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1、第6章 塑料压缩模具,6.1 概述 6.2 压缩模与压机的关系 6.3 压缩模的设计,6.1.1压缩模具的类型 压制模具(简称压缩模)的分类方法很多，可按模具在压机上的固定方式分类，也可按压缩模的上、下模配合结构特征分类，还可按型腔数量的多少、按分型面特征、按塑料制品的推出方式分类，等等。 1.按模具在压机上的固定方式分类 (1)移动式压缩模。移动式压缩模如图6-1所示。这种压缩模的特点是:模具不固定在压机上，成型后移出压机，用卸模工具(如卸模架、撞击架等)开模取出塑料制品。故模具结构简单、制造周期短。但由于加料、开模、取出塑料制品等工序均为手工操作，容易造成模具磨损、,6.1 概述,下一页,
2、工人劳动强度大，所以模具的质量不宜太大，以不超过20kg为宜。该类压缩模适用于压制成型批量不大的中小型塑料制品以及形状复杂、嵌件较多、加料困难、带螺纹的塑料制品。 (2)半固定式压缩模。半固定式压缩模如图6-2所示。其特点是:开合模在压机内进行，一般将上模固定在压机上，下模可沿导轨移动。成型后移出下模或上模，用手工或卸模架取出塑料制品。该类压缩模的结构便于安放嵌件或加料，可降低劳动强度，当移动式模具过重或嵌件较多定位块定位。也可按需要采用下模固时，为便于操作，可采用此类模具。 (3)固定式压缩模。如图6- 3所示，固定式压缩模上、下模都固定,6.1 概述,下一页,上一页,6.1 概述,在压机上
3、，开模、合模、脱模等工序均在压机内进行，而且脱模是由压机的下推杆通过推出机构把塑料制品推出。生产率较高，操作简便，劳动强度小，模具的使用寿命长，但结构复杂，成本高，安放嵌件时不方便。适用于成型批量较大或尺寸较大的塑料制品的生产。 2.按上、下模配合特征分类 (1)溢式压缩模。溢式压缩模如图6-4所示。这种压缩模无加料腔，型腔总高度h基本上就是塑料制品的高度。由于凸模与凹模无配合部分，完全靠导柱定位，故压缩成型时，塑料制品的径向壁厚尺寸精度不高，但高度尺寸较好。压制时过剩的塑料从分型面处溢出。宽度为h的环形面积是挤压面，因其宽度较窄，可减薄塑料制品的飞边。,下一页,上一页,6.1 概述,合模时塑
4、料受压缩，而挤压面在合模终点才完全闭合，因此挤压面在压缩阶段仅能产生有限的阻力，使塑料制品的密度不高、强度差。如果模具闭合太快，会造成溢料量增加，既浪费原料，又降低塑料制品的密度。相反，如果模具闭合太慢，由于塑料在挤压面迅速固化，又会造成飞边增厚。 由于该模具成型的塑料制品的飞边总是水平的，因此去除比较困难，同时还容易损害塑料制品的外观。溢式压缩模具不适用于压缩率高的塑料，如带状、片状或纤维填料的塑料。最好采用颗粒料或预压锭料来进行压制成型。 溢式压缩模的凸模和凹模的配合完全依靠导柱定位，没有其他的,下一页,上一页,配合面，因此，不宜成型薄壁或壁厚要求高的塑料制品，且用这种模具成批生产的塑料制
5、品的外形尺寸和强度很难一致。此外溢式压缩模要求加料量大于塑料制品的质量(尽量控制在5%以内)，故原料会有一定的浪费。 溢式压缩模的优点是:结构简单，造价低廉、耐用;塑料制品易取出，特别是扁平制品可以不设推出机构。由于无加料腔，操作者容易接近型腔底部，所以，安放嵌件方便。该类压缩模适于压制扁平的塑料制品，特别是强度和尺寸都无严格要求的塑料制品，如纽扣、装饰品等。 (2)半溢式压缩模。半溢式压缩模如图6-5所示。该模具的特点,下一页,上一页,6.1 概述,是在型腔上方设一截面尺寸大于塑料制品的加料腔，凸模与加料腔成间隙配合。加料腔与型腔分界处有一环形挤压面，其宽度为45 mm，凸模下压到与挤压面接
6、触为止。在每一个压制循环中，加料量稍有过量，过剩的原料通过配合间隙或在凸模上开设专门的溢料槽排出。溢料速度可通过间隙大小和溢料槽多少来进行调节，其塑料制品的致密度比溢式压缩模的要大。半溢式压缩模操作方便，加料时只需按体积计算即可，而塑料制品的高度尺寸由型腔高度h决定，可得到高度基本一致的塑料制品。 此外，由于加料腔的截面尺寸比塑料制品的大，凸模不沿着模具型腔壁摩擦，不会划伤型腔壁表面，推出时也不会损伤塑料制品的,下一页,上一页,6.1 概述,外表面。当塑料制品的外轮廓形状复杂时，可将凸模与加料腔周边配合面形状简化，以简化加工工艺。 由于这种压缩模具有以上优点，因而使用较广泛。适用于成型流动性较
