模具设计方案书与制造

《模具设计方案书与制造》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模具设计方案书与制造（34页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、3.4 压缩模设计压缩成型模具简称压缩模、压模，又称压制模，是塑料压缩成型所采用的模具，主要 用于热固性塑料的成型。其基本成型过程是将塑料粉料或粒料直接加在敞开的模具加料室 内，再将模具闭合，通过加热、加压使塑料呈流动状态并充满型腔，然后由于化学或物理 变化使塑料固化（或硬化）定型。压缩成型的特点是塑料直接加入型腔内，压机压力通过凸模直接传递给塑料，模具是 在塑料最终成型时才完成闭合。其优点是无需设置浇注系统，耗料少，使用的设备和模具 都比较简单，适用于流动性差的塑料，宜成型大型塑件，塑料的收缩率小，变形小，各向 异性比较均匀；其缺点是生产周期长，效率低，不易压制形状复杂、壁厚相差较大、尺寸

2、精度高且带有精细或易碎嵌件的塑件。3.4.1 压缩模的结构组成及分类1压缩模的结构组成压缩模的典型结构如 图 3-96 所示。模具的上模和下模分别安装在压力机的上、下工作 台上，上、下模通过导柱导套导向定位。上工作台下降，使上凸模 3 进入下模加料室 4 与 装入的塑料接触并对其加热。当塑料成为熔融状态后，上工作台继续下降，熔料在受热受 压的作用下充满型腔。塑件固化（或硬化）成型后，上工作台上升，模具分型，同时压机 下面的辅助液压缸开始工作，脱模机构将塑件脱出。压缩模按各零部件的功能作用可分为 以下几大部分。（ 1）成型零件 成型零件是直接成型塑件的零件，加料时与加料室一同起装料的作 用，模具

3、闭合时形成所要求的型腔。 图 3-96 中模具型腔由上凸模 3、凹模 4、型芯 8、下凸 模 9 等构成。（2）加料室 图 3-96 中凹模 4的上半部，为凹模截面尺寸扩大的部分。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，因此一般需要在型 腔之上设有一段加料腔室。（ 3）导向机构 导向机构的作用是保证上模和下模两大部分或模具内部其他零部件之 间准确对合。 图 3-96中，由布置在模具上周边的四根导柱6和导套 10 组成导向机构，为保证推出机构上下运动平稳，该模具在下模座板 15 上设有两根推板导柱，在推板上还设有推 板导套。（ 4）侧向分型与抽芯机构当压缩塑件

4、带有侧孔或侧向凹凸时，模具必须设有各种侧向分型与抽芯机构，塑件方能脱出。 图 3-96 中 的塑件有一侧孔，在推出塑件前用手动丝杠 （侧型芯 19）抽出侧型芯。（ 5）脱模机构 压缩模中一般都需要设置脱模机构（推出机构），其作用是使塑件脱 模。 图 3-96 中的脱模机构由推板 16、推杆固定板 18、推杆 12 等零件组成。（ 6）加热系统 在压缩热固性塑件时，模具温度必须高于塑料的交联温度，因此模具 必须加热。常见的加热方式是电加热。 图 3-96 中加热板 5、11 中设计有加热孔 7，加热孔 中插入加热元件（如电热棒）分别对上凸模、下凸模和凹模进行加热。（7）支承零部件 压缩模中的各种

5、固定板 、支承板（加热板）以及上、下模座等均称 为支承零部件，主要作用是固定和支承模具中各种零部件，并且将压力机的压力传递给成 型零部件和成型物料。如 图3-96中的上模座板 1加热板5和11、垫块14、下模座板15、 型腔固定板20、承压板21等。图3-96压缩模结构1 上模座板；2螺钉；3 上凸模；4加料室（凹模）；5、11加热板；6 导柱；7加热孔；8 型芯；9下凸模；10导套；12推杆；13支承钉；14垫块；15下模座板；16推板；17连接杆；18推杆固定板；19 侧型芯；20 型腔固定板；21承压板2 压缩模的分类压缩模分类方法很多，可按模具在压力机上的固定方式分类，可按模具加料室的

6、形式 进行分类，也可按型腔数目的多少分类。这里介绍两种常见的分类方法。（1）按模具在压机上的固定形式分类1）移动式压缩模移动式压缩模如 图3-97所示，模具不固定在压力机上。压缩成型前，打开模具把塑料加入型腔，然后将上下模合拢，送入压力机工作台上对塑料进行加 热、加压固化成型。成型后将模具移出压力机，使用专门卸模工具开模脱出塑件。这种模 具结构简单，制造周期短，但因加料、开模、取件等工序手工操作，劳动强度大、生产率 低、易磨损，适用于压缩成型批量不大的中小型塑件以及形状复杂、嵌件较多、加料困难 及带有螺纹的塑件。1 凸模；2凸模固定板；3凹模；4 U型支架2）半固定式压缩模半固定式压缩模如 图

