,第8章 其他塑料成型模具 8.1 压缩成型模具 8.2 挤出成型模具 8.3 中空吹塑成型 习题,模具设计与制造,8.1 压缩成型模具,模具设计与制造,8.1.1 压缩模的结构组成,压缩模的典型结构如图8-1所示。模具的上、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、下工作台下降，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并发生固化交联反应。塑件固化成型后，上工作台上升，模具分型，同时压力机下面的辅助液压缸开始工作，脱模机构将塑件脱出。,压缩模按照各零部件的功能可分为以下几大部分。 （1）成型零件：直接成型塑件的零件，如上凸模、下凸模、凹模镶件、侧型芯、型芯等。图8-1中成型零件由上凸模3、加料室（凹模）4、型芯7、下凸模8等零件构成。 （2）加料室：在型腔之上设有一段容纳塑料原料的加料腔。图8-1中加料室由4加料室（凹模）组成。 （3）导向机构：保证上、下模合模的对中性。在图8-1中，由布置在模具周边的4根导柱6和导套9组成导向机构。 （4）侧向分型抽芯机构：当塑件带有侧向凹孔或侧向凸凹时，模具要设置侧向分型与抽芯机构。图8-1中塑件有侧向凹孔，在推出前用手动丝杆20抽出侧型芯。 （5）推出机构：脱模机构是把塑件脱出模外的机构。图8-1中的脱模机构由推板17、推杆固定板19、推杆11等零件组成。 （6）加热系统：热固性塑料压缩成型需要在较高的温度下进行，因此模具必须加热。一般以电加热为主要加热方式。图8-1中加热板5、10中设有加热孔，孔中插入加热元件，分别对上凸模、下凸模和凹模进行加热。 （7）支撑零部件：压缩模中的各种固定板、支撑板以及上、下模座等均称为支撑零部件。图8-1中所示的零件1、13、16、19、21、22等。,8.1.2 压缩模的分类,1按模具在压机上的固定方式分类 按照模具上、下模在压力机上的固定形式，压缩模可分为移动式压缩模、半固定式压缩模、固定式压缩模。 （1）移动式压缩模 （2）半固定式压缩模 （3）固定式压缩模,（1）移动式压缩模 移动式压缩模不固定在压机上，成型后将模具移出压机，先抽出侧型芯，再取出塑件。在清理加料室后，将模具重新组合好，然后放入压机内进行下一个循环的压缩成型。 这种压缩模结构简单，制造周期短。但因加料、开模、取件等工序均需手工操作，劳动强度大，生产效率低，且模具易磨损，适用于试验及试制新产品样件。,（2）半固定式压缩模 半固定式压缩模如图8-2所示。开合模在机内进行，一般将上模固定在压机上，下模可沿导轨移动，用定位块定位，合模时靠导向机构定位。也可按需要采用下模固定的形式，工作时则移出上模，用手工取件或卸模架取件。 该结构便于放嵌件和加料，适用于小批量生产，并可与通用模架配合使用。,（3）固定式压缩模 固定式压缩模如图8-1所示。上、下模都固定在压机上，开模、合模、脱模等工序均在压机内进行，生产效率高，操作简单，劳动强度小，开模振动小，模具寿命长。但其结构复杂，成本高，且安放嵌件不方便。适用于成型批量较大或形状较大的塑件。,（3）固定式压缩模 固定式压缩模如图8-1所示。上、下模都固定在压机上，开模、合模、脱模等工序均在压机内进行，生产效率高，操作简单，劳动强度小，开模振动小，模具寿命长。但其结构复杂，成本高，且安放嵌件不方便。适用于成型批量较大或形状较大的塑件。,2按模具加料室的形式分类 按照加料室的形式不同可分为溢式压缩模、不溢式压缩模、半溢式压缩模。 （1）溢式压缩模 （2）不溢式压缩模 （3）半溢式压缩模,（1）溢式压缩模 溢式压缩模又称敞开式压缩模，这种模具无单独的加料室，型腔即为加料室，型腔的高度h等于塑件的高度，并且模具的凸模与凹模无配合，完全靠导柱定位，仅在最后闭合后凸模与凹模才完全密合而形成水平方向的环形挤压面，即挤压环。