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任务十一压缩模具和压注模具的设计11.1压缩模具11.2压注模具学习小结11.1压缩模具1.压缩模的分类压缩模的分类方法很多，可按分型面特征分类，可按模具在液压机上的固定式分类，也可按模具加料室的形式进行分类。下面就其中的几种形式进行介绍。(1)按分型面特征分类①水平分型面压缩模具。一个水平分型面的溢式压缩模具如图11-2(a)所示，两个水平分型面的不溢式压缩模具如图11-2(b)所示。②垂直分型面的压缩模具。垂直分型面的半溢式压缩模具如图11一2(c)所示。下一页返回11.1压缩模具(2)按模具在液压机上的固定方式分类①移动式压缩模具，如图11一3所示。模具的特点是:模具不固定在液压机上，成型后将模具移出液压机，用卸模专用工具(如卸模架)开模，先抽出侧型芯，再取出塑件。在清理加料室后，将模具重新组合好，然后放入液压机内再进行下一个循环的压缩成型。其模具结构简单，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，模具质量一般不宜超过20kg。它适合于压缩成型批量不大的中小型塑件，以及形状较质复杂、嵌件较多、加料困难及带有螺纹的塑件。②半固定式压缩模具的特点是开合模在机内进行，一般将上模固定在液压初上模，下模可沿导轨(下模增设一组导轨，将工作台接长。装料时把下模沿导轨拉出，压缩时推进、定位)移动，用定位块定位。脱模时，可以在装料位置上用卸模架或其他卸模工具脱出制品。该结构便于安放嵌件和加料，可减小劳动强度。当称动式模具过重或嵌件较多时，为便于操作，可采用此类模具。上一页下一页返回11.1压缩模具③固定式压缩模具的特点是上模连同加热器板固定在普通液压机的动梁上，下模固定在工作台上。脱模时，由液压机的下推杆通过推出机构将制品推出。由于开模、合模、脱模等工序均在液压机内进行，故生产率高、操作简单、劳动强度小、模具寿命长，但结构复杂、成本高，且安放嵌件不方便。此类模具适用于成型批量较大或尺寸较大的塑件。（3)按模具加料室的形式分类①溢式压缩模具，如图11-4所示。这种模具没有单独的加料腔，型腔就是加料腔，型腔的高度h约等于塑件的高度。模具工作时，由于凸凹模之间无配合部分，完全靠导柱定位，故加压后多余的塑料会从分型面溢出成为飞边。环行面是挤压面，其宽度B比较窄，以减薄塑件的飞边。合模时原料受压缩，合模到终点时挤压面才完全密合。因此塑件密度往往较低，强度等力学性能不高。特别是如果模具闭合太快，会造成溢料量增加，既浪费原料，又降低了制品密度。上一页下一页返回11.1压缩模具溢式压缩模具结构简单，造价低廉、耐用(凸凹模间无摩擦)，塑件易取出，通常可用压缩空气吹出塑件。对加料量的精度要求不高，加料量一般稍大于塑件重量的5%-9%，常用预压型坯进行压缩成型，适用于压缩成型厚度不大、尺寸小和形状简单的塑件。②半溢式压缩模具，如图11-5所示。模具在型腔上方设一截面尺寸大于塑件尺寸的加料腔，凸模与加料腔呈间隙配合，加料腔与型腔分界处有一个环行挤压面，其宽度约4一5mm，凸模下压到挤压面接触为止。在每个循环压制中加料量稍有过量，过剩的原料可通过配合间隙或从凸模上专门开出的溢料槽中排出。溢料速度可通过间隙大小和溢料槽数目进行调节，其塑件的紧密程度比溢式压缩模具好。半溢式压缩模具操作方便，加料时只需简单的按体积计量，而制品的高度尺寸由型腔高度y‘决定，可达到每模基本一致，它主要用于粉状塑料的压缩成型。此外，由于加料腔尺寸较塑件截面大，凸模不沿着模具型腔侧壁摩擦，不划伤型腔侧壁表面，因此，塑件推出时不会损伤塑件外表面。用它成型带有小嵌件的塑件比用溢式压缩模具好，因为后者需用预压物压缩成型，容易使嵌件破碎。上一页下一页返回11.1压缩模具③不溢式压缩模具，如图11一6所示。这种模具型腔较深，加料腔为型腔上部截面的延续，无挤压面。凸模与加料腔有较高精度的间隙配合，故塑件径向壁厚尺寸精度较高。