍向流动茄，需要督更大的泽成型压康力。1、塑件牺在模具内幼加压方向运的选择（6）机假动侧抽芯叨以短为好服原则利用开模茅动作抽芯屈时，宜把液长型芯放学在开模方挣向；模外括手动抽芯怒则关系不框大。（6）耗保证重竞要尺寸薪精度原位则施压方向助制品尺寸蹄精度更低养，重要尺龟寸不宜放用在此方向尊。2、分沸型面位传置和形齐状的选星择当施压至方向确肯定后，温分型面熄位置也较就可方开便确定惕；分型面位木置确定原举则与注射沃模相类似。分型面位挠于塑件最远大轮廓处牧；尽可能避征免侧向分终型抽芯；分型面的避溢料边位皮置应便于闯修整，最劈燕好在隐蔽堤处；应保证重浑要尺寸的虽精度（如乱同轴度）奸等；开模时，钉塑件最好污留于下模鸦，以便顶植出。为便于没制造，分型面删和挤压面眯多为平面败，较少采瓜用曲面或数弯折面。二、压塘缩模型溜腔配合谊结构和抓尺寸1、溢映式压缩完模配合青形式型芯和值型腔无络直接配耍合，它季依靠模浸具的导谎向机构盘定位。溢式压恼缩模为裙减薄飞泽边的厚劝度，密舞合面不询宜过大伪，通常梯设计成绢围绕型田腔周边调的环形纹区，宽兰度3~5mm；二、压萍缩模型弃腔配合规结构和煤尺寸2、不体溢式压凶缩模配敏合形式视及其改佳进加料室断面尺寸与型腔断钱面尺寸相出同，不存睁在挤压面惨；型芯与朋型腔配合间液隙要适当，疼过小不易类排气、易兆擦伤；过童大溢料严蜘重，影响奇塑件质量评；一般按勒H8/f坡8配合或梁取单边间换隙0.0况25~0仆.075替mm。配合段织长度：不宜太沟长，深甲腔时入灭口段应腥加20井′~1°斜度词，口部加遭圆角过渡格。移动式堪压缩模声配合段俩3~5mm攻，固定强式压模碗4~6mm，仍加料腔高载于30m屿m的配合蛇段长度可培取8~10mm乳。2、不溢演式压缩模代配合形式烈及其改进顶杆或捷下型芯下与孔的栏配合也可取桂H8/奴f8，就配合长么度也不脱宜过长患，配合革段之外习部分可更加大孔塞径或制笨成4°楼~5°姨斜孔。不溢式压藏缩模改进方法吹：型腔延聪伸0.丧8mm螺后单边络加大0膊.3~恢0.5集mm；辉上部形墓成环形主储料槽雹。带斜边制隔品可将型顾腔沿斜边香延伸一小安段距离（者2mm）惹，加料室客尺寸增大绸。3、半隆溢式压汽缩模配融合形式半溢式压朋缩模：带有水余平挤压铲面，并租方便开术设溢料汗和排气彩槽，型宿芯与加诸料室配韵合取单刑边间隙架0.0证25~蔽0.0谜75m鸣m，口去部同样戚设20箩′~1蛇°锥形喉引导部神分，引蹦导长度捧约10臣mm。半溢式倒浆装压缩模蜻：也带有水聋平挤压面练（宽2~深3mm）或，外周倒栋一斜面形鄙成溢料槽絮。3、半剖溢式压钳缩模配因合形式半溢式加亿料室单边尺寸阔应比塑件吹大5~8坟mm，视骆塑件尺寸屋大小而定安。为获得的更薄的飞训边，挤压切面不宜大区，中小模斯具有2~标4mm、与大型模具弓3~5m祝m即可，盟太窄模具罩挤压强度跟会不够。4、承傻压面和息承压板理想状态平是挤压面分与承压面杜同时接触荒，为安全州起见当承哑压面接触堂时，挤压胖面尚有0蛇.3~0皇.5m塔m的间隙也，故其飞鸦边较厚。固定式压卫模：设置专门真的承压块挨或承压板豪，调整承躁压板的厚仓度可以调骨节挤压面粘间隙，控织制飞边厚旷度。4、承涌压面和泰承压板承压板厚度一港般为8动~10伍mm，宾可单面盈安装，咬也可双读面安装厌。5、排气用溢料槽溢料槽演开设：移动式赴半溢式须压模可元在型芯驳侧面磨烈出深0六.3~洪0.5鹅mm圾的小沟销槽，其泡上开设白较大的货储料槽相；溢料槽雀不宜连烟通，否则固疗化后的飞舌边难以去稳除。思考题贷：压缩比模为何黎一定要金开设排稠气槽和务溢料槽遥？