1、 課件5.1 5.1 概述概述第五章 模壓模具與液壓機5 5 模壓成型模具與液壓機模壓成型模具與液壓機5.1 5.1 概述概述5.1.1 模具的作用模具的作用 模具的作用是使能制造出一定形狀、尺寸、外觀及模具的作用是使能制造出一定形狀、尺寸、外觀及各種性能均滿足設計要求的制品。各種性能均滿足設計要求的制品。 設計模具時應考慮如下因素：設計模具時應考慮如下因素：（1）制品的物理機械性能）制品的物理機械性能;（2）模壓料的成型工藝性能）模壓料的成型工藝性能;（3）制品成型后的收縮率）制品成型后的收縮率;（4）有利于物料流動和排氣）有利于物料流動和排氣;（5）有利于穩定快速加熱）有利于穩定快速加熱;

2、（6）結構盡量簡單，降低成本）結構盡量簡單，降低成本 。 課件第五章 模壓模具與液壓機5.1.2 制品結構與模具的關系制品結構與模具的關系（1 1）出模斜度）出模斜度為了脫模方便為了脫模方便, ,需要一定的出模斜度需要一定的出模斜度, ,一般為一般為1 11.51.5。5.1 5.1 概述概述圖5-1 脫模斜度 課件第五章 模壓模具與液壓機（3 3）園角和邊緣修飾）園角和邊緣修飾 在轉角處采用圓弧過渡，有利于充模，脫模；有利在轉角處采用圓弧過渡，有利于充模，脫模；有利于模具加工和模具強度。同時還有利于制品的外觀修飾。于模具加工和模具強度。同時還有利于制品的外觀修飾。（4 4）孔和金屬嵌件（自學

3、）孔和金屬嵌件（自學）（2 2）壁厚與加強筋）壁厚與加強筋 模壓制品的壁厚不宜設計太大，否則不易傳熱，導模壓制品的壁厚不宜設計太大，否則不易傳熱，導致內部固化不完全，冷卻慢，并造成材料浪費。致內部固化不完全，冷卻慢，并造成材料浪費。熱固性模壓制品控制在熱固性模壓制品控制在 1 16mm6mm 熱塑性模壓制品控制在熱塑性模壓制品控制在 2 24mm 4mm 如果在此厚度范圍內不能滿足制品的力學性能要求，如果在此厚度范圍內不能滿足制品的力學性能要求，可考慮增設加強筋，或改變形狀增加剛度。可考慮增設加強筋，或改變形狀增加剛度。 P108 P108 圖圖5 52 2，5 53 3，5 54 4，5 5

4、5 5。5.1 5.1 概述概述 課件第五章 模壓模具與液壓機5.2 5.2 壓模結構與分類壓模結構與分類5.2.1 5.2.1 壓模結構壓模結構 由型腔、加料室、導向機構、抽芯機構、脫模機由型腔、加料室、導向機構、抽芯機構、脫模機構、加熱系統等組成。構、加熱系統等組成。典型的壓模結構見圖典型的壓模結構見圖5 510 P11110 P1115.2.2 5.2.2 壓模分類壓模分類 5.2.2.1 按模具的固定方式分：按模具的固定方式分：移動式模具：移動式模具： 裝料、脫模等都在機外進行，勞動強度大裝料、脫模等都在機外進行，勞動強度大, ,適合于試制產品或小批量生產。適合于試制產品或小批量生產。

5、 固定式模具：固定式模具： 適于大批量生產，大型制品。適于大批量生產，大型制品。 半固定式模具：半固定式模具： 適于大批量生產小型制品。適于大批量生產小型制品。 5.2.1 5.2.1 壓模結構壓模結構 課件第五章 模壓模具與液壓機5.2.2.2 按分型面特征分：按分型面特征分： 水平分型面：水平分型面： 圖圖5 51111；5 51212（兩個水平分型面）（兩個水平分型面） 垂直分型面：垂直分型面： 圖圖5 513 13 復合分型面：復合分型面： 5.2.2.3 按上下模的配合結構特征分：按上下模的配合結構特征分： 溢式壓模溢式壓模 圖圖5 51414，優缺點優缺點P113;P113;不溢式

