塑料成型工藝與模具設計-圖文課件第四章

第四章壓縮模設計1.壓縮模的結構典型的壓縮模結構如圖41所示。它可分為固定于壓力機動模板上的上模和固定于工作臺上的下模兩大部分。這兩大部分靠導柱6導向開合。開模時，上模部分上移，凹模3脫離下模一段距離，手工將側型芯20抽出，推桿11將塑件推出模外。4.1壓縮模的結構組成與類型壓縮模可以分為以下幾大部分：（1）型腔。型腔是直接成型塑件的部位，加料時與加料腔一道起裝料作用。（2）加料腔。加料腔是指凹模的上半部，圖41中為凹模斷面尺寸擴大部分，由于塑料與塑料制件相比具有較大的比體積，成型前單靠型腔往往無法容納全部原料，因此在型腔之上設有一段加料腔。（3）導向機構。圖41中由布置在上模座板1周邊的導柱6與下模的導套9組成。導向機構用來保證上、下模合模的對中性。為保證推出機構水平運動，在下模座板上17還設有兩根導柱。（4）側向分型與抽芯結構。與注射模一樣，當成型帶有側孔和側凹的塑件時，模具必須設有各種側向分型與抽芯機構，塑件才能脫出。圖41中塑件帶有側孔，在頂出前用手動絲杠抽出側型芯20。（5）脫模機構。脫模機構與注射模相似，圖41中脫模機構由推桿11、推桿固定板19、推板18、壓力機頂桿14等零件組成。（6）加熱系統(tǒng)。熱固性塑料壓縮成型需在較高的溫度下進行，因此模具必須加熱。常見的加熱方式有電加熱、蒸汽加熱、煤氣或天然氣加熱等。圖41中加熱板5、10分別對凹模和凸模進行加熱，加熱板圓孔中插入電加熱棒。壓縮熱塑性塑料時，在型腔周圍開設溫度控制通道，在塑化和定型階段，分別通入蒸汽進行加熱或通入冷水進行冷卻。4.1壓縮模的結構組成與類型2.壓縮模的分類壓縮模的分類方法很多，可以根據(jù)分型面的特征，型腔的多少，模具在液壓機上的固定方式，塑件的頂出方式以及上、下模閉合的形式來分類。如果按上、下模閉合的形式進行分類，可以將壓縮模分為溢式壓縮模（敞開式壓模）、不溢式壓縮模、半溢式壓縮模和帶加料板的壓縮模四類。4.1壓縮模的結構組成與類型1）溢式壓縮模（敞開式壓模）如圖42所示，溢式壓縮模無加料腔，型腔總高度h基本上就是塑件高度。由于凹模與凸模無配合部分，故壓縮成型時過剩的物料極易溢出，環(huán)形面B是擠壓環(huán)面，寬度較窄，以減少塑件的飛邊。凹模與凸模的配合完全靠導柱的定位，因此塑件的徑向壁厚尺寸精度不高。此外，對加料量的精度要求不高，加料量一般大于塑件質量的5％～9％。這種模具的優(yōu)點是結構簡單，造價低，耐用，容易脫模，安裝嵌件方便；缺點是由于無加料腔，裝料容積有限，不宜成型高壓縮比的塑料，另外，塑件的密度往往較低，強度等力學性能不佳。這種模具適用于成型扁平的盤形塑件，特別適用于成型強度和尺寸沒有嚴格要求的塑件，不適用于成型薄壁和對壁厚均勻性要求很高的塑件。4.1壓縮模的結構組成與類型2）不溢式壓縮模如圖43所示，不溢式壓縮模的加料室為型腔上部截面的延續(xù)，無擠壓面，塑料的溢出量很少。凸模與加料腔的配合間隙不宜過小，一般單邊間隙為0.075mm左右。間隙過小，在壓縮時型腔內(nèi)的氣體無法順暢排除；間隙過大會造成溢料多，影響塑件質量。由于不溢式壓縮模沒有擠壓面，壓縮時，理論上液壓機的壓力全部傳遞到塑件型坯上，因此能獲得組織緊密的塑件。成型時，塑料的加料量要準確，它直接影響塑件的厚度以及塑件的高度尺寸。4.1壓縮模的結構組成與類型不溢式壓縮模一般不應設計成多型腔模，因為加料稍不均衡就會造成各型腔壓力的不等而引起某些塑件欠壓。不溢式壓縮模另一個缺點是凸模與加料腔側壁間有摩擦，側壁很容易損傷，在頂出塑件時又容易將塑件表面損傷。不溢式壓縮模必須設有頂出裝置，否則塑件很難脫模。不溢式壓縮模適用于壓縮比體積大、流動性差的塑料，如棉布、玻璃布或長纖維填充的塑料，它也適用于壓縮形狀復雜、薄壁、長流程和深形塑件。4.1壓縮模的結構組成與類型3）半溢式壓縮模如圖44所示，半溢式壓縮模有加料腔，凸模與加料腔呈間隙配合，加料腔與型腔分界處有一環(huán)形擠壓面，其寬度約為4～5mm。凸模與加料腔間的配合間隙或溢料槽可以讓多余的塑料溢出，溢料槽還兼有排除氣體的作用，凸模與加料腔的單邊配合間隙常取0.025～0.075mm。