其他塑料成型模具設計第一節壓縮模與壓注模設計第二節擠出機頭與氣動成型模具設計第一節壓縮模與壓注模設計

熱固性塑料由于其性能特點（如耐熱性好、強度較高等）及成型特點（如熔體黏度高、流動性能差等）的緣故，通常采用壓縮或壓注成型方法，這一點在電器產品零部件生產中尤為明顯。熱固性塑料電器產品零部件示例一、壓縮模設計壓縮模主要用于熱固性塑料制品的壓縮成型，在熱塑性塑料制品的成型中應用較少，只是在光學性能要求很高的有機玻璃片及流動性很差的熱塑性塑料制品的成型中才采用。相比于注射模，壓縮模無需澆注系統、成型設備簡單、模具結構簡單、成本較低，當然，成型生產自動化程度和生產效率也相應較低。生產實際中，壓縮模通常按照模具與壓力機的連接方式或模具加料室形式進行分類。按模具與壓力機的連接方式分類按模具加料室形式分類1．壓縮模分類移動式壓縮模半固定式壓縮模固定式壓縮模溢式壓縮模不溢式壓縮模半溢式壓縮模（1）按模具與壓力機的連接方式分類按照壓縮模具的上、下模在壓力機上是否固定，壓縮模具可分為移動式壓縮模（上、下模均不與壓力機固定連接）、半固定式壓縮模（通常上模固定在壓力機上）、固定式壓縮模（上、下模分別固定在壓力機的上、下工作臺上）三種類型。1）移動式壓縮模移動式壓縮模結構示意如圖所示，模具不固定在壓力機上，制品成型后將模具移出壓力機，采用專門卸模工具（例如U形支架等）開模取出制品。

移動式壓縮模結構2）半固定式壓縮模

半固定式壓縮模結構示意如圖所示，一般將上模固定在壓力機上，下模可沿導軌移動，采用定位塊定位；當然，根據需要也可采用下模固定的形式。

半固定式壓縮模結構示意3）固定式壓縮模固定式壓縮模結構示意如圖所示，上、下模分別固定在壓力機上下工作臺上，開模、合模推出等動作均在機內完成，模具結構相對復雜，安裝嵌件也不方便，適合于成型批量較大或尺寸較大的塑料制品。

壓縮模具典型結構（2）按模具加料室形式分類根據壓縮模具加料室形式不同，壓縮模可分為溢式壓縮模、不溢式壓縮模、半溢式壓縮模三種類型。1）溢式壓縮模

溢式壓縮模沒有單獨的加料室，而將型腔本身作為加料室，所以，型腔高度等于制品高度。凸模和凹模的配合完全依靠導柱定位來實現，沒有其他的配合面，制品的徑向壁厚尺寸精度不高。另外，凸模、凹模閉合成與制品形狀一致的模腔之后，凹模對凸模有一個寬度為B的支承面，該支承面同時也是分型面。溢式壓縮模結構示意事項說明不適宜成型流動性較差的塑料帶有片狀或纖維狀填料的塑料，由于流動性較差，成型時將會產生較厚的飛翅，并影響模具閉合。如果必須使用溢式壓縮模，最好在成型之前采用預壓措施，或采用粒狀物料。一般要求加料時有適當的過量值加料不充分時，模腔內不會有多余的塑料從支承面處溢出，制品將會出現缺料或密度得不到要求的缺陷，加料的過量值通常控制在5%～7%以下，否則會產生較厚的橫向飛翅，使制品的尺寸精度和質量密度無法得到準確控制，且在去除飛翅時產生面積較大的疤痕，嚴重影響制品的外觀。需要注意控制模具的閉合速度閉合速度太慢時，溢出在支承面之間的塑料容易凍結，它們的變形和流動變得比較困難，制品的飛翅厚度隨之增大，制品的尺寸精度將難于保證；閉合速度太快時，溢料量將會增大，制品密度同樣會出現問題。溢式壓縮模成型注意事項2）不溢式壓縮模

不溢式壓縮模也稱為閉式壓縮模或正壓模，其結構示意如圖所示，模具的加料室為型腔上部截面的延續，無擠壓面，理論上壓力機所施加的壓力將全部作用在制品上。另外，凸模與加料腔之間可以采用比較緊密的滑動間隙配合（單邊間隙約為0.075mm），塑料的溢出量很少，所以每模加料必須準確稱量。不溢式壓塑模結構示意3）半溢式壓縮模

半溢式壓縮模也稱為半開式壓縮模，其結構示意如圖所示，在模具型腔上方設有截面尺寸大于制品尺寸的加料室，它與型腔的分界處有一環形擠壓面。凸模與加料室之間采用間隙配合，并在四周開設溢料槽，成型時，凸模下壓到與擠壓面接觸時為止。半溢式壓塑模結構示意2．壓縮模基本組成

