压缩成型工艺及模具设计PPT学习教案

1、会计学1 压缩成型工艺及模具设计压缩成型工艺及模具设计 压缩成型压缩成型 1.成型方 法 又称为模压成型或压制。主要用 于热固性塑料的成型，也可以用于热 塑性塑料的成型。 粉粒状、纤粉粒状、纤 维状的料维状的料 置于成型置于成型 温度的型温度的型 腔中腔中 合模合模 加压加压 成型成型 固化固化 第1页/共73页 塑料直接加入型腔，加料腔是型腔的延伸。 模具是在塑件最终成型时才完全闭合 压力通过凸模直接传给塑料 不易获得尺寸精度尤其是 高精度的塑件 不能压制带有精细、易断嵌件及较多嵌件 的塑件。 有利于成型流动性较差的以纤维为填料 的聚合物 2.压缩成型的特点 第2页/共73页 生产周期长、效

2、率低。 操作简单，模具结构简单。 一模多腔 塑件收缩小、变形小、各向性能均匀、 强度高。 可压制较大平面塑件或一次压制多个塑 件 没有浇注系统，料耗少 第3页/共73页 2. 设备的种类 按传动方式分 机械式压机：机械式压机：螺旋式压力机 液压机：液压机：水压机和油压机 提供所需的压力 开模顶件 合模 1. 设备的作用 第4页/共73页 液压机按机身结 构分 框架式框架式 用于中小型压机 立柱式立柱式 用于大中型压机 2. 设备的种类 第5页/共73页 液压机按加压 形式分 上压式上压式：工作液缸位于上端，下 部是固定工作台。 下压式：下压式：工作液缸位于下端，操 作不便，很少使用。 为了保证

3、压缩 模塑的正常进行， 应选用适当的压机 ，并校核模具与压 机的关系。 第6页/共73页 模压前的准备 模压过程 模压后处理 预热和干燥预热和干燥预预压压 嵌件的安放嵌件的安放 加料加料合模合模排气排气 保压与固化保压与固化脱模脱模 模具清理模具清理整形去应力整形去应力 修饰抛光修饰抛光特殊处理特殊处理 第7页/共73页 为方便操作和提高塑件的质量，先 用预压模预压模将粉状、纤维状的塑料粉塑料粉在预压机上压 成重量一定重量一定、形状一致形状一致的锭料锭料。 1.模压前的准备 预 压 ： 加料快而准确 降低压缩率，减小压料腔尺寸，空气含量少， 不仅传热快且气泡少。 第8页/共73页 避免加料过程

4、粉尘飞扬，改善劳动条件。 可提高预热温度，缩短预热和固化时间。 锭料与塑件形状类似，便于成型复杂或带细 小嵌件的塑件。 第9页/共73页 颗粒最好大小相间 压缩率（塑料锭料塑料锭料）宜为3.0左右 含有润滑剂 压力：压力：压力范围40200MPa 温度：温度：室温或5090预压 原则：原则：锭料的密度达到塑件最大密度的80% 第10页/共73页 预热和干燥 塑料成型前加热的目的：塑料成型前加热的目的： 塑料成型前加热的方法：塑料成型前加热的方法： 高频加热红外线预热 烘箱预热热板预热 为压缩模提供热塑料 去除水分和挥发物 第11页/共73页 嵌件的安放 嵌件的安放要求位置正确位置正确、平稳平稳

5、 大嵌件在模具装上压机后要先预先预 热热 作为塑件中导电部分或使塑件与 其它零件相连接的零件。 常用嵌件有轴套轴套、螺钉螺钉、螺帽螺帽、接线柱接线柱等 等 第12页/共73页 加料的关键是 定量的方法： 合理堆放塑料，粉料或粒料的堆放要做到 中间高四周低，便于气体排放。 方便但不很准 准确、麻 烦 预压锭料，计数放入 加料 第13页/共73页 合模 凸模触及塑料之后：凸模触及塑料之后：减慢合模速度（利于 排气） 凸模触及塑料之前：凸模触及塑料之前：尽量加快合模速 度（缩短周期，避免塑料过早固化） 加料后即可合模，合模时间一般从几秒到 几十秒不等。 合模过程分为两个部分： 第14页/共73页 合