采用半溢式壓縮模，凸模的形狀可以不隨塑件的外形來確定，因此比不溢式壓縮模簡單。又因為加料腔尺寸較塑件斷面大，凸模不沿著模具型腔側壁摩擦，不劃傷型腔表面，因此頂出時也不再損傷塑件外表面。此外，塑件的密實性比溢式壓縮模成型的好，并且較容易保證高度方向的尺寸精度。4.1壓縮模的結構組成與類型4）帶加料板的壓縮模帶加料板的壓縮模介于溢式壓縮模與半溢式壓縮模之間，兼有這兩種模具的許多優(yōu)點，其結構如圖45所示。它主要由凸模、凹模和加料板組成，加料板與凹模合在一起構成加料腔。加料板是一個浮動板，開模時懸掛在凸模與型腔之間。其結構雖然比較復雜，但比溢式壓縮模更適于高壓縮比的材料，且塑件密實性好；與半溢式壓縮模相比，開模后型腔較淺，便于取出塑件和安放嵌件，同時開模后擠壓邊緣上的廢料容易清除干凈，可以避免該處過早損壞。4.1壓縮模的結構組成與類型1.液壓機最大壓力的校核校核液壓機的最大壓力是在已知壓力機公稱液壓和塑件尺寸的情況下，計算模內(nèi)開設型腔的數(shù)目；或已知模具所壓制的塑件尺寸和型腔數(shù)目，選擇液壓機的公稱壓力。壓制塑件所需的總成型壓力應小于或等于液壓機公稱壓力，其關系式為F?！躪F機（41）式中，F(xiàn)模為模壓所需的總成型液壓（N）；F機為壓力機公稱壓力（N）；k為修正系數(shù)，k=0.75～0.90，根據(jù)液壓機新舊程度而定。模壓所需的總成型壓力F?？砂聪率接嬎鉌模=pA型n（42）式中，A型為每一型腔的水平投影面積（mm2），其值取決于壓縮模的結構形式（對于溢式和不溢式壓縮模，等于塑件最大輪廓的水平投影面積；對于半溢式壓縮模，等于加料腔的水平投影面積）；n為壓縮模內(nèi)型腔的個數(shù)，單型腔壓縮模n=1，對于共用加料腔的多型腔壓縮模n亦等于1，這時A型應采用加料腔的水平投影面積；p為壓制時單位成型壓力（MPa），其值可根據(jù)表41選取。當選擇需要的液壓機時，將式（42）代入式（41）得F機≥pA型nk（43）當液壓機已定，可按下式確定多型腔模的型腔數(shù)n≤kF機pA型（44）當液壓機的公稱壓力超出模壓所需的壓力時，應通過液壓系統(tǒng)中的調壓閥調小液壓機的壓力，此時液壓機的壓力由液壓機活塞面積和工作液體的工作壓力確定。F機=p表A機（45）式中，p表為液壓機工作液體的工作壓力（MPa），可查表41選?。籄機為液壓機活塞面積（m2）。4.2壓縮模液壓機有關的工藝參數(shù)校核2.脫模力的校核脫模力是使塑件從壓縮模內(nèi)脫出所需的力。其計算公式為F脫=A件p結（46）式中，F(xiàn)脫為脫模力（N）；A件為塑件側面積之和（mm2）；p結為塑件與金屬的結合應力（MPa），一般木纖維和礦物填充的塑料取0.49MPa，玻璃纖維填充的塑料取1.47MPa。為保證塑件能從模具中脫出，選用液壓機時，液壓機的頂出力應大于脫模力。F頂>F脫（47）4.2壓縮模液壓機有關的工藝參數(shù)校核3.頂出桿行程的校核固定式壓縮模塑件的推出，一般由液壓機推出機構驅動模具推出機構來完成。因此設計模具時，應了解液壓機推出系統(tǒng)和連接模具推出機構的方式及有關尺寸，使模具的推出機構與液壓機的推出機構相適應。即推出塑件所需行程應小于液壓機最大頂出行程，同時液壓機的頂出行程必須保證塑件能推出型腔，并高出型腔表面10mm以上，以便取出塑件，如圖46所示。計算公式為l=Hj+hs+(10~15)≤L（48）式中，L為液壓機頂出桿最大行程（mm）；l為塑件所需的推出高度（mm）；hs為塑件最大高度（mm）；Hj為加料腔高度（mm）。4.2壓縮模液壓機有關的工藝參數(shù)校核4.液壓機的閉合高度與壓縮模閉合高度關系的校核液壓機上壓板的行程和上、下壓板間的最大、最小開距直接關系到能否完全開模取出塑件。在設計壓模時，如圖47所示，可按下式進行計算。