1、 课件5.1 5.1 概述概述第五章 模压模具与液压机5 5 模压成型模具与液压机模压成型模具与液压机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状、尺寸、外观及模具的作用是使能制造出一定形状、尺寸、外观及各种性能均满足设计要求的制品。各种性能均满足设计要求的制品。设计模具时应考虑如下因素：设计模具时应考虑如下因素：（1）制品的物理机械性能）制品的物理机械性能;（2）模压料的成型工艺性能）模压料的成型工艺性能;（3）制品成型后的收缩率）制品成型后的收缩率;（4）有利于物料流动和排气）有利于物料流动和排气;（5）有利于稳定快速加热）有利于稳定快速加热;（
2、6）结构尽量简单，降低成本）结构尽量简单，降低成本 。课件第五章 模压模具与液压机5.1.2 制品结构与模具的关系制品结构与模具的关系（1 1）出模斜度）出模斜度为了脱模方便为了脱模方便,需要一定的出模斜度需要一定的出模斜度,一般为一般为1 11.51.5。5.1 5.1 概述概述图5-1 脱模斜度 课件第五章 模压模具与液压机（3 3）园角和边缘修饰）园角和边缘修饰 在转角处采用圆弧过渡，有利于充模，脱模；有利在转角处采用圆弧过渡，有利于充模，脱模；有利于模具加工和模具强度。同时还有利于制品的外观修饰。于模具加工和模具强度。同时还有利于制品的外观修饰。（4 4）孔和金属嵌件（自学）孔和金属嵌
3、件（自学）（2 2）壁厚与加强筋）壁厚与加强筋 模压制品的壁厚不宜设计太大，否则不易传热，导模压制品的壁厚不宜设计太大，否则不易传热，导致内部固化不完全，冷却慢，并造成材料浪费。致内部固化不完全，冷却慢，并造成材料浪费。热固性模压制品控制在热固性模压制品控制在 1 16mm6mm 热塑性模压制品控制在热塑性模压制品控制在 2 24mm 4mm 如果在此厚度范围内不能满足制品的力学性能要求，如果在此厚度范围内不能满足制品的力学性能要求，可考虑增设加强筋，或改变形状增加刚度。可考虑增设加强筋，或改变形状增加刚度。P108 P108 图图5 52 2，5 53 3，5 54 4，5 55 5。5.1
4、 5.1 概述概述 课件第五章 模压模具与液压机5.2 5.2 压模结构与分类压模结构与分类5.2.1 5.2.1 压模结构压模结构 由型腔、加料室、导向机构、抽芯机构、脱模机由型腔、加料室、导向机构、抽芯机构、脱模机构、加热系统等组成。构、加热系统等组成。典型的压模结构见图典型的压模结构见图5 510 P11110 P1115.2.2 5.2.2 压模分类压模分类 5.2.2.1 按模具的固定方式分：按模具的固定方式分：移动式模具：移动式模具：装料、脱模等都在机外进行，劳动强度大装料、脱模等都在机外进行，劳动强度大,适合于试制产品或小批量生产。适合于试制产品或小批量生产。固定式模具：固定式模
5、具：适于大批量生产，大型制品。适于大批量生产，大型制品。半固定式模具：半固定式模具：适于大批量生产小型制品。适于大批量生产小型制品。5.2.1 5.2.1 压模结构压模结构 课件第五章 模压模具与液压机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：图图5 51111；5 51212（两个水平分型面）（两个水平分型面）垂直分型面：垂直分型面：图图5 513 13 复合分型面：复合分型面：5.2.2.3 按上下模的配合结构特征分：按上下模的配合结构特征分：溢式压模溢式压模 图图5 51414，优缺点优缺点P113;P113;不溢式压模不溢式压模 图图5 515,15,优缺
6、点优缺点P113;P113;半溢式压模半溢式压模 图图5 516;16;带加料板压模带加料板压模 图图5 517;17;5.2.2 5.2.2 压模分类压模分类 课件第五章 模压模具与液压机5.3 5.3 压模结构设计压模结构设计5.3.1 5.3.1 型腔总体设计型腔总体设计5.3.1.1 施压方向的选定施压方向的选定应注意如下的因素：应注意如下的因素：（1 1）有利于压力传递）有利于压力传递,图图5-18 a5-18 a、b b，轴线太长时用，轴线太长时用b b式。式。（2 2）便于加料）便于加料,图图5-19a5-19a、b b，用，用a a式比较合理。式比较合理。（3 3）便于安装固定