6、模后加压至一定压力，立即卸压，凸 模稍微抬起，连续次。 排气 排除水分和挥发物变成的气体及化学反 应的副产物，以免影响塑件性能与表面质量。 流动性好的塑料采用，即从从凸模与塑料接 触到到压模完全闭合的过程中停顿1530秒。 塑件带有小型金属嵌件则不采用排气操作，以免 移位或损坏。 第15页/共73页 在成型压力与温度下保持 一定的时间，使交联反应进行到要求的程度 。 从压模闭合加压至卸压取出塑 件所用的时间。 保压与固 化 欠熟欠熟 过熟过熟 不 足 保压时间长短受塑料类型塑料类型、预热情况预热情况、塑件塑件 形状形状及压缩程度压缩程度的影响。 保压时间保压时间 ： 固化阶段的要求固化阶段的要

7、求 ： 固化程度固化程度 过 度 第16页/共73页 脱模 复杂塑件在压力下冷却至一定温度后再脱模复杂塑件在压力下冷却至一定温度后再脱模 塑件脱模方法：塑件脱模方法： 模外手动推出 推出机构机自动推出 第17页/共73页 用铜铲或压缩空气清理，以免损模具外观 模具清理 整形去应力 在整形模中冷却 脱模后放入一定温度的油 池或烘箱中缓慢冷却，或 者进行退火处理 大型、厚壁件 对薄壁易变形件 修饰抛光 特殊处理二次加工：防潮、美观(电镀、喷涂) 去飞边、毛刺、表面抛光 第18页/共73页 检查塑料质量检查塑料质量预压、预热、干燥预压、预热、干燥称称 料料 清洗嵌件，嵌件预热清洗嵌件，嵌件预热 清清

8、 理理 压压 模模 涂涂 脱脱 模模 剂剂 放嵌件放嵌件加加 料料 合合 模模 加热加压 排排 气气 加热卸压 固固 化化 保温保压 开开 模模 卸压脱模 塑塑 件件 整整 形形去去 应应 力力 处处 理理塑件送至下一工序塑件送至下一工序 压缩模塑成型工作循压缩模塑成型工作循 环环 第19页/共73页 模压压力（成型压力）模压压力（成型压力） 模压温度（成型温度）模压温度（成型温度） 模压时间模压时间 要生产出高质量塑件，除了合理的模具结构模具结构， 还要正确选择工艺条件工艺条件。 第20页/共73页 指压缩塑件时凸模对塑料熔体塑料熔体 和固化时在分型面固化时在分型面单位投影面积上的 压力（单

9、位MPa） 成型压力成型压力 施加成型压力的目的：施加成型压力的目的： 使模具闭合，防止飞边 克服塑料在成型过程中产生的各种顶模力 使粘流态物质在一定压力下固 化 使塑料充满型腔 1.成型压力 第21页/共73页 A凸模与塑料接触部分在分型面上的 投影面积（mm） 计算公式：计算公式： p = A4 Dp 2 b 式中： p 成型压力（MPa） pb压力机工作液压缸压力（MPa） D压力机主缸活塞直径（m） 塑料种类、塑件结构、模具温度塑料种类、塑件结构、模具温度 1.成型压力 第22页/共73页 2.成型温度 指压缩时所需的模具温度，对塑件 质量、模压时间影响很大 成型温成型温 度度 热固性

10、塑料的模内温度模内温度高于高于模具温度模具温度 硬化速度慢、周期长，硬化不足； 塑件表面无光；物理、力学性能差 模 具 温 度 太高 树脂、有机物分解；塑件外层先 硬化 高成型周期短，生产率提高 过低 第23页/共73页 指塑料在闭合模具中固化变硬所 需的时间。与塑料品种塑料品种、含水量含水量、塑件形状尺塑件形状尺 寸寸、成型温度成型温度、压缩模具结构模具结构、预压预热预压预热、成成 型压力型压力等因素有关。 模压时间模压时间 塑件性能反而下降 模 压 时 间 短 硬化不足，外观及力学性能 差，易变形 过 长 3.模压时间 第24页/共73页 又称压制模具（简称压模），主要用 于成型性塑料，也