hmax≤Hmax－h(huán)凸－h(huán)塑－(10~20)（49）hmin≥Hmin+(10~15)（410）式中，hmax為模具最大閉合高度（mm）；hmin為模具最小閉合高度（mm）；Hmax為液壓機上、下壓板最大開距（mm）；Hmin為液壓機上、下壓板最小開距（mm）；h凸為凸模高度（mm）；h塑為塑件最大高度（mm）。若不能滿足式（410），則應在液壓機的上、下壓板間加墊板，式（410）適用于固定式壓縮模。對于利用開模力完成側向分型與抽芯的模具，以及利用開模力脫出螺紋型芯等場合，模具所要求的開模距離可能還要長一些，需視具體情況而定。對于移動式模具，當卸模架安放在液壓機上脫模時，應考慮模具與上、下卸模架組合后的高度，以能夠放入上、下壓板之間為宜。4.2壓縮模液壓機有關的工藝參數(shù)校核5.壓力機工作臺結構、規(guī)格與模具的關系模具設計時應根據(jù)液壓機工作臺的結構形式及有關模具安裝的尺寸來確定模具固定的方法及安裝尺寸。壓縮模的最大外形尺寸不宜超出液壓機滑塊和工作臺面尺寸以及液壓機立柱或框架之間的距離。液壓機的滑塊底面和工作臺面上常開設有T形槽，有的T形槽沿對角線交叉開設，也有的互相平行開設。壓縮模的上、下模座可直接用T形槽中的螺栓緊固連接，也可通過T形槽中的螺栓和壓板壓緊固定。在前一種情況下，需要注意模座上的螺栓孔應與T形槽位置對應；而在后一種情況下，壓縮模的模座尺寸比較自由，只要設有寬度為15～30mm的凸緣臺階供壓板壓緊之用便可。4.2壓縮模液壓機有關的工藝參數(shù)校核1.分型面的選擇選擇分型面應根據(jù)以下幾個原則：（1）要便于塑件脫模，分型面的位置應盡量使塑件落在下模。（2）當塑件沿高度方向的精度要求高時，宜采用半溢式壓縮模。在分型面處形成橫向飛邊，則易保證高度精度。（3）當塑件徑向尺寸精度要求高時，應考慮飛邊厚度對塑件精度的影響。如果塑件取垂直分型面，則易保證；取水平分型面，則因飛邊厚度不容易控制而影響塑件精度。4.3壓縮模的設計4.3.1塑件形狀與模具結構的關系2.塑件在模內(nèi)加壓方向的確定塑件在模內(nèi)的加壓方向，即凸模作用方向。在決定加壓方向時要考慮下列因素。1）應有利于壓力傳遞確定塑件在模內(nèi)的加壓方向時，應注意使液壓的傳遞距離不要太長，避免壓力損失。例如，對于圓筒形塑件，加壓方向一般應與其軸線一致。但當塑件較長時，成型壓力不容易均勻地作用在全長范圍內(nèi)，如果從上端施壓則塑件底部壓力小，容易發(fā)生材質疏松或角落處填充不足的現(xiàn)象。此時雖然可以采用不溢式壓縮模，增大型腔壓力或采用上、下兩個凸模雙向加壓的方式，以增加塑件底部的密實度，如圖48（a）所示；但當塑件長度過長時，仍會出現(xiàn)塑件中段疏松的現(xiàn)象，這時可以將塑件橫放，采取橫向加壓的方法，如圖48（b）所示。但應注意，這種橫向加壓會使塑件在外圓表面產(chǎn)生兩條飛邊而影響外觀。4.3壓縮模的設計4.3.1塑件形狀與模具結構的關系2）應便于加料如圖49所示為同一塑件的兩種加壓方法。圖49（a）的加料腔直徑大，深度小，這樣設計有利于加料；而圖49（b）的加料腔直徑小，深度大，因此不便于加料。4.3壓縮模的設計4.3.1塑件形狀與模具結構的關系3）應便于安裝和固定嵌件當塑件上帶有嵌件時，應優(yōu)先考慮將嵌件嵌在下模塑件中，如圖410（a）所示，這樣不僅可使生產(chǎn)操作方便，而且可利用嵌件頂出塑件，在塑件上不留下任何影響外觀的頂出痕跡；反之，如果將嵌件安裝在上模，如圖410（b）所示，不但使生產(chǎn)操作不方便，而且嵌件也很容易松動，落下來損壞模具。4.3壓縮模的設計4.3.1塑件形狀與模具結構的關系4）應能保證凸模強度確定塑件在模內(nèi)的加壓方向時應保證成型零件的強度，防止成型零件變形，尤其是細長的型芯要避免徑向受力，復雜成型面一般要置于下模。因為加壓的上凸模受力較大，故上凸模形狀越簡單越好。如圖411所示，其中圖（a）中表示的加壓方向比圖（b）中的更好。4.3壓縮模的設計4.3.1塑件形狀與模具結構的關系5）應能保證塑件尺寸精度沿加壓方向的塑件高度尺寸會因溢邊厚度不同和加料量不同而變化（特別是不溢式壓縮模），因此，精度要求很高的尺寸不宜設計在加壓方向上。