壓塑模通常由成型零件、加料裝置、導向機構、側向分型抽芯機構、推出機構、加熱系統等幾大部分組成。壓塑模具的結構特點與注射模具基本相同，但也有其獨特之處，如圖所示。固定式壓縮模結構（1）成型零件成型零件在模具閉合后形成成型制品要求的模腔，并直接與塑料接觸，負責成型出制品的幾何形狀和尺寸。在圖中，成型零件包括上凸模3、下凸模7、凹模鑲件4、側型芯20和型芯6。（2）加料裝置加料裝置即加料腔或加料室，利用加料腔可以較多地容納密度很小的松散狀成型物料，從而可以通過較大的壓縮率壓塑成型出密度很高的制品。圖中，上凸模3、凹模鑲件4、型芯6、下凸模7共同構成加料腔。（3）導向機構導向機構用來保證上、下模合模的對中性。例如圖中，上模周邊的四根導柱5和下模周邊的四只導套8構成了導向機構。需要說明的是，為了保證推出機構順利地上、下滑動，該模具的推出機構中也設置了導向機構。（4）側向分型抽芯機構當壓制帶有側孔或側凹的制品時，模具上必須設有側向分型抽芯機構，制件才能脫出。圖中所示制品帶有側孔，在開模頂出前應先用手轉動絲桿抽出側型芯20。（5）推出機構

圖中的推出機構由推桿17、推桿固定板16、推板11、壓力機頂桿14等零件組成。（6）加熱系統熱固性塑料壓塑成型需要在較高的溫度下進行，模具必須加熱。電加熱是常見的加熱方法。圖中，加熱板2、18分別對上模、下模進行加熱，加熱板圓孔中插入電加熱棒。

2．壓縮模設計要點在進行壓縮模設計時，主要涉及下列內容：壓機有關技術參數的校核，塑料制品在模內位置的選擇，凸模、凹模的配合及結構確定，凹模加料腔的設計，脫模機構的設計，側向分型抽芯機構的設計等。溢式壓縮模成型注意事項內容說明壓機有關技術參數設計壓縮時，需要進行校核的與壓機有關的技術參數包括：總成型壓力、開模力、推出力、閉合高度和開模行程等，它們均與模具設計直接有關塑料制品在模內位置選擇塑料制品在模內位置時，應考慮到加料是否方便、安放和固定嵌件是否方便、傳遞壓力是否有利、熔體流動是否便利、抽拔型芯是否方便、凸模強度和塑料制品重要尺寸是否得到保證凸模、凹模的配合及結構凸、凹模配合的結構形式及尺寸是壓縮模設計的關鍵，不同類型壓縮模凸、凹模的配合形式及尺寸不盡相同溢式壓縮模無加料腔，凸模與凹模間無引導環和配合環；不溢式壓縮模加料腔截面尺寸及形狀與型腔相同，無擠壓環，但有引導環、配合環及排氣溢料槽；半溢式壓縮模既有水平擠壓環，又有配合環和引導環溢式壓縮模成型注意事項內容說明凹模加料腔

