壓縮成型工藝及模具設(shè)計(jì)

1、塑料壓縮成型工藝與模具設(shè)計(jì)一、壓縮成型原理壓縮成型壓縮成型1.成型方法又稱為模壓成型或壓制。主要用于熱固性塑料的成型，也可以用于熱塑性塑料的成型。粉粒狀、纖粉粒狀、纖維狀的料維狀的料置于成型溫置于成型溫度的型腔中度的型腔中合模合模加壓加壓成型成型固化固化一、壓縮成型原理塑料直接加入型腔，加料腔是型腔的延伸。模具是在塑件最終成型時(shí)才完全閉合壓力通過凸模直接傳給塑料不易獲得尺寸精度尤其是高精度的塑件不能壓制帶有精細(xì)、易斷嵌件及較多嵌件的塑件。有利于成型流動性較差的以纖維為填料的聚合物2.壓縮成型的特點(diǎn)2.壓縮成型的特點(diǎn)生產(chǎn)周期長、效率低。操作簡單，模具結(jié)構(gòu)簡單。一模多腔塑件收縮小、變形小、各向性能

2、均勻、強(qiáng)度高?？蓧褐戚^大平面塑件或一次壓制多個(gè)塑件沒有澆注系統(tǒng)，料耗少二、壓縮成型設(shè)備2. 設(shè)備的種類按傳動方式分機(jī)械式壓機(jī)：機(jī)械式壓機(jī)：螺旋式壓力機(jī)液壓機(jī)：液壓機(jī)：水壓機(jī)和油壓機(jī)提供所需的壓力開模頂件合模1. 設(shè)備的作用液壓機(jī)按機(jī)身結(jié)構(gòu)分框架式框架式 用于中小型壓機(jī)立柱式立柱式 用于大中型壓機(jī)2. 設(shè)備的種類液壓機(jī)按加壓形式分上壓式上壓式：工作液缸位于上端，下部是固定工作臺。下壓式：下壓式：工作液缸位于下端，操作不便，很少使用。 為了保證壓縮模塑的正常進(jìn)行，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)膲簷C(jī)，并校核模具與壓機(jī)的關(guān)系。三、壓縮成型工藝三、壓縮成型工藝 為方便操作和提高塑件的質(zhì)量，先用預(yù)壓模預(yù)壓模將粉狀、纖維狀的

3、塑料粉塑料粉在預(yù)壓機(jī)上壓成重量一定重量一定、形狀一致形狀一致的錠料錠料。1.模壓前的準(zhǔn)備預(yù)壓：加料快而準(zhǔn)確降低壓縮率，減小壓料腔尺寸，空氣含量少，不僅傳熱快且氣泡少。避免加料過程粉塵飛揚(yáng)，改善勞動條件?？商岣哳A(yù)熱溫度，縮短預(yù)熱和固化時(shí)間。錠料與塑件形狀類似，便于成型復(fù)雜或帶細(xì)小嵌件的塑件。顆粒最好大小相間壓縮率（塑料錠料塑料錠料）宜為3.0左右含有潤滑劑壓力：壓力：壓力范圍40200MPa溫度：溫度：室溫或5090預(yù)壓原則：原則：錠料的密度達(dá)到塑件最大密度的80%預(yù)熱和干燥塑料成型前加熱的目的：塑料成型前加熱的目的：塑料成型前加熱的方法：塑料成型前加熱的方法：高頻加熱紅外線預(yù)熱烘箱預(yù)熱熱板預(yù)熱

4、為壓縮模提供熱塑料去除水分和揮發(fā)物嵌件的安放嵌件的安放要求位置正確位置正確、平穩(wěn)平穩(wěn)大嵌件在模具裝上壓機(jī)后要先預(yù)熱先預(yù)熱 作為塑件中導(dǎo)電部分或使塑件與其它零件相連接的零件。常用嵌件有軸套軸套、螺釘螺釘、螺帽螺帽、接線柱接線柱等等2.模壓過程加料的關(guān)鍵是定量的方法：合理堆放塑料，粉料或粒料的堆放要做到中間高四周低，便于氣體排放。方便但不很準(zhǔn)準(zhǔn)確、麻煩預(yù)壓錠料，計(jì)數(shù)放入加料合模凸模觸及塑料之后：凸模觸及塑料之后：減慢合模速度（利于排氣）凸模觸及塑料之前：凸模觸及塑料之前：盡量加快合模速度（縮短周期，避免塑料過早固化）加料后即可合模，合模時(shí)間一般從幾秒到幾十秒不等。合模過程分為兩個(gè)部分： 合模后加壓

