第四章 壓縮成型工藝與模具結(jié)構(gòu)ppt課件

1、第4章 壓縮成型工藝與模具結(jié)構(gòu),4.1 壓縮成型原理和工藝過程,壓縮成型也稱為壓塑成型，一般用于生產(chǎn)熱固性塑件，這些塑件用于機(jī)械零部件、電器絕緣件和日常生活用品。對(duì)于熱塑性塑料，由于壓縮成型的生產(chǎn)周期長，效率低，同時(shí)模具易損壞，所以生產(chǎn)中很少采用，僅在塑料制件較大時(shí)才采用。,壓縮成型原理如圖41所示。將粉狀、粒狀、片狀、團(tuán)狀碎屑狀、纖維狀的熱固性塑料原料放入敞開的模具加料室中，然后合模加熱使塑料熔化，在合模壓力作用下，熔融塑料充滿模腔，同時(shí)模腔中的塑料產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，最終經(jīng)過固化成為具有一定形狀的塑件。,4.1.1 壓縮成型原理和特點(diǎn),1壓縮成型原理,2壓縮成型的特點(diǎn),（1）壓縮模沒有澆注系

2、統(tǒng)，使用的設(shè)備和模具比較簡單低廉。 （2）適用于流動(dòng)性差的塑料，比較容易成型大型塑料制件。 （3）壓縮成型的塑件收縮率小，變形小，各向性能比較均勻。 （4）生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，不宜實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 （5）塑件經(jīng)常帶有溢料飛邊，尺寸精度難以控制。,（1）預(yù)熱 目的是除去其中的水份及其他揮發(fā)物，同時(shí)提高料溫，提高塑件內(nèi)部固化的均勻性，便于縮短壓縮成型周期。 （2）預(yù)壓 為了成型操作時(shí)的方便和提高塑件的質(zhì)量，在室溫下將熱固性塑料原料用預(yù)壓模在預(yù)壓機(jī)上壓成質(zhì)量一定、形狀相似的型坯。,4.1.2 壓縮成型工藝過程,1壓縮成型的準(zhǔn)備工作,2壓縮成型工藝過程,熱固性塑料的壓縮成型工藝過程可以分為六

3、個(gè)階段。 （1）嵌件的安放 （2）加料 （3）合模 （4）排氣 （5）固化 （6）脫模,壓縮成型壓力是指壓縮時(shí)液壓機(jī)通過凸模對(duì)塑料熔體充滿型腔和固化時(shí)在分型面單位投影面積上施加的壓力。壓縮成型壓力可以采用以下公式計(jì)算：p PbD2 / 4A 壓縮成型壓力的大小與塑料種類、塑件形狀、塑件結(jié)構(gòu)及模具溫度有關(guān)。常見的熱固性塑料的壓縮成型壓力見表41。,4.1.3 壓縮成型工藝參數(shù),1壓縮成型壓力,2壓縮成型溫度,壓縮成型溫度是指壓縮成型時(shí)所需要的模具溫度。它是使熱固性塑料流動(dòng)、充模并最后固化成型的主要影響因素，決定了成型過程中聚合物交聯(lián)反應(yīng)的速度，從而影響塑件的最終性能。 在一定范圍內(nèi)提高模具溫度，

4、有利于降低成型壓力。因?yàn)槟＞邷囟仍礁撸瑐鳠峋驮娇?，此時(shí)塑料的流動(dòng)性好，從而減小了成型壓力。但是模具溫度過高，會(huì)加快固化速度，使塑料的流動(dòng)性降低，著色劑分解變質(zhì)，從而造成充模不滿以及塑件表面顏色黯淡。,3壓縮時(shí)間,壓縮時(shí)間是指模具從閉合到模具開啟的一段時(shí)間，即塑料從充滿型腔到固化成型為塑件，在模腔內(nèi)停留的時(shí)間。 壓縮時(shí)間與塑件種類、塑件形狀、壓縮成型壓力和溫度以及操作步驟等因素有關(guān)。塑料的流動(dòng)性差，固化速度慢，水分和揮發(fā)物含量多，塑料未經(jīng)預(yù)熱或預(yù)壓，則壓縮時(shí)間要長一些。塑件厚度大，壓縮時(shí)間也要長一些，否則會(huì)造成塑件內(nèi)部固化不足。,4.2 壓縮成型模具概述,壓縮成型模具簡稱為壓縮膜，其典型結(jié)構(gòu)如圖