6、壓模不溢式壓模 圖圖5 515,15,優缺點優缺點P113;P113;半溢式壓模半溢式壓模 圖圖5 516;16; 帶加料板壓模帶加料板壓模 圖圖5 517; 17; 5.2.2 5.2.2 壓模分類壓模分類 課件第五章 模壓模具與液壓機5.3 5.3 壓模結構設計壓模結構設計5.3.1 5.3.1 型腔總體設計型腔總體設計5.3.1.1 施壓方向的選定施壓方向的選定應注意如下的因素：應注意如下的因素： （1 1）有利于壓力傳遞）有利于壓力傳遞, ,圖圖5-18 a5-18 a、b b，軸線太長時用，軸線太長時用b b式。式。（2 2）便于加料）便于加料, ,圖圖5-19a5-19a、b b，

7、用，用a a式比較合理。式比較合理。（3 3）便于安裝固定嵌件，圖）便于安裝固定嵌件，圖5-20a5-20a、b b，用，用b b式比較合理。式比較合理。（4 4）保證凸模的強度）保證凸模的強度, ,其形狀愈簡單愈好其形狀愈簡單愈好, ,圖圖5-215-21，a a式。式。（5 5）一般長型芯位于施壓方向上。）一般長型芯位于施壓方向上。（6 6）保證重要尺寸精度（重要尺寸不在施壓方向上）。）保證重要尺寸精度（重要尺寸不在施壓方向上）。5.3 5.3 壓模結構設計壓模結構設計 課件第五章 模壓模具與液壓機5.3.1.2 分型面位置和形狀的選定分型面位置和形狀的選定 一般選在制件斷面最大的地方；多

8、采用水平分型面；一般選在制件斷面最大的地方；多采用水平分型面；避免側抽模。避免側抽模。5.3.1.3 凸、凹模配合結構的選定凸、凹模配合結構的選定 由模壓料的特點和制品形狀確定：由模壓料的特點和制品形狀確定： 溢溢 式壓模：式壓模： 適合于高度小，物料流動性好的情況。適合于高度小，物料流動性好的情況。 半溢式壓模半溢式壓模： （屆于兩者之間）屆于兩者之間） 不溢式壓模：不溢式壓模： 適合于高度大，物料流動性差的情況。適合于高度大，物料流動性差的情況。 5.3 5.3 壓模結構設計壓模結構設計 課件第五章 模壓模具與液壓機5.3.2 5.3.2 型腔配合形式型腔配合形式 溢式壓模配合形式：凸凹模

9、在分型面水平上接觸，見溢式壓模配合形式：凸凹模在分型面水平上接觸，見 圖圖5-24 a5-24 a、b b。 不溢式壓模配合形式：凸凹模之間不存在擠壓面，圖不溢式壓模配合形式：凸凹模之間不存在擠壓面，圖5-255-25，凸凹模之間需要留有一定的間隙（，凸凹模之間需要留有一定的間隙（0.0250.0250.075mm0.075mm），便于氣體排出和溢料，并有利于開模。），便于氣體排出和溢料，并有利于開模。5.3.3 5.3.3 壓模設計壓模設計自學一、二、三自學一、二、三一、凹模設計一、凹模設計二、凸模設計二、凸模設計三、型芯設計三、型芯設計 5.3 5.3 壓模結構設計壓模結構設計 課件第五章

10、 模壓模具與液壓機5.3.4 5.3.4 加料室設計加料室設計溢式壓模無加料室，模壓料放在型腔中部。溢式壓模無加料室，模壓料放在型腔中部。 不溢式壓模具有加料室，加料室是盛放模壓料并使不溢式壓模具有加料室，加料室是盛放模壓料并使之加熱塑化進入型腔前的一個腔體（實際上是型腔開口之加熱塑化進入型腔前的一個腔體（實際上是型腔開口的延續部分），其體積設計是很重要的。的延續部分），其體積設計是很重要的。 模壓料體積計算：模壓料體積計算：V VG GV V件件 VV所需模壓料的體積，所需模壓料的體積，m m3 3； G G模壓料質量，模壓料質量， kgkg；模壓料比容，模壓料比容， m m3 3/kg/k

11、g；V V件件模壓件體積，模壓件體積， m m3 3；模壓件密度模壓件密度 kg/mkg/m3 3。5.3 5.3 壓模結構設計壓模結構設計 課件第五章 模壓模具與液壓機(1)(1)不溢式壓模加料室高度計算不溢式壓模加料室高度計算 圖圖5-37 5-37 H)0 . 15 . 0(1FVV10-2 （m）（2 2）半溢式壓模加料室高度計算）半溢式壓模加料室高度計算 圖圖5-38 5-38 H)0 . 15 . 0(0FVV10-2 （m） H-H-加料室高度加料室高度m m； V-V-模壓料體積模壓料體積m m3 3；V V1 1- -下凸模凸出部分體積下凸模凸出部分體積m m3 3； F-F