7、好的塑料及形状较复杂的、带有小型嵌件的塑料制品。但半溢式压缩模由于有挤压边缘，不适于压制以布片或长纤维做填料的塑料。 (3)不溢式压缩模。不溢式压缩模如图6-6所示。该模具的加料腔是型腔上部截面的延续，凸模与加料腔有较高精度的间隙配合，故塑料制品的径向壁厚尺寸的精度较高。理论上讲压机所施加的压力将全部作用在制品上，塑料的溢出量很少，制品在垂直方向上可能形成很薄的飞边。,下一页,上一页,6.1 概述,下一页,上一页,6.1 概述,凸模与凹模的配合高度不宜过大，不配合部分可以如图6-6中所示将凸模上部截面尺寸减小，也可将凹模对应部分尺寸逐渐增大形成锥面(1520)。 不溢式压缩模的最大特点是塑料制
8、品承受的压力大，故致密性好、强度高，因此，适用于压制形状复杂、薄壁、深孔形的塑料制品以及流动性特别小、单位压力高、表观密度小的塑料。用该类压缩模压制由棉布、玻璃布或长纤维填料的塑料是可行的。这不仅因为这些塑料的流动性差、要求的单位压力高，而且在采用带挤压面的模具如半溢式压缩模时，进入模具挤压面上的布片或纤维填料会妨碍模具闭合，造成飞边增厚和塑料制品高度尺寸的不准确，后加工时，这种夹有,纤维或布片的飞边很难去除。而不溢式压缩模没有挤压面，故所制得的塑料制品不但飞边极薄，而且飞边在塑料制品上呈垂直分布，可采用平磨等方法去除。 不溢式压缩模的缺点是:由于塑料的溢出量极少，加料量的多少直接影响塑料制品
9、的高度尺寸，每次加料都必须准确称量。因此，这种模具的凸模与加料腔内壁存在的摩擦，不可避免地擦伤加料腔内壁。由于加料腔截面尺寸与型腔截面尺寸相同，在推出时，带有划伤痕迹的加料腔会损伤塑料制品的外表面。不溢式压缩模必须设置推出装置，否则塑料制品难以取出。这种压缩模一般为单型腔，因为多型腔的加料不均衡，会造成各型腔压力不等，引起一些塑料制品的欠压。,6.1 概述,下一页,上一页,6.1.2压缩模具的基本结构 典型压缩模的结构如图6-7所示，可分为分别固定于压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。开模时，上工作台带动上模上移，上凹模3脱离下模一段距离，侧型芯20用手工将其抽
10、出，推板17推动推杆11将塑料制品推出模外。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，取出塑料制品，开始下一个压缩成型循环。 压缩模按结构零件的作用不同，一般分为以下几个部分。 1.成型零件,6.1 概述,下一页,上一页,成型零件是直接成型塑料制品的零件，加料时与加料腔一道起装料的作用，模具闭合时形成所需型腔。图6-7中的模具型腔由上凹模3、型芯7、凸模8,凹模镶件4和侧型芯20等构成。 2.加料腔 由于塑料原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。在图6-7中加料腔
11、为凹模镶件4的上半部，为凹模断面尺寸扩大的部分。 3.导向机构 图6-7中由布置在模具上周边的导柱6和导套9组成。导向机构用来保证上、下模合模的对中性。,下一页,上一页,6.1 概述,为了保证推出机构上下运动平稳，该模具在下模座板16上设有两根推板导柱14，在推板17和推杆固定板19上还设有推板导套15 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，塑料制品才能脱出。图6-7中的塑料制品带有一侧孔，在该模具结构中使用手动丝杆带动侧型芯20来完成侧向抽芯和复位。 5.脱模机构 固定式压缩模在模具上必须有脱模机构(推出机构)。图6-7中的脱模机构由推杆1
12、1、推板17、推杆固定板19、压机顶杆18等零件组成。,下一页,上一页,6.1 概述,6.加热系统 热固性塑料压缩成型需在较高的温度下进行，因此模具必须加热，常见的加热方式有电加热、蒸汽加热、煤气或天然气加热等，但电加热较为普遍。图6-7中加热板5, 10分别对凸模和凹模进行加热，加热板圆孔中插人电加热棒。在压缩热塑性塑料时，在型腔周围开设温度控制通道，在塑化和定型阶段，分别通人蒸汽进行加热或通人冷水进行冷却。,返 回,上一页,6.1 概述,6.2.1压机种类与技术规范 压机是压制成型的主要设备，按其传动方式分为机械式压机和液压机。机械式压机常见的是螺旋压力机，通过一根垂直安装的可升降的旋转丝
13、杠来推动上压板做往复运动，为了增大压机的压力，丝杠头上带有一转盘(惯性轮)，而转盘的旋转运动系通过带轮、摩擦轮或人力来拖动的。此外还有双曲柄杠杆式压机等，机械式压机的压力不准确，运动噪声大，容易磨损，特别是用人力驱动的手扳压机，劳动强度很大，现在在工厂中已极少采用。 液压机是热固性塑料压缩成型的主要设备，按其结构可分为上压式液压机和下压式液压机。, 6.2 压缩模与压机的关系,下一页,用于生产塑料制品的多为下工作台固定不动的上压式液压机，因为这种设备使用起来比下压式方便。 液压机的动力来源是由中央蓄力站供给压力液的液压机，由于其工作液多为油水混合的乳化油或水，因此又称为水压机。水压机本身不带动