7、3-98所示，一般将上模固定在压机上，下模可沿导轨移动，移进时用定位块定位，合模时靠导向机构定位。在压力机外进行加料并在 卸模架上脱出塑件。这种模具结构便于放嵌件和加料，且上模不移出机外，从而减轻了劳 动强度，也可按需要采用下模固定的形式，工作时移出上模，用手工取件或卸模架取件。图3-98半固定式压缩模1 凹模（加料室）；2 导柱；3凸模（上模）；4 型芯；5手柄3）固定式压缩模固定式压缩模如 图3-98所示。上、下模分别固定在压机的上、下工作台上。开合模与塑件脱出均在压力机上靠操作压力机完成，因此生产率较高、操作简 单、劳动强度小、模具振动小、模具寿命长，但缺点是模具结构复杂、成本高，且安放

8、嵌 件不方便，适用于成型批量较大或形状较大的塑件。（2）根据模具加料室形式分类1）溢式压缩模 溢式压缩模如图3-99所示。这类压缩模没有加料室，型腔总高度h基本上就是塑件高度。由于凸模与凹模无配合部分，完全靠导柱定位，故塑件的径向尺寸精 度不高。环形挤压面B的宽度较窄，可减小塑件的飞边。溢式压缩模结构简单，造价低廉，耐用，塑件易取出，对加料量的精度要求不高，加料量一般仅大于塑件重量的5%左右，常用预压型坯进行压缩成型，它适用于精度不高且尺寸小的浅型腔塑件。图3-99溢式压缩模图3-100不溢式压缩模2） 不溢式压缩模不溢式压缩模如 图3-100所示。这种模具的加料室为型腔上部延 续，其截面形状

9、和尺寸与型腔完全相同，无挤压面。塑件径向壁厚尺寸精度较高。由于配合段单面间隙为 0.0250.075mm左右，故压缩时仅有少量的塑料流出，使塑件在垂直方向 上形成很薄的轴向飞边，去除比较容易。模具在闭合压缩时，压力几乎完全作用在塑件 上，因此塑件密度高，强度高。不溢式压缩模适用于成型形状复杂、精度高、壁薄、流程长的深腔塑件，也可成型流 动性差、比容大的塑件。但由于塑料溢出量极少，加料量多少直接影响着塑件的高度尺 寸，要求加料量必须准确；另外凸模与加料室内壁有摩擦，可能会划伤内壁；不溢式压缩 模还需要设置推出装置，否则塑件很难取出。3）半溢式压缩模半溢式压缩模如 图3-101所示。这种压缩模在型

10、腔上设有加料室，其截面尺寸大于型腔截面尺寸，两者分界处有一环形挤压面，其宽度为35mm。凸模与加料室呈间隙配合，凸模下压时受到挤压面的限制，故易于保证塑件高度尺寸精度。凸模在四周开有溢流槽，过剩的塑料通过配合间隙或溢流槽排出。因此，此种压缩模操作方便，加 料时加料量不必严格控制，只需简单地按体积计量即可。半溢式压缩模兼有溢式和不溢式压缩模的优点，塑件径向壁厚尺寸和高度尺寸的精度 均较好，密度较高，模具寿命较长，塑件脱模容易，塑件外表不会被加料室划伤，因此在 生产中被广泛采用。半溢式压缩模适用于压缩流动性较好的塑料以及形状较复杂的塑件， 由于有挤压边缘，不适用于压制以布片或长纤维作填料的塑件。3

11、42 压缩模与压力机的关系1 国产压力机的简介压力机的种类较多，按传动方式分为机械式压力机和液压机，其中机械式压力机常见 的形式有螺旋式压力机，双曲柄杠杆式等。由于机械式压力机的压力不准确，运动噪声 大，容易磨损，特别是人力驱动的手板压力机，劳动强度很大，故机械式压力机工厂很少 采用。液压式最为常用，其分类为：按机架结构分为框式结构和柱式结构；按施压方向分 为上压式和下压式，压制大型层压板可采用下压式压力机，压制塑件一般采用上压式压力 机；按工作流体种类可分为油驱动的油压机和油水乳液驱动的水压机。目前大量使用的是 带有单独油泵的液压机，此种压力机的油压可以调节，其最高工作油压多采用30MPa，

12、此外还有16 MPa、32 MPa、50 MPa等。液压机多数具有半自动或全自动操作系统，对成型 时间等可以进行自动控制。2.压力机有关工艺参数校核压力机的成型总压力、开模力、脱模力、合模高度和开模行程等技术参数与压缩模设 计有直接关系，同时压板和工作台等装配部分尺寸在设计模具时也必须考虑，所以在设计 压缩模时应首先对压力机作以下几方面的校核。（1）成型总压力的校核成型总压力是指塑料压缩成型时所需的压力，它与塑料的几何形状、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：Fm 二 nApzKFp（ 3-32）式中 Fm 成型塑件所需的总压力（N ）；K 修正系数，按压机的新旧程度取