6）應有利于抽拔長型側型芯當利用開模力進行側向機動分型抽芯時，宜把抽拔距長的放在加壓方向（即開模方向），而把抽拔距短的放在側向進行側向分型抽芯。4.3壓縮模的設計4.3.1塑件形狀與模具結構的關系1.溢式壓縮模的配合形式溢式壓縮模的凸模與凹模沒有配合段，在分型面上水平接觸，為了減少溢料量，密合面應光滑平整，為了減小毛邊的厚度，密合面面積不宜太大，多設計成緊繞在塑件周邊的環(huán)形，其寬度為3～5mm，過剩的塑料可經(jīng)環(huán)形面溢出，故此面又稱為溢料面或擠壓面，如圖412（a）所示。由于擠壓面面積比較小，靠它承受液壓機的余壓會導致擠壓面過早變形和磨損，為此可在擠壓面之外再另外增加承壓面，如圖412（b）所示。4.3壓縮模的設計4.3.2凸模與凹模配合的結構形式2.半溢式壓縮模的配合形式如圖413所示，半溢式壓縮模的最大特點是帶有水平的擠壓面。擠壓面的寬度不宜太小，否則，當其承受壓力過大時容易下塌，導致凹模型腔入口處呈倒錐形，不僅會影響塑件的尺寸精度，也使塑件脫模困難。圖413半溢式壓縮模型腔配合形式為了使液壓機的余壓不至于全部由擠壓面承受，凹模上端面必須設計有承壓塊。承壓塊通常采用數(shù)塊對稱布置的方式固定在凹模上端面，其形狀可以是圓形、矩形或弓形，如圖414所示，厚度一般為8～10mm。4.3壓縮模的設計4.3.2凸模與凹模配合的結構形式3.不溢式壓縮模的配合形式如圖415所示，其加料腔斷面尺寸與型腔斷面尺寸相同，二者之間不存在擠壓面，因此配合間隙不宜過小，否則在壓縮時型腔內(nèi)的氣體無法順暢排除，不僅影響塑件質量，而且由于壓模在高溫下使用配合間隙小，極易咬死、擦傷。配合間隙也不宜過大，過大的間隙會造成嚴重溢料，不但影響塑件質量，還會由于溢料黏結而使開模發(fā)生困難。為了減少摩擦面積使開模容易，凸模和凹模的配合高度不宜太大，如果加料腔較深，應將凹模入口附近高10mm左右的一段做成帶錐面的導向段，斜度為15′～20′，入口處做成R1.5的圓角，以引導凸模順利進入型腔。4.3壓縮模的設計4.3.2凸模與凹模配合的結構形式固定式模具的推桿或移動式模具的活動下凸模與對應孔之間的配合長度不宜太大，其有效配合高度h應根據(jù)下凸?；蛲茥U的直徑選取，見表42。不溢式壓縮模的凸、凹模配合形式的最大缺點是凸模與加料腔側壁的摩擦，這樣不僅使塑件脫模困難，而且塑件的外表面還容易被磨損后的加料腔側壁刮傷。為了防止出現(xiàn)這些問題，可以考慮采用如圖416所示的凸、凹模配合形式。圖416（a）是將凹模型腔向上延伸0.8mm，然后使其徑向尺寸向外增大一定數(shù)值（單邊值為0.3～0.5mm），以減小脫模時塑件與加料腔側壁的摩擦，這時在凸模和加料腔之間形成了一個環(huán)形儲料槽。設計時凹模上的0.8mm和凸模上的1.8mm可適當變更，但不宜變動太大，如果將尺寸0.8mm部分增大太多，則單邊間隙0.1mm部分太高，在凸模下壓時環(huán)形儲料槽中的塑料就不容易通過間隙進入型腔。圖416（b）所示的不溢式壓縮模配合形式最適于成型帶斜邊的塑件，將型腔上端（即加料腔）按塑件側壁相同的斜度適當擴大，高度增加2mm左右，橫向增加值由塑件側壁斜度決定，這樣塑件在脫模時就不會與加料腔側壁摩擦。4.3壓縮模的設計4.3.2凸模與凹模配合的結構形式1.塑料體積的計算塑料體積按如下公式進行計算Vsl=Gv=Vsρsv（411）式中，Vsl為每模所需塑料原料的體積（mm3）；Vs為塑件體積（包括溢料）（mm3）；v為塑料的比體積（mm3/g）；G為塑件和溢料的總質量（g）；ρs為塑件密度（g/mm3）。也可按塑料原料在成型時的體積壓縮比來計算。即Vsl=Vsε（412）式中，ε為塑料體積壓縮比。4.3壓縮模的設計4.3.3凹模加料腔的尺寸計算2.加料腔高度的計算如圖417所示為典型塑件成型的情況，在各種情況下其加料腔的高度可按對應公式計算。