第5章 塑料压缩与传递成型模具设计 51~53(第21讲)

《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《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《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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《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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《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。《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。《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。《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。《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、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。《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。《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。《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《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。《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《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《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。机机模FFkF)90.0~75.0(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。100AnpF模式中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。《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1、压机最大总压力校核《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。《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kAnpF100机ApkFn010机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，按下式计算活表机ApF1.0式中p表——压力表读数（油压），MPa；A活——压机活塞面积，cm2。《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minHh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。LhHmax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《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)~(3010tshhL式中hs——塑件高度，mm；ht——凸模高度，mm。即)~(max301021tshhhhH式中h1——下模部分全高，mm；h2——上模部分全高，mm。《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。《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。《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。《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。《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。《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。《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、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。《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；《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。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。《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、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。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。《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。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。《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。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0.3~0.5mm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。《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4、承压面和承压板承压板厚度一般为8~10mm