設計的主要問題是其容積能保證壓制時原料不溢出模外。為此，要進行塑料體積的計算和加料腔高度的計算脫模機構和側向分型抽芯機構對于固定式壓縮模，一般采用機動脫模機構，例如推桿推出機構、推管推出機構、推件板推出機構以及凹模推出機構等。設計時，不但要考慮脫模機構與壓機的連接（如間接連接或直接連接），還要考慮制件的留模問題（如應盡量使制件留在壓機頂出裝置一側）對于半固定式壓縮模，可考慮上模或下模從壓機上移出，移出后進行制件的脫模工作對于移動式壓縮模，可考慮采用的脫模機構有撞擊支架和卸模架。根據需要可選擇單分型面卸模架、雙分型面卸模架、垂直分型面卸模架壓縮模的側向分型抽芯機構與注射模相似，但不完全相同。這是因為注射模是先合模后注入塑料，而壓縮模是先加料后合模壓縮。另外，壓縮模上的側向分型與抽芯機構大多采用手動，只有在大量生產時才采用機動續表a）單分型面用b）雙分型面用c）垂直分型面用卸模架結構示意二、壓注模設計壓注模包括普通壓機用壓注模和專用壓機用壓注模兩大類。普通壓機用壓注模有移動式和固定式之分，其結構示例如圖所示。1．壓注模類型a）移動式b）固定式普通壓注模結構示意專用壓機用壓注模有加料腔位于上模和加料腔位于下模之分，其結構示意如圖所示。它們無主流道，只有分流道，圓柱形加料腔直接與分流道相通。由于成型時柱塞所施加的壓力不起鎖緊作用，所以必須依靠鎖模液壓缸來鎖模。a）上加料腔b）下加料腔專用壓機用壓注模結構示意2．壓注模設計要點壓注模的結構包括凸模、凹模型芯、加料腔、導向機構、推出機構和加熱系統等，壓注模的結構設計原則與注射模、壓縮模基本相似。所以，壓注模的設計要點在于其獨有結構的設計，設計內容包括：加料腔結構設計、壓柱結構設計、澆注系統設計、排氣槽設計。就加料腔而言，其截面形狀取決于型腔結構及型腔數，大多采用圓形，其定位及固定形式取決于所選壓機。另外，加料腔的材料一般可用40Gr、T10A、CrWMn、Cr12等，熱處理要求為52～56HRC。就壓柱而言，其常用結構如圖所示，壓柱的材料選擇和熱處理要求與加料腔相同。另外，還應注意壓柱與加料腔的配合關系。a）普通壓機用b）專用壓機用常用壓注模結構示意就澆注系統而言，結構上與注射模相似，但設計思想上有區別。注射模由于模溫低，故其澆注系統中熔體與流道的熱交換越少越好，以減少熔體熱量的流失。而壓注模本身模溫較高，故希望熔體流過澆注系統時能從模具中吸收熱量提高料溫，為此要加大熱交換。壓注模的排氣比較重要。因為型腔內原有的空氣、塑料受熱揮發的氣體和交聯反應產生的氣體都需要及時排出，故模具上需開設排氣槽。排氣槽應開設在料流的末端，開設在靠近嵌件或壁厚最薄處，并最好開設在分型面上。第二節擠出機頭與氣動成型模具設計擠出成型是將固態塑料在一定溫度和壓力下熔融、塑化，利用擠出機的加壓，使熔融塑料通過特定形狀的口模而成型為截面與口模形狀相仿的連續型材的加工方法。擠出成型采用的模具稱為擠出機頭。擠出成型一、擠出機頭設計作為擠出成型的工藝準備，擠出機頭的外觀模型示例如圖所示。1．擠出機頭分類及結構組成（1）分類擠出機頭外觀模型示例一般來說，擠出機頭有三種分類方法。按制件截面形狀可分為：管（棒）材擠出機頭、板（片）材擠出機頭、異型材擠出機頭、吹塑薄膜擠出機頭等；按擠出制件的流出方向與擠出機螺桿軸線的關系可分為：直通式機頭、直角式機頭和旁側式機頭；按熔體所受壓力大小可分為：低壓機頭（小于4MPa）、中壓機頭（4～10MPa）、高壓機頭（大于10MPa）。（2）結構組成管材擠出機頭1—管材2—定徑套3—口模4—芯棒5—調節螺釘6—分流器7—分流器支架8—機頭體9—過濾板（多孔板）10、11—電加熱圈（加熱器）

擠出成型模具的結構可以分為七大組成部分：口模和芯棒、過濾網和過濾板、分流器和分流器支架、機頭體、溫度調節系統、調節螺釘、定徑套。現以典型的管材擠出機頭為例加以說明。溢式壓縮模成型注意事項組成部分相關說明口模和芯棒

口模用來成型塑料制品的外表面，芯棒用來成型塑料制品的內表面；它們決定了塑料制品的截面形狀過濾板和過濾網

過濾網的作用在于，將塑料熔體由螺旋運動轉變為直線運動，過濾雜質，并形成一定的壓力；過濾板又稱多孔板，起支承過濾網的作用分流器和分流器支架

分流器（俗稱魚雷頭）使通過它的塑料熔體分流變成薄環狀，以平穩地進入成型區，同時進一步加熱和塑化；分流器支架主要用來支承分流器及芯棒，同時也能對分流后的塑料熔體加強剪切混合作用（有時會產生熔接痕而影響塑料制品的強度）。小型機頭的分流器與其支架可制成一個整體溢式壓縮模成型注意事項組成部分相關說明機頭體

相當于模架，用來組裝并支承機頭的各零部件。機頭體需與擠出機筒連接，連接處應密封以免塑料熔體泄漏溫度調節系統

為了保證塑料熔體在機頭中正常流動及擠出成型質量，機頭上一般設有可以加熱的溫度調節系統調節螺釘

通常設置4～8個調節螺釘，用來調節控制成型區內口模與芯棒間的環隙及同軸度，以保證擠出塑料制品壁厚均勻定徑套

離開成型區后的塑料熔體雖已具有給定的截面形狀，但因其溫度仍較高，不能抵抗自重變形，為此，需要用定徑套對其進行冷卻定型，以使塑料制品獲得良好的表面質量、準確的尺寸和幾何形狀續表2．擠出機頭設計（1）設計原則及選材設計擠出機頭時，應遵循如下原則：1）考慮塑料特性及成型條件的影響，正確設計機頭口模形狀。2）機頭內腔應光滑流暢，截面無突變，避免出現死角和停滯區。一般Ra＜0.1μm。3）機頭有足夠的壓縮比，以獲得致密的制件，并消除分流器支架造成的接合縫。4）機頭結構緊湊，與擠出機料筒連接緊密并易于裝拆，且有保證口模與芯模間隙均勻的調節機構。5）機頭與塑料接觸部分有較好的耐磨性和抗腐蝕性，必要時應鍍鉻或采取其他措施。6）口模和機頭體的溫度能獨立控制。