14、力系统，因此结构简单，价格便宜，但水压机必须配备中央蓄力系统，该系统供应压机两种压力水，高压水用于压制、分模和顶出，低压水用于快速合模，国内除一些老厂在继续使用各种型号的水压机外，新建厂或新购置的设备已很少采用这种水压机了。目前大量使用的是带有单独油泵的液压机，其工作液多为液压油，故称油压机。此种压机的油压可以进行调节，其最高工作油压多采用30MPa，此外,下一页,上一页, 6.2 压缩模与压机的关系,还有16MPa, 32MPa, SOMPa数种。油压机多数具有半自动或全自动操作系统，对压缩成型时间等可进行自动控制。 6.2.2国产塑料压缩模塑用液压机的技术参数 为保证压缩模塑工艺的正常进行
15、，在模具设计时应考虑选用适当的压机。压制塑件时常用的压机是Y71系列塑料制品液压机和Y32系列四柱万能液压机。如图6-8和图6-9所示为Y71-100型塑料制品液压机及YB32-200型四柱万能液压机。常用压机的主要技术参数见表6-1。 6.2.3压机有关工艺参数的校核,下一页,上一页, 6.2 压缩模与压机的关系,压机是压缩成型的主要设备，压缩模设计者必须熟悉压机的主要技术规范，特别是压机的总压力、开模力、推出力和装模部分有关尺寸等。例如压机的成型总压力如果不足，则生产不出性能与外观合格的塑件，反之又会造成设备生产能力的浪费。在设计压缩模时应首先对压机作下述几个方面的校核。 1.成型总压力的
16、校核 成型总压力是指塑料压缩成型时所需的压力。它与塑件几何形状、水平投影面积、成型工艺等因素有关，成型总压力必须满足下式: (6.1) 式中k压机的修正系数，一般取0.750.9，根据压机的新旧程度而定;, 6.2 压缩模与压机的关系,下一页,上一页,F机压机的额定压力(N); F模成型时所需的总压力(N)，可按下式计算: (6.2) 式中A塑料在水平方向上的总的投影面积:对于溢式和不溢式压缩模，A等于塑料制品最大轮廓的水平投影面积;对于半溢式压缩模，A等于加料腔的水平投影面积(mm2); P成型单位面积塑料所需压力，参照表6-2选用(MPa)。 n压缩模内加料腔数目，单型腔压缩模和共用加料腔
17、的多型腔压缩模， n=1，但A均为加料腔的水平投影面积。, 6.2 压缩模与压机的关系,下一页,上一页,当选定压机即确定压机的压缩成型能力后，可确定型腔的数目，从式(6-1)和式(6-2)中可得: (6.3) 2.开模力的校核 开模力的大小与成型压力成正比，其值的大小关系到压缩模连接螺钉的数量及大小。因此，对大型模具在布置螺钉前需计算开模力。 (1)开模力的计算 开模力可按下式计算: (6.4) 式中F开开模力(N);,下一页,上一页, 6.2 压缩模与压机的关系, 6.2 压缩模与压机的关系,K1压力系数，塑件形状简单、配合环(凸模与凹模相配合部分)不高时为0.1;配合环较高时为0.15;形
18、状复杂、配合环较高时为0.2 (2)螺钉数量的确定 螺钉数量的确定可按下式计算: (6.5) 式中n螺螺钉数量; f 每个螺钉所承受的负载，查表6-3。 3.脱模力计算 脱模力是将塑件从模具中顶出的力，必须满足 (6.6),上一页,下一页, 6.2 压缩模与压机的关系,式中F顶压机的顶出力(N); F脱塑件从模具内脱出所需的力(N) 脱模力计算公式如下: (6.7) 式中A1塑料制品的侧面积之和(mm2); P1塑料制品与金属的结合力(MPa)，见表6-4。 4.压缩模合模高度和开模行程的校核 为使模具正常工作，就必须使模具的闭合高度和开模行程与压机上下工作台面之间的最大和最小开距以及活动压板
19、的工作行程相适应，即:,下一页,上一页, 6.2 压缩模与压机的关系,(6.8) (6.9) 式中Hmin压机上下模板之间的最小距离; Hmax压机上下模板之间的最大距离; h合模高度; h1凹模高度; h2凸模台肩高度(图6-10)。 如果h从Hmin，上下模不能闭合，压机无法工作，这时在上下压板间必须加垫板，以保证Hmin+(510)mmh+垫板厚度。 除满足hHmax外，还要求从1a大于模具的闭合高度加开模,下一页,上一页, 6.2 压缩模与压机的关系,行程之和，如图6-10所示，以保证顺利脱模。即: (6.10) (6.11) (6.12) 式中hs塑料制品的高度(mm); ht凸模高