5、42所示。壓縮?？梢苑譃閮纱蟛糠郑汗潭ㄔ趬毫C(jī)模板上的上模和固定在壓力機(jī)工作臺(tái)上的下模，兩大部分依靠導(dǎo)柱6導(dǎo)向開合。上下模閉合使裝于加料室和型腔中的塑料受熱受壓，成為熔融狀態(tài)并充滿整個(gè)型腔。當(dāng)塑件固化成型后開模，上模部分上移，上凸模3脫離下模一段距離，手工將側(cè)型芯20抽出，推桿11將塑件推出模外。,成型零件是直接成型塑件的零件。在圖52中成型零件有上凸模3、下凸模8、凹模4、側(cè)型芯20、型芯7組成。上凸模3、下凸模8、凹模4構(gòu)成模具型腔，是直接成型塑件的部位。,4.2.1 壓縮成型模具的結(jié)構(gòu)組成,1成型零件,2加料室,加料室是指凹模4的上半部，在圖42中為凹模截面尺寸的擴(kuò)大部分。由于塑料原料與

6、塑件相比具有較小的密度，塑件成型前單靠型腔無法容納全部原料，因此，在型腔之上設(shè)有一段加料室。,3導(dǎo)向機(jī)構(gòu),在圖42中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由布置在模具上模周邊的四根導(dǎo)柱6和下模的導(dǎo)套9組成。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是保證上、下合模的對(duì)中性。為了保證推出機(jī)構(gòu)上下運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，該模具在下模座板16上還設(shè)有兩根推板導(dǎo)柱14，在推板17、推桿固定板19上裝有推板導(dǎo)套15。,4側(cè)向分抽型芯機(jī)構(gòu),與注射成型模具一樣，當(dāng)壓縮成型帶有側(cè)孔和側(cè)凹的塑件時(shí)，模具必須設(shè)有側(cè)向分型抽型芯機(jī)構(gòu)，塑件才能脫出。圖42所示的塑件帶有側(cè)孔，在頂出前先用手轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿抽出側(cè)型芯20。,5脫模機(jī)構(gòu),壓縮模中一般都要設(shè)置脫模機(jī)構(gòu)（推出機(jī)構(gòu)），它的作用是將塑件脫

7、出模腔。壓縮模的脫模機(jī)構(gòu)與注射模具相似。在圖42中，脫模機(jī)構(gòu)由推桿11、推桿固定板19、推板17、壓力機(jī)頂桿18等零件組成。,6加熱系統(tǒng),熱固性塑料壓縮成型需要在較高溫度下進(jìn)行，因此模具必須加熱。常見的加熱方式有：電加熱、蒸汽加熱、煤氣或天然氣加熱，但電加熱最為普遍。圖42中，在加熱板5、10中設(shè)計(jì)有加熱孔，加熱孔中插入電熱棒，分別對(duì)上凸模、下凸模和凹模進(jìn)行加熱。,（1）移動(dòng)式壓縮膜 移動(dòng)式壓縮膜如圖43所示。模具不固定在壓力機(jī)上，塑件成型后將模具移出壓力機(jī)，用專門卸模工具開模取出塑件。 （2）半固定式壓縮膜 半固定式壓縮膜如圖44所示。一般將上模固定在壓力機(jī)上，下模可沿導(dǎo)軌移動(dòng)，用定位塊定位