理论上液压机所施的压力将全部作用到塑件上，塑件的密度高;塑料的溢出量很少，使塑件在垂直方向上形成很薄的飞边，这些飞边容易被去除。配合高度不宜过大，不配合部分可以，如图11-6所示，将凸模上部截面减小，也可将凹模对应部分尺寸逐渐增大而形成15。~20。的锥面。不溢式压缩模具由于塑料的溢出量极少，因此，加料量的多少直接影响着塑件的高度尺寸，每模加料都必须准确称量，所以塑件高度尺寸精度不宜保证，因此流动性好容易按体积计量的塑料一般不采用不溢式压缩模具。另外，凸模与加料腔侧壁摩擦，不可避免地会擦伤加料腔侧壁，同时加料腔的尺寸与型腔截面相同，在顶出时带有伤痕的加料腔会损伤塑件外表面。模具必须设置推出装置，否则塑件很难取出。不溢式压缩模具一般不设计成多型腔模具，因为加料不均衡就会造成各型腔压力不等，使一些塑件欠压。上一页下一页返回11.1压缩模具不溢式压缩模具的最大特点是塑件承受压力大，故密实性好，强度大，因此适用于成型形状复杂、壁薄和深形塑件，也适于成型流动性特别小、单位比压高、比容大的塑料(如酚醛布基填料的塑料)。2.压缩模的基本结构一个典型的压缩模具结构如图11-7所示，它可分为固定于压力机上工作台的上模和下工作台的下模两大部分，两大部分靠导柱导向开合。其工作原理为加料前先将侧型芯复位，加料合模后，热固性塑料在加料腔和型腔中受热受压，成为熔融状态而充满型腔，固化成型后开模。开模时，上工作台上移，上凸模3脱离下模一段距离，侧型芯18用手工将其抽出，下液压缸工作，推板15推动推杆11将塑件1推出模外。侧型芯复位后加料，接着又开始下一个压缩成型循环。一般根据模具中各零件所起的作用，可将压缩模具细分为以下几个基本组成部分。(1)型腔型腔是直接成型制品的部位，加料时与加料腔一同起装料作用。图11-7中的模具型腔由上凸模3、下凸模8,型芯7和凹模4等组成。上一页下一页返回11.1压缩模具(2)加料腔加料腔是指图11-7中凹模4的上半部，是凹模断面尺寸扩大的部分。由于塑料与塑件相比具有较大的比容，塑件成型前单靠型腔往往无法容纳全部原料，因此在型腔之上设有一段加料腔。(3)导向机构导向机构是图11-7中由布置在模具上周边的4根导柱和导套9组成。导向机构用来保证上下模合模的对中性。为了保证推出机构上下运动平稳，该模具在下模座板14上设有两根推板导柱，在推板上还设有推板导套。(4)侧向分型抽芯机构在成型带有侧向凹凸或侧孔的塑件时，模具必须设有各种侧向分型抽芯机构，塑件方能脱出，图11-7中的塑件有一侧孔，在推出之前用手动丝杠抽出侧型芯18。(5)脱模机构固定式压缩模在模具上必须有脱模机构，图11-7中的脱模机构由推板15、推杆固定板17及推杆11等零件组成。上一页下一页返回11.1压缩模具(6)加热系统热固性塑料压塑成型需在较高的温度下进行，因此模具必须加热。图11一7中加热板5,10的圆孔中插入电加热棒分别对上凸模、下凸模和凹模加热。在压缩成型热塑性塑料时，在型腔周围开设温度控制通道，在塑化和定型阶段，分别通入蒸气进行加热或通入冷水进行冷却。3.压缩模用压力机的选用与校核压力机是压缩成型的主要设备，按传动方式，压力机分为机械式和液压式。机械式压力机常用螺旋式压力机，其与液压机比较结构简单、技术性能不稳定。液压式压力机按其结构动作方式可分为上压式液压机、下压式液压机和特种液压机;按其机身结构可分为柱式液压机和框架式液压机。上一页下一页返回11.1压缩模具压力机的技术参数与压缩成型生产时的压力、制品的尺寸大小及压缩模的结构设计密切相关。设计压缩模时应对压力机的总压力、开模力、推出力和装模部分有关技术参数进行校核。（1）最大压力的校核成型压力要满足FM≤KFp式中FM-----用模具压缩成型塑件时所需的成型总压力(N)FP________压力机的公称压力（N）；K________修正系数，一般去0.75~0.90。用模具压缩成型时的所需的成型总压力为FM=nAD式中D________单位成型压力（Pa）;A________每一型腔的水平投影面积（m2）；n________压缩模内型腔的个数。