塑料模具设计课件第二章.ppt

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1、第二章 压制模设计,压制模具主要用于成型热固性塑件。其成型方法是将塑料原料直接加入具有规定温度的压模型腔和加料室，然后以一定的速度将模具闭合。塑料在加热和加压下熔融流动，并且很快地充满整个型腔，在物理及化学的作用下固化定型，得到所需形状及尺寸的塑件，并在达到最佳性能时，开启模具取出塑件。,压制模的结构动画,2.1压制模分类,热固性塑料压制模,固定式,半固定式,移动式,多型腔,单型腔,共用加料室,单加料室,不溢式,半溢式,溢式,水平分型面,复合分型面,垂直分型面,多分型面,单分型面,1.压制模的类型,(1)敞开式压制模,优点：结构简单，成本低塑件易取出，易排气安放嵌件方便加料量无严格要求模具寿命

2、长,结构特点：无加料腔凸模与凹模无配合部分有环形挤压面b,2.1压制模分类,1.压制模的类型,(1)敞开式压制模,适用范围：,缺点：,小批量或试制、低精度和强度无严格要求的的扁平塑件。,合模太快时，塑料易溢出，浪费原料；合模太慢时，易造成非边增厚；,水平状的非边难于去处，且影响塑件外观；,凸、凹模配合精度较低；,不适用于压制带状、片状或纤维填料的塑料和薄壁或壁厚均匀性要求高的塑件。,2.1压制模分类,1.压制模的类型,(2)封闭式压制模,结构特点：,优点：,加料腔是型腔向上的延续部分无挤压面凸模与加料腔有小间隙的配合,塑件密度大、质量高对塑料要求不严（以棉布、玻璃布或长纤维填料的塑料均可）塑件

3、飞边薄且呈垂直状易于去除,2.1压制模分类,1.压制模的类型,(2)封闭式压制模,缺点：,适用范围：,模具必须设置推出机构；,加料量必须精确，高度尺寸难于保证；,凸模与加料腔内壁有摩擦，易划伤加料腔内部，进而影响塑件外观质量，必须设推出机构；,一般为单型腔，生产效率低。,压制形状复杂，薄壁及深形塑件。,2.1压制模分类,1.压制模的类型,(3)半封闭式压制模,优点：,结构特点：,不必严格控制加料量不会伤及凹模侧壁塑件外形复杂时，凸模和加料腔的形状可以简化；,加料腔是型腔向上的扩大延续部分有挤压面,2.1压制模分类,1.压制模的类型,(3)半封闭式压制模,适用范围：,缺点：,不适用于压制布片或纤

4、维填料的塑料。,流动性较好的塑料和形状较复杂的带小嵌件的塑件。,2.1压制模分类,1.压制模的类型,(4)压制模类型选用原则,流动性差的塑料，塑件形状复杂,水平分型面模具结构简单，操作方便，优先选用。,塑件批量大,固定式模具,批量中等,固定式或半固定式模具,小批量或试生产,移动式模具,固定式压制模,塑件高度尺寸要求高，带有小型嵌件,半固定式压制模,形状简单，大而扁平的盘形塑件,移动式压制模,2.1压制模分类,2.2 压模与压机的关系,1.压机有关工艺参数的校核 设计模具时，必须熟悉压机的主要技术规范，才能保证所设计模具安装在与其相适应的压制机上正常进行生产。在设计压模时应对压机作以下几方面的校

5、核。(1)压机最大吨位的校核 即压制塑件所需要的总成型力应小于或等于压机的吨位(总力)。式中 P设备允许的最大总力(吨)；F塑件投影总面积(厘米2)；q进入型腔的单位压力(比压)(公斤厘米2)。,2.塑件出模力的校核 塑件出模力应小于设备顶出柱塞最大顶出力。3.压机、压模固定板有关尺寸校核 模具外形尺寸应不受压机立柱或框架之限制可顺利安装固定在压机上、下固定模板之间。,2.2 压模与压机的关系,4.压模高度和开模行程的校核 模具高度，开模行程，塑件高度要符合压机上、下固定模板之间最大和最小距离。如图2-4所示。符合条件时，应使,式中 H最小压机上、下模板之间最小距离(毫米)；h压模的总高度(毫