13、0.750.90 ;Fp 压力机的额定压力（N ）。n 型腔数目；A 单个型腔在工作台上的水平投影面积（mm2），对于溢式或不溢式模具水平投影面积等于塑件最大轮廓的水平投影面积；对于半溢式模具等于加料室的水 平投影面积；p 压缩塑件需要的单位成型压力（MPa）;当压机的大小确定后，也可以按下式确定多塑腔模具的塑腔数目：n =KFp/Ap （取整数）（3-33）（2）开模力的校核开模力的大小与成型压力成正比，可按下式计算：Fk = kFm（3-34）式中 Fk 开模力（N ）;k系数，配合长度不大时可取 0.1,配合长度较大时可取 0.15，塑件形状复杂且凸凹模配合较大时可取 0.2。若要保证压

14、缩模可靠开模，必须使开模力小于压力机液压缸的回程力。（3）脱模力的校核压力机的顶出力是保证压缩推出机构脱出塑件的动力，压缩所需的脱模力可按下式计算：Ft = AcPf（3-35）式中Ft塑件从模具中脱出所需要的力（N ）;Ac塑件侧面积之和（mm ）;Pf -塑件与金属表面的单位摩擦力，塑件以木纤维和矿物质作填料取 塑料以玻璃纤维增强时取 1.47 MPa。0.49 MPa，若要保证可靠脱模，则必须使压力机的顶出力大于脱模力。（3）合模高度与开模行程的校核为了使模具正常工作，必须使模具的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压力机的工作行程相适应，即hmin 乞 h =

15、 h） h2（ 3-36）式中hmin 压力机上下模板之间的最小距离；h模具合模高度；hi 凹模的高度（见图3-102）；h2 凸模台肩的高度 （见图3-102）。如果h 30mm时，L?取810mm.。3）挤压环B 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，挤压环主要用于半溢式和溢式压缩模。半溢式压缩模的挤压环的形式如图3-109所示，挤压环的宽度 B值按塑件大小及模具用钢而定。一般中小型模具B取24mm，大型模具 B取35mm。（a）（b）图3-109挤压环的形式1 凸模；2凹模4) 储料槽 储料槽的作用是储存排出的余料。Z过大，易发生制品缺料或不致密，过小则影响塑件精度及飞边增

16、厚。半溢式压缩模的储料槽形式如图3-108所示的小空间Z,通常储料槽深度Z取0.51.5mm ;不溢式压缩模的储料槽设计在凸模上，如图3-110所示。oTTT120(a)( b)图3-110不溢式压缩模储料槽1 凸模；2 储料槽5) 排气溢料槽压缩成型时为了减少飞边，保证塑件精度和质量，必须将产生的气体和余料排出，一般可通过在压制过程中进行卸压排气操作或利用凸、凹模配合间隙来排 气，但压缩形状复杂塑件及流动性较差的纤维填料的塑料时，应设排气溢料槽，成型压力 大的深型腔塑件也应开设排气溢料槽。图3-111所示为固定半溢式压缩模排气溢料槽的不同形式。排气溢料槽应开到凸模的上端，使合模后高出加料腔上

17、平面，以便使余料排出模 外。58302Oa)(b)图3-111半溢式固定式压缩模的溢料槽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3-112。图3-112a是以挤压环为承压面，承压部位容易变形甚至压坏，但飞边较 薄；图3-112b表示凸模与凹模之间留有0.030.05mm的间隙，以凸模固定板与凹模上端面作为支承面，可防止挤压环的变形损坏，延长模具使用寿命，但飞边较厚，主要用于移动 式压缩模；图3-112C是用承压块作挤压面，通过调节承压块的厚度来控制凸模进入凹模的 深度或控制凸模与挤压边缘的间隙，减少飞边厚度，主要用于固定式压缩模。a）(b)(c)图3

18、-112压缩模承压面的 结构形式1 凸模；2承压面；3凹模（2）凸、凹模配合的结构形式压缩模凸模与凹模配合的结构形式及尺寸是压缩模设计的关键，其形式和尺寸依压缩 模类型不同而不同。1）溢式压缩模凸模与凹模的配合形式图3-113所示为溢式压缩模的常用配合形式，没有加料室，更无引导环和配合环，凸模和凹模在分型面水平接触。为了减少溢料量，接 触面要光滑平整，且接触面积不宜太大，以便将飞边减至最薄，一般将接触面设计成单边 宽度为35mm的环形面（溢料面），如 图3-113a所示。为了提高承压面积，在环形面（挤 压面）外开设溢料槽，槽以内为溢料面，溢料槽外为承压面，如图3-113b所示。1-(b)图3-

