塑料壓縮與傳遞成型模具設(shè)計(jì)課件

1、第5章 塑料壓縮與傳遞成型模具設(shè)計(jì)5.1 概述5.2 壓縮模與壓機(jī)的關(guān)系5.3 壓縮模成型零件設(shè)計(jì)一、型腔總體設(shè)計(jì)二、壓縮模型腔配合結(jié)構(gòu)和尺寸第 21 講三、成型零件設(shè)計(jì)四、加料室的設(shè)計(jì)及其計(jì)算一、壓縮成型及壓縮模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)成型原理：將粉料、粒料、預(yù)壓錠料或浸漬料直接放入模腔進(jìn)行加熱、加壓成型的方法。5.1 概述壓縮成型工藝過(guò)程： 嵌件安放加料合模排氣開(kāi)模頂出制品清模一、壓縮成型及壓縮模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)工藝用途：熱固性塑件、流動(dòng)性差的熱塑性制品（PTFE、高透明PS、PMMA、UHMW-PE等）和橡膠制品的成型。壓縮成型特點(diǎn)：模具加熱、效率低。原料：熱固性料除樹(shù)脂外，含大量填料、固化劑、固化促進(jìn)劑、潤(rùn)滑

2、劑、著色劑等，塑化前流動(dòng)性差、填充難；原料形狀：粉狀、粒狀、片狀、團(tuán)狀、碎屑狀、纖維狀等；成型：模具敞開(kāi)狀態(tài)加料，邊加熱加壓邊合模，最終完全閉合，加壓直接、填充密實(shí)。一、壓縮成型及壓縮模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、壓縮成型及壓縮模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)壓縮成型優(yōu)點(diǎn)： 使用的設(shè)備和模具比注射簡(jiǎn)單、價(jià)廉； 壓力直接作用于原料，適于成型流動(dòng)性差填料多的塑料； 成型熱固性制品收縮率較小、變形小、各向性能較均勻。壓縮成型缺點(diǎn)： 生產(chǎn)周期長(zhǎng)、效率低； 生產(chǎn)自動(dòng)化程度低、多塵、環(huán)境差，勞動(dòng)強(qiáng)度大； 制品飛邊多、去除難，影響高度方向尺寸精度； 深孔和形狀復(fù)雜制品難以成型； 模具磨損快、壽命低；成型零件需淬硬。二、壓縮模典型結(jié)構(gòu)壓縮模組成：

3、型腔、加料室、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、加熱系統(tǒng)等。加熱方式：電加熱、蒸汽加熱、煤氣或天然氣加熱等。熱塑性料成型：模具開(kāi)設(shè)溫度控制通道，在塑化和定型階段，分別通入蒸汽加熱和通入冷卻水進(jìn)行冷卻。三、壓縮模分類分類： 按模具在壓機(jī)上固定方式分：移動(dòng)式、半固定式和固定式； 按上、下模閉合形式分：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壓縮模； 按型腔數(shù)分：?jiǎn)吻皇胶投嗲皇綁嚎s模。1、溢式壓縮模特點(diǎn)： 無(wú)加料室；凸、凹模無(wú)直接配合，余料極易溢出； 制品密度低，力學(xué)性能差； 不適用于高壓縮率的原料，最好用粒料或預(yù)壓錠料成型； 用于鈕扣、裝飾品等扁平小型薄壁制品成型。2、不

4、溢式壓縮模不溢式壓縮模特點(diǎn)： 加料室為型腔上部斷面的延伸，無(wú)擠壓面，溢料量很少； 型芯與型腔配合間隙單邊約0.0250.075mm，或?qū)⑿颓粋?cè)壁制成帶1520的斜度，方便開(kāi)模。 成型壓力大、密度高，性能好； 用于形狀復(fù)雜、壁薄、流程較長(zhǎng)或深形制品成型，或流動(dòng)性差、比壓高、比容大的塑料； 特別適合壓制有棉布、玻璃布、長(zhǎng)纖維填充的制品； 飛邊與分型面垂直，便于去除。3、半溢式壓縮模半溢式壓模特點(diǎn)：設(shè)有斷面尺寸較大的加料室，加料室底部有環(huán)形擠壓面，型芯與加料室間隙配合；余料可通過(guò)配合間隙和溢料槽溢出，制品密度較溢式壓模的好；操作方便，原料計(jì)量簡(jiǎn)單；制品脫模容易，不易與側(cè)壁刮擦；不宜成型以布片或長(zhǎng)纖維

