第《5》章模压模具与液压机

课件5.1概述第五章模压模具与液压机5模压成型模具与液压机5.1概述5.1.1模具的作用模具的作用是使能制造出一定形状、尺寸、外观及各种性能均满足设计要求的制品。设计模具时应考虑如下因素：（1）制品的物理机械性能;（2）模压料的成型工艺性能;（3）制品成型后的收缩率;（4）有利于物料流动和排气;（5）有利于稳定快速加热;（6）结构尽量简单，降低成本。课件第五章模压模具与液压机5.1.2制品结构与模具的关系（1）出模斜度为了脱模方便,需要一定的出模斜度,一般为1～1.5°。5.1概述图5-1脱模斜度ααα课件第五章模压模具与液压机（3）园角和边缘修饰在转角处采用圆弧过渡，有利于充模，脱模；有利于模具加工和模具强度。同时还有利于制品的外观修饰。（4）孔和金属嵌件（自学）（2）壁厚与加强筋模压制品的壁厚不宜设计太大，否则不易传热，导致内部固化不完全，冷却慢，并造成材料浪费。热固性模压制品控制在1～6mm热塑性模压制品控制在2～4mm如果在此厚度范围内不能满足制品的力学性能要求，可考虑增设加强筋，或改变形状增加刚度。P108图5－2，5－3，5－4，5－5。5.1概述课件第五章模压模具与液压机5.2压模结构与分类5.2.1压模结构由型腔、加料室、导向机构、抽芯机构、脱模机构、加热系统等组成。典型的压模结构见图5－10P1115.2.2压模分类5.2.2.1按模具的固定方式分：移动式模具：装料、脱模等都在机外进行，劳动强度大,适合于试制产品或小批量生产。固定式模具：适于大批量生产，大型制品。半固定式模具：适于大批量生产小型制品。5.2.1压模结构课件第五章模压模具与液压机5.2.2.2按分型面特征分：水平分型面：图5－11；5－12（两个水平分型面）垂直分型面：图5－13复合分型面：5.2.2.3按上下模的配合结构特征分：溢式压模图5－14，优缺点P113;不溢式压模图5－15,优缺点P113;半溢式压模图5－16;带加料板压模图5－17;5.2.2压模分类课件第五章模压模具与液压机5.3压模结构设计5.3.1型腔总体设计5.3.1.1施压方向的选定应注意如下的因素：（1）有利于压力传递,图5-18a、b，轴线太长时用b式。（2）便于加料,图5-19a、b，用a式比较合理。（3）便于安装固定嵌件，图5-20a、b，用b式比较合理。（4）保证凸模的强度,其形状愈简单愈好,图5-21，a式。（5）一般长型芯位于施压方向上。（6）保证重要尺寸精度（重要尺寸不在施压方向上）。5.3压模结构设计课件第五章模压模具与液压机5.3.1.2分型面位置和形状的选定一般选在制件断面最大的地方；多采用水平分型面；避免侧抽模。5.3.1.3凸、凹模配合结构的选定由模压料的特点和制品形状确定：溢式压模：适合于高度小，物料流动性好的情况。半溢式压模：（届于两者之间）不溢式压模：适合于高度大，物料流动性差的情况。5.3压模结构设计课件第五章模压模具与液压机5.3.2型腔配合形式溢式压模配合形式：凸凹模在分型面水平上接触，见图5-24a、b。不溢式压模配合形式：凸凹模之间不存在挤压面，图5-25，凸凹模之间需要留有一定的间隙（0.025～0.075mm），便于气体排出和溢料，并有利于开模。5.3.3压模设计自学一、二、三一、凹模设计二、凸模设计三、型芯设计5.3压模结构设计课件第五章模压模具与液压机5.3.4加料室设计溢式压模无加料室，模压料放在型腔中部。不溢式压模具有加料室，加料室是盛放模压料并使之加热塑化进入型腔前的一个腔体（实际上是型腔开口的延续部分），其体积设计是很重要的。模压料体积计算：V＝Gν＝V件ρνV——所需模压料的体积，m3；G——模压料质量，kg；ν——模压料比容，m3/kg；V件——模压件体积，m3；ρ——模压件密度kg/m3。5.3压模结构设计课件第五章模压模具与液压机(1)不溢式压模加料室高度计算图5-37H＝)0.1~5.0(1FVV10-2（m）（2）半溢式压模加料室高度计算图5-38H＝)0.1~5.0(0FVV×10-2（m）H-加料室高度m；V-模压料体积m3；V1-下凸模凸出部分体积m3；F-加料室断面积m2。V0-挤压边以下体积m3。（3）其他情况加料室高度计算公式（5-5），（5-6），（5-7）5.3压模结构设计课件第五章模压模具与液压机5.4压模强度计算压模必须具备足够的刚度和强度，才能保证在压制过程中不至于产生过大的变形或破裂。型腔壁厚按“最大压力”设计。对小尺寸型腔，在发生大的弹性变形之前，其应力往往超出了允许应力，因此，对小尺寸型腔按强度进行计算壁厚（按拉伸、弯曲允许应力）。