19、113溢式压缩模的配合形式2）不溢式压缩模凸模与凹模的配合形式不溢式压缩模典型的配合形式如图3-114所示，其加料室的截面尺寸与型腔截面尺寸相同，没有挤压环。其配合间隙不宜过小，否则 压制时型腔内气体无法通畅地排出，且凸、凹模极易擦伤、咬死；但配合间隙也不宜过 大，否则溢料严重，飞边难以去除，配合环常用配合精度为H8/f7或单边0.0250.075mm。23图3-114不溢式压缩模的配合形式1排气溢料槽；2 凸模；3 承压面；4凹模上述配合形式的最大缺点是凸模与加料室侧壁摩擦会使加料室逐渐损伤，造成塑件脱模困难，而且塑件外表面也很易擦伤。为克服这些缺点，可采用如 图3-115所示的改进形式。图

20、3-115a是将凹模型腔向上延长 0.8mm左右，每边向外扩大 0.30.5mm左右，减少塑 料推出时的摩擦，同时凸模与凹模间形成空间，供排除余料用；图3-115b用于带斜边的塑件，将型腔上端按塑件侧壁相同的斜度适当扩大，高度增加2mm左右。(a)(b)图3-115不溢式压缩模的改进形式1 凸模；2凹模3) 半溢式压缩模的配合形式半溢料压缩模的配合形式如图3-108所示。这种形式的最大特点是具有水平挤压面，同时还具有不溢料式压缩模凸模与加料室之间的配合环和引 导环。配合环的配合精度可取H8/f7或单边留0.0250.075mm间隙。3.加料室尺寸的计算压缩模凹模的加料室是供装塑料原料用的。其容

21、积要足够大，以防在压制时原料溢出 模外。(1)塑件所需原料体积计算塑件所需原料体积计算公式如下：VsKVs（3-39）式中 Vsi塑件所需原材料的体积（mm3）;K 塑料的压缩比，见表3-9 ；Vs塑件的体积（mm3 ）。若已知塑件质量求塑件所需原料体积，则可用下式计算：Vs1 = mv 二乂V（ 3-40）式中 m塑件质量（g）；v 塑料的比容，见表3-9。表3-9常见热固性塑料的比容、压缩比塑料名称比容 v/cm3 - g-1压缩比K酚醛塑料（粉状）1.82.81.52.7氨基塑料（粉状）2.53.02.23.0碎布塑料（片状）3.06.05.010.0（2）加料室高度的计算在进行加料室高

22、度的计算之前，应确定加料室高度的起始点。一般情况，不溢式加料 室高度以塑件的下底面开始计算，而半溢式压缩模的加料室高度以挤压边开始计算。1）图3-116a所示的不溢料式压缩模，其加料室高度按下式计算：Vsl +VXH 色（5 10）mm（ 3-41）式中Vsi塑料原料的体积（mm3）;Vx下凸模凸出部分的体积（mm3）；A加料室的截面积（mm ）。2）图3-116b所示的不溢料式压缩模，其加料室高度按下式计算：Vsi -Vj H（510）mm（ 3-42）A式中Vj 加料室底部以下型腔的体积（mm3）。3）图3-116c所示为不溢料式压缩模，可压制壁薄而高的塑件，由于型腔体积大，塑料 原料体积

23、较小，塑料装入后尚不能达到塑件高度，这时加料室高度只需在塑件高度基础上再增加1020mm，即(3-43)H =h （10 20）mm式中 h塑件的高度（mm）。4）图3-116d所示的半溢式压缩模，其加料室高度按下式计算:Vsl 制Vx(5 10)mm(3-44)H图3-116压缩模加料室的高度344 压缩模脱模机构设计1 固定式压缩模的脱模机构固定式压缩模的脱模机构按推出方式可分为推杆脱模机构、推管脱模机构、推件板脱 模机构等，与注射模相似。固定式压缩模脱模机构按动力来源可分为气动式、手动式、机动式三种。气动式如图3-117所示，即利用压缩空气直接将塑件吹出模具。当采用溢式压缩模或少 数半溢

24、式压缩模时，如果塑件为薄壁壳形、对型腔的粘附力不大，则可采用气吹脱模。当 薄壁壳形塑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，这时将压 缩空气吹入塑件与模壁之间因收缩而产生的间隙里，使塑件脱模，如图3-117a所示。图3-117b为一矩形塑件，其中心有一孔，成型后压缩空气吹破孔内的溢边，压缩空气便会钻入 塑件与模壁之间，使塑件脱出。(a)( b)图3-117气吹脱模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取出。图3-118所示即为手动式的形式，摇动压力机下方是带齿轮的手柄，齿轮带动齿条上升进行脱模。* . . .1Ti11 r1145图3-118压力机中的