12、-加料室斷面積加料室斷面積m m2 2。 V V0 0- -擠壓邊以下體積擠壓邊以下體積m m3 3。（3 3）其他情況加料室高度計算）其他情況加料室高度計算 公式（公式（5-55-5），（），（5-65-6），（），（5-75-7）5.3 5.3 壓模結構設計壓模結構設計 課件第五章 模壓模具與液壓機5.4 5.4 壓模強度計算壓模強度計算 壓模必須具備足夠的剛度和強度，才能保證在壓制過壓模必須具備足夠的剛度和強度，才能保證在壓制過程中不至于產生過大的變形或破裂。程中不至于產生過大的變形或破裂。 型腔壁厚按型腔壁厚按“最大壓力最大壓力”設計。設計。 對小尺寸型腔，在發生大的彈性變形之前，其應

13、力往對小尺寸型腔，在發生大的彈性變形之前，其應力往往超出了允許應力，因此，往超出了允許應力，因此，對小尺寸型腔按強度進行計算對小尺寸型腔按強度進行計算壁厚（按拉伸、彎曲允許應力）壁厚（按拉伸、彎曲允許應力）。 對對大尺寸型腔大尺寸型腔，往往變形是主要的，因此，往往變形是主要的，因此，按剛度進按剛度進行計算壁厚。行計算壁厚。 最大不溢料間隙最大不溢料間隙0.0250.0250.08mm0.08mm； 最大允許彈性變形量最大允許彈性變形量0.0250.0250.05mm0.05mm。 5.4 5.4 壓模強度計算壓模強度計算 課件第五章 模壓模具與液壓機5.4.1 5.4.1 凸模凸模不發生失穩的

14、最大壓力不發生失穩的最大壓力 P222nLEj 其中其中 Jd4/64 EE彈性模量彈性模量nn安全系數安全系數 一般不需進行校驗，對于特別細長的情況進行失穩一般不需進行校驗，對于特別細長的情況進行失穩校驗，校驗，P122P122。LmaxnPEJ22 (m) P-P-壓力，壓力，N N； E-E-材料的彈性模量，材料的彈性模量，MPaMPa；J-J-凸模最小截面處的慣性矩，凸模最小截面處的慣性矩，m m4 4；L-L-凸模長度，凸模長度，m m。5.4 5.4 壓模強度計算壓模強度計算 課件第五章第五章 模壓模具與液壓機模壓模具與液壓機5.4.2 5.4.2 整體式圓形凹模型腔側壁和底板厚度

15、計算整體式圓形凹模型腔側壁和底板厚度計算 對于整體式圓形凹模，在工作壓力下，模具內表面對于整體式圓形凹模，在工作壓力下，模具內表面承受的應力最大。其承受的切向應力承受的應力最大。其承受的切向應力T T，徑向應力，徑向應力r r，軸向應力軸向應力s s，分別由下式表示：（，分別由下式表示：（5-125-12）（）（5-135-13）（）（5-5-1414）式。）式。 max) 1(122aaqrmax)1 (122aaqq 5.4.2.1 5.4.2.1 強度計算強度計算s 12aq5.4 5.4 壓模強度計算壓模強度計算 課件第五章 模壓模具與液壓機 由第二強度理論，等效應力由第二強度理論，等

16、效應力vmaxvmax 允許應力（允許應力（5 51515）。）。則：則： vmaxvmax T Tm m（r rs s）mm泊松比，鋼材泊松比，鋼材m m0.30.3。 將將5-125-12、5-135-13、5-145-14代入代入5-155-15式并整理得：式并整理得：a 其中：其中：q q凹模內壁經向工作壓力，凹模內壁經向工作壓力，MPaMPa；a a凹模型腔外徑比內徑，凹模型腔外徑比內徑，a ad d2 2/d/dI I=r=r2 2/r/r1 1。qq3 . 14 . 05.4 5.4 壓模強度計算壓模強度計算 課件第五章 模壓模具與液壓機又，型腔壁厚又，型腔壁厚 S Sarar1