8、；也可根據(jù)需要采用下模固定的形式。,4.2.2 壓縮成型模具的分類,1按模具在壓力機(jī)上的固定方式分類,（3）固定式壓縮膜 固定式壓縮膜如圖42所示。上下模分別固定在壓力機(jī)所上下工作臺(tái)上。開模、閉模、推出等動(dòng)作都在機(jī)內(nèi)完成，因此生產(chǎn)效率高、操作簡單、勞動(dòng)強(qiáng)度小、開模振動(dòng)小、模具壽命長，但是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且安裝嵌件不方便。它適用于成型批量較大或尺寸較大的塑件。,2按上、下模配合結(jié)構(gòu)特征分類,（1）溢式壓縮膜 溢式壓縮膜如圖45所示。這種模具無單獨(dú)的加料室，型腔本身作為加料室，型腔高度h等于塑件高度。溢式壓縮膜的凸模和凹模的配合完全靠導(dǎo)柱定位，沒有其他的配合面，所以塑件的徑向壁厚尺寸精度不高

9、。 溢式壓縮膜結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉、耐用，塑件容易取出，安裝嵌件方便，特別是扁平塑件可以不設(shè)推出機(jī)構(gòu)。,（2）不溢式壓縮膜 不溢式壓縮膜如圖46所示。這種模具的加料室為型腔上部截面的延續(xù)，無擠壓面，理論上壓力機(jī)所施加的壓力將全部作用在制件上，塑料的溢出量很少。由于不溢式壓縮膜的溢料量很少，加料量將直接影響制件的高度尺寸，所以每模加料都必須準(zhǔn)確稱量。不溢式壓縮膜必須設(shè)推出裝置，否則制件很難取出。 不溢式壓縮膜適用于成型體積大、流動(dòng)性差的塑料。,（3）半溢式壓縮膜 半溢式壓縮膜如圖47所示。這種模具在型腔上方設(shè)有截面尺寸大于塑件尺寸的加料室，加料室和型腔的分界處有一環(huán)形擠壓面，。凸模與加料室之間是間

10、隙配合，凸模在四周開有溢料槽，凸模下壓到與擠壓面接觸時(shí)為止。 這種模具兼有溢式壓縮膜和不溢式壓縮膜的優(yōu)點(diǎn)，塑件徑向壁厚尺寸和高度尺寸的精度均較高，塑件密度較高，模具壽命長，塑件脫模容易，在生產(chǎn)中被廣泛采用。,液壓機(jī)的種類很多，按機(jī)架結(jié)構(gòu)可以分為框架式液壓機(jī)和立柱式液壓機(jī)，框架式一般用于中、小型液壓機(jī)，立柱式一般用于大、中型液壓機(jī)。按施壓油缸所在位置可以分為上壓式液壓機(jī)和下壓式液壓機(jī)，壓制一般的塑料制件常采用上壓式液壓機(jī)，壓制大型塑料層壓板可采用下壓式液壓機(jī)；按操作方式可以分為手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)液壓機(jī)。按工作液體的種類可以分為以液壓油驅(qū)動(dòng)的油壓機(jī)和油水乳化液驅(qū)動(dòng)的水壓機(jī)。,4.2.3 壓縮成型

11、設(shè)備,1按模具液壓機(jī)的種類和結(jié)構(gòu),2壓縮模與液壓機(jī)的關(guān)系,壓縮模的結(jié)構(gòu)一定要適應(yīng)壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能。選擇壓縮成型的液壓機(jī)時(shí)，必須熟悉液壓機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，如液壓機(jī)的成型總壓力、開模力、推出力、合模高度和開模行程等技術(shù)參數(shù)都必須與壓縮模相適應(yīng)，否則將出現(xiàn)壓縮模在液壓機(jī)上無法安裝、塑件不能順利成型或成型后無法取出等問題。因此，確定模具結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)首先對(duì)壓力機(jī)做以下幾方面的校核計(jì)算。,（1）成型壓力校核 成型壓力是指塑料壓縮成型時(shí)所需的壓力，它與塑件幾何形狀、水平投影面積、成型工藝等因素有關(guān)。成型壓力必須滿足下式： FMK FP 用模具壓縮成型塑件時(shí)所需要的成型總壓力： FMn A p,（2）開模力和