20、度(mm; L模具最小开模距(mm。 5.压机工作台面有关尺寸的校核 模具设计时应根据压机工作台面规格及结构来确定模具相应的尺寸。模具的宽度应小于压机立柱或框架之间的距离，使模具能顺利地通过,下一页,上一页,下一页, 6.2 压缩模与压机的关系,其间在工作台上安装。压缩模具的最大外形尺寸不应超过压机工作台面尺寸，以便于模具的安装固定。 压机的上下工作台都设有T形槽，有的T形槽沿对角线交叉开设，有的则平行开设。 模具可直接用螺钉分别固定在上下工作台上，但模具上的固定螺钉孔(或长槽、缺口)应与上下工作台T形槽的位置相符合，模具也可用压板、螺钉压紧固定，这时上模座板与下模座板上的尺寸就比较自由，只需
21、设有宽度1530mm的突缘台阶即可。 6.模具推出机构与压机的关系 固定式压缩模塑料制品的推出一般由压机顶出机构驱动模具推出,上一页, 6.2 压缩模与压机的关系,装置来完成。如图6-11所示，压机顶出机构通过尾轴或中间接头、拉杆等零件与模具推出装置相连。因此，尾轴的结构必须与压机和模具的推出机构相适应。即模具所需的推出行程应小于压机最大顶出行程，同时压机的顶出行程必须保证塑料制品能推出型腔，并高出型腔表面10mm以上，以便取出塑料制品。其关系式如下: (6.12) 式中L压机顶杆最大行程; l塑料制品所需的推出高度; h1塑料制品的最大高度; h加料腔高度。,返 回,上一页,与塑料直接接触用
22、以成型塑件的零件称为成型零件。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，根据塑件质量和塑料的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。有些内容如型腔的成型尺寸计算、型腔底板及壁厚的校核计算、凸模的结构等在第4章已有介绍，在此不再重复。 6.3.1塑件在模具内加压方向的确定 所谓加压方向即凸模作用方向。加压方向对塑件的质量、模具的, 6.3 压缩模的设计,下一页, 6.3
23、 压缩模的设计,结构和脱模的难易都有重要的影响，在决定施压方向时要考虑下述因素。 1.便于加料 如图6-12所示为同一塑件的两种加压方法，图6-12(a)所示的加料腔大而浅，便于加料;图6-12(b)所示的加料腔较窄，不利于加料。 2.有利于压力传递 如在加压过程中压力传递距离太长，则会导致压力损失过大，造成塑件组织疏松，密度上下不均匀，对于细长杆、管类塑件，应改垂直方向加压为水平方向加压。如图6-13(a)所示的圆筒形塑件，沿着轴线加压，则成型压力不易均匀地作用在全长范围内，若从上端加压，,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,则塑件底部的压力小，使底部质地疏松密度小;若采用上下凸模同时加
24、压则塑件中部出现疏松现象。为此可将塑件横放，采用如图6-13 (b)所示的横向加压形式即可克服上述缺陷，但在塑件的外圆上将会产生两条飞边，影响塑件的外观。 3.便于安放和固定嵌件 当塑料制件上有嵌件时，应优先考虑将嵌件安放在下模上。如将嵌件安放在上模，如图6-14(a)所示，则既不方便，又有嵌件不慎落下压坏模具的问题。如图6-14 (b)所示将嵌件改装在下模，成为所谓的倒装式压缩模，不但操作方便，而且可利用嵌件顶出塑件。 4.便于塑料的流动,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,要使塑料便于流动，加压时应使塑料的流动方向与压力方向一致;如图6-15(a)所示，型腔设在下模，凸模位于上模，加压
25、方向与塑料的流动方向一致，能有效地利用压力。而在图6-15 (b)中，型腔设在上模，凸模位于下模，加压时，塑料逆着加压方向流动，同时由于在分型面上需要切断产生的飞边，故需要增大压力。 5.保证凸模的强度 有的塑件，无论从正面或从反面加压都可以成型，但加压时上凸模受力较大，故上凸模形状越简单越好，如图6-15(a)所示的结构要比图6-15(b)所示的结构更为合理。 6.保证重要尺寸的精度,下一页,上一页,沿加压方向的塑件的高度尺寸因溢边厚度不同和加料量不同而变化(尤其是不溢式压缩模)，故精度要求较高的尺寸不宜设在加压方向上。 7.长型芯位于施压方向 当塑件多个方向需侧向抽芯，而且利用开模力作侧向
26、机动分型抽芯时，宜将抽芯距长的型芯设在加压方向(即开模方向)，而将抽芯距较短的型芯设在侧面作侧向分型抽芯。 6.3.2压缩模成型零部件设计 各类压缩模具的凸模和加料腔(凹模)的配合结构各不相同，因此应从塑料特点、塑件的形状、塑件的密度、脱模难易、模具结构等方面加以合理选择。, 6.3 压缩模的设计,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,1.凸凹模各组成部分及其作用 如图6-16、图6-17所示分别为不溢式压缩模和半溢式压缩模的常用组合形式。以半溢式压缩模为例，凸凹模一般有引导环、配合环、挤压环、储料槽、排气溢料槽、承压面以及加料腔等部分组成，如图6-17所示，其作用如下。 1)引导环(l1)