5、作填料的塑料；每次成型應(yīng)清理擠壓面。4、多型腔壓縮模多型腔壓?？蔀橐缡交虬胍缡浇Y(jié)構(gòu)。多腔共用加料室有利于縮小模具尺寸，方便加料，但邊角的型腔易缺料。5.2 壓縮模與壓機(jī)的關(guān)系一、常用壓機(jī)及其技術(shù)參數(shù)壓機(jī)類型：分框架式和柱式結(jié)構(gòu)；以油壓機(jī)為主，還有少量的水壓機(jī)、螺旋壓力機(jī)等。上下工作臺(tái)面加裝電加熱板一、常用壓機(jī)及其技術(shù)參數(shù)塑料制品液壓機(jī)：規(guī)格從3501000kN，最常用的是450kN和1000kN兩種。一、常用壓機(jī)及其技術(shù)參數(shù)常用壓機(jī)臺(tái)板結(jié)構(gòu)尺寸頂出桿端部為T形槽結(jié)構(gòu)頂出桿端部為螺紋結(jié)構(gòu)一、常用壓機(jī)及其技術(shù)參數(shù)頂出桿端部為螺紋結(jié)構(gòu)常用壓機(jī)臺(tái)板結(jié)構(gòu)尺寸二、壓縮模與壓機(jī)相關(guān)技術(shù)參數(shù)的校核1、壓機(jī)最大

6、總壓力校核它與材料種類、塑件尺寸、型腔數(shù)等有關(guān)。式中 k安全系數(shù)，取0.750.90,視壓機(jī)新舊程度而定； F機(jī)壓機(jī)最大總壓力，kN； F模壓模所需成型壓力，kN。式中 p0單位成型壓力，其值可查表，MPa（0.1kN/cm2）； A每個(gè)型腔水平投影面積，半溢式為加料室投影面積，cm2； n壓模加料室個(gè)數(shù)。1、壓機(jī)最大總壓力校核1、壓機(jī)最大總壓力校核以織物、纖維作填料比無(wú)機(jī)物粉料、木粉作填料成型時(shí)需要更大壓力。薄壁深腔件成型壓力要較大。正裝式（型腔在下）比倒裝式壓模成型壓力要小。垂直壁塑件較傾斜壁塑件所需壓力大。1、壓機(jī)最大總壓力校核已知壓模結(jié)構(gòu)和塑件成型壓力，選擇壓機(jī)時(shí)當(dāng)壓機(jī)已定，確定壓模型

7、腔數(shù)時(shí)，按下式計(jì)算并取整當(dāng)壓機(jī)總壓力超過(guò)壓模所需壓力較多時(shí)，應(yīng)調(diào)小壓機(jī)的工作油壓，按下式計(jì)算式中 p表壓力表讀數(shù)（油壓），MPa； A活壓機(jī)活塞面積，cm2。2、壓機(jī)固定板有關(guān)尺寸校核模具最大尺寸應(yīng)小于壓機(jī)立柱或框架之間的距離；同時(shí)還應(yīng)保證模具能裝夾在工作臺(tái)上。模具安裝方式：螺釘直接固定或用壓板固定。3、壓縮模高度和開(kāi)模行程的校核式中 h壓模閉合高度，mm； Hmin壓機(jī)上下模板之間的最小開(kāi)距，mm。式中 L壓模所要求的最小開(kāi)模距離，mm； Hmax壓機(jī)上下模板之間的最大開(kāi)距，mm。對(duì)于固定式壓模3、壓縮模高度和開(kāi)模行程的校核圖5-7：所需最小開(kāi)模距為式中 hs塑件高度，mm； ht凸模高度，

