第四章 压缩成型工艺与模具结构

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第4章 压缩成型工艺与模具结构
4.1
压缩成型原理和工艺过程 压缩成型模具概述 压缩模成型零部件的结构
4.2
4.3
4.1 压缩成型原理和工艺过程
压缩成型也称为压塑成型, 压缩成型也称为压塑成型,一般用于 生产热固性塑件, 生产热固性塑件,这些塑件用于机械零部 电器绝缘件和日常生活用品. 件,电器绝缘件和日常生活用品.对于热 塑性塑料,由于压缩成型的生产周期长, 塑性塑料,由于压缩成型的生产周期长, 效率低,同时模具易损坏, 效率低,同时模具易损坏,所以生产中很 少采用,仅在塑料制件较大时才采用. 少采用,仅在塑料制件较大时才采用.
2.压缩成型工艺过程 .
热固性塑料的压缩成型工艺过程可以分为六 个阶段. 个阶段. (1)嵌件的安放 (2)加料 (3)合模 (4)排气 (5)固化 (6)脱模
4.1.3 压缩成型工艺参数 1.压缩成型压力 .
压缩成型压力是指压缩时液压机通过凸模对塑 料熔体充满型腔和固化时在分型面单位投影面积 上施加的压力. 上施加的压力 . 压缩成型压力可以采用以下公式 计算: = 计算:p= PbπD2 / 4A 压缩成型压力的大小与塑料种类, 塑件形状, 压缩成型压力的大小与塑料种类 , 塑件形状 , 塑件结构及模具温度有关. 塑件结构及模具温度有关 . 常见的热固性塑料的 压缩成型压力见表4- . 压缩成型压力见表 -1.
4.1.2 压缩成型工艺过程 1.压缩成型的准备工作 .
(1)预热 ) 目的是除去其中的水份及其他挥发物, 目的是除去其中的水份及其他挥发物 , 同时提高 料温, 提高塑件内部固化的均匀性, 料温 , 提高塑件内部固化的均匀性 , 便于缩短压 缩成型周期. 缩成型周期. (2)预压 ) 为了成型操作时的方便和提高塑件的质量, 为了成型操作时的方便和提高塑件的质量 , 在室 温下将热固性塑料原料用预压模在预压机上压成 质量一定,形状相似的型坯. 质量一定,形状相似的型坯.
4.2.1 压缩成型模具的结构组成 1.成型零件 .
成型零件是直接成型塑件的零件. 成型零件是直接成型塑件的零件 . 在 中成型零件有上凸模3, 下凸模8, 图 5- 2中成型零件有上凸模 , 下凸模 , - 中成型零件有上凸模 凹模4,侧型芯20,型芯7组成 上凸模3, 组成. 凹模 ,侧型芯 ,型芯 组成.上凸模 , 下凸模8, 凹模4构成模具型腔 构成模具型腔, 下凸模 , 凹模 构成模具型腔 , 是直接成 型塑件的部位. 型塑件的部位.
2.压缩成型温度 .
压缩成型温度是指压缩成型时所需要的模具 温度.它是使热固性塑料流动, 温度.它是使热固性塑料流动,充模并最后固化 成型的主要影响因素, 成型的主要影响因素,决定了成型过程中聚合物 交联反应的速度,从而影响塑件的最终性能. 交联反应的速度,从而影响塑件的最终性能. 在一定范围内提高模具温度, 在一定范围内提高模具温度,有利于降低成 型压力.因为模具温度越高,传热就越快, 型压力.因为模具温度越高,传热就越快,此时 塑料的流动性好,从而减小了成型压力. 塑料的流动性好,从而减小了成型压力.但是模 具温度过高,会加快固化速度, 具温度过高,会加快固化速度,使塑料的流动性 降低,着色剂分解变质, 降低,着色剂分解变质,从而造成充模不满以及 塑件表面颜色黯淡. 塑件表面颜色黯淡.
3.导向机构 .
在图4- 中 在图 - 2中 , 导向机构由布置在模具 上模周边的四根导柱6和下模的导套 组成. 和下模的导套9组成 上模周边的四根导柱 和下模的导套 组成 . 导向机构的作用是保证上, 导向机构的作用是保证上 , 下合模的对中 为了保证推出机构上下运动平稳, 性 . 为了保证推出机构上下运动平稳 , 该 模具在下模座板16上还设有两根推板导柱 模具在下模座板 上还设有两根推板导柱 14,在推板 , 推杆固定板 上装有推板 , 在推板17, 推杆固定板19上装有推板 导套15. 导套 .
2.加料室 .