17、 1r r1 1（a a1 1）r r1 1即：即：S Sr r1 1（a a1 1）= r= r1 1 根據根據5-12 5-12 、5-165-16式作圖，式作圖，maxmax/q/q及及vmaxvmax/q/q 與與a a的關系曲線（即切應力、等效應力與工作壓力的關系曲線（即切應力、等效應力與工作壓力q q的關系）的關系）如圖如圖5-425-42，P123P123。 由圖由圖5-425-42看出，看出，a4a4以后，再增加以后，再增加a a值，應力值降低值，應力值降低趨于平緩，即再增加壁厚對改善強度已意義不大，所以趨于平緩，即再增加壁厚對改善強度已意義不大，所以一般取一般取a a4 46

18、 6 。) 13 . 14 . 0(qq此即圓形凹模厚度此即圓形凹模厚度計算公式（計算公式（5 51818）。）。5.4 5.4 壓模強度計算壓模強度計算 課件第五章 模壓模具與液壓機5.4.2.2 5.4.2.2 剛度計算剛度計算 P124，圖，圖5-43 根據制品尺寸允許變形值（即制品精度），確定型腔根據制品尺寸允許變形值（即制品精度），確定型腔側壁的厚度。側壁的厚度。 lc43132sr 受約束的臨界高度受約束的臨界高度, mm. , mm. 1 1llc c4 4/l/l1 14 4 l l1 1處膨脹徑向伸長值處膨脹徑向伸長值,mm. ,mm. )(212221222mrrrrEqr

19、 自由膨脹徑向伸長值自由膨脹徑向伸長值,mm.,mm.（5 52222） 根據制品尺寸精度確定允許形變值根據制品尺寸精度確定允許形變值，由允許變形，由允許變形值值及公式及公式5-22 5-22 可計算出側壁厚度。可計算出側壁厚度。 然后與強度計算比較，取最大值然后與強度計算比較，取最大值。5.4 5.4 壓模強度計算壓模強度計算 課件第五章 模壓模具與液壓機5.4.2.3 5.4.2.3 底板計算底板計算 整體式圓形型腔的底板整體式圓形型腔的底板, ,最大變形量發生在園板最大變形量發生在園板中心處；最大應力點發生在底板周邊。中心處；最大應力點發生在底板周邊。 剛度條件計算（剛度條件計算（5 5

20、2424）：）： 底板厚為底板厚為 h h341175. 0Eqr 強度條件計算（強度條件計算（5 52525）：）：底板厚為底板厚為 h h3 4321qr 計算完成后取較大的計算完成后取較大的h h值，為底板厚度。值，為底板厚度。5.4 5.4 壓模強度計算壓模強度計算 課件第五章 模壓模具與液壓機5.5 5.5 電加熱裝置及其功率計算電加熱裝置及其功率計算 模壓過程中廣泛采用電加熱。模壓過程中廣泛采用電加熱。 5.5.1 5.5.1 電加熱裝置電加熱裝置5.5.1.15.5.1.1 電熱元件電熱元件 電阻絲、電熱棒（硅碳棒、硅鉬棒）等。將電阻電阻絲、電熱棒（硅碳棒、硅鉬棒）等。將電阻絲密

21、封起來，不易氧化，使用壽命長，安全絲密封起來，不易氧化，使用壽命長，安全 。5.5.1.2 5.5.1.2 電熱板與電熱套電熱板與電熱套 電熱板固定在壓機上，板上有一排孔，用以裝電電熱板固定在壓機上，板上有一排孔，用以裝電熱棒、電阻絲，圖熱棒、電阻絲，圖5-455-45、5-46 5-46 。電熱套：電熱套： 由電熱片組成，在特殊部位，用以補足電熱由電熱片組成，在特殊部位，用以補足電熱板加熱的不足，圖板加熱的不足，圖5-47 5-47 。5.5.1.3 5.5.1.3 控制系統控制系統5.5 5.5 電加熱裝置及其功率計算電加熱裝置及其功率計算 課件第五章 模壓模具與液壓機5.5.2 5.5.2 壓模電功率計算壓模電功率計算5.5.2.1 5.5.2.1 模具裝置的蓄熱和散熱量計算模具裝置的蓄熱和散熱量計算 P127P127（1 1）、蓄熱需功率（由室溫到所需溫度的功率）、蓄熱需功率（由室溫到所需溫度的功率） 模模 具：具： Q Q1 1C Cm mG Gm m（T T2 2T T1 1）/t/t (w) (w)模壓料：模壓料： Q Q2 2C Cp pG Gp p