8、mm。即式中 h1下模部分全高，mm； h2上模部分全高，mm。3、壓模高度和開(kāi)模行程的校核對(duì)于利用開(kāi)模力完成側(cè)抽芯或脫螺紋的模具，開(kāi)模行程可能要求更大，視具體情況而定；若移動(dòng)式壓模用卸模架在壓機(jī)上脫模時(shí)，模具與卸模架組合后的總高度，以能放入上下模板之間為宜。4、壓機(jī)推出機(jī)構(gòu)的校核壓機(jī)推出機(jī)構(gòu)：有手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)、推出托架和液壓推出三種形式。壓模的推出機(jī)構(gòu)應(yīng)與壓機(jī)相適應(yīng)，應(yīng)能與壓機(jī)頂出桿相連接；壓模所需的推出行程和推出力也要與壓機(jī)相適應(yīng)。5.3 壓縮模設(shè)計(jì)一、型腔總體設(shè)計(jì)包括塑件在模內(nèi)加壓方向選擇、型芯型腔配合結(jié)構(gòu)選擇和分型面位置選擇等1、塑件在模具內(nèi)加壓方向的選擇加壓方向即型芯對(duì)塑料原料施加壓力

9、的方向，選擇時(shí)應(yīng)考慮以下因素：（1）便于加料原則圖a）加料室直徑大而淺，可方便加料；圖b）相反，不便加料。一、型腔總體設(shè)計(jì)（2）使型腔各處壓力均勻原則圖a）沿軸線加壓，當(dāng)圓筒較長(zhǎng)時(shí)，壓力傳遞距離太長(zhǎng)，造成中下部壓力不足，影響制品密度均勻；圖b）橫向施壓，壓力較均勻，但外表面有分型痕跡。1、塑件在模具內(nèi)加壓方向的選擇（3）便于安裝和固定嵌件原則圖a）嵌件安于上模，不方便；圖b）嵌件在下模，操作方便，還可利用其頂出塑件。1、塑件在模具內(nèi)加壓方向的選擇（4）保證型芯強(qiáng)度原則圖a）施壓時(shí)上模型芯受力大，越簡(jiǎn)單越好；圖b）對(duì)上模型芯受力不利。（5）應(yīng)便于塑料流動(dòng)圖a）塑料逆向流動(dòng)，需要更大的成型壓力。1

10、、塑件在模具內(nèi)加壓方向的選擇（6）機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯以短為好原則利用開(kāi)模動(dòng)作抽芯時(shí)，宜把長(zhǎng)型芯放在開(kāi)模方向；模外手動(dòng)抽芯則關(guān)系不大。（6）保證重要尺寸精度原則施壓方向制品尺寸精度更低，重要尺寸不宜放在此方向。2、分型面位置和形狀的選擇當(dāng)施壓方向確定后，分型面位置也就可方便確定；分型面位置確定原則與注射模相類似。 分型面位于塑件最大輪廓處； 盡可能避免側(cè)向分型抽芯； 分型面的溢料邊位置應(yīng)便于修整，最好在隱蔽處； 應(yīng)保證重要尺寸的精度（如同軸度）等； 開(kāi)模時(shí)，塑件最好留于下模，以便頂出。為便于制造，分型面和擠壓面多為平面，較少采用曲面或彎折面。二、壓縮模型腔配合結(jié)構(gòu)和尺寸1、溢式壓縮模配合形式型芯和型腔無(wú)

