(a) (b)
图6—7是否便于加料的比较
(2)便于压力传递
为使塑料便于流动,加压时应使料流方向和压力方向一致。尽量避免在加压过程中压力传递距离太长,以致压力损失过大,造成制品组织疏松、密度不均匀。对于细长杆、管类制品,一般顺着轴线加压;为防止出现局部疏松现象,可将制品横放加压,但在此时制品外圆上会产生两条飞边,影响制品外观。如图6-8a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,若上端加压,则塑件底部压力小,使底部质地疏松密度小;若采用上下凸模同时加压则塑件中部出现疏松现象。为此可将塑件横放,采用图b的横向加压形式即可克服上述缺陷,但在塑件外圆上将会产生两条飞边,影响塑件外观。
( a) (b)
如图6—8是否便于压力传递的比较
(3)便于安放和固定嵌件
当塑料制品上有嵌件时,应优先考虑将嵌件安放在下模上。如果嵌件安放在上模,如图6—9a所示则既费事,又会使嵌件不慎落下压坏模具。如图b所示将嵌件改装在下模,成为所谓的倒装式压缩模具,不但操作方便,而且可利用嵌件顶出制品。
(a) (b)
如图6-9是否便于安放和固定嵌件的比较
(4)保证凸模的强度
实验表明无论从正面或从反面加压,上凸模受力较大,所以上凸模形状越简单越好。图6—10b所示的结构比图6-10a所示的结构更为合理。
(a) (b)
如图6—10保证凸模的强度的结构比较
(5)保证重要尺寸的精度
精度要求较高制品尺寸不宜设在加压方向上,因为沿加压方向的尺寸会因溢边厚度和加料量不同而发生变化。
(6)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机动分型抽芯时,宜将抽芯距离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做侧向分型抽芯。
2.模具分型面的选择
加压方向选定后,应确定分型面的位置,分型面位置的确定原则与注射模具基本相似。例如:分型面应设在制品断面轮廓最大的地方;尽可能避免采用瓣合模和侧抽芯;分型面的溢料痕迹应设在制品比较隐蔽和易于修整的地方;将要求同轴度的尺寸设在压模的同一侧上,而不宜分置于上、下模两边。
无论是上压式液压机还是下压式液压机,其主要顶出机构均位于液压机的下方,故选择分型面尽可能使制品在开模时留在下模。为了方便制造,压缩模具的挤压边缘(溢式和半溢式)和分型面多为水平面,较少采用曲面和弯折面。由于受到制品形状的限制,有时不可能同时兼顾到加压方向和分型面的要求,这种情况下要以能顺利脱模为第一条件。
二、塑料性能与模具结构形式的关系
1.塑料的密度和比容 应根据塑料的密度、比容与制品体积的关系来确定加料室的结构形式及体积大小。
2.收缩率 根据收缩率与制品尺寸的关系来确定成型零件的尺寸,同时根据收缩程度及收缩特点来考虑脱模形式。
3.流动性 根据塑料流动性确定模具型腔的闭合形式,一般流动性好的塑料可选择半溢式型腔,流动性差的塑料可选择不溢式型腔。成型零件表面光洁,塑料易流动,故流动性好的塑料,其成型零件表面粗糙度宜取Ra0.1-0.2μm;流动性较差的塑料,其成型零件表面粗糙度宜取Ra0.025-0.1μm。
4.单位压力 制品成型时的单位压力与塑料种类有关。根据单位压力可以计算成型压力和选择液压机、计算模具强度、分析制品或成型零件受力情况、选择加压方向、确定模具结构及体积大小等。
第三节 压缩模具的设计
一、压缩模成型零部件设计
与塑料直接接触用以成型塑件的零件叫成型零件,压缩模具的成型零件包括上凸模、下凸模、凹模、型芯、嵌件、瓣合模及模套等。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体尺寸确定型腔成型尺寸。根据塑体重量和塑体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。 1.凹凸模各组成部分的作用及有关尺寸
以半溢式压缩模为例,凹凸模一般有引导环、配合环、挤压环、储料槽、排气溢料槽、承压面、加料腔等部分组成,如图6-11所示,它们的作用如下: (1)引导环(L1)
引导环为导正凸模进入凹模的部分,除加,
分料腔极浅(高度在10mm以内)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a角的斜度,并设有圆角R。引导环的作用是减少凹凸模之间的摩擦,避免塑件底出时擦伤表面,并延长模具寿命,减少开模阻力;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;便于排气。有下凸模的型腔也可同样处理。推荐尺寸如下:
移动式压缩模:a=20/-1030/;R=2-3mm。 图6—11 压缩模的凸凹模各组成部 固定式压缩模:a=20/-10,下凸模a=30-40;R=1.5-2mm; L1=5-10mm;H>30mm时,L1=10-20mm。有上下凸模时,为加工方便,a取40-50。
总之,引导环的高度必须保证当塑料粉达到融化时,凸模必须已进入配合环。
(2)配合环(L2)
配合环是凸模与凹模加料腔的配合部分,它的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。凹凸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,凹凸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,更正确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=0.025-0.075mm。配合环的长度L2应按凹凸模的配合间隙而定。移动式模具取L2=4-6mm;固定式模具,若加料室高度H≥30mm时,取L2=8-10mm。
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,配合长度不宜过长,否则活动不灵或卡死,一般取配合长度为5-10mm左右。孔下段不配合的部分可以加大孔径,或将该段作成40-50斜孔。 (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,不溢式压缩模没有挤压环。挤压环的形式如图6-12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,钢材较好时取B=2-4mm,大型模具取B=3-5mm。 (4)储料槽
储料槽的作用是供排出余料用,因此凹凸模配合后应留有小空间Z(Z=0.5-1.5mm)作储料槽。为避免填充不足,压缩模的加料必须比实际用料多,而此多余的料会造成合模方向上的尺寸误差,所以必须使多余料有储存的空间。半溢式压缩模的储料槽形式如图6-11所示,不溢式压缩模的储料槽设计在凸模上,如图6-13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
为了减少飞边,保证塑件的精度及质量,成型时必须将产生的气体及余料排出模外。一
B10.5-1.5R0.5R0.210.03-0.050.1-0.42-42R0.52B
( a) (b)
图6-12 挤压环的形式
1-凸模 2-凹模
120°1122
(a) (b)
图6-13不溢式压缩模储料槽 1—凸模 2—储料槽
般可通过压缩过程中的“放气”操作或利用凹凸模配合间隙来实现排气。但当成型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。
图6-14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0.2-0.3mm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0.2-0.3mm的平面进行排气溢料;图c和图d是矩形截面凸模上开设排气溢料槽的形成。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
承压面的作用是减少轻挤压环的载荷,延长模具的使用寿命。若无承压面,则凸模压力
0.2-0.30.02-.30.2-0.35-60.2-0.34-8(a) (b) (c) (d)
图6-14不溢式固定式压缩模排气溢料槽
直接全部加于制品上,当压强过大时,容易破坏型腔精度。承压面的结构形式如图6-15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