6、米)。,2.2 压模与压机的关系,若不能满足则应在压机上、下模板近加垫板解决。对于固定式压模,式中 H最大压机上、下模板之间最大开距(毫米)；h制塑件高度(毫米)；h凸凸模高度(毫米)；h上上模部分全高(毫米)；h下下模部分全高(毫米)。,即,或,2.2 压模与压机的关系,2.3压制模的组成零件及设计,塑料模具是由一些单个零件所组成的，其中直接与塑料相接触并成型塑件某些部分的零件称成型零件。为保证塑件的质量，使组成模具的零件装配成一体，实现彼此的配合、定位与固定的零件称为结构零件。,1.成型零件(1)阴模和模套 阴模，是模具的主要零件之一，成型时塑件在阴模中获得所需的外表面形状和尺寸。阴模一般

7、均位于压模的下部，其内腔的形状、尺寸和结构取决于塑件的结构、压模的型式和材料的种类。,2.3压制模的组成零件及设计,阴模的形式有：1)整体式阴模 由整块金属做成，如图2-5所示。,这种形式的阴模使用牢固，强度高，压塑的塑件质量好，但加工困难，消耗贵重金属多，操作中损伤后较难修理，适于成型外形简单的塑件。,2.3压制模的组成零件及设计,2)组合式阴模 如图2-6所示。,当外形尺寸大或阴模复杂时，为便于模具机械加工、热处理，一般可做成组合式的阴模。,2.3压制模的组成零件及设计,3)装配式阴模 在多型腔压模中，通常采用冷压法制成多个同样的阴模，然后镶入模套中。镶的型式可分为无垫板式与有垫板式两种。

8、无垫板式结构如图2-7所示。,2.3压制模的组成零件及设计,4)垂直分模面的阴模形式 其形式有两种：a)移动式垂直分模面压模，例如线圈骨架类型塑件，推荐采用图2-8所示的结构。,b)固定式垂直分型面压模，因模套固定在压机上，阴模需顶出杆顶出，故两半阴模只能采用图2-9所示结构。,2.3压制模的组成零件及设计,2.阳模 阳模通常位于压机的上部，其功用是在压塑成型过程中，将压机的压力传递到塑料上去并成型塑件的内表面。阳模由两部分组成，上口部分为导向部分，此部分阻止熔化的塑料向外溢出；另一部分为塑件成型部分，其壁带有斜度，以利于脱件。,2.3压制模的组成零件及设计,阳模的形式有：(1)整体式阳模 如

9、图2-10所示。(2)组合式阳模 有时考虑到加工及节约优质钢材，可采用组合式阳模。如图2-11所示。,2.3压制模的组成零件及设计,3.阴、阳模的配合和导向 阴、阳模的配合及导向部分的形式是根据塑件形状和要求而确定的，其形式有如下几种：(1)敞开式压模配合形式敞开式 如图2-12所示。,2.3压制模的组成零件及设计,(2)闭合式压模配合形式 其凸凹模的典型配合结构如图2-13所示。加料室断面尺寸与型腔断面尺寸相同，二者之间不存在挤压面，阳模进入阴模配合部分并开始压制塑料之前，先经过高度不小于10毫米带锥面的导向部分，导向部分的斜度为1520，入口处作成R1.5的圆角，以引导凸模正确地进入型腔，

10、而阴、阳模配合部分则至少需46毫米的高度，以保证阴、阳模的正确配合，防止配合部分磨损。,2.3压制模的组成零件及设计,(3)半闭合式压模配合形式 为得到最薄的毛边，则挤压边作成如图2-14所示型式。凸模与加料室间的配合间隙或溢料槽可以让多余的塑料溢出，溢料槽还兼有排除气体的作用。凸模与加料室的单边配合间隙常取0.0250.075毫米。为了使于凸模进入加料室，阴模同样设有斜度为1520的锥形引导部分，引导部分高10毫米左右。,2.3压制模的组成零件及设计,2.结构零件 为保证塑件质量，在合理的设计了成型零件后，正确设计结构零件就成为必须解决的重要问题，特别是保证彼此配合的零件，如导向零件、定位零

11、件、固定式模具中的顶出机构等更需加以重视。,2.3压制模的组成零件及设计,(1)导向零件 各种类型的模具在阴(阳)模各自的位置上，都装有导柱及在其相对应的模具位置上都设有导柱孔，其作用是使阳模进入阴模(模套)时，具有准确的方向，防止阴、阳模边缘碰伤。,2.3压制模的组成零件及设计,下面介绍对导向零件的要求。(1)对导柱结构的要求其要求有以下几点：1)形状：为保证导柱毫无阻碍地进入各自对应的阳模(或阴模)，导柱端部应作成圆锥形或球形。2)长度：导柱导向部分的长度应比阳模端面高出35毫米，以免导柱尚未导正方向而阳禅先进入型腔与型腔相碰而损坏。3)材料：导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯

12、。,2.3压制模的组成零件及设计,4)数量及布置：移动式矩形模具通常为二导柱式，为避免阴、阳模搞错方向，其中一根导柱尺寸比另一根做得大一些。固定式压模则通常采用四导柱式，为避免认错方向，其中两根导柱做得要比其它两根导柱大些。,2.3压制模的组成零件及设计,(2)导柱孔的结构及要求：对导柱孔的结构及要求分别叙述如下：1)结构：无导套导柱孔是直接开设在模板上，这种形式的孔加工简单，适用于生产批量小，精度要求不高的模具。2)要求：其要求有以下几点。a)形状：为了使导柱能顺利地进入各自对应的阳模(或阴模)上的导柱孔内,则阳模(或阴模)的导柱孔的上边缘应倒一圆角R。b)材料：用淬火钢或铜等耐磨材料制造。

13、,2.3压制模的组成零件及设计,(二)承压板和承压环 承压板和承压环是安放在阳模固定板与型腔上面之间起限制模型程作用的板(环)，它主要用在固定式压模中。在固定式压模中，有了承压板(环)之后，就可通过磨削承压板(环)的顶面高度来精确调节阳模伸入型腔(模套)的深度，这就满足可保证塑件高度及减少毛边后度的要求，同时也简化了模具加工工艺。承压板(环)的厚度一般为810毫米，从而模具的高度增加。,2.3压制模的组成零件及设计,3.顶杆顶出机构和卸模架 在压塑成型的每一个循环中，塑件必须由模具型腔中取出，完成这个取出塑件动作的机构称为顶出机构或脱模机构。在固定式模具中，塑件是由脱模机构借助机床的开模力从模

14、具中顶出的。,2.3压制模的组成零件及设计,(1)顶杆顶出机构 顶杆顶出机构是压塑件最常用的脱模形式。顶杆顶出机构简单，制造容易，缺点是会在塑件上留下顶出痕迹。1)顶杆：它是专作为顶出塑件之用。在固定式模具中，顶出杆位于塑件顶出部位的下面，直接或间接与塑件接触，并固定在专用的称为顶出板的上面。,2.3压制模的组成零件及设计,压机内顶出系统的结构一般分：a)压机下部带有高压液体传动的顶出柱。如图2-15所示。这种结构是顶出柱沉于压机下模板中央的一个大孔中。顶出时，顶出柱上升至与下模板台面齐平。塑件顶出后，顶出柱下沉退回原处。在顶出柱端部中心有一个螺纹孔，作为连接尾轴之用。,2.3压制模的组成零件

15、及设计,b)压机下部带有框架的顶出装置，如图2-16所示。每当压机上模板上升至一定位置时，两侧的拉杆即一起被拉起，于是装在框架上的顶出柱亦随之升出压机下模板台面。c)无顶出系统的下压式压机，适用于移动式压制模，如图2-17所示。当开模到一定距离后，利用模具两侧的定距螺钉拖动下顶出板顶出塑件。,2.3压制模的组成零件及设计,(2)活动顶杆：在移动式压模中，塑件是由不连成整体的顶出杆借卸模架的作用从模具中顶出的。移动式压模顶出杆的布置原则大致与固定式压模相同，但它可直接成型塑件的孔，结构形状亦较为简单。如图2-18所示。,2.3压制模的组成零件及设计,4.固定板和垫板 固定板：固定板是用以固定型芯

16、(阳模)或型腔、导柱、导套或顶杆等用的。垫板：垫板是盖在固定板后面的平板，其作用是防止型腔或型芯(阳模)、导柱、导套或顶杆等脱出固定板并承受型腔或型芯(阳模)或顶杆的压力。,2.3压制模的组成零件及设计,2.4 压制模计算,1.型腔数量的确定 设计模具时，通常都是依据塑件的形状和大小及现有的设备能力来确定型腔数量，一般计算从确定压制面积和必要的压制压力着手，然后再转而确定型腔数量。,N理论成型塑件所需的理论压制压力(吨)；P0压制单位压力(公斤/厘米2)；F压制面积(厘米2)n压模内成型型腔的数量。,(1)压制压力的计算压机压制压力可按下式进行计算：,式中,2.4 压制模计算,式中 K在开闭模