4.3壓縮模的設計4.3.3凹模加料腔的尺寸計算1）不溢式壓縮模加料腔高度計算圖417（a）為一般塑件，其加料腔高度Hj按下式計算Hj=Vsl+V1A+(5~10)（413）式中，Hj為加料腔高度（mm）；Vsl為每模所需塑料原料體積（mm3）；V1為下凸模凸出部分的體積（mm3）；A為加料腔的橫截面積（mm2）。式（413）中5～10mm部分為不裝塑料的導向部分，在模具閉合時可避免塑料濺溢出來。2）半溢式壓縮模加料腔高度計算圖417（b）為塑件在擠壓邊以下成型，其加料腔高度Hj為Hj=Vsl－V0A+(5~10)（414）式中，V0為加料腔以下型腔的容積（mm3）。圖417（c）所示為塑件一部分形狀在擠壓邊以上成型，其加料腔高度Hj為Hj=Vsl－(V2+V3)A+(5~10)（415）式中，V2為塑件在下型腔內(nèi)的體積（mm3）；V3為塑件在凸模凹入部分的體積（mm3）。模具閉合時塑料不一定先充滿凸模的凹入部分，這樣會減小導向部分高度，因此在計算時常不扣除V3，則Hj=Vsl－V2A+(5~10)（416）圖417（d）所示為帶中心導柱的半溢式壓縮模，其加料腔高度Hj為Hj=Vsl+V4－(V2+V3)A+(5~10)（417）式中，V4為加料腔內(nèi)導柱的體積（mm3）。與圖417（c）一樣，圖417(d)所示模具加料腔高度在計算時也可不扣除凸模凹入部分的體積V3，這時Hj為Hj=Vsl+V4－V2A+(5~10)（418）4.3壓縮模的設計4.3.3凹模加料腔的尺寸計算3）多型腔壓縮模加料腔高度計算圖417（e）為多型腔壓縮模，其加料腔高度Hj為Hj=Vsl－nVdA+(5~10)（419）式中，Vd為單個型腔的體積（mm3）；n為在一個共用加料腔內(nèi)型腔數(shù)量。圖417（f）所示為壓制壁薄且高的杯形塑件，由于型腔體積大，塑料原料體積小，原料裝入后不能達到塑件高度，這時型腔（包括加料腔）總高度Hj為Hj=hs+(10~20)（420）式中，hs為塑件高度（mm）。對于體積壓縮比特別大的以碎布或纖維為填料的塑件，為降低加料腔的高度，可采取分次加料的方法，即每加一次料后便進行一次壓縮，直到將所需的物料全部加完為止，也可以采用預壓錠加料，這時加料腔的高度可適當降低。4.3壓縮模的設計4.3.3凹模加料腔的尺寸計算導向機構由導柱和導套等組成。其作用是在模具的開閉過程中保證凸模的運行與加壓方向平行，避免凹、凸模邊緣碰傷。在頂出機構中則保證定向運動，并在頂出時可承受一部分側向力。導柱除了起導向作用外，恰當?shù)夭贾脤е奈恢眠€起定位作用。一般至少有兩根導柱，以保證導向準確。與注射模相同，最常用的導向零件是在上模設導柱，在下模設導柱孔。導柱孔一般分為帶導套和不帶導套兩類。對于移動式壓縮模，一般不需要導套，導柱直接與模板中的導柱孔配合；對于固定式壓縮模，精度要求高，需要設計導套，并使導柱在模具中的固定孔與導套外徑（即導套固定孔）大小相同，兩孔可以同時加工，以保證同軸度。4.3壓縮模的設計4.3.4導向機構設計與注射模相比，壓縮模的導向機構具有下述特點：（1）除溢式壓縮模的導向單靠導柱完成外，半溢式和不溢式壓縮模的凸模與加料腔的配合段也能起導向和定位的作用，一般加料腔上段設計有10mm的錐形部分稱為導向環(huán)，因此，半溢式和不溢式壓縮模比溢式壓縮模有更好的對中性。（2）壓制中央帶大穿孔的殼體塑件時，為提高壓制質量可在孔中安裝導柱，導柱四周留出擠壓邊的寬度（大約為2～5mm）。由于導柱部分無須施加成型壓力，這時所需要的壓制總成型力可比不設中央導柱時降低一些，孔四周的毛邊也薄了，如圖418所示。中央導柱裝在下模，其頭部應高于加料腔5～8mm。上模四周還應設2～4根導柱。中央導柱一般形狀比較復雜，運動過程中要與塑料接觸，因此導柱本身除要求淬火鍍鉻外，其配合也需要較高的精度，否則，塑料擠入配合間隙會出現(xiàn)咬死掛毛的現(xiàn)象。4.3壓縮模的設計4.3.4導向機構設計中央導柱壓縮模中央導柱斷面可以與塑件孔的形狀相似，但為了制造方便且配合精度高，對于帶矩形孔或其他異形孔的殼體仍可采用中央圓導柱，如圖419所示塑件的矩形孔內(nèi)可設計兩只圓形中央導柱。（3）由于壓縮模在高溫下操作，因此一般不采用帶加油槽的加油導柱。