27、 引导环为导正凸模进入凹模的部分，除加料腔极浅(高度小于10mm)的凹模外，一般在加料腔上部设有一段长为l1的引导环，引导环有一段斜度为a的锥面。移动式压缩模a为20130;固定式压缩模a角为201;有上、下凸模时，为加工方便，a为45。,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,在凹模口部转角处设有圆角R，一般为12mm。引导环长度l1为510mm。引导环的作用是减少凸凹模之间的摩擦，避免塑料制品推出时擦伤表面，并可延长模具的使用寿命，减少开模阻力;便于排气;对凸模进入凹模导向，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。 2)配合环(l2) 配合环是凸模与凹
28、模加料腔的配合部分，其作用是保证凸模与凹模定位准确，阻止塑料溢出，通畅地排出气体。凸、凹模配合间隙应按照塑料的流动性及塑件尺寸大小而定。对于移动式模具，凸、凹模经热处理的可采用H8/f7的配合，形状复杂的可采用H8/f8的配合;,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,更合理的办法是用热固性塑料的溢料值作为决定间隙的标准，一般取其单边间隙t为0.0250.075mm。配合环的长度l2应按凸凹模的配合间隙而定。一般移动式模具为l2为46mm;固定式模具，若加料室高度H30mm时，l2一般为810mm。 型腔下面的推杆或活动下凸模与对应孔之间的配合也可以取与上述性质类似的配合，配合长度不宜太长，否
29、则活动不灵活卡死，一般取配合长度为510mm左右。孔下段不配合的部分可以加大孔径，或将该段做成45的斜孔。 3)挤压环(l3) 挤压环的作用是限制凸模下行位置，并保证最薄的水平飞边。,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,挤压环主要用于半溢式和溢式压缩模，不溢式压缩模没有挤压环。挤压环的形式如图6-18所示，挤压环的宽度23值按塑件大小及模具用钢而定。一般中小型模具，钢材较好时L3为24mm，而大型模具l3为35mm。 4)储料槽(Z) 储料槽的作用是储存排出的余料，因此凸、凹模配合后应留有小空间作储料槽。半溢式压缩模的储料槽形式如图6-15所示的小空间，不溢式压缩模的储料槽设计在凸模上，如
30、图6-17所示，这种储料槽不能设计成连续的环形槽，否则余料会牢固地包在凸模上难以清理。 5)排气溢料槽,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,为了减少飞边，保证塑件精度及质量，成型时必须将产生的气体及余料排出模外。一般可通过压缩过程中的“排气”操作或利用凸凹模配合间隙来实现排气。但当成型形状复杂的塑件及流动性较差的纤维填料的塑料时，或在压缩时不能排出气体时，则应在凸模上选择适当位置开设排气溢料槽。 如图6-19所示为半溢式压缩模排气溢料槽的形式。图(a)为圆形凸模上开设出四条0.20.3mm的凹槽，凹槽与凹模内圆面间形成溢料槽;图(b)为在圆形凸模上磨出深0.20. 3mm的平面进行排气溢料
31、;图(c)和图(d)是矩 形截面凸模上开设排气溢料槽的形式。,下一页,上一页,排气溢料槽应开到凸模的上端，使合模后高出加料腔上平面，以便使余料排出模外。 6)承压面 承压面的作用是减轻挤压环的载荷，延长模具的使用寿命。承压面的结构形式如图6-20所示，图(a)的结构形式是以挤压环作为承压面，模具容易变形或压坏，但飞边较薄;图(b)的形式凸、凹模之间留有0.030.05mm的间隙，由凸模固定板与凹模上端面作承压面，可防止挤压边变形损坏，延长模具的使用寿命，但产生的飞边较厚，主要用于移动式压缩模。对于固定式压缩模，最好采用如图(c)所示的承压块形式，通过调节承压块的厚度来控制凸模进入凹模的深, 6
32、.3 压缩模的设计,下一页,上一页,度或控制凸模与挤压边缘之间的间隙，减少飞边厚度，承受压机余压，有时还可调节塑件高度。 承压块的形式如图6-21所示，矩形模具用矩形承压块，如图(a)所示;圆形模具用弯月形承压块，如图(b)所示;小型模具可用如图(c)所示的圆形或如图(d)所示的圆柱形承压块。承压块的厚度一般为810mm。安装形式有单面安装和双面安装，如图6-21所示。承压块材料可用T7,T8或45钢，硬度为3540HRC。 7)加料腔 加料腔是供容纳塑料粉用的空间，其结构形式及有关计算将在后面讨论。, 6.3 压缩模的设计,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,2.凸凹模配合的结构形式 压