压缩成型毫工艺的发粗展受限制迈的主要原它因为何？移如何改进北？1、型腔池设计型腔结融构：分整体式胳和组合式整体式莲：结构紧级凑，用苍于外形迈简单、熔容易制箩造的型焰腔；组合式：有整体冶嵌入式莲、局部疯镶嵌式毛等水平飞边衫阻碍脱模三、成型葱零件设计三、成型栽零件设计线圈骨架遭类制品：型腔结构融制成哈呋挪块结构，敏外形用楔酷形模套紧洞固。大端向什上便于世顶出哈委呋块，共模外分猾型，固里定式压阿模常用移动式压徐模常将大耗端向下，帅便于脱模缺架撞击脱乖模三、成型煮零件设计一模多裕腔垂直餐分型压鹿模：型腔哈今呋结构沫做成矩离形。模套刚师度差,焦只能成扩型合模拨力小的兰制品2、型芯拥设计型芯结构右：不溢式皇和半溢谈式型芯强与加料惠室有一蛾段配合陡关系，乎单边间怖隙约0买.05括mm，热配合段蛙形状力其求简单照、方便窄制造。为防变形摆和飞边，栋尽量不用吨此结构2、型寸芯设计型芯强度隙：图a)不勤溢式结构停易磨损，奇图b)半由溢式结构锤有利于增舱强型芯强锄度。小型芯：压塑时结受力不鬼均匀，颠极易弯粪曲变形持，其长诸度不宜剧太长；良单端固谢定成型郑压制方障向小孔途的型芯长急度不宜超去过2.能5~3星倍孔径旺；垂直献压制方浓向小型固芯长度权不宜超筹过孔径帆。2、型芯跃设计大型芯：为获得峡较薄飞迅边，型蜻芯成型躲端应加恭工出挤芦压边缘匪（宽1浙.5~萄2mm俗，与相颤对面间浆隙0.您05~手0.1旷mm）忧，其余表部分掏手空至0蚀.5~撇1.5砖mm。深孔（6必~8d）成型辛：小型芯耻可插入孔上模内捆加强支进撑，高帆度应超给出加料点室上表解面，防付止原料员落入小盛型芯端构面；较恼大型芯线还可兼鼻起导柱逃作用，沉端面应表高出加寒料室6戒~8m老m。2、型慢芯设计两端对接和型芯：成型孔旦深大于羽2.5d的孔，庆可用两桥端对接澡结构。同心度喊要求高爸时采用同心度闹要求不良高时采勇用3、嵌件煎的安装和或固定嵌件：嵌件结构煌和固定方歉法与注射奖模的嵌件债相似；成召型时应防劈燕止嵌件受朗料流挤压洲移位和变仇形问题。成型表面每粗糙度选席择：作用：制品表掘面光亮相美观，季改善充签模流动接性，减纺小脱模桑力；要求：成型表初面Ra苍0.2死~0.邪025杜μm；澡复杂型斗腔表面幼不低于贿Ra0挺.4μ斤m；加攀料室侧典壁Ra个0.2详~0.坚4μm围；成型赚面最好灵镀硬铬端（0.减01~小0.0垒2mm钻）以增喜强耐磨疯性，防踪蝶腐蚀、威防粘结拖。四、加料蕉室的设计钱及其计算加料室：其体积僵应保证坡原料倒溜入后还串有一段痰高度（傻8~1鼠0m齿m）供缴型芯压隶入配合招。原料加辨料量计受算：式中V——每次加入尾塑料原料跟体积，c最m3；m——塑件质顺量，包可括溢料辞和飞边夫，g；υ——压塑料比身体积，见芹表5-3惕-2，c血m3/g；VP——塑件体伏积，包括溢拔料和飞对边，c窝m3；ρ——塑件盆密度，g/cm3。四、加料攻室的设计墨及其计算按塑料原座料成型时稠的体积压涛缩比计算者：式中K——塑料成匆型时体轻积压缩杂比，见谎下表。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常用热固策性塑料的闪密度和压功缩比四、加然料室的培设计及报其计算加料室断避面尺寸：不溢式——与型腔睛断面尺取寸相等恳；半溢式——型腔断面聋尺寸加上丢挤压面尺系寸。加料室语高度：加料室饰断面尺晋寸确定证后即可招计算出闹其高度欧。式中H——加料室高刑度，cm但；V——塑料粉粥体积，弓cm3；V1——下型芯凸骄出部分的狱体积，c翼m3；A——加料室删断面积撇，cm2。余量（0洞.