4.3壓縮模的設計4.3.4導向機構設計1.移動式壓縮模的脫模機構移動式壓縮模不與壓力機固定連接，將塑件壓縮成型后移出壓力機工作空間，利用卸模架進行開啟并將塑件脫出模外。卸模架分兩大類型：一類是將壓縮模放置在其上之后，利用人工撞擊將模具順序開啟，然后用手工或簡易工具將塑件從模中取出，為了與后面一類卸模架區(qū)分，這類卸模架也可稱為撞擊架；另一類卸模架需要將壓縮模移出壓力機工作空間，將壓縮模和卸模架裝在一起再移進壓力機工作空間，然后利用壓力機壓力對卸模架的作用將上下模打開并脫出塑件。使用撞擊架在壓力機之外開啟模具和脫出塑件時，勞動強度大，且撞擊力也容易使模具變形和磨損，因此只適用于成型小型塑件的壓縮模；利用卸模架在壓力機上開啟模具和脫出塑件時，開模動作比較平穩(wěn)，模具不容易變形和磨損，但生產(chǎn)效率較低。4.3壓縮模的設計4.3.5壓縮模脫模機構的設計卸模架的結構形式有以下三種。1)單分型面壓縮模的卸模架結構單分型面壓縮模的卸模架結構如圖420所示。下卸模架推出塑件用推桿長度為l1=s1+t1+3（421）下卸模架開模用推桿長度為l2=s1+s2+h凹+5（422）上卸模架開模用推桿長度為l3=s1+s2+t2+10（423）式中，s1為塑件與型腔脫開的最小距離（mm）；t1為下凸模固定板厚度（mm）；s2為凸模與塑件脫開所需的距離（mm）；h凹為凹模高度（mm）；t2為凸模固定板的厚度（mm）。4.3壓縮模的設計4.3.5壓縮模脫模機構的設計2）雙分型面壓縮模的卸模架結構雙分型面壓縮模的卸模架結構如圖421所示。卸模時，上、下卸模架應能將上凸模、下凸模和凹模三者分開，然后再從凹模中脫出塑件。下卸模架短推桿的長度為l1=t1+h1+3（424）下卸模架長推桿的長度為l2=t1+h1+h凹+h3+8（425）上卸模架短推桿的長度為l3=h3+t2+10（426）上卸模架長推桿的長度為l4=h1+h凹+h3+t2+13（427）式中，t1為下凸模固定板厚度（mm）；h1為下凸模必須與凹模脫開的最小距離（mm），在此等于下凸模高度，有時h1小于下凸?？偢?；h凹為凹模高度（mm）；h3為上凸模必須與凹模脫開的最小距離（mm），在此等于上凸模高度，有時h3小于上凸?？偢撸籺2為上凸模固定板厚度（mm）。4.3壓縮模的設計4.3.5壓縮模脫模機構的設計3）瓣合式凹模的卸模架結構瓣合式凹模的卸模架結構如圖422所示。采用此卸模架應能將上凸模、下凸模、模套和凹模四者分開，塑件留在瓣合凹模內(nèi)，再打開瓣合凹模取出塑件。上、下卸模架裝有長短不等的兩類推桿。開模后瓣合凹模卡在上、下卸模架的短推桿之間，上、下凸模和模套被分別推開。卸模架短推桿長度為l1=h1+t1+5（428）這里假設中間主型芯有錐度，因此只需抽出（h1+5）mm的距離，塑件便可從主型芯上松開。假設錐形瓣合凹模的小端與模套齊平，由下卸模架的推桿推起模套和上凸模，則下卸模架長推桿長度為l2=h1+h凹+t1+h3－h(huán)4+8（429）上卸模架短推桿的長度為l3=h3+t2+10（430）上卸模架長推桿的長度為l4=h1+h凹+h3+t2+15（431）式中，h1為下凸模與瓣合凹模必須脫開的最小距離（mm），在此等于下凸模高度，有時h1小于下凸?？偢?；t1為下凸模固定板厚度（mm）；h凹為瓣合凹模高度（mm）；h3為上凸模與瓣合凹模必須脫開的最小距離（mm），在此等于上凸模高度，有時h3小于上凸?？偢?；h4為模套高度（mm）；t2為上凸模固定板厚度（mm）。由以上各例可以看出，卸模架推桿長度需要根據(jù)模具的開模要求進行計算，同一分型面或同一推頂面需用的推桿高度必須相等，以免因推出偏斜而損壞模具或塑件。采用卸模架的移動式壓縮模上必須安裝手柄，以便操作者在卸模的過程中搬動和翻轉高溫模具。4.3壓縮模的設計4.3.5壓縮模脫模機構的設計2.