对大尺寸型腔，往往变形是主要的，因此，按刚度进行计算壁厚。最大不溢料间隙0.025～0.08mm；最大允许弹性变形量0.025～0.05mm。5.4压模强度计算课件第五章模压模具与液压机5.4.1凸模不发生失稳的最大压力P＝222nLEj其中J＝πd4/64E——弹性模量n——安全系数一般不需进行校验，对于特别细长的情况进行失稳校验，P122。Lmax≤nPEJ22(m)P-压力，N；E-材料的弹性模量，MPa；J-凸模最小截面处的惯性矩，m4；L-凸模长度，m。5.4压模强度计算课件第五章模压模具与液压机5.4.2整体式圆形凹模型腔侧壁和底板厚度计算对于整体式圆形凹模，在工作压力下，模具内表面承受的应力最大。其承受的切向应力σT，径向应力σr，轴向应力σs，分别由下式表示：（5-12）（5-13）（5-14）式。στmax＝)1(122aaqσrmax＝)1(122aaq＝－q5.4.2.1强度计算σs＝12aq5.4压模强度计算课件第五章模压模具与液压机由第二强度理论，等效应力σvmax≤[σ]允许应力（5－15）。则：σvmax＝σT－m（σr＋σs）≤[σ]m——泊松比，钢材m＝0.3。将5-12、5-13、5-14代入5-15式并整理得：a＝其中：q——凹模内壁经向工作压力，MPa；a——凹模型腔外径比内径，a＝d2/dI=r2/r1。qq3.1][][4.05.4压模强度计算课件第五章模压模具与液压机又，型腔壁厚S＝ar1－r1＝（a－1）r1即：S＝r1（a－1）=r1根据5-12、5-16式作图，στmax/q及σvmax/q与a的关系曲线（即切应力、等效应力与工作压力q的关系）如图5-42，P123。由图5-42看出，a4以后，再增加a值，应力值降低趋于平缓，即再增加壁厚对改善强度已意义不大，所以一般取a＝4～6。)13.1][][4.0(qq此即圆形凹模厚度计算公式（5－18）。5.4压模强度计算课件第五章模压模具与液压机5.4.2.2刚度计算P124，图5-43根据制品尺寸允许变形值（即制品精度），确定型腔侧壁的厚度。lc＝43132sr受约束的临界高度,mm.δ1＝δlc4/l14l1处膨胀径向伸长值,mm.δ＝)(212221222mrrrrEqr自由膨胀径向伸长值,mm.（5－22）根据制品尺寸精度确定允许形变值δ，由允许变形值δ及公式5-22可计算出侧壁厚度。然后与强度计算比较，取最大值。5.4压模强度计算课件第五章模压模具与液压机5.4.2.3底板计算整体式圆形型腔的底板,最大变形量发生在园板中心处；最大应力点发生在底板周边。刚度条件计算（5－24）：底板厚为h＝341175.0Eqr强度条件计算（5－25）：底板厚为h＝3][4321qr计算完成后取较大的h值，为底板厚度。5.4压模强度计算课件第五章模压模具与液压机5.5电加热装置及其功率计算模压过程中广泛采用电加热。5.5.1电加热装置5.5.1.1电热元件电阻丝、电热棒（硅碳棒、硅钼棒）等。将电阻丝密封起来，不易氧化，使用寿命长，安全。5.5.1.2电热板与电热套电热板固定在压机上，板上有一排孔，用以装电热棒、电阻丝，图5-45、5-46。电热套：由电热片组成，在特殊部位，用以补足电热板加热的不足，图5-47。5.5.1.3控制系统5.5电加热装置及其功率计算课件第五章模压模具与液压机5.5.2压模电功率计算5.5.2.1模具装置的蓄热和散热量计算P127（1）、蓄热需功率（由室温到所需温度的功率）模具：Q1＝CmGm（T2－T1）/t(w)模压料：Q2＝CpGp（T2－T1）/t(w)Cm、CP—模具与模压料的比热，J/Kg℃；Gm、GP—模具与模压料的质量，Kg；T1、T2—分别为室温和最高成型温度，℃；t—模具由室温到成型温度需要的时间，s。5.5电加热装置及其功率计算课件第五章模压模具与液压机（2）散热需功率模具散热量Q3＝(αc＋αR)（Tw－T1）F（w）（3）理论总功率（单位时间内需要的总热量）Q＝Q1＋Q2＋Q3αc—对流放热系数，W/m2℃；αR—辐射放热系数，W/m2℃；TW—模具外表面最高温度，℃；T1—环境最低温度，℃；F—模具外表面面积，m2。5.5电加热装置及其功率计算课件第五章模压模具与液压机（4）理论电功率N0＝Q/1000（kw）（5）实际功率N＝κN0（kw）(κ=1.5)κ—设计保险系数5.5.2.2近似计算法及经验公式计算法P127-1285.6液压机作业：1、压模强度计算与型腔尺寸有什么关系？5.5电加热装置及其功率计算