5、至一定壓力，立即卸壓，凸模稍微抬起，連續(xù)次。排氣 排除水分和揮發(fā)物變成的氣體及化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物，以免影響塑件性能與表面質(zhì)量。流動性好的塑料采用，即從從凸模與塑料接觸到到壓模完全閉合的過程中停頓1530秒。塑件帶有小型金屬嵌件則不采用排氣操作，以免移位或損壞。 在成型壓力與溫度下保持一定的時(shí)間，使交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行到要求的程度。 從壓模閉合加壓至卸壓取出塑件所用的時(shí)間。保壓與固化欠熟欠熟過熟過熟不足保壓時(shí)間長短受塑料類型塑料類型、預(yù)熱情況預(yù)熱情況、塑件塑件形狀形狀及壓縮程度壓縮程度的影響。保壓時(shí)間：保壓時(shí)間：固化階段的要求：固化階段的要求：固化程度固化程度過度脫模復(fù)雜塑件在壓力下冷卻至一定溫度后再脫模

6、復(fù)雜塑件在壓力下冷卻至一定溫度后再脫模塑件脫模方法：塑件脫模方法：模外手動推出推出機(jī)構(gòu)機(jī)自動推出3.模壓后處理用銅鏟或壓縮空氣清理，以免損模具外觀模具清理整形去應(yīng)力在整形模中冷卻脫模后放入一定溫度的油池或烘箱中緩慢冷卻，或者進(jìn)行退火處理大型、厚壁件對薄壁易變形件修飾拋光特殊處理二次加工：防潮、美觀(電鍍、噴涂)去飛邊、毛刺、表面拋光壓縮模塑成型工作循壓縮模塑成型工作循環(huán)環(huán)四、壓縮模塑工藝條件 要生產(chǎn)出高質(zhì)量塑件，除了合理的模具結(jié)構(gòu)模具結(jié)構(gòu)，還要正確選擇工藝條件工藝條件。 指壓縮塑件時(shí)凸模對塑料熔體塑料熔體和固化時(shí)在分型面固化時(shí)在分型面單位投影面積上的壓力（單位MPa）成型壓力成型壓力施加成型壓

7、力的目的：施加成型壓力的目的：使模具閉合，防止飛邊克服塑料在成型過程中產(chǎn)生的各種頂模力使粘流態(tài)物質(zhì)在一定壓力下固化使塑料充滿型腔1.成型壓力A凸模與塑料接觸部分在分型面上的投影面積（mm）計(jì)算公式：計(jì)算公式：p =A4Dp2b式中： p 成型壓力（MPa）pb壓力機(jī)工作液壓缸壓力（MPa） D壓力機(jī)主缸活塞直徑（m）塑料種類、塑件結(jié)構(gòu)、模具溫度塑料種類、塑件結(jié)構(gòu)、模具溫度1.成型壓力2.成型溫度 指壓縮時(shí)所需的模具溫度，對塑件質(zhì)量、模壓時(shí)間影響很大成型溫度成型溫度熱固性塑料的模內(nèi)溫度模內(nèi)溫度高于高于模具溫度模具溫度硬化速度慢、周期長，硬化不足；塑件表面無光；物理、力學(xué)性能差模具溫度太高樹脂、有

8、機(jī)物分解；塑件外層先硬化高成型周期短，生產(chǎn)率提高過低 指塑料在閉合模具中固化變硬所需的時(shí)間。與塑料品種塑料品種、含水量含水量、塑件形狀尺塑件形狀尺寸寸、成型溫度成型溫度、壓縮模具結(jié)構(gòu)模具結(jié)構(gòu)、預(yù)壓預(yù)熱預(yù)壓預(yù)熱、成成型壓力型壓力等因素有關(guān)。模壓時(shí)間模壓時(shí)間塑件性能反而下降模壓時(shí)間短硬化不足，外觀及力學(xué)性能差，易變形過長3.模壓時(shí)間五.壓縮模的類型與結(jié)構(gòu)組成 又稱壓制模具（簡稱壓模），主要用于成型性塑料，也可成型熱塑性塑料。壓縮模熱固性塑料壓縮模固定式半固定式移動式多型腔單型腔共用加料室單加料室不溢式半溢式溢式水平分型面復(fù)合分型面垂直分型面多分型面單分型面(一)、壓縮模的類型 1.溢式壓縮模又稱敞