7）機頭的機構便于加工制造。

（2）擠出機頭設計1）管材擠出機頭設計要點管材擠出機頭中的主要零件包括：口模、芯模、分流器及其支架。口模作為成型擠出制件外表面的零件，其結構形式隨機頭的結構形式而異。所以，口模的設計主要是口模的內徑尺寸和定型長度的設計，其結構示意如圖所示。

直通式管材擠出機頭口模結構示意模芯作為成型擠出制件內表面的零件，其結構形式也隨機頭的結構形式而異。所以，模芯的設計主要是模芯外徑、壓縮段長度及壓縮角的設計計算。芯模結構示意分流器及其支架結構示意如圖所示，其主要尺寸為擴展角、分流錐長度及頂部圓角半徑。分流錐結構示意2）異型材擠出機頭設計要點相對于管材、板（片）材、棒材等規則截面的型材，其他截面形狀的型材均可視為異型材。異型材的截面形狀很多，大致可分為四類：管式異型材、中空異型材、開式異型材和實心異型材。

a）管式b）中空c）開式d）實心

異型材結構示例異型材擠出機頭的設計應保證擠出制件滿足技術要求，具有規定的截面形狀。由于塑料的特性和成型工藝參數等因素的影響，機頭成型部分的截面形狀與制件的截面形狀會出現偏差。因此，正確設計異型材擠出機頭的口模形狀是設計工作的關鍵所在。其中包括：機頭口模截面形狀的修正，修正關系示例如圖所示；機頭結構參數（如分流器擴張角，機頭壓縮比，壓縮角等）；口模尺寸（如口模與芯模的間隙，截面高度尺寸，截面寬度尺寸及定型長度等）。1—制品截面形狀2—口模截面形狀

口模截面形狀與制件截面形狀的關系3）吹塑薄膜機頭設計要點吹塑薄膜機頭有多種結構形式，例如，芯棒式、中心進料的十字形式、螺旋式、旋轉式，它們的結構示意如圖所示。

a）芯棒式b）中心進料的十字形式

吹塑薄膜機頭結構形式吹塑薄膜機頭設計應考慮的主要幾何參數包括：口模與模芯的單邊間隙，口模定型長度，吹脹比、牽引比和壓縮比，緩沖槽尺寸，芯模擴張角等。c）螺旋式d）旋轉式吹塑薄膜機頭結構形式二、氣動成型模具設計氣動成型包括真空成型、壓縮空氣成型和中空吹塑成型。氣動成型的特點是，模具只有一部分，即只有凹模（或凸模），利用氣體的壓力代替模具的另一部分凹模（或凸模），因此，模具結構簡單，制造成本較低，使用壽命則較長。真空成型是將熱塑性塑料板（片）材固定在模具上，通過輻射加熱器進行加熱使之達到軟化溫度，然后用真空泵把模具與板（片）材之間的空氣抽去，使板（片）材貼在模具上而成型，冷卻定型后依靠壓縮空氣將制件從模具中吹出而脫模。具體方法包括：凹模真空成型、凸模真空成型及壓縮空氣延伸法真空成型，其成型示意如圖所示。1．真空成型模具設計要點真空成型示意a）凹模真空成型真空成型示意c）壓縮空氣延伸法真空成型b）凸模真空成型

真空成型模具設計的要點包括：成型零件尺寸的確定、抽氣孔的設計、成型零件的表面粗糙度（表面結構）、模具的加熱和模溫調節。另外，模具材料的選擇也不容忽視。真空成型與其他成型方法相比，成型壓力低，模具材料即可采用金屬材料，也可采用非金屬材料。主要根據塑料制件的形狀和生產批量來選擇。小批量生產或試制時可選用木材或石膏等非金屬材料，大批量生產可采用銅、鋁、鋅合金等材料，尤以鋁合金應用最廣。壓縮空氣成型是借助壓縮空氣的壓力，將加熱軟化的塑料板（片）材壓入型腔而成型制件的方法，其工藝過程如圖所示。壓縮空氣成型有凹模成型、凸模成型、柱塞加壓成型之分。2．壓縮空氣成型模具設計要點壓縮空氣成型示意由于壓縮空氣成型的原理與真空