加料室是指凹模4的上半部,在图4- 加料室是指凹模 的上半部,在图 -2 的上半部 中为凹模截面尺寸的扩大部分. 中为凹模截面尺寸的扩大部分 . 由于塑料 原料与塑件相比具有较小的密度, 原料与塑件相比具有较小的密度 , 塑件成 型前单靠型腔无法容纳全部原料,因此, 型前单靠型腔无法容纳全部原料 , 因此 , 在型腔之上设有一段加料室. 在型腔之上设有一段加料室.
2.按上,下模配合结构特征分类 .按上,
(1)溢式压缩膜 溢式压缩膜如图4 所示. 溢式压缩膜如图4-5所示.这种模具无单独 的加料室, 型腔本身作为加料室, 型腔高度h 的加料室 , 型腔本身作为加料室 , 型腔高度 h 等 于塑件高度. 于塑件高度.溢式压缩膜的凸模和凹模的配合完 全靠导柱定位,没有其他的配合面, 全靠导柱定位,没有其他的配合面,所以塑件的 径向壁厚尺寸精度不高. 径向壁厚尺寸精度不高. 溢式压缩膜结构简单,造价低廉,耐用, 溢式压缩膜结构简单,造价低廉,耐用,塑 件容易取出,安装嵌件方便, 件容易取出,安装嵌件方便,特别是扁平塑件可 以不设推出机构. 以不设推出机构.
4.2 压缩成型模具概述
压缩成型模具简称为压缩膜, 压缩成型模具简称为压缩膜,其典型结构如 成型模具简称为压缩膜 所示.压缩模可以分为两大部分: 图4-2所示.压缩模可以分为两大部分:固定在 压力机模板上的上模和固定在压力机工作台上的 下模,两大部分依靠导柱6导向开合. 下模,两大部分依靠导柱6导向开合.上下模闭 合使装于加料室和型腔中的塑料受热受压, 合使装于加料室和型腔中的塑料受热受压,成为 熔融状态并充满整个型腔. 熔融状态并充满整个型腔.当塑件固化成型后开 上模部分上移,上凸模3脱离下模一段距离, 模,上模部分上移,上凸模3脱离下模一段距离, 手工将侧型芯20抽出,推杆11将塑件推出模外. 20抽出 11将塑件推出模外 手工将侧型芯20抽出,推杆11将塑件推出模外.
(3)固定式压缩膜 固定式压缩膜如图4 所示. 固定式压缩膜如图4-2所示.上下模 分别固定在压力机所上下工作台上.开模, 分别固定在压力机所上下工作台上.开模, 闭模,推出等动作都在机内完成, 闭模,推出等动作都在机内完成,因此生 产效率高,操作简单,劳动强度小, 产效率高,操作简单,劳动强度小,开模 振动小,模具寿命长,但是模具结构复杂, 振动小,模具寿命长,但是模具结构复杂, 成本高,且安装嵌件不方便. 成本高,且安装嵌件不方便.它适用于成 型批量较大或尺寸较大的塑件. 型批量较大或尺寸较大的塑件.
(3)半溢式压缩膜 半溢式压缩膜如图4 所示. 半溢式压缩膜如图4-7所示.这种模具在型腔 上方设有截面尺寸大于塑件尺寸的加料室, 上方设有截面尺寸大于塑件尺寸的加料室,加料室 和型腔的分界处有一环形挤压面, 和型腔的分界处有一环形挤压面,.凸模与加料室 之间是间隙配合,凸模在四周开有溢料槽, 之间是间隙配合,凸模在四周开有溢料槽,凸模下 压到与挤压面接触时为止. 压到与挤压面接触时为止. 这种模具兼有溢式压缩膜和不溢式压缩膜的优 塑件径向壁厚尺寸和高度尺寸的精度均较高, 点,塑件径向壁厚尺寸和高度尺寸的精度均较高, 塑件密度较高,模具寿命长,塑件脱模容易, 塑件密度较高,模具寿命长,塑件脱模容易,在生 产中被广泛采用. 产中被广泛采用.
6.加热系统 .
热固性塑料压缩成型需要在较高温度 下进行,因此模具必须加热. 下进行,因此模具必须加热.常见的加热 方式有:电加热,蒸汽加热, 方式有:电加热,蒸汽加热,煤气或天然 气加热,但电加热最为普遍. 气加热,但电加热最为普遍.图4-2中, 在加热板5 10中设计有加热孔 中设计有加热孔, 在加热板5,10中设计有加热孔,加热孔中 插入电热棒,分别对上凸模, 插入电热棒,分别对上凸模,下凸模和凹 模进行加热. 模进行加热.
4.侧向分抽型芯机构 .
与注射成型模具一样, 与注射成型模具一样 , 当压缩成型带 有侧孔和侧凹的塑件时, 有侧孔和侧凹的塑件时 , 模具必须设有侧 向分型抽型芯机构,塑件才能脱出. 向分型抽型芯机构,塑件才能脱出.图4- - 2所示的塑件带有侧孔,在顶出前先用手转 所示的塑件带有侧孔, 所示的塑件带有侧孔 动丝杆抽出侧型芯20. 动丝杆抽出侧型芯 .