33、缩模凸模与凹模配合的结构形式及该处的尺寸是模具设计的关键所在，其结构形式如果设计恰当，能使压缩工作顺利进行，生产的塑件精度高，质量好。其形式和尺寸依压缩模类型的不同而不同，现分述如下。 1)溢式压缩模的配合形式 溢式压缩模没有加料腔，仅利用凹模型腔装料，凸模与凹模没有引导环和配合环，只是在分型面水平接触。为了减少溢料量，接触面要光滑平整，为了使毛边变薄，接触面积不宜太大，一般设计成宽度为35mm的环形面，因此该接触面称溢料面或挤压面，如图6-22,下一页,上一页,(a)所示。由于溢料面积小，为防止此面受压力机余压作用而导致压塌、变形或磨损，使取件困难，为此可在溢料面处另外再增加承压面，或在型腔
34、周围距边缘35mm处开设溢料槽，如图(b)所示。 2)不溢式压缩模的配合形式 不溢式压缩模的加料腔是型腔的延续部分，两者截面形状相同，基本上没有挤压边，但有引导环、配合环和排溢槽，配合环的配合精度为H8/f7或单边间隙为0.0250.075mm。 如图6-23所示为不溢式压缩模常用的配合形式，适于成型粉状和纤维状塑料。因其流动性较差，应在凸模表面开设排气槽。上述配合形式的最大缺点是凸模与加料腔侧壁的摩擦，使加料腔逐渐损伤，, 6.3 压缩模的设计,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,造成塑件脱模困难，而且塑件的外表面很易擦伤，为此可采用如图6-24所示的改进形式。图(a)是将凹模型腔延长0
35、.8mm后，每边向外扩大0.30.5mm，减少塑料制品顶出时的摩擦，同时凸模与凹模间形成空间，供排除余料用;图(b)是将加料腔扩大，然后再倾斜45的形式;图(c)适于带斜边的塑件，当成型流动性差的塑料时，在凸模上仍需开设溢料槽。 3)半溢式压缩模的配合形式 半溢式压缩模的配合形式如图6-25所示，这种形式的最大特点是带有水平的挤压环，同时凸模与加料腔间的配合间隙或溢料槽可以排气溢料。凸模的前端制成半径为0.50.8mm的圆角或45的倒角。,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,加料腔的圆角半径为0.30.5mm，这样既可增加模具强度，又便于清理废料。对于加料腔深的凹模，也需设置引导环，加料腔
36、深度小于10mm的凹模可直接制出配合环，引导环与配合环的结构与不溢式压缩模类似。半溢式压缩模凸模与加料腔的配合为H8/f7或单边间隙0.0250.075mm。 3.加料腔尺寸的计算 设计压缩模加料腔时，必须进行高度尺寸计算，以单型腔模具为例，其计算步骤如下。 1)计算塑件的体积 简单几何形状的塑件，可以用一般几何算法计算;复杂的几何形状，,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,可分成若干个规则的几何形状分别计算，然后求其总和。 2)计算塑件所需原料的体积 (6.13) 式中Vd塑件所需原料的体积; K飞边溢料的质量系数，根据塑件分型面大小选取，通常取塑件净重的5%10%; k塑料的压缩比(表
37、6-6) ; Vs塑件的体积。 还可以根据塑件的质量求得其塑料原料的体积(塑件的质量可直接用天平称量出):,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,(6.14) 式中 m塑件的质量; v塑料的比容(表6-5); 3)计算加料腔的高度 加料腔断面尺寸可根据模具类型确定，不溢式压缩模的加料腔截面尺寸与型腔截面尺寸相等;半溢式压缩模的加料腔由于有挤压面，所以加料腔截面尺寸应等于型腔截面尺寸加上挤压面的尺寸，挤压面单边的宽度为35mm;溢式压缩模凹模型腔即为加料腔，故无需计算。 当算出加料腔截面面积后，就可以根据不同的情况对加料腔高度进行计算，其高度为,下一页,上一页,下一页,上一页, 6.3 压缩模
38、的设计,(6.15) 式中 H加料室高度(mm); Vj挤压边以下型腔体积(mm3); 下凸模(下型芯)成型部分的体积之和(mm3)，当下凸模(下型芯)的高度高出挤压边时，即它占用了加料室的体积，这时取正值;反之取负值;当其高度较小时，可忽略不计; A加料室截面积(mm3)。 例有一塑件如图6-26所示，物料密度为1.4g/cm3，压缩比为3，飞边质量按塑件净重的10%计算，求半溢式压缩模加料室的高度。 解:(1)计算塑件的体积Vs,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,(2)塑件所需原料的体积Vsl (3)加料室截面积A, 6.3 压缩模的设计,(4)挤压边下面型腔体积Vj (5)凸模及型