25、手动推顶装置1 推杆；2 压力机下工作台；3手柄；4 齿轮；5齿条机动式如图3-119所示。图3-119a是利用压力机下工作台下方的顶出装置推出脱模； 图3-119b利用上横梁中的拉杆 1随上横梁（上工作台）上升带动托板 4向上移动而驱动推 杆6推出脱模。1拉杆；2 压力机下工作台；3活塞杆（顶杆）；4托板；5 液压缸；6推杆2 半固定式压缩模的脱模机构（1 ）带活动上模的压缩模脱模机构这类压缩模可将凸模或模板制成沿导滑槽抽出的形式，如图3-120所示，开模后塑件留在活动上模2上，用手柄1沿导滑板3把活动上模拉出模外取出塑件，然后再把活动上模送回模内。图3-120抽屉式压缩模1 手柄；2活动上

26、模；3导滑板；4凹模(2)带活动下模的压缩模脱模机构如图3-121所示为一典型的模外脱模机构。该脱模机构工作台 3与压力机工作台等高，工作台支承在四根立柱8上。在工作台3上装有宽度可调节的导滑槽 2,以适应不同模具宽度。在脱模工作台中间装有推出板、推杆和推杆导 向板，推杆与模具上的推出孔相对应，当更换模具时则应调换这几个零件。工作台下方设 有液压推出缸9，在液压缸活塞杆上接有调节推出高度的丝杠6，为了使脱模机构 上下运动平稳而设有滑动板 5,该板上的导套在导柱 7上滑动。为了将模具固定在正确的位置上，设 有定位板1和可调节的定位螺钉。开模后将活动下模的凸肩滑入导滑槽2内，并推到与定位板相接触的

27、位置。开动推出液压缸，推出塑件，待清理和安装嵌件后，将下模重新推入 压力机的固定槽中进行压缩。当下模重量较大时，可以在工作台上沿模具拖动路径设滚柱 或滚珠，使下模拖动轻便。103456879丰丨丨;11甘图3-121模外液压推顶脱模机构1 定位板；2导滑槽；3工作台；4 推出板；5滑动板；6 丝杆；7导柱；8 立柱；9 液压缸；10推杆导向板3 移动式压缩模脱模机构简单的移动式压缩模可以采用撞击的方法脱模，即在特定的支架上将模具顺序撞开， 然后用手工或简易工具取出塑件。采用这种方法脱模，其模具结构简单，成本低，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，因此这种脱模方式已

28、逐 渐被淘汰。移动式压缩模普遍采用特殊的卸模架，利用压力机提供的压力卸模，虽然生产率低， 但开模动作平稳，劳动强度低，可提高模具使用寿命。对开模力不太大的模具，可采用单 向卸模架，一般是用下卸模架，如图3-122所示；对开模力大的模具，要采用上下卸模架,如图3-123所示。(a)(a)(b)图3-123上下卸模架的形式卸模架脱模常见的两种结构形式：(1) 单分型面压缩模卸模架脱模采用上下卸模架脱模时，其结构如图3-124所示。卸模时，先将上卸模架 1、下卸模架6的推杆插入模具相应的孔内。当压力机的活动横架即 上工作台压到上卸模架时，压力机的压力通过上下卸模架传递给模具，使得凸模2和凹模4分开，

29、同时，下卸模架推动推杆3推出塑件，最后由人工将塑件取出。图3-124单分型面压缩模卸模架1 上卸模架；2凸模；3 推杆；4凹模；5下模座板；6 下卸模架(2) 双分型面压缩模卸模架卸模双分型面压缩模采用上下卸模架脱模时，其结构如图3-125所示。卸模时，同样先将上卸模架1、下卸模架5的推杆插入模具相应的孔内。当压力机的活动横架压到上卸模架或下卸模架时，上下卸模架上的长推杆使得上凸模2、下凸模4和凹模3分开，凹模3留在上下卸模架的短推杆之间，最后在凹模中取出塑件。图3-125双分型面卸模架卸模1 上卸模架；2上凸模；3凹模；4下凸模；5 下卸模架4 压缩模脱模机构与压力机的连接方式设计固定式压缩

30、模的脱模机构时，必须了解压力机顶出系统与压缩模脱模机构的连接 方式。多数压力机都带有顶出系统，也有的不带顶出系统，不带顶出系统的压力机适用于 移动式压缩模。当压力机带有液压顶出系统时，液压缸的活塞即为压力机的顶杆，一般顶 杆上升的极限位置是其端部与工作台表面相平齐的位置。压力机的顶杆与压缩模脱模机构 的连接方式有两种。(1) 间接连接 即压力机的顶杆与压缩模的脱模机构不直接连接，如图3-126所示。如果压力机顶杆能伸出工作台面且伸出高度足够时，将模具装好后直接调节顶杆顶出距离， 便可进行操作；当压力机顶杆端部上升的极限位置只能与工作台面平齐时，必须在顶杆端 部旋入一适当长度的尾轴，尾轴的长度等