3.压缩时间 .
压缩时间是指模具从闭合到模具开启的一段 时间,即塑料从充满型腔到固化成型为塑件, 时间,即塑料从充满型腔到固化成型为塑件,在 模腔内停留的时间. 模腔内停留的时间. 压缩时间与塑件种类,塑件形状, 压缩时间与塑件种类,塑件形状,压缩成型 压力和温度以及操作步骤等因素有关. 压力和温度以及操作步骤等因素有关.塑料的流 动性差,固化速度慢,水分和挥发物含量多, 动性差,固化速度慢,水分和挥发物含量多,塑 料未经预热或预压,则压缩时间要长一些. 料未经预热或预压,则压缩时间要长一些.塑件 厚度大,压缩时间也要长一些, 厚度大,压缩时间也要长一些,否则会造成塑件 内部固 .
压缩模中一般都要设置脱模机构( 压缩模中一般都要设置脱模机构(推出 机构),它的作用是将塑件脱出模腔. ),它的作用是将塑件脱出模腔 机构),它的作用是将塑件脱出模腔.压缩 模的脱模机构与注射模具相似.在图4 模的脱模机构与注射模具相似.在图4-2中, 脱模机构由推杆11 推杆固定板19 推板17 11, 19, 17, 脱模机构由推杆11,推杆固定板19,推板17, 压力机顶杆18等零件组成. 18等零件组成 压力机顶杆18等零件组成.
(2)不溢式压缩膜 不溢式压缩膜如图4 所示. 不溢式压缩膜如图 4 - 6 所示 . 这种模具的加 料室为型腔上部截面的延续, 无挤压面, 理论上 料室为型腔上部截面的延续 , 无挤压面 , 压力机所施加的压力将全部作用在制件上, 压力机所施加的压力将全部作用在制件上 , 塑料 的溢出量很少. 由于不溢式压缩膜的溢料量很少, 的溢出量很少 . 由于不溢式压缩膜的溢料量很少 , 加料量将直接影响制件的高度尺寸, 加料量将直接影响制件的高度尺寸 , 所以每模加 料都必须准确称量. 料都必须准确称量 . 不溢式压缩膜必须设推出装 否则制件很难取出. 置,否则制件很难取出. 不溢式压缩膜适用于成型体积大, 流动性差 不溢式压缩膜适用于成型体积大 , 的塑料. 的塑料.
4.2.2 压缩成型模具的分类 1.按模具在压力机上的固定方式分类 .
(1)移动式压缩膜 移动式压缩膜如图4 所示. 移动式压缩膜如图4-3所示.模具不固定在压 力机上,塑件成型后将模具移出压力机, 力机上,塑件成型后将模具移出压力机,用专门卸 模工具开模取出塑件. 模工具开模取出塑件. (2)半固定式压缩膜 半固定式压缩膜如图4 所示. 半固定式压缩膜如图4-4所示.一般将上模固 定在压力机上,下模可沿导轨移动,用定位块定位; 定在压力机上,下模可沿导轨移动,用定位块定位; 也可根据需要采用下模固定的形式. 也可根据需要采用下模固定的形式.
2.压缩成型的特点 .
( 1) 压缩模没有浇注系统 , 使用的设备和模具 ) 压缩模没有浇注系统, 比较简单低廉. 比较简单低廉. ( 2) 适用于流动性差的塑料 , 比较容易成型大 ) 适用于流动性差的塑料, 型塑料制件. 型塑料制件. ( 3) 压缩成型的塑件收缩率小 , 变形小 , 各向 ) 压缩成型的塑件收缩率小, 变形小, 性能比较均匀. 性能比较均匀. ( 4) 生产周期长 , 生产率低 , 劳动强度大 , 不 ) 生产周期长, 生产率低, 劳动强度大, 宜实现自动化. 宜实现自动化. ( 5) 塑件经常带有溢料飞边, 尺寸精度难以控 ) 塑件经常带有溢料飞边 , 制.
4.1.1 压缩成型原理和特点 1.压缩成型原理 .
压缩成型原理如图4- 所示 将粉状, 所示. 压缩成型原理如图 - 1所示 . 将粉状 , 粒状, 片状, 团状碎屑状, 粒状 , 片状 , 团状碎屑状 , 纤维状的热固 性塑料原料放入敞开的模具加料室中, 性塑料原料放入敞开的模具加料室中 , 然 后合模加热使塑料熔化, 后合模加热使塑料熔化 , 在合模压力作用 熔融塑料充满模腔, 下 , 熔融塑料充满模腔 , 同时模腔中的塑 料产生化学交联反应, 料产生化学交联反应 , 最终经过固化成为 具有一定形状的塑件. 具有一定形状的塑件.
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