17、方向因摩擦阻力而需增加的系数，一般K=0.10.2 对于半封闭式模具，在一个总加料室下有多个型腔，则以上式子中n应取为1，而F代表总加料室的水平投影面积。,2.4 压制模计算,由上可知，当规定模具的型腔数时，需验算所选压机的吨位是否合适则采用第一种计算方法；若选好已知吨位的压机时，则可采用第二种计算方法计算模具所能成型的型腔数。,(2)压制模型腔数量的确定 根据压制能力确定型腔数量可采用下式计算。,2.4 压制模计算,2.加料室高度的计算 对压制模来讲，加料室实际上就是属于型腔开口端延续部分，在确定加料室尺寸以前，先要知道成型该塑件所需塑料的体积，而加料室横截面积等于水平投影面积或塑件水平投影

18、面积加挤压边面积，故只需计算加料室的高度既可。,2.4 压制模计算,成型塑所需塑料的体积，可按下列公式求得：,式中 V0所需塑料原料的体积(厘米3)；V制塑件的体积(厘米3)；vv塑料的比容(厘米3/克)；塑件的比重(克/厘米3)；G塑件的重量(克)。,若是半半封闭式模具，一个总加料室下有n个塑件，则,2.4 压制模计算,(1)闭合式压模的加料室高度计算如图2-19所示关系。,(厘米),式中 H加料室的高度(包括型腔部分)(厘米)；F加料室的面积（厘米3）；公式中后向增加加料室高度修正量12.5厘米，用来保证下列需要：(1)使阳模能在与塑料接触之前进入阴模；(2)将毛边及其它损失估计在内的较大

19、塑料用量。,2.4 压制模计算,(2)半闭合式压模塑件在阴模成型的加料室高度 计算如图2-20所示关系。,式中 Vab在AB线下的阴模型腔体积（厘米3）；F在AB线以上装料室的面积(厘米3)。,(厘米),2.4 压制模计算,(3)在半闭合式加料室内，当塑件同时在阴模和阳模空间部分中压塑成型时，其加料室高度计算 如图2-21所示。,(厘米),式中 Va塑件在阳模内的体积(厘米3)；Vb塑件在阳模内凹入部分的体积(厘米3)。,2.4 压制模计算,由于在未合模前，阳模内的凹入部分体积Vb并不能其盛料作用，故实际计算加料室高度时，不宜减去这部分体积Vb，因而计算式应为,(4)在闭合式型腔内有凸出的型芯

20、，其加料室 高度计算 如图2-22所示。,厘米,式中 V1在闭合式型腔内，型芯或凸出 部分的体积（厘米3）；F加料室的面积（厘米2）。,2.4 压制模计算,(5)在半闭合式模具中，由于中心导向柱的存在，其加料室高度的计算 如图2-23所示关系。,式中 Vc在AB线上导向柱的容积(厘米3)；Vb塑件在阳模内凸出部分的体积(厘米3)；FAB线上加料室的面积(厘米3),厘米,2.4 压制模计算,由于在未合模前，阳模内凹入部分的体积Vb并不能起盛料作用，故实际计算加料室高度时，不宜减去这部分体积Vb,因而计算式应为,（厘米）,2.4 压制模计算,(6)半闭合式多型腔模具加料室高度的计算 如图2-24所

21、示。,式中 n在一个总加料室下成型塑件的型腔数量；Vn在AB线下一个成型塑件的体积(厘米3)；F在AB线上加料室的面积(厘米2)。,（厘米）,细长而实心的塑件，如图2-25所示。,2.4 压制模计算,h上上模部分全高；h下下模部分全高；h凸凸模高度（凸模深入凹模部分的全高）；h制塑件高度；h压模的总高度（闭模厚度即h=h上-h凸+h下）；L最小楷模距离。,图2-4 固定式模具与压机安装关系,图2-5 整体式阴模图,2-6 组合式阴模,图2-7 无垫板镶入式圆形阴模,图2-8 移动式垂直分型面阴模的结构,图2-9固定式垂直分型面阴模的结构,图2-10 整体式阳模图,2-11螺钉连接式阳模,图2-12敞开式模型腔配合形式,图2-13固定式压模型腔配合型式,图2-14 挤压边,图2-15压机顶出装置结构,图2-16带有框架的顶出装置,图2-17 利用开模动作顶出塑件,图2-18 移动式压模顶出杆结构型式,图2-19闭合式压模,图2-20半闭合式压模,图2-21阴阳模均成型塑件的半闭合式压模,图2-22 有凸出型芯的闭合式压模,图2-23 有中心导向柱的半闭合式压模,图2-24共用加料室压模,图2-25成型细长实心塑件的压模,