7、嵌件，图）便于安装固定嵌件，图5-20a5-20a、b b，用，用b b式比较合理。式比较合理。（4 4）保证凸模的强度）保证凸模的强度,其形状愈简单愈好其形状愈简单愈好,图图5-215-21，a a式。式。（5 5）一般长型芯位于施压方向上。）一般长型芯位于施压方向上。（6 6）保证重要尺寸精度（重要尺寸不在施压方向上）。）保证重要尺寸精度（重要尺寸不在施压方向上）。5.3 5.3 压模结构设计压模结构设计 课件第五章 模压模具与液压机5.3.1.2 分型面位置和形状的选定分型面位置和形状的选定 一般选在制件断面最大的地方；多采用水平分型面；一般选在制件断面最大的地方；多采用水平分型面；避免
8、侧抽模。避免侧抽模。5.3.1.3 凸、凹模配合结构的选定凸、凹模配合结构的选定 由模压料的特点和制品形状确定：由模压料的特点和制品形状确定：溢溢 式压模：式压模：适合于高度小，物料流动性好的情况。适合于高度小，物料流动性好的情况。半溢式压模半溢式压模：（届于两者之间）届于两者之间）不溢式压模：不溢式压模：适合于高度大，物料流动性差的情况。适合于高度大，物料流动性差的情况。5.3 5.3 压模结构设计压模结构设计 课件第五章 模压模具与液压机5.3.2 5.3.2 型腔配合形式型腔配合形式 溢式压模配合形式：凸凹模在分型面水平上接触，见溢式压模配合形式：凸凹模在分型面水平上接触，见 图图5-2
9、4 a5-24 a、b b。不溢式压模配合形式：凸凹模之间不存在挤压面，图不溢式压模配合形式：凸凹模之间不存在挤压面，图5-255-25，凸凹模之间需要留有一定的间隙（，凸凹模之间需要留有一定的间隙（0.0250.0250.075mm0.075mm），便于气体排出和溢料，并有利于开模。），便于气体排出和溢料，并有利于开模。5.3.3 5.3.3 压模设计压模设计自学一、二、三自学一、二、三一、凹模设计一、凹模设计二、凸模设计二、凸模设计三、型芯设计三、型芯设计 5.3 5.3 压模结构设计压模结构设计 课件第五章 模压模具与液压机5.3.4 5.3.4 加料室设计加料室设计溢式压模无加料室，模
10、压料放在型腔中部。溢式压模无加料室，模压料放在型腔中部。不溢式压模具有加料室，加料室是盛放模压料并使不溢式压模具有加料室，加料室是盛放模压料并使之加热塑化进入型腔前的一个腔体（实际上是型腔开口之加热塑化进入型腔前的一个腔体（实际上是型腔开口的延续部分），其体积设计是很重要的。的延续部分），其体积设计是很重要的。模压料体积计算：模压料体积计算：V VG GV V件件 V V所需模压料的体积，所需模压料的体积，m m3 3；G G模压料质量，模压料质量，kgkg；模压料比容，模压料比容，m m3 3/kg/kg；V V件件模压件体积，模压件体积，m m3 3；模压件密度模压件密度 kg/mkg/m
11、3 3。5.3 5.3 压模结构设计压模结构设计 课件第五章 模压模具与液压机(1)(1)不溢式压模加料室高度计算不溢式压模加料室高度计算 图图5-37 5-37 H)0.15.0(1FVV10-2 （m）（2 2）半溢式压模加料室高度计算）半溢式压模加料室高度计算 图图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-模压料体积模压料体积m m3 3；V V1 1-下凸模凸出部分体积下凸模凸出部分体积m m3 3；F-F-加料室断面积加料室断面积m m2 2。V V0 0-挤压边以下体积挤压边以下体积m m3 3。（3 3）其他情况加料室
12、高度计算）其他情况加料室高度计算 公式（公式（5-55-5），（），（5-65-6），（），（5-75-7）5.3 5.3 压模结构设计压模结构设计 课件第五章 模压模具与液压机5.4 5.4 压模强度计算压模强度计算 压模必须具备足够的刚度和强度，才能保证在压制过压模必须具备足够的刚度和强度，才能保证在压制过程中不至于产生过大的变形或破裂。程中不至于产生过大的变形或破裂。型腔壁厚按型腔壁厚按“最大压力最大压力”设计。设计。对小尺寸型腔，在发生大的弹性变形之前，其应力往对小尺寸型腔，在发生大的弹性变形之前，其应力往往超出了允许应力，因此，往超出了允许应力，因此，对小尺寸型腔按强度进行计算对小尺