固定式壓縮模的脫模機構設計固定式壓縮模的脫模機構時，應按塑件結構、尺寸、開模力大小，采用適當?shù)耐瞥鼋Y構形式，以保證塑件在推出時不產(chǎn)生變形；推桿要靠近型芯，推出面應盡可能大；推出力應均勻分布在塑件能受力較大的部位；選擇推出裝置應注意塑件外觀及安裝基面，如推桿設置在塑件安裝基面時，則一般推桿長度不低于基面，而應伸入塑件0.1mm左右。1）下推出機構下推出機構包括推桿推出機構、推管推出機構、推件板推出機構等形式。下推出機構設置在下模部分，適用于開模后塑件滯留在下模的情況。固定式壓縮模常采用如圖423所示的幾種結構形式。4.3壓縮模的設計4.3.5壓縮模脫模機構的設計（1）推桿推出機構。圖423（a）為一般推桿推出機構，它制造簡便，更換方便，推出效果好。但推桿不宜太細，位置應盡量避免與活動型芯發(fā)生干擾，與壓模配合部分要靈活，配合部分長度宜大于或等于兩倍推桿直徑。由于常用的熱固性塑料制件具有良好的剛性，因此，推桿推出是壓制熱固性塑料制件最常用的推出機構。（2）推管推出機構。圖423（b）為推管推出機構。它主要用于圓筒形塑件，較推桿推出機構復雜，型芯固定方式要選擇恰當。其優(yōu)點是塑件受力均勻，推出平穩(wěn)、可靠。（3）推件板推出機構。圖423（c）為推件板推出機構。它適用于脫模時容易變形的薄壁零件和管型、殼體塑件。其優(yōu)點是推出平穩(wěn)，推出力均勻，推出面積較大，穩(wěn)定可靠。2）上推出機構有些塑料制件開模后有可能留在上模，這時為了脫?？煽科鹨?，除設置下推出機構外，還需設計上推出機構。這種情況極少發(fā)生，在此就不多作介紹。4.3壓縮模的設計4.3.5壓縮模脫模機構的設計1.機動側抽芯機構1）斜滑塊分型與抽芯機構由于瓣合壓縮模的壓緊楔常采用各種矩形模套，因此多采用斜滑塊分型機構。如圖424所示的瓣合模塊是帶有矩形凸模的滑塊，在矩形模套內(nèi)壁的導滑槽內(nèi)滑動。為了制造方便，凹模采用鑲嵌式結構，導滑槽也采用組合制造，滑塊用端部帶鉸鏈的推桿推動，隨著滑塊向兩側移動，推桿上端向兩側分開而達到側向分型與抽芯的目的?；爻虝r推桿將瓣合模拖回矩形模套，型芯固定板可避免瓣合模過度下沉。4.3壓縮模的設計4.3.6壓縮模的側向分型與抽芯機構的設計2）鉸鏈連接瓣合模抽芯機構如圖425所示的壓縮模，其瓣合模2與下模塊4之間用鉸鏈連接，下模塊中間擰有推出裝置的尾桿，鉸鏈孔做成橢圓形，使其與鉸鏈軸間存在間隙，以免該軸在壓縮成型時承受壓力。成型后開模先抽出凸模，然后推出瓣合模，由于模套內(nèi)分模楔的作用使瓣合模繞軸左右張開，即可取出壓好的塑件。4.3壓縮模的設計4.3.6壓縮模的側向分型與抽芯機構的設計3）斜導柱、彎銷抽芯機構斜導柱抽芯機構與彎銷抽芯機構工作原理相似，如圖426所示為彎銷抽芯機構。圖426中矩形滑塊上有兩個側型芯，在凸模下壓到最終位置時，側型芯滑塊4向前運動停止。矩形截面的彎銷2有足夠的剛度，而側型芯截面積不大，因此不再采用其他楔緊塊鎖緊，滑塊的抽出位置由彈簧和擋板3定位。4.3壓縮模的設計4.3.6壓縮模的側向分型與抽芯機構的設計2.手動模外分型與抽芯機構目前壓縮模大量使用手動模外分型抽芯，其優(yōu)點是模具結構簡單、可靠，缺點是勞動強度大、效率低。模外分型瓣合?？勺龀蓛砂昊蚨喟辏渫庑纬蕡A錐形，裝在圓錐形或矩形模套中，成型后利用頂出機構頂出瓣合模，然后在模外分開凹模取出塑件。如圖427所示的塑件由于有八條垂直的凸筋，瓣合凹模型腔也分為八塊，為了鑲件拼成型腔時相互不錯位，在圓錐形辨合凹模外圍加工一條矩形截面的環(huán)形槽，并用兩個矩形截面的半圓環(huán)3嵌入環(huán)形槽內(nèi)。為了裝拆凹模方便，又把半圓環(huán)分別固定在兩塊瓣合模上，其余模塊順序嵌入，再一起裝于錐形模套4內(nèi)，上、下模之間利用型芯作為中心導柱。卸模時，用推桿6把瓣合凹模塊2推出模外，手動分型。4.3壓縮模的設計4.3.6壓縮模的側向分型與抽芯機構的設計1.加熱方式常見的加熱方式有電加熱、蒸汽或過熱水加熱、煤氣或天然氣加熱等。1）電加熱電加熱為最常用的加熱方式，其優(yōu)點是設備簡單、緊湊，投資小，便于安裝、維修、使用，溫度易調整，容易自動控制；其缺點是升溫較慢，不能在壓縮模中輪換加熱和冷卻。