压缩成型时多余的塑料极易沿着挤压面溢出，使塑料形成径向飞边。故设计时挤压环的宽度b应较窄，以减薄塑件飞边。,（2）不溢式压缩模 不溢式压缩模又称封闭式压缩模，如图8-4所示。这种模具的加料室是型腔上部的延续，其截面形状和尺寸与型腔完全相同，没有挤压面。但凸模与凹模有配合高度不大的间隙配合，配合段单面间隙约为0.025 0.075 mm，成型时多余的塑料沿着配合间隙溢出，使塑件形成轴向飞边。模具闭合后，凸模与凹模即形成完全密闭的型腔，成型时压机的压力几乎能完全传递给塑料。 不溢式压缩模适用于成型形状复杂、精度高、壁薄、长流程、深型腔塑件，也适用于成型流动性差、比容大的塑料。,（3）半溢式压缩模 半溢式压缩模如图8-5所示。这种模具在型腔上方设有加料室，但其截面尺寸大于型腔尺寸。凸模与加料室呈间隙配合，加料室与型腔的分界处有一环形挤压面，其宽度约4 5 mm。挤压面可限制凸模的下压行程，并保证塑件的径向飞边很薄。,8.1.3 压缩模应用实例,框架塑件如图8-6所示，其材料为酚醛塑料，产量为1万件，试进行塑件的成型工艺和模具设计。,1塑件的工艺性分析 （1）塑件的原材料（酚醛塑料）分析 塑料原料为酚醛塑料，属于热固性的塑料，成型性能好，特别适用于压缩成型，力学性能与电绝缘性能良好，但收缩及收缩方向性大，硬化速度慢，硬化时放出的热量大，含有水分及挥发物，成型前要预热干燥，成型中要注意排气。密度为1.4g/cm3，收缩率为0.6%1%。 （2）塑件的结构、尺寸精度、表面要求 该框架塑件整体为长方形，总体尺寸为72mm32mm12mm，塑件的最小壁厚6mm，精度等级在5级以下，表面无特殊要求，容易压制成型。 由此可见，该零件的尺寸精度中等左右，对应的模具零件的尺寸加工容易保证。在工艺参数控制的比较合理的情况下，塑件的成型要求可以得到保证。,2塑件成型方法选择 酚醛塑料既可用压缩成型也可用注射成型，由于酚醛塑料的压缩性能优良，且批量不是很高，故采用压缩成型更经济。 采用压缩成型的生产流程为预热，压制，无需后处理。,3压缩成型工艺参数确定 查阅酚醛塑料的资料可得压缩成型工艺参数： 预热温度：130150； 预热时间：48min； 成型压力：30MPa； 成型温度：160170； 保压时间：0.81（min/mm）。,4选择压缩成型设备 （1）计算塑件水平投影面积。经过计算塑件水平投影的面积A塑=13.04cm2。 （2）初步确定延伸加料腔水平投影面积。根据塑件尺寸和加料腔的结构要求，初步选定加料腔的水平投影面积A腔=32cm2。 （3）压力机公称压力的选择。 查液压机表，选型号为45的液压机。45型压力机的主要参数如下： 公称压力：450KN；封闭高度：650mm；滑块最大行程：250mm。 由封闭高度和滑块最大行程两个参数可知压缩模的最小闭合高度需400mm。由于本压缩模压制的塑件较小，模具闭合高度不会太大，实际操作时可通过加垫块的形式来达到压力机闭合高度的要求。,5确定模具结构方案 压缩成型的加压方向与分型面的选择要有利于加压、便于加料、安放嵌件等，成型的塑件外表面无痕迹，如图8-7所示，塑件的加压方向和分型面的位置。 采用半溢式压缩模的结构形式，成型零件的结构形式采用组合式型腔结构，如图8-8所示。,6模具设计的相关计算,加料腔高度的计算 根据凸模与凹模配合形式中所确定的挤压环l2=3mm，加料腔底面与加料腔侧壁可用R=0.3mm的圆角过渡，可算得加料腔的面积为A=30.33cm2。根据半溢式压缩模加料腔的计算公式，可算得加料腔的高度尺寸：,（4）上型芯的工作尺寸计算 上型芯工作尺寸主要是用于成型塑件上6mm4mm的凹槽。另外，上型芯与凹模加料腔的配合尺寸应根据凹模加料腔的实际尺寸进行配作，并保证两者之间的间隙值为0.3mm左右。 