13、寸型腔按强度进行计算壁厚（按拉伸、弯曲允许应力）壁厚（按拉伸、弯曲允许应力）。对对大尺寸型腔大尺寸型腔，往往变形是主要的，因此，往往变形是主要的，因此，按刚度进按刚度进行计算壁厚。行计算壁厚。最大不溢料间隙最大不溢料间隙0.0250.0250.08mm0.08mm；最大允许弹性变形量最大允许弹性变形量0.0250.0250.05mm0.05mm。5.4 5.4 压模强度计算压模强度计算 课件第五章 模压模具与液压机5.4.1 5.4.1 凸模凸模不发生失稳的最大压力不发生失稳的最大压力 P222nLEj 其中其中 Jd4/64 E E弹性模量弹性模量n n安全系数安全系数 一般不需进行校验，对
14、于特别细长的情况进行失稳一般不需进行校验，对于特别细长的情况进行失稳校验，校验，P122P122。LmaxnPEJ22(m)P-P-压力，压力，N N；E-E-材料的弹性模量，材料的弹性模量，MPaMPa；J-J-凸模最小截面处的惯性矩，凸模最小截面处的惯性矩，m m4 4；L-L-凸模长度，凸模长度，m m。5.4 5.4 压模强度计算压模强度计算 课件第五章第五章 模压模具与液压机模压模具与液压机5.4.2 5.4.2 整体式圆形凹模型腔侧壁和底板厚度计算整体式圆形凹模型腔侧壁和底板厚度计算 对于整体式圆形凹模，在工作压力下，模具内表面对于整体式圆形凹模，在工作压力下，模具内表面承受的应力
15、最大。其承受的切向应力承受的应力最大。其承受的切向应力T T，径向应力，径向应力r r，轴向应力轴向应力s s，分别由下式表示：（，分别由下式表示：（5-125-12）（）（5-135-13）（）（5-5-1414）式。）式。max)1(122aaqrmax)1(122aaqq 5.4.2.1 5.4.2.1 强度计算强度计算s 12aq5.4 5.4 压模强度计算压模强度计算 课件第五章 模压模具与液压机 由第二强度理论，等效应力由第二强度理论，等效应力vmaxvmax 允许应力（允许应力（5 51515）。）。则：则：vmaxvmax T Tm m（r rs s）m m泊松比，钢材泊松比，
16、钢材m m0.30.3。将将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凹模内壁经向工作压力，凹模内壁经向工作压力，MPaMPa；a a凹模型腔外径比内径，凹模型腔外径比内径，a ad d2 2/d/dI I=r=r2 2/r/r1 1。qq3.14.05.4 5.4 压模强度计算压模强度计算 课件第五章 模压模具与液压机又，型腔壁厚又，型腔壁厚 S Sarar1 1r r1 1（a a1 1）r r1 1即：即：S Sr r1 1（a a1 1）=r=r1 1 根据根据5-12 5-12、5-165-16式作图，式
17、作图，maxmax/q/q及及vmaxvmax/q/q 与与a a的关系曲线（即切应力、等效应力与工作压力的关系曲线（即切应力、等效应力与工作压力q q的关系）的关系）如图如图5-425-42，P123P123。由图由图5-425-42看出，看出，a4a4以后，再增加以后，再增加a a值，应力值降低值，应力值降低趋于平缓，即再增加壁厚对改善强度已意义不大，所以趋于平缓，即再增加壁厚对改善强度已意义不大，所以一般取一般取a a4 46 6。)13.14.0(qq此即圆形凹模厚度此即圆形凹模厚度计算公式（计算公式（5 51818）。）。5.4 5.4 压模强度计算压模强度计算 课件第五章 模压模具
18、与液压机5.4.2.2 5.4.2.2 刚度计算刚度计算 P124，图，图5-43 根据制品尺寸允许变形值（即制品精度），确定型腔根据制品尺寸允许变形值（即制品精度），确定型腔侧壁的厚度。侧壁的厚度。lc43132sr 受约束的临界高度受约束的临界高度,mm.,mm.1 1llc c4 4/l/l1 14 4 l l1 1处膨胀径向伸长值处膨胀径向伸长值,mm.,mm.)(212221222mrrrrEqr 自由膨胀径向伸长值自由膨胀径向伸长值,mm.,mm.（5 52222）根据制品尺寸精度确定允许形变值根据制品尺寸精度确定允许形变值，由允许变形，由允许变形值值及公式及公式5-22 5-22