39、芯占用的体积,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,此处 在加料室下方应取负值。 (6)加料室高度H,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,加料室高度取H=80mm。 6.3.3导向机构 与注射模具相同，压缩模最常用的导向零件是在上模设置导柱，在下模设置导向孔。导向机构又可分为带导套的和不带导套的两类，其结构和固定方式可参考注射模一章，与注射模具相比，压缩模的导向装置还具有下述特点。 (1)除溢式压缩模的导向单靠导柱完成外，半溢式和不溢式压缩模的凸模和加料腔的配合段还能起导向和定位的作用，一般加料腔上段设有10mm的锥形部分导向环，因此后者比溢式压缩模有更好的对中性。,下一页,上一页, 6
40、.3 压缩模的设计,(2)压制中央带有大通孔的壳体塑件时，为提高压缩成型质量，可在孔中设置导柱，导柱四周留出挤压边的宽度(25mm)，由于导柱部分不需施加成型压力，故所需要的成型总压力比不设中心导柱时可降低一些，孔四周的毛边也薄了。中央导柱装在下模，其头部应高于加料腔58mm，中央导柱主要是为了提高塑件成型质量，上模四周还应设24根导向柱，中央导柱的形状一般比较复杂，操作过程中要与塑料接触，故导柱本身除要求淬火镀铬外，亦需较高的配合精度，否则塑料挤人配合间隙会出现咬死拉毛的现象。中心导柱截面可以与塑件孔的形状相似，但为制造方便，提高配合精度，对于带矩形孔或其他异形孔的壳件仍然可以采用中心圆导柱
41、，塑件的矩形孔内可设计两根圆形导柱。,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,(3)由于压缩模在高温下工作，因此一般不采用带加油槽的加油导柱。 6.3.4压缩模脱模机构的设计 压缩模的脱模机构按动力来源可分为机动式、气动式、手动式三种。气动式如图6-27所示，即利用压缩空气直接将塑料制件吹出模具。当采用溢式压缩模和少数半溢式压缩模时，如果塑料制件对型腔的附力不大，则可采用气吹脱模。气吹脱模适用于薄壳形塑料制件。当薄壳形塑料制件对凸模包紧力很小或凸模斜度较大时，开模后塑件会留在凹模中，这时压缩空气吹人塑件与模壁之间因收缩而产生的间隙里，将使塑件升起，如图6-27(a)所示。(b)所示为一矩形塑件
42、，其中心有一孔，成型后压缩空气吹破孔内的溢边，进入塑件与模壁之间，使塑件脱模。,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,手动式可利用人工通过手柄，用齿轮齿条传动机构或卸模架等将塑件推卸取出。如图6-28所示即为摇动压机下方带有齿轮的手柄，齿轮带动齿条上升进行脱模的形式。 机动脱模是利用压力机下工作台的顶出装置推出脱模，如图6-29所示，是利用压机下工作台下方的出装置推出脱模。 压缩模的机动脱模机构与注射模具的机动脱模机构相似，常见的有推杆脱模机构，推管脱模机构、推件板脱模机构等，此外还有二级脱模机构和上下模均带有脱模装置的双脱模机构。 1.脱模机构与压机的连接方式 为了设计固定式压缩模的脱模机
43、构，必须先了解压机顶出系统与,下一页,上一页,压缩模脱模机构(推出机构)的连接方式。不带任何脱模装置的压机适用于移动式压缩模，当必须采用固定式压缩模和机械顶出时，可利用开模动作在模具上另加推出机构(卸模装置)。 多数压机都带有顶出装置，压机的最大顶出行程都是有限的，当压机带有液压顶出装置时，液压缸的活塞杆即是压机的顶出杆，顶杆上升的极限位置是其头部与工作台表面相平齐。压缩模的脱模机构和压机的顶杆(活塞杆)有下述两种连接方式: 1)间接连接 如果压机顶杆能伸出工作台面且有足够的高度时，将模具装好后直接调节顶杆顶出距离就可以进行操作。, 6.3 压缩模的设计,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计