12、脫模力的校核 開模力可以按下式計(jì)算： Fkk FM 脫模力可以按下式計(jì)算： FtAc Pf,（3）合模高度與開模行程的校核 為了使模具正常工作,必須使模具閉合高度和開模行程與壓力機(jī)上下工作臺(tái)之間的最大和最小開距以及活動(dòng)壓板的工作行程相適應(yīng)，即：hminhhmax,（4）壓力機(jī)頂出機(jī)構(gòu)的校核 固定式壓縮模塑件的推出，一般由壓力機(jī)頂出機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模具推出機(jī)構(gòu)來完成。因此模具的推出機(jī)構(gòu)應(yīng)與壓力機(jī)頂出機(jī)構(gòu)相適應(yīng)，即推出塑件所需要的行程小于壓力機(jī)最大頂出行程，同時(shí)壓力機(jī)的頂出行程必須保證塑件能被推出型腔，并高出型腔表面10mm以上，以便取出塑件，如圖410所示。 lh1hs （1015）L,（5）壓力機(jī)工作

13、臺(tái)有關(guān)尺寸的校核 壓縮模具的寬度應(yīng)小于壓力機(jī)立柱或框架之間的距離，以使模具能順利地通過。壓縮模具的最大外形尺寸不宜超過壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸，否則無法安裝固定模具。 壓力機(jī)的滑塊底面和工作臺(tái)面上常開設(shè)有相互平行或?qū)蔷€交叉的T形槽，壓縮模的上下模座可以直接用T形槽中的螺栓緊固聯(lián)接。也可以用T形槽中的螺栓和壓板壓緊固定，,4.3 壓縮模成型零部件的結(jié)構(gòu),壓縮成型零部件主要包括：凸模與凹模配合的結(jié)構(gòu)形式 、凹模加料室的結(jié)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。,（1）應(yīng)有利于壓力的傳遞； （2）應(yīng)便于加料； （3）應(yīng)便于安裝和固定嵌件； （4）應(yīng)保證凸模強(qiáng)度； （5）應(yīng)使長型芯位于加壓方向； （6）

14、應(yīng)保證重要尺寸精度； （7）應(yīng)便于塑料的流動(dòng)。,4.3.1 塑件形狀與模具結(jié)構(gòu)的關(guān)系,1塑件在模具內(nèi)加壓方向的確定,2分型面的選擇,（1）應(yīng)便于塑件脫模 無論是上壓式壓力機(jī)還是下壓式壓力機(jī)，模具主要推出機(jī)構(gòu)均位于壓力機(jī)下方，分型面的位置應(yīng)盡量使塑件落在下模。 （2）當(dāng)塑件高度尺寸精度要求較高時(shí)，宜采用半溢式壓縮模。在分型面處形成橫向飛邊，則容易保證高度尺寸精度。 （3）當(dāng)塑件徑向尺寸精度要求較高時(shí)，應(yīng)考慮飛邊厚度對(duì)塑件精度的影響。,溢式壓縮模凸、凹模沒有配合段，在分型面水平接觸。為了減少溢料量，接觸面要光滑平整；為了減少飛邊的厚度，接觸面不宜太大，通常將接觸面設(shè)計(jì)成一個(gè)環(huán)形面，寬度為35mm，

15、過剩的塑料可以從環(huán)形面溢出，所以該面也稱為溢料面或擠壓面。 在環(huán)形面之外再增加承壓面或在型腔周圍距邊緣35mm處開設(shè)溢料槽，槽以外為承壓面，槽以內(nèi)為溢料面。,4.3.2 凸模與凹模配合的結(jié)構(gòu)形式,1溢式壓縮模凸、凹模配合的結(jié)構(gòu)形式,2不溢式壓縮膜凸、凹模配合的結(jié)構(gòu)形式,不溢式壓縮膜常用的配合結(jié)構(gòu)如圖416所示。其加料室截面尺寸與型腔截面尺寸相同，二者之間不存擠壓面，所以配合間隙不宜過小，否則壓制時(shí)型腔內(nèi)氣體無法通暢地排除，不僅影響塑件質(zhì)量，而且由于壓縮膜是在高溫下使用，配合間隙小，凸、凹模極易咬死、擦傷。反之，配合間隙也不宜過大，否則會(huì)造成嚴(yán)重的溢料，不但影響塑件的質(zhì)量，還會(huì)由于溢料粘接而使開