19、 可计算出侧壁厚度。可计算出侧壁厚度。然后与强度计算比较，取最大值然后与强度计算比较，取最大值。5.4 5.4 压模强度计算压模强度计算 课件第五章 模压模具与液压机5.4.2.3 5.4.2.3 底板计算底板计算 整体式圆形型腔的底板整体式圆形型腔的底板,最大变形量发生在园板最大变形量发生在园板中心处；最大应力点发生在底板周边。中心处；最大应力点发生在底板周边。刚度条件计算（刚度条件计算（5 52424）：）：底板厚为底板厚为 h h341175.0Eqr 强度条件计算（强度条件计算（5 52525）：）：底板厚为底板厚为 h h3 4321qr 计算完成后取较大的计算完成后取较大的h h值
20、，为底板厚度。值，为底板厚度。5.4 5.4 压模强度计算压模强度计算 课件第五章 模压模具与液压机5.5 5.5 电加热装置及其功率计算电加热装置及其功率计算 模压过程中广泛采用电加热。模压过程中广泛采用电加热。5.5.1 5.5.1 电加热装置电加热装置5.5.1.15.5.1.1 电热元件电热元件 电阻丝、电热棒（硅碳棒、硅钼棒）等。将电阻电阻丝、电热棒（硅碳棒、硅钼棒）等。将电阻丝密封起来，不易氧化，使用寿命长，安全丝密封起来，不易氧化，使用寿命长，安全 。5.5.1.2 5.5.1.2 电热板与电热套电热板与电热套 电热板固定在压机上，板上有一排孔，用以装电电热板固定在压机上，板上有
21、一排孔，用以装电热棒、电阻丝，图热棒、电阻丝，图5-455-45、5-46 5-46。电热套：电热套：由电热片组成，在特殊部位，用以补足电热由电热片组成，在特殊部位，用以补足电热板加热的不足，图板加热的不足，图5-47 5-47。5.5.1.3 5.5.1.3 控制系统控制系统5.5 5.5 电加热装置及其功率计算电加热装置及其功率计算 课件第五章 模压模具与液压机5.5.2 5.5.2 压模电功率计算压模电功率计算5.5.2.1 5.5.2.1 模具装置的蓄热和散热量计算模具装置的蓄热和散热量计算 P127P127（1 1）、蓄热需功率（由室温到所需温度的功率）、蓄热需功率（由室温到所需温度
22、的功率）模模 具：具：Q Q1 1C Cm mG Gm m（T T2 2T T1 1）/t/t (w)(w)模压料：模压料：Q Q2 2C Cp pG Gp p（T T2 2T T1 1）/t/t (w)(w)Cm、CP模具与模压料的比热模具与模压料的比热，J/Kg；Gm、GP模具与模压料的质量模具与模压料的质量，Kg；T1、T2分别为室温和最高成型温度分别为室温和最高成型温度，；t 模具由室温到成型温度需要的时间模具由室温到成型温度需要的时间，s。5.5 5.5 电加热装置及其功率计算电加热装置及其功率计算 课件第五章 模压模具与液压机（2 2）散热需功率）散热需功率模具散热量模具散热量 Q
23、 Q3 3(c cR R)（T Tw wT T1 1）F F （w w）（3 3）理论总功率（单位时间内需要的总热量）理论总功率（单位时间内需要的总热量）Q QQ Q1 1Q Q2 2Q Q3 3 c 对流放热系数对流放热系数，W/m2；R 辐射放热系数辐射放热系数，W/m2；TW 模具外表面最高温度模具外表面最高温度，；T1 环境最低温度环境最低温度，；F 模具外表面面积模具外表面面积，m2。5.5 5.5 电加热装置及其功率计算电加热装置及其功率计算 课件第五章 模压模具与液压机（4 4）理论电功率）理论电功率 N N0 0Q/1000 Q/1000 （kwkw）（5 5）实际功率）实际功率 N NNN0 0 （kwkw）(=1.5)(=1.5)设计保险系数设计保险系数5.5.2.2 5.5.2.2 近似计算法及经验公式计算法近似计算法及经验公式计算法P127-128P127-1285.6 5.6 液压机液压机作业：作业：1、压模强度计算与型腔尺寸有什么关系？、压模强度计算与型腔尺寸有什么关系？5.5 5.5 电加热装置及其功率计算电加热装置及其功率计算