9、開式壓縮模優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低塑件易取出，易排氣安放嵌件方便加料量無嚴(yán)格要求模具壽命長結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：無加料腔凸模與凹模無配合部分有環(huán)形擠壓面b(一)、壓縮模的類型 適用范圍：缺點(diǎn)：小批量或試制、低精度和強(qiáng)度無嚴(yán)格要求的的扁平塑件。合模太快時(shí)，塑料易溢出，浪費(fèi)原料；合模太慢時(shí)，易造成飛邊增厚；水平狀的飛邊難于去處，且影響塑件外觀；凸、凹模配合精度較低；不適用于壓制帶狀、片狀或纖維填料的塑料和薄壁或壁厚均勻性要求高的塑件。1.溢式壓縮模又稱封閉式壓縮模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：加料腔是型腔向上的延續(xù)部分無擠壓面凸模與加料腔有小間隙的配合塑件密度大、質(zhì)量高對塑料要求不嚴(yán)（以棉布、玻璃布或長纖維填料的塑料均可）塑

10、件飛邊薄且呈垂直狀易于去除2.不溢式壓縮模 缺點(diǎn)：適用范圍：模具必須設(shè)置推出機(jī)構(gòu)；加料量必須精確，高度尺寸難于保證；凸模與加料腔內(nèi)壁有摩擦，易劃傷加料腔內(nèi)部，進(jìn)而影響塑件外觀質(zhì)量，必須設(shè)推出機(jī)構(gòu)；一般為單型腔，生產(chǎn)效率低。壓制形狀復(fù)雜，薄壁及深形塑件。2.不溢式壓縮模 又稱半封閉式壓縮模優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：不必嚴(yán)格控制加料量不會傷及凹模側(cè)壁塑件外形復(fù)雜時(shí)，凸模和加料腔的形狀可以簡化；加料腔是型腔向上的擴(kuò)大延續(xù)部分有擠壓面3.半溢式壓縮模 適用范圍：缺點(diǎn)：不適用于壓制布片或纖維填料的塑料。流動性較好的塑料和形狀較復(fù)雜的帶小嵌件的塑件。3.半溢式壓縮模 4.壓縮模類型選用原則流動性差的塑料，塑件形狀復(fù)

11、雜水平分型面模具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，優(yōu)先選用。塑件批量大 固定式模具批量中等 固定式或半固定式模具小批量或試生產(chǎn) 移動式模具不溢式模具塑件高度尺寸要求高，帶有小型嵌件 半溢式模具形狀簡單，大而扁平的盤形塑件 溢式壓縮模(二)、壓縮模的結(jié)構(gòu)組成型腔、加料腔、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、加熱系統(tǒng)(三).模具與壓機(jī)關(guān)系模壓所需的成型總壓力：F模kF機(jī)其中： k修正系數(shù)，一般取0.750.90；而：F模=pA型n其中 ： p單位成型壓力（MPa），查表 A型每一型腔的水平投影面積（m2）n壓縮模內(nèi)型腔的個(gè)數(shù)已知壓機(jī)公稱壓力和塑件尺寸時(shí)確定型腔數(shù)目 n=（kF機(jī)）/（pA型）已知型腔數(shù)目和塑件

12、尺寸時(shí)確定公稱壓力 F機(jī)=（pA型n）/ k1、最大壓力的校核校核 F脫F頂F頂壓力機(jī)頂出桿的最大頂出力N脫模力計(jì)算 F脫=A件p結(jié)其中：F脫脫模力N A件塑件側(cè)面積之和m2 p結(jié)塑件與金屬的結(jié)合力MPa 含木纖維和礦料填料的塑料: p結(jié)=0.49 玻璃纖維塑料: p結(jié)=1.472、脫模力的校核模具完全開模取件的高度壓力機(jī)的最小開距min3、閉合高度的校核壓縮模的寬度應(yīng)小于壓力機(jī)立柱或框架之間的距離壓縮模用螺釘與壓力機(jī)連接壓縮模用壓板螺釘與壓力機(jī)壓緊固定，則模具只需設(shè)有寬1530mm的凸緣臺階即可，如圖。4、裝模尺寸的校核壓力機(jī)最大頂出行程應(yīng)大于模具所需的推出行程，且必須保證塑件推出型腔后高于