31、于塑件推出高度加上压缩模座板厚度挡销厚度。尾轴的另一端与压缩模脱模机构无固定连接，如图3-126a所示。尾轴也可以反过来利用螺纹与压缩模的推板相连，如图3-126b所示。这两种形式都要设计复位杆等复位机构。图3-126与尾轴间接连接的脱模机构1 压力机顶杆；2下模座板；3 挡销；4尾轴；5推板；6 压力机下工作台（2）直接连接即压力机的顶杆与压缩模的脱模机构直接连接。如图3-127 所示，压力机的顶出机构与压缩模脱模机构通过尾轴固定连接在一起。这种方式在压力机下降过程 中能带动脱模机构复位，不需再设复位机构。(a)图3-127与尾轴直接连接的脱模机构压缩模设计实例1 设计任务书设计如图3-12

32、8所示的压环的压缩模。制品材料为UF，小批量生产，端面要求平整光洁，表面粗糙度 Ra为1.6 ym。图3-128压环塑件图2 收集、分析原始资料（1）收集原始资料UF性能及成型参数见 表3-10。表3-10 UF塑料性能及成型参数表密度 /( g/cm3)1.471.52比容 / ( cm3 /g)2.03.0收缩率/（ %）0.61.4压缩比2.03.0热变形温度厂c126140吸水性 / (mg - cm-3)0.50拉西格流动性/ mm140200线膨胀系数/ （10-5xC-1）2.23.6保持时间/ ( min -mm-1)1.0模具温度/C130190成型压力/MPa80120液压

33、机参数见 表3-10。表3-10Y32 -50 液压机参数表公称压力/ kN500顶出杆最大行程（手动）/mm150回程压力/ kN105工作台最大开距/mm600工作液最大压力/MPa20工作台最小开距/mm200顶出杆最大顶出力/ kN7.5滑块最大行程/mm400顶出杆最大回程力/ kN3.75（2）对塑件进行分析1）塑件的原材料分析塑料制件采用热固性塑料 UF （脲一甲醛）压塑粉。其价格便宜，着色性好，塑料制 品外观好；有优良的电绝缘性和耐电弧性，表面硬度高，耐油、耐磨、耐弱碱和有机溶 剂，吸水性较大。2）塑件的工艺分析51mm，总高度为该塑件外形结构相对较为简单，整体为圆形结构，最大

34、直径为26mm，大部分壁厚为 3mm左右；所有尺寸均为无公差要求的自由尺寸；塑件表面粗糙度 要求不高；材料为 UF (脲一甲醛)压塑粉；生产批量小。综合上述因素，优先考虑采用压 缩成型。3 确定模具的结构方案结合对塑件的结构及工艺性分析，可采用手动移动式压缩模。塑件在模具中的布置方 式是将塑件料多的部分放在上侧，采用上压式液压机，要求模具中的凸模安装在上模，加 料室要布置在下模。根据塑件的结构，选择把主型芯安置在下模中。根据塑件的结构特点及要求，采用了单型腔半溢式结构，并将塑件的回转轴线与模具 的轴线布置在同一轴线上，结构简单，有利于压力的传递，并使之均匀。加压方向采用上 压式。考虑塑件的外观

35、质量，同时考虑塑件的结构，选择了两个水平分型面，如图3-129所示的i i、n n两个分型面。加料室采用了单型腔的加料室，以型腔的延伸部分及扩大部分作为加料室。 脱模取件的方式是成型后移出模具，用卸模架分型后从凹模中取出制品。模具由装在机床上下工作台上的加热板来加热；配合热固性塑料成型时的排气需要， 在凹模上表面开设了 4个排气槽。模具的成型零件主要由凸模、型芯和凹模构成，其中型腔是由凹模和嵌入下模固定板 的镶件构成，型芯采用镶拼组合式。模架选用移动式通用模架。4 压机的选取(1) 成型压力查表选取p=25MPa ;模具为单型腔，n=1;压力系数取 K=1.2。按照式(3-32)可得， 成型总

36、压力：12 12FmKnApd2npK3.14 512 1 25 1.2 =61.254(kN)44(2) 开模力系数取k=0.15，则由式(3-34)可得，开模力：Fk kFm=0.15 61.254 =9.188(kN)(3) 脱模力塑件侧面积之和近似为Ac “抽 二 d2h2 二 d3h3 二 d4d 二 d5h5-3.14 (51 3 44 23 38 21 20 11 10.2 16)= 7367(mm2)塑件与金属表面的单位摩擦力取Pf=0.49，由式(3-35)可得，开模力：Ft 二 AcPf =7367 0.49=3610(N) =3.61(kN)根据成型压力、开模力和脱模力的