11、直接配合，它依靠模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)定位。溢式壓縮模為減薄飛邊的厚度，密合面不宜過(guò)大，通常設(shè)計(jì)成圍繞型腔周邊的環(huán)形區(qū)，寬度35mm；二、壓縮模型腔配合結(jié)構(gòu)和尺寸2、不溢式壓縮模配合形式及其改進(jìn)加料室斷面尺寸與型腔斷面尺寸相同，不存在擠壓面；型芯與型腔配合間隙要適當(dāng)，過(guò)小不易排氣、易擦傷；過(guò)大溢料嚴(yán)重，影響塑件質(zhì)量；一般按H8/f8配合或取單邊間隙0.0250.075mm。配合段長(zhǎng)度：不宜太長(zhǎng)，深腔時(shí)入口段應(yīng)加201斜度，口部加圓角過(guò)渡。移動(dòng)式壓縮模配合段35mm，固定式壓模46mm，加料腔高于30mm的配合段長(zhǎng)度可取810mm。2、不溢式壓縮模配合形式及其改進(jìn)頂桿或下型芯與孔的配合也可取H8/f8，

12、配合長(zhǎng)度也不宜過(guò)長(zhǎng)，配合段之外部分可加大孔徑或制成45斜孔。不溢式壓縮模改進(jìn)方法：型腔延伸0.8mm后單邊加大0.30.5mm；上部形成環(huán)形儲(chǔ)料槽。帶斜邊制品可將型腔沿斜邊延伸一小段距離（2mm），加料室尺寸增大。3、半溢式壓縮模配合形式半溢式壓縮模：帶有水平擠壓面，并方便開(kāi)設(shè)溢料和排氣槽，型芯與加料室配合取單邊間隙0.0250.075mm，口部同樣設(shè)201錐形引導(dǎo)部分，引導(dǎo)長(zhǎng)度約10mm。半溢式倒裝壓縮模：也帶有水平擠壓面（寬23mm），外周倒一斜面形成溢料槽。3、半溢式壓縮模配合形式半溢式加料室單邊尺寸應(yīng)比塑件大58mm，視塑件尺寸大小而定。為獲得更薄的飛邊，擠壓面不宜大，中小模具有24m

13、m、大型模具35mm即可，太窄模具擠壓強(qiáng)度會(huì)不夠。4、承壓面和承壓板理想狀態(tài)是擠壓面與承壓面同時(shí)接觸，為安全起見(jiàn)當(dāng)承壓面接觸時(shí)，擠壓面尚有0.30. 5mm的間隙，故其飛邊較厚。固定式壓模：設(shè)置專門的承壓塊或承壓板，調(diào)整承壓板的厚度可以調(diào)節(jié)擠壓面間隙，控制飛邊厚度。4、承壓面和承壓板承壓板厚度一般為810mm，可單面安裝，也可雙面安裝。5、排氣溢料槽溢料槽開(kāi)設(shè)：移動(dòng)式半溢式壓?？稍谛托緜?cè)面磨出深0.30.5 mm的小溝槽，其上開(kāi)設(shè)較大的儲(chǔ)料槽；溢料槽不宜連通，否則固化后的飛邊難以去除。思考題：壓縮模為何一定要開(kāi)設(shè)排氣槽和溢料槽？壓縮成型工藝的發(fā)展受限制的主要原因?yàn)楹?？如何改進(jìn)？1、型腔設(shè)計(jì)型腔

14、結(jié)構(gòu)：分整體式和組合式 整體式：結(jié)構(gòu)緊湊，用于外形簡(jiǎn)單、容易制造的型腔； 組合式：有整體嵌入式、局部鑲嵌式等水平飛邊阻礙脫模三、成型零件設(shè)計(jì)三、成型零件設(shè)計(jì)線圈骨架類制品：型腔結(jié)構(gòu)制成哈呋塊結(jié)構(gòu)，外形用楔形模套緊固。大端向上便于頂出哈呋塊，模外分型，固定式壓模常用移動(dòng)式壓模常將大端向下，便于脫模架撞擊脫模三、成型零件設(shè)計(jì)一模多腔垂直分型壓模：型腔哈呋結(jié)構(gòu)做成矩形。模套剛度差,只能成型合模力小的制品2、型芯設(shè)計(jì)型芯結(jié)構(gòu)：不溢式和半溢式型芯與加料室有一段配合關(guān)系，單邊間隙約0.05mm，配合段形狀力求簡(jiǎn)單、方便制造。為防變形和飛邊，盡量不用此結(jié)構(gòu)2、型芯設(shè)計(jì)型芯強(qiáng)度：圖a)不溢式結(jié)構(gòu)易磨損，圖b)