上一页下一页返回11.1压缩模具当确定压力机后，就可以按照式(11-3)确定型腔的数目，即(2)开模力的校核开模力计算公式为Fk=KFM式中FK——开模力(N);FM——模压所需的成型总压力(N);K——压力损耗系数，一般取0.1~0.2。注意:如果要保证压缩模开模可靠，必须使开模力小于压力机液压缸的回程力。上一页下一页返回DKFnAD11.1压缩模具(3)脱模力的校核脱模力计算公式为Ft=AeDf式中Ft___脱模力(N);Ae___塑件侧面积之和(m2)Df___塑件与金属的结合力(MPa)。注意:如果要保证压缩模脱模可靠，必须使脱模力小于压力机的顶出力。(4)合模高度与开模行程的校核为了使模具正常工作，必须使模具闭合高度和开模行程与压力机上下工作台之间的最大和最小开距以及活动压板的工作行程相适应，如图11-7所示。上一页下一页返回11.1压缩模具行程与距离为式中hmin,hmax—压力机上下模板之间最大和最小距离(mm);h—模具合模高度(mm);h1—凹模的高度(mm);h2—凸模台肩高度(mm);h1和h2如图11一8所示。如果h≤hmin，上下模不能闭合，压力机无法正常工作，此时必须在模具和工作台之间加垫板，以保证hmin≥h+垫板厚度。上一页下一页返回minmax12hhhhhh11.1压缩模具为了保证紧锁模具，在满足hmaxh后，还要满足hmax≥h+L式中L—模具最小开模距离(mm),即L=hzh+h2+(10一20)mm式中hzh—塑件的高度(mm);h2—凸模的高度(mm)。所以hmax≥h+hzh+(10一20)mm(5)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，如图11一9所示。校核公式为L=h塑+h加+(10一15)mm≤L式中L——塑件需推出的高度(mm);h塑——塑件最大高度(mm);h加——加料腔高度(mm);L——压力机顶出杆最大顶出行程（mm）。上一页下一页返回11.1压缩模具(6)压力机工作台有关尺寸校核压缩模具的宽度应小于压力机立柱或框架之间的距离，以使模具能够顺利的通过。其最大外形尺寸不宜超过压力机工作台面尺寸，否则无法安装固定模具。4.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，压缩模具的成型零件包括上凸模、下凸模、凹模、型芯、嵌件、瓣合模及模套等。成型零件组成压缩模的型腔，由于压缩模加料腔与型腔凹模连成一体，因此，加料腔结构和尺寸计算也将在本节讨论。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。在型腔结构确定后还应根据塑件尺寸确定型腔成型尺寸;根据塑件重量和塑件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。上一页下一页返回11.1压缩模具(1)凹凸模各组成部分的作用及有关尺寸以半溢式压缩模为例，凹凸模一般有引导环、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，如图11-10所示，它们的作用如下。①引导环(L,)为导正凸模进入凹模的部分，除加、分料腔极浅(高度在10mm以内)的凹模外，一般在加料腔上部设有一段长为L,的引导环，引导环有一个a角的斜度，并设有圆角R。引导环的作用是减少凹凸模之间的摩擦，避免塑件顶出时擦伤表面，并延长模具寿命，减少开模阻力;为凸模进入凹模导向，尤其是不溢式的结构，因为凸模端面是尖角，对凹模侧壁有剪切作用，很容易损坏模具;便于排气。有下凸模的型腔也可同样处理。推荐尺寸如下。上一页下一页返回11.1压缩模具移动式压缩模:a=20′一1030';R=2一3mm;固定式压缩模:a=20′一1°，下凸模a=3°-4°;R=1.5一2mm;L1=5一10mm;H30mm