37、大小，查表可以选择型号为Y32-50的液压机，为上压式、下顶出、框架结构，公称压力为500kN，回程压力为105kN，最大顶出力为 7.5kN ,工作台最大开距为 600mm，各项参数均满足压缩模的需要。5 模具设计的有关计算（1）加料室尺寸的计算1）塑件所需原料体积计算加料室结构采用单型腔半溢式结构，挤压边宽度取5mm，则加料室直径为d = 51 + 2X 5 = 61（mm根据塑件尺寸，近似算得塑件的体积Vs= 78.371 cm3。由塑件体积求出塑件所需原料体积，查表取压缩比K=2.5，按照式（3-39）可得塑件所需原料体积为Vs1 =KVs =2.5 78.371 =195.93（cm

38、3）2）加料室高度的计算按照式（3-44）计算加料室的高度:23vsl -Vs - 二 r h 10f2(0.5 1.0)cm195.93 -78.371 -3.14 192 1 10”20.25 3.14 6.1(0.5 1.0)cm = 4.486 4.986cm加料室高度可取为 H=46mm。（2）成型零件工作尺寸的计算本实例仅以塑件的外径尺寸044为例，计算其成型零件型腔的径向尺寸。计算时可参照注射模成型零件工作尺寸计算公式。查表知塑件的收缩率为0.6%1.4%，取平均收缩率 Scp=1.0%; UF塑料精度按一般精度选取，:=0.28，即有塑件的外径尺寸为*4400.28 ；模具制造

39、公差3取塑件公差A的1/4;修正系数x取0.5。按下式计算 型腔径向尺寸如下：(1+Scp )d最大-= L(rH.4Q. 0.28C2502 44.30.076 压缩模总装图和零件图的绘制在模具的总体结构及相应的零部件结构形式确定后，便可以绘制模具的总装图和零件 图。总装图应清楚地表达模具总体结构、各零部件之间的装配关系，以及模具中塑件的大 致形状、加料室的位置等。在绘制过程中采用了半剖的方法。总装图上除标注必要的尺寸 外，还需要填写技术要求、使用说明和编写明细表（这里省略）。压缩模总装图如图3-129所示。压缩模的非标准零件均需要绘制零件图，零件图的绘制也应符合国家标准。7.图样的审核总装

40、图和零件图绘制完毕后，必须进行审核。在所有审核正确无误后，再将设计结果 送达生产部门组织生产。图3-129压环压缩模总装图1上模板；2 上模固定板；3凸模；4凹模；5 型芯镶件；6主型芯；7 手柄；8下模固定板；9螺钉；10下模板；3.5塑料模具设计程序由于塑件的结构复杂程度、尺寸大小、精度高低、生产批量、技术要求以及成型方式 等各不相同，因此，在实际生产中模具设计是不可能一成不变的，应根据具体情况，结合 实际生产条件，综合运用模具设计的基本原理和方法，设计出结构合理、制造方便、经久 耐用、价格经济的成型模具。这里以注射模、压缩模和压注模为例，介绍塑料模具的一般设计程序。接受设计任务成型塑件的

41、任务书通常由塑件设计者提出，任务书的主要内容包括：（1）经过审签的正规塑件图，并注明所用塑料的牌号、颜色、透明度等。（2）塑件的技术要求。（3）塑件的产量。如果设计任务提供的是塑件样品，则需要先测绘塑件，绘制塑件图，并注明相关的技 术要求。通常模具设计任务书是由塑件成型工艺人员根据塑件的成型任务书提出，模具设计者 以塑件成型任务书和模具设计任务书为依据来设计模具。3.5.2 搜集、分析和消化原始资料搜集整理有关塑件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工等的技术资料， 为设计模具做好准备。分析塑件。了解塑件的用途、使用情况及工作要求等；分析塑件所用塑料的工艺性能 （如收缩性、流动性、吸湿性

42、等）及使用性能（如力学强度、透明性等）；对塑件结构形 状、尺寸精度、表面粗糙度、嵌件形式、模具结构及加工工艺等方面进行工艺性分析，对 其不够合理的部分可提出改进意见，并与产品设计者或使用单位商榷修改。分析工艺。消化工艺资料，分析工艺任务书所提出的成型方法、成型设备、材料型 号、模具类型等要求是否合理，能否落实。熟悉塑料材料手册、塑料模具设计手册、成型设备说明书等有关设计资 料，机械制图标准等常用的有关技术标准。3.5.3 塑件基本参数的计算及成型设备的选择根据塑件形状结构、尺寸精度、产量等要求，确定模具的型腔数目及模具加料室尺 寸；计算塑件的体积和重量；计算塑件、浇注系统在分型面上的投影面积；