上型芯凸台工作尺寸的计算如下：,7加热与冷却系统设计 （1）加热系统设计 加热所需的电功率，根据功率计算公式： P=m q 取m=10kg，q=35W/kg，带入上式得：P=10kg 35W/kg=350W。 选择电热棒的数量：初步估计模具的外形尺寸，上、下加热板各用三根，共6根。 电热棒的规格：P=P/n=350/658W。 查电热棒规格表，选用直径和长度分别为13mm和60mm的电热棒。 （2）冷却系统设计 本模具较小，发热不大，散热良好故不设冷却系统。,8绘制模具总装图,8.2 挤出成型模具,模具设计与制造,8.2.1 挤出模概述,挤出成型模具又称为挤出成型机头。挤出成型的加工过程是将固态塑料在一定温度和一定压力下熔融、塑化，利于挤出机的螺杆旋转加压，使其通过特定形状的口模而制成模具截面与口模形状相仿的连续型材。挤出成型适用于所有的热塑性塑料和部分热固性塑料。挤出成型的截面形状取决于挤出成型模具，模具设计是否合理，影响产品的经济性和产品质量。 挤出模包括两部分：机头和定型装置（亦称定径模、定型套）。如图8-11所示为管材挤出成型模。,1机头 机头是挤出成型塑料制件的主要部件，它使来自挤出机的熔融塑料由螺旋运动变为直线运动，并进一步塑化，产生必要的成型压力，保证塑件密实，从而获得截面形状相似的连续型材。机头主要由以下几部分组成。 （1）口模和芯模 （2）过滤网和过滤板 （3）分流器和分流器支架 （4）机头体 （5）温度调节系统 （6）调节螺钉,(1）口模和芯模 口模3是成型塑件外表面的成型零件，芯模（亦称芯棒）4是成型塑件内表面的成型零件，所以口模和芯模决定了塑件的截面形状。 （2）过滤网和过滤板 过滤网9的作用是将塑料熔体由螺旋运动转变为直线运动，过滤杂质，并形成一定的压力。过滤板又称多孔板，同时还起支承过滤网的作用。,（3）分流器和分流器支架 分流器6（又称鱼雷头）使通过它的塑料熔体分流变成薄环状以平稳地进入成型区，同时进一步加热和塑化；分流器支架7主要用来支承分流器及芯模，同时也能对分流后的塑料熔体加强剪切混合作用，但产生的熔接痕影响塑件强度。小型机头的分流器与其支架可设计成一个整体。 （4）机头体 机头体8相当于模架，用来组装并支承机头的各零件。机头体需与挤出机料筒连接，连接处应密封以防塑料熔体泄漏。,（5）温度调节系统 为了保证塑料熔体在机头中正常流动及挤出成型质量，机头上一般设有可加热的温度调节系统，如图8-11所示的电加热圈10。 （6）调节螺钉 用来调节控制成型区内口模与芯模间的环隙及同轴度，以保证挤出塑件壁厚均匀。通常调节螺钉的数量为48个。,2定型装置 从机头中挤出的塑料制件虽然具备了既定的形状，可是因为制件温度比较高，由于自重而会发生变形，因此需要使用定径装置（图8-11所示定型套2）将制件的形状进行冷却定型，从而获得能满足要求的正确尺寸、几何形状及表面质量。通常采用冷却、加压或抽真空的方法，将从口模中挤出的塑料的既定形状稳定下来，并对其进行精整，从而得到截面尺寸更为准确、表面更为光亮的塑料制件。,8.2.2 挤出机头的结构形式,1挤出机头的分类 （1）按挤出成型的塑件截面形状分类 通常挤出成型塑件有管材、棒材、板材、片材、网材、单丝、粒料、各种异型材、吹塑薄膜、电线电缆等，所用机头分别称为管机头、棒机头等。 （2）按塑件的出口方向分类 根据塑件从机头中的挤出方向不同，可分为直通机头（亦称直向机头）和角式机头（亦称横向机头）。前者机头内料流方向与挤出机螺杆轴线一致，如硬管机头；后者机头内料流方向与挤出机螺杆轴线成某一角度，如电缆机头，当料流方向与螺杆轴线垂直时，称为直角机头。 （3）按机头内压力大小分类 可分为低压机头（料流压力小于4MPa）、中压机头（料流压力为410MPa）和高压机头（料流压力大于10MPa）,2.典型挤出机头的结构 （1）管材挤出机头 （2）板材与片材挤出机头 （3）电线电缆挤出机头,（1）管材挤出机头 管材机头在挤出机头中具有代表性，用途较广，主要用来成型连续的管状