電熱元件一般使用電熱棒和電熱圈，如圖428和圖429所示。根據(jù)壓縮模所需加熱功率來選用標準電熱棒的規(guī)格和數(shù)量，并確定連接方式（并聯(lián)或串聯(lián)）。電熱圈則需根據(jù)壓縮模尺寸和功率大小來進行設計制造。4.3壓縮模的設計4.3.7加熱和冷卻系統(tǒng)設計2）蒸汽或過熱水加熱蒸汽加熱的速度快，特別適用于既要加熱又要冷卻的壓縮模，當需要冷卻時只需關閉蒸汽，在管路中改通冷卻水即可。熱塑性塑料的壓縮成型通常采用這種方式。另外，蒸汽加熱使壓縮模溫度恒定，不會過熱，應根據(jù)需要的壓縮溫度選擇不同壓力的飽和蒸汽。如圖430所示為采用蒸汽加熱時加熱板內(nèi)蒸汽通道開設情況，圖430（a）為平行排列，圖430（b）為混合排列，圖430（c）為順序排列。模板只需要加熱不需要冷卻時可采用平行排列，加熱板制造比較簡單；模板既需要加熱又需要進行冷卻時可使用順序排列或混合排列，這樣可提高冷卻的速度，改善冷卻效率。4.3壓縮模的設計4.3.7加熱和冷卻系統(tǒng)設計為了提高壓縮模加熱效率，蒸汽通道可根據(jù)塑件形狀開在型腔周圍，像注射模中冷卻水通道一樣，如圖431所示。由于蒸汽壓力較大，因此通道和接頭必須牢固可靠，以免泄漏。4.3壓縮模的設計4.3.7加熱和冷卻系統(tǒng)設計3）煤氣或天然氣加熱采用這種加熱方式可大大降低加熱成本。但是溫度不容易準確控制，勞動條件較差時，煤氣、天然氣燃燒的產(chǎn)物還會污染車間里的空氣。如圖432所示為煤氣加熱用的加熱板。加熱板內(nèi)開有溝槽，槽內(nèi)布置有許多小孔的煤氣管，用測點式溫度計進行測溫，并通過電磁閥門來調節(jié)煤氣流量以達到控制溫度的目的。高溫的壓縮模與壓力機之間必須采取有效的絕熱措施，否則會導致壓力機上密封圈及軸承等傳動部件的損壞。采取絕熱措施不但能節(jié)約能量，而且可以保護壓力機。4.3壓縮模的設計4.3.7加熱和冷卻系統(tǒng)設計2.電熱計算1）壓縮模加熱所需總功率壓縮模加熱所需總功率P總按下列經(jīng)驗公式計算P總=Gη（432）式中，G為壓縮模質量（kg）；η為每千克壓縮模加熱至工作溫度時所需的電功率（W/kg），其經(jīng)驗數(shù)據(jù)見表43。對于固定式壓縮模，其功率應按上、下兩部分的質量分別計算。4.3壓縮模的設計4.3.7加熱和冷卻系統(tǒng)設計2）選定電熱棒（1）按壓縮模結構尺寸及其加熱所需總功率選定標準電熱棒。（2）如要自制加熱元件可按下列順序計算。①每根電熱棒的功率為P分=P總n（433）式中，P分為每根電熱棒的功率（W）；n為電熱棒數(shù)目。②通過每根電熱棒的電流為I=P分U（434）式中，I為電流（A）；U為每組電熱元件所用電流電壓（V），可用低壓30～60V，也可直接用220V。③每根電熱棒的電阻為R=UI=U2P分（435）式中，R為電阻（Ω）。④所需電阻絲長度為L=RSρ阻（436）式中，L為電阻絲長度（m）；R為電阻（Ω）；S為選定的電阻絲橫截面面積（mm2）；ρ阻為單位面積上電阻絲的電阻值（Ω·mm2／m），鎳鉻合金ρ阻=1.1Ω·mm2/m，高阻合金ρ阻=1.2Ω·mm2/m。4.3壓縮模的設計4.3.7加熱和冷卻系統(tǒng)設計如圖433所示為酚醛塑料螺紋軸套塑件及其壓縮模。此模具是不溢式壓縮模，為一模一腔結構形式。將壓縮模放入壓力機內(nèi)進行預熱，到一定溫度，移出液壓機并取下上模10。把稱量好的物料準確地倒入加料腔內(nèi)。裝好上模，放入液壓機進行壓制。壓制成型后，分別將上模10、下模9取下，擰出螺紋型環(huán)6，塑件5即可從模套4中取出。為加工方便，上模由上模板2和鑲件3組成。鑲件3按過盈配合裝入上模板2內(nèi)。為脫模方便，螺紋型環(huán)6應帶脫模錐度，螺紋的外徑應略小于D。4.4壓縮模應用實例4.4.1螺紋軸套壓縮模如圖434所示為酚醛塑料儀表座塑件及其壓縮模。此模具為半溢式壓縮模，帶側螺紋成型桿11，為一模一腔結構形式。定位銷16一端固定在內(nèi)活動