15、半溢式結(jié)構(gòu)有利于增強(qiáng)型芯強(qiáng)度。小型芯：壓塑時(shí)受力不均勻，極易彎曲變形，其長(zhǎng)度不宜太長(zhǎng)；單端固定成型壓制方向小孔的型芯長(zhǎng)度不宜超過(guò)2.53倍孔徑；垂直壓制方向小型芯長(zhǎng)度不宜超過(guò)孔徑。2、型芯設(shè)計(jì)大型芯：為獲得較薄飛邊，型芯成型端應(yīng)加工出擠壓邊緣（寬1.52mm，與相對(duì)面間隙0.050.1mm），其余部分掏空至0.51.5mm。深孔（68d）成型：小型芯可插入上模內(nèi)加強(qiáng)支撐，高度應(yīng)超出加料室上表面，防止原料落入小型芯端面；較大型芯還可兼起導(dǎo)柱作用，端面應(yīng)高出加料室68mm。2、型芯設(shè)計(jì)兩端對(duì)接型芯：成型孔深大于2.5d的孔，可用兩端對(duì)接結(jié)構(gòu)。同心度要求高時(shí)采用同心度要求不高時(shí)采用3、嵌件的安裝和固

16、定嵌件：嵌件結(jié)構(gòu)和固定方法與注射模的嵌件相似；成型時(shí)應(yīng)防止嵌件受料流擠壓移位和變形問(wèn)題。成型表面粗糙度選擇 ： 作用：制品表面光亮美觀，改善充模流動(dòng)性，減小脫模力； 要求：成型表面Ra0.20.025m；復(fù)雜型腔表面不低于Ra0.4m；加料室側(cè)壁Ra0.20.4m；成型面最好鍍硬鉻（0.010.02mm）以增強(qiáng)耐磨性，防腐蝕、防粘結(jié)。四、加料室的設(shè)計(jì)及其計(jì)算加料室：其體積應(yīng)保證原料倒入后還有一段高度（810 mm）供型芯壓入配合。原料加料量計(jì)算：式中 V每次加入塑料原料體積，cm3； m塑件質(zhì)量，包括溢料和飛邊，g； 壓塑料比體積，見(jiàn)表5-3-2，cm3/g； VP塑件體積，包括溢料和飛邊，c

17、m3 ； 塑件密度， g /cm3。四、加料室的設(shè)計(jì)及其計(jì)算按塑料原料成型時(shí)的體積壓縮比計(jì)算：式中 K塑料成型時(shí)體積壓縮比，見(jiàn)下表。塑 料密度/ g .cm-3壓縮比K酚醛塑料木粉填充1.341.452.53.5石棉填充1.452.002.53.5云母填充1.651.9223碎布填充1.361.4357脲醛塑料紙漿填充1.471.523.54.5三聚氰胺甲醛塑料紙漿填充1.451.523.54.5石棉填充1.702.003.54.5碎布填充1.5610棉短線填充1.51.5547常用熱固性塑料的密度和壓縮比四、加料室的設(shè)計(jì)及其計(jì)算加料室斷面尺寸：不溢式與型腔斷面尺寸相等；半溢式型腔斷面尺寸加上擠壓面尺寸。加料室高度：加料室斷面尺寸確定后即可計(jì)算出其高度。式中 H加料室高度，cm； V塑料粉體積，cm3； V1下型芯凸出部分的體積，cm3； A加料室斷面積，cm2。余量（0.51.0cm）為不裝塑料粉的導(dǎo)向部分，可避免閉模時(shí)塑料粉的逸出。 圖a）加料室高度：四、加料室的設(shè)計(jì)及其計(jì)算式中 V0加料腔以下型腔的體積，cm3。