13、型腔表面10mm以上。 l= h塑+h加+（1015）L其中：l塑件需推出的高度 h塑塑件最大高度 h加加料腔高度mm L壓力機(jī)頂出桿最大頂出行程mm5、頂出機(jī)構(gòu)的校核六.壓縮模設(shè)計(jì)1.施壓方向凸模作用方向，也就是模具的軸線方向。2.選擇原則有利于壓力傳遞(一)、施壓方向的選擇便于加料 2.選擇原則便于安裝和固定嵌件 2.選擇原則保證凸模的強(qiáng)度2.選擇原則便于塑料流動長型芯應(yīng)位于施壓方向上，而短型芯側(cè)抽保證重要尺寸的精度2.選擇原則(二)、凸模凹模配合的結(jié)構(gòu)形式引導(dǎo)環(huán)l2 引導(dǎo)凸模順利進(jìn)入凹模（主要） 減少與加料室側(cè)壁的摩擦 便于排氣配合環(huán)l1 防止溢料，但排氣必須順暢 證凸模與凹模定位準(zhǔn)確1

14、.凸、凹模各組成部分作用儲料槽Z 儲存余料(不半溢式壓縮模沒有儲料槽)擠壓環(huán)l3 在半溢式壓縮模用以限制凸模下行的位置 保證最薄的水平飛邊, l3不宜過大 ，改進(jìn)結(jié)構(gòu)如圖所示排氣溢料槽 排出氣體和余料加料腔 盛裝塑料原料 可以是型腔的延伸，也可按型腔形狀擴(kuò)大成圓形或矩形等承壓塊（面） 保證凸模進(jìn)入凹模的深度，使凹模不致受擠壓而變形或損壞。2.凸模凹模配合的結(jié)構(gòu)形式溢式壓縮模凸模與凹模的配合 無加料腔，凸、凹模在水平分型面接觸 分型面接觸面積不宜過大 （溢料面或擠壓面） 溢料面之外增設(shè)承壓面（圖b所示）不溢式壓縮模凸模與凹模的配合 加料腔是型腔的延續(xù)，凸、凹模間無擠壓面 凸、凹模配合環(huán)不宜太高，

15、以減小摩損 凸模與加料腔側(cè)壁摩擦，易造成磨損，改進(jìn)形式如圖4-20半溢式壓縮模凸模與凹模的配合 加料腔是型腔的擴(kuò)大，帶有水平擠壓面 模具上必須設(shè)計(jì)承壓面或承壓塊(三)、凹模加料腔尺寸計(jì)算1.塑料的體積計(jì)算 塑料的體積塑件的體積體積壓縮比(表) 塑件壓溢式壓縮模無加料腔，塑料全部放在型腔中不溢式壓縮模加料腔與型腔截面尺寸相同半溢式壓縮模加料腔等于型腔截面(25)mm寬的擠壓面 加料腔計(jì)算高度定義為：從型腔最低處開始算起，高度用下式計(jì)算： H=VA+（0.51）式中 H加料腔高度， ； V塑料加料量， 3 A加料腔截面積，2 0.51為不裝塑料的富?？臻g 2.加料腔高度的計(jì)算 ( (四四) )、脫

16、模頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、脫模頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.推桿推出機(jī)構(gòu)不相連結(jié)構(gòu)：推板的復(fù)位靠復(fù)位桿復(fù)位相連結(jié)構(gòu)：這種頂桿即可頂出又可復(fù)位推桿推出機(jī)構(gòu)推桿與固定板間留有0.51mm的間隙，便于推桿自動調(diào)整中心，以免模具熱膨脹卡死推桿。用于空心薄壁壓縮件，受力均勻，運(yùn)動平穩(wěn)。2.推管推出機(jī)構(gòu)3.推板推出機(jī)構(gòu)推出面積大，塑件不易變形，適用于殼體、薄壁、窄長塑件。七、壓縮模的典型結(jié)構(gòu)半溢式固定壓縮模半溢式固定壓縮模不溢式固定壓縮模八.壓縮模實(shí)例分析框架塑件材料：酚醛塑料產(chǎn)量：1萬件塑件結(jié)構(gòu)、尺寸精度、表面要求原材料分析(酚醛)最小壁厚6mm，精度等級在5級以下，表面無特殊要求，容易壓制成型?？伤苄院?，力學(xué)性能與電絕緣性能良好，收縮及收縮方向性大，硬化速度慢體積比：v=1.82.8cm3/g 壓縮比：k=2.53.5密度：p=1.4g/cm3 收縮率：Q=0.6%1%1.塑件工藝性分析查閱資料可得模塑工藝參數(shù)： 預(yù)熱溫度： 預(yù)熱時(shí)間：min 成型壓力：a 成型溫度： 保壓時(shí)間：（min/mm）2.模塑工藝參數(shù)確定3.模壓設(shè)備選擇加壓方向與1.確定分型面的選擇：利于加壓