44、,当压机顶杆端部上升的极限位置与工作台面相平齐时(一般压机均如此)，必须在顶杆端部旋入一适当长度的尾轴。如图6-30(a)所示，尾轴的长度等于塑件的推出高度加下模底板厚度和挡销高度。尾轴也可反过来用螺纹直接与压缩模推板相连，如图6-30 (b)所示。以上两种结构复位都需要用复位杆。 2)直接连接 这种结构如图6-31所示。压机的顶杆不仅在推出塑料制品时起作用顶出塑件，而且在回程时也能将压缩模的推板和推杆拉回，使模具推出机构复位，这样模具就不再需要复位机构。这种压机具有差动活塞的液压顶出缸。,下一页,上一页,2.固定式压缩模脱模机构 固定式压缩模的脱模可分为气吹脱模和机动脱模，而通常采用的是机动
45、脱模。当采用溢式压缩模或少数半溢式压缩模时，如对型腔的附力不大，可采用气吹脱模，如图6-25所示。 机动脱模一般应尽量让塑件在分型后留在压机上有顶出装置的模具一侧，然后采用与注射模相似的推出机构将塑件从模具内推出。有时当塑件在上下模内脱模阻力相差不多且不能准确地判断塑件是否会留在压机带有顶出装置一侧的模具内时，可采用双脱模机构，但双脱模机构增加了模具结构的复杂性，因此，让塑件准确地留在下模或上模上(凹模内或凸模上)是比较合理的，这时只需在模具的某一侧设计脱模机构，, 6.3 压缩模的设计,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,这就简化了模具的结构。为此，在满足使用要求的前提下可适当地改变塑件
46、的结构特征。例如为使塑件留在凹模内，薄壁压缩塑件可增加凸模的脱模斜度，减少凹模的脱模斜度，有时甚至将凹模制成轻微的反斜度(35);或在凹模型腔内开设0.10.2mm的侧凹模，使塑件留于凹模，开模后塑件由凹模内被强制推出。 3.半固定式压缩模脱模机构 半固定式压缩模分型后，上模或下模可以从压机上移出，则塑件随可动部分(上模或下模)移出模外，然后用手工或简单工具脱模。 4.移动式压缩模脱模机构 移动式压缩模脱模分为撞击架脱模和卸模架脱模两种形式。,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,1)撞击架脱模 撞击架脱模如图6-32所示。压缩成型后，将模具移至压机外，在别的支架上撞击，使上下模分开，然后用
47、手工或简易工具取出塑件，在这种脱模方法中，模具结构简单，成本低，有时用几副模具轮流操作，可提高压缩成型速度。但劳动强度大，振动大，而且由于不断撞击，易使模具过早地变形磨损。这种脱腊形式适用于成型小型塑件。 供撞击的支架有两种形式:一种是固定式支架;另一种是尺寸可以调节的支架，如图6-33所示，以适应不同尺寸的模具。 2)卸模架卸模 移动式压缩模可用特制的卸模架上，利用压机压力开模并脱出塑件。,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,其载模动作平衡，模具的使用寿命长，并可减轻劳动强度，但其缺点是生产效率较低。卸模架的结构形式主要有以下几种: (1)单分型面卸模架卸模。单分型面卸模架卸模如图6-3
48、4所示。卸模时，先将上、下卸模架分别插人模具相应孔内。在压机内，当压机的活动横梁压到上卸模架或下卸模架时，压机的压力通过上、下卸模架传递给模具，使凸、凹模分开，同时，下卸模架推动推杆，由推杆推出塑件。 下卸模架推出塑料制品的推杆长度: (6.16) 式中h1下模垫板厚度(mm);,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,h3塑件的高度(mm); 下卸模架分模推杆长度: (6.17) 式中 h2凹模高度(mm; h4上凸模高度(mm); 上卸模架分模推杆长度: (6.18) 式中h5上凸模固定板厚度(mm) (2)双分型面卸模架卸模。双分型面移动式压缩模采用上、下卸模架进行脱模，应将上凸模、下凸
49、模、凹模三者分开，然后从凹模中取出,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,塑料制品。其结构如图6-35所示。图6-35(a)表示上、下开模的推杆和顶杆均作成台阶形，上凸模被顶起，下凸模压下，凹模被卡在上、下顶杆的台阶加粗部分之间。而图6-35(b)则在上的、下卸模架上用长短不等的两类顶杆替代台阶型的推杆和顶杆，短顶杆作用与图(a)中台阶的作用相同，在开模后凹模留在上、下卸模架的短顶杆之间，上、下凸模分别被长顶杆顶开。 图6-35(a)中下卸模架顶杆加粗部分长度或图6-35(b)短顶杆长度为: (6.19) 式中h下凸模固定板厚度(mm)。,下一页,上一页, 6.3 压缩模的设计,h1下凸模高度(mm) 图6-35(a)中下卸模架顶杆全长或图6-35(b)长顶杆长度为: (6.20) 式中h2模高度(mm); H3上凸模高度(mm) 图6-35(a)中上卸模架顶杆加粗部分长度或图6-35(b)短顶杆长度为: (6.21