16、模困難。,3半溢式壓縮膜凸、凹模配合的結(jié)構(gòu)形式,半溢式壓縮膜凸、凹模配合的結(jié)構(gòu)形式如圖418所示。半溢式壓縮膜的最大特點(diǎn)是帶有水平的擠壓面。擠壓面的寬度不宜太小，否則，壓制時(shí)所承受的單位壓力太大，會(huì)造成凹模邊緣向內(nèi)傾斜而形成倒錐，不僅會(huì)影響塑件的尺寸精度，也會(huì)阻礙塑件順利脫模。為了使壓力機(jī)的余壓不至于全部由擠壓面承受，凹模上端面必須設(shè)計(jì)有承壓塊。,V料m V 塑料體積的計(jì)算也可胺塑料原料在成型時(shí)的體積壓縮比來計(jì)算：V料VK,4.3.3 凹模加料室的結(jié)構(gòu)尺寸,1塑料體積的計(jì)算,2加料室的高度尺寸,（1）不溢式壓縮膜加料室的高度尺寸 如圖420（a）所示為一般塑件，其加料室高度尺寸H按照下式計(jì)算：

17、 H（V料V1 ） /A（0.51.0） （2）半溢式壓縮膜加料室的高度尺寸 如圖420（c）所示為塑件在加料室下邊成型，其加料室高度尺寸為：H（V料V0 ） /A （0.51.0） （3）多型腔壓縮膜加料室高度計(jì)算 如圖420（f）所示，其加料室的高度尺寸為： H （V料nVd ） /A （0.51.0）,壓縮膜導(dǎo)向機(jī)構(gòu)最常用的零件是在上模設(shè)導(dǎo)柱，在下模設(shè)導(dǎo)柱孔。導(dǎo)柱孔一般分為帶導(dǎo)套和不帶導(dǎo)套的兩類。對(duì)于移動(dòng)式壓縮膜，一般不需要導(dǎo)套，導(dǎo)柱直接與模板中的導(dǎo)柱孔配合；對(duì)于固定式壓縮膜，精度要求高，需要設(shè)計(jì)導(dǎo)套，并使導(dǎo)柱在模具中的固定孔與導(dǎo)套固定孔一樣大小，為了保證同軸度，兩孔可以同時(shí)加工。,4.

18、3.4 導(dǎo)向機(jī)構(gòu),與注射模相比，壓縮膜導(dǎo)向機(jī)構(gòu)具有如下特點(diǎn)： 1、除溢式壓縮膜的導(dǎo)向單靠導(dǎo)柱完成以外，半溢式和不溢式壓縮膜的凸模與加料室的配合段也能起到導(dǎo)向和定位作用，一般加料室上段設(shè)計(jì)有10mm的錐形部分，稱為導(dǎo)向環(huán)，因此對(duì)中性更好。 2、壓制中央帶大孔的殼體塑件時(shí)，為了提高塑件質(zhì)量，可以在孔中央安置導(dǎo)柱，導(dǎo)柱四周留出擠壓邊的寬度（大約25mm）。 3、由于壓縮膜在高溫下操作，因此一般不采用帶加油槽的加油導(dǎo)柱。,（1）推桿推出機(jī)構(gòu) 推桿推出機(jī)構(gòu)如圖422所示。推桿推出機(jī)構(gòu)是壓制熱固性塑件最常用的推出機(jī)構(gòu)。 （2）推管推出機(jī)構(gòu) 推管推出機(jī)構(gòu)如圖423所示。主要用于推出圓筒形塑件 （3）推件板推出機(jī)構(gòu) 推件板推出機(jī)構(gòu)如圖424所示。主要用于推出脫模時(shí)容易變形的薄壁塑件和管型、殼體塑件。,4.3.5 脫模機(jī)構(gòu),1固定式壓縮膜的脫模機(jī)構(gòu),2移動(dòng)式壓縮膜的脫模機(jī)構(gòu),最簡單的移動(dòng)式壓縮膜可以用撞擊的方法脫模。但是，該方法的工作條件差，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且頻繁的撞擊會(huì)使模具變