43、计算必要的锁 模力或模压所需的成型压力。由上述参数初步选取成型设备。3.5.4 确定模具结构模具的结构应满足塑件的工艺技术要求和生产经济要求。工艺技术要求是要保证塑件 的形状、尺寸精度和表面粗糙度。生产经济要求是要使塑件的成本低，生产效率高，模具 使用寿命长，操作安全方便。在模具结构设计时主要完成以下工作：（1）塑件成型位置及分型面的选择。（2）型腔数目最终确定及型腔的排列。（3）浇注系统的设计（主流道、分流道、浇口及冷料井的形式、位置、尺寸）和排气 系统的设计（排气的方式、排气槽位置、尺寸）。（4）模具成型零件的结构设计。（5）模具结构零件设计（标准模架的选取、导向机构的设计等）。（6）脱模

44、机构的设计。（7）若有侧向分型与抽芯，则需进行侧向分型与抽芯机构的设计。（ 8）加热与冷却方式、加热与冷却沟槽的形状及位置、加热元件的安装部位的确定。3.5.5 绘制模具结构草图并校核模具与成型设备的有关参数在上述模具零部件设计的基础上，初步绘制出模具完整的结构草图。模具总体结构及 有关尺寸确定后，对所选用的成型设备进行有关参数的校核，以最后调整与确定模具结构 与参数、确定成型设备。3.5.6 模具设计的有关计算（1）成型零件的工作尺寸计算、加料室的尺寸计算。（2）型腔壁厚、底板厚度的确定。（3）有关机构的设计计算。（4）模具加热与冷却系统的计算。3.5.7 绘制模具总装图和零件图1模具总装图

45、的绘制（1）尽可能按 1：1 比例绘制，并应符合机械制图国家标准。（2）选择足够的视图，以表达模具总体结构、各零部件之间的装配关系及紧固、定位 方法。（ 3）应标注出必要的尺寸，如轮廓尺寸、配合尺寸、定位圈尺寸、模具功能尺寸等。（4）正确拟定模具的技术要求和使用说明，如模具装配工艺要求、使用及装拆方法、 试模及检验要求等。（5）按顺序编写全部零件的序号，并填写零件明细表。（6）通常将塑件零件图绘制在模具总装图的右上方，并注明名称、材料、收缩率、制 图比例等。复杂的塑件则将塑件零件图单独绘制在另一图样上。2模具零件图的绘制1）一般先绘制成型零件，再绘制结构零件。2）图形应按适当比例绘制，视图选择

46、与表达应合理、正确、布置得当，图形清晰。3）标注尺寸要统一、集中、有序、完整。4）正确拟定必要的技术要求及其他说明。3.5.8 图样的审核总装图和零件图绘制之后需进行审核，尤其是要审验成型零件的工作尺寸、装配尺 寸、安装尺寸等，审核模具工作过程各零部件动作正常性与稳定性。在所有审核正确无误 后，再将设计结果送达生产部门组织生产。习题第 3.1 节习题1塑料一般由哪些组分组成？各自起什么作用？2塑料是如何分类的？热塑性塑料与热固性塑料有什么区别？3热塑性塑料与热固性塑料各有哪些工艺性能？ 4常用塑料都有哪些性能特点？第 3.2 节习题1塑件设计需要考虑的主要因素有哪些？ 2塑件设计的主要内容包括

47、哪些？ 3塑料螺纹设计要注意哪几个问题？4何谓嵌件？金属嵌件设计时有何要求？第 3.3 节习题1简述注射成型的工艺过程。2 注射成型的工艺条件有哪些？3注射模按各个零部件所起的作用，主要由哪几部分结构组成？4 注射模设计时，应对注射机哪些技术参数进行校核？5 分型面的类型及表示方法如何？分型面的设计原则有哪些？6 浇注系统一般由哪几部分组成？各起什么作用？7.常见浇口的形式有哪些？其特点如何？&常用小型芯的固定方法有哪几种形式？分别使用在什么场合？9已知图3-130所示的塑件，计算塑件注射模的成型零件工作尺寸（塑料的收缩率取 0.5%，成型零件的制造公差 &取塑件公差的1/3）。? 480 -

48、0.2833 0.13? 18+0.20OCONO +? 28-0.20图3-130塑件图10 指出支承零部件的组成和作用。11 分别说明导柱、导套的类型，以及固定部分和导向部分的配合精度，并分别说明 材料选用和热处理的要求。12 典型的推出机构有哪几部分组成？各起什么作用？13在推杆、推件板、推管推出机构中，推杆、推件板、推管分别与相关零件的组合 尺寸和配合精度如何要求？14.说明斜导柱侧向分型与抽芯机构的组成及工作原理。15斜导柱设计中涉及到哪些技术问题？16 冷却水道设计有哪些原则要求？17 常用的加热方式有哪些？第3.4节习题1 压缩模按各零部件的功能作用，可分为哪几个组成部分？2溢式、半溢式、不溢式压缩模凸、凹模配合结构的设计有哪些要求？绘出简图予以 说明。3确定压缩模的加压方向主要考虑哪些因素?题？4固定式压缩模的脱模机构与压力机顶杆的连接方式有哪几种？设计时应注意什么问