11、可成型热塑性塑料。 压缩模 热固性塑料压缩模 固定式 半固定式 移动式 多型腔 单型腔 共用加料室 单加料室 不溢式 半溢式 溢式 水平分型面 复合分型面 垂直分型面 多分型面 单分型面 (一)、压缩模的类型 第25页/共73页 1.溢式压缩模 又称敞开式压缩模 优点： 结构简单，成本低 塑件易取出，易排气 安放嵌件方便 加料量无严格要求 模具寿命长 结构特点： 无加料腔 凸模与凹模无配合部分 有环形挤压面b (一)、压缩模的类型 第26页/共73页 适用范围： 缺点： 小批量或试制、低精度和强度无严格要求的的扁平塑件。 合模太快时，塑料易溢出，浪费原料；合模太慢时， 易造成飞边增厚； 水平状

12、的飞边难于去处，且影响塑件外观； 凸、凹模配合精度较低； 不适用于压制带状、片状或纤维填料的塑料和薄壁 或壁厚均匀性要求高的塑件。 1.溢式压缩模 第27页/共73页 又称封闭式压缩模 结构特点： 优点： 加料腔是型腔向上的延续部分 无挤压面 凸模与加料腔有小间隙的配合 塑件密度大、质量高 对塑料要求不严（以棉布、玻璃 布或长纤维填料的塑料均可） 塑件飞边薄且呈垂直状易于去除 2.不溢式压缩模 第28页/共73页 缺点： 适用范围： 模具必须设置推出机构； 加料量必须精确，高度尺寸难于保证； 凸模与加料腔内壁有摩擦，易划伤加料腔内部，进而 影响塑件外观质量，必须设推出机构； 一般为单型腔，生产

13、效率低。 压制形状复杂，薄壁及深形塑件。 2.不溢式压缩模 第29页/共73页 又称半封闭式压缩模 优点： 结构特点： 不必严格控制加料量 不会伤及凹模侧壁 塑件外形复杂时，凸模和加料 腔的形状可以简化； 加料腔是型腔向上的扩大延续部分 有挤压面 3.半溢式压缩模 第30页/共73页 适用范围： 缺点： 不适用于压制布片或纤维填料的塑料。 流动性较好的塑料和形状较复杂的带小嵌件的塑件。 3.半溢式压缩模 第31页/共73页 4.压缩模类型选用原则 流动性差的塑料，塑件形状复杂 水平分型面模具结构简单，操作方便，优先选用。 塑件批量大 固定式模具 批量中等 固定式或半固定式模具 小批量或试生产

14、移动式模具 不溢式模具 塑件高度尺寸要求高，带有小型嵌件 半溢式模具 形状简单，大而扁平的盘形塑件 溢式压缩模 第32页/共73页 型腔、加料腔、导向机构、侧向分型抽芯机构、脱模机构 、加热系统 第33页/共73页 模压所需的成型总压力：F模kF机 其中： k修正系数，一般取0.750.90； 而：F模=pA型n 其中 ： p单位成型压力（MPa），查表 A型每一型腔的水平投影面积（m2） n压缩模内型腔的个数 已知压机公称压力和塑件尺寸时确定型腔数目 n=（kF机）/（pA型） 已知型腔数目和塑件尺寸时确定公称压力 F机=（pA型n）/ k 1、最大压力的校核 第34页/共73页 校核 F脱

15、F顶 F顶压力机顶出杆的最大顶出力N 脱模力计算 F脱=A件p结 其中：F脱脱模力N A件塑件侧面积之和m2 p结塑件与金属的结合力MPa 含木纤维和矿料填料的塑料: p结=0.49 玻璃纤维塑料: p结=1.47 2、脱模力的校核 第35页/共73页 模具完全开模取件的高度压力机的最小开距min 3、闭合高度的校核 第36页/共73页 压缩模的宽度应小于压力机立柱或框架之间的距离 压缩模用螺钉与压力机连接 压缩模用压板螺钉与压力机压紧固定，则模具只需设有 宽1530mm的凸缘台阶即可，如图。 4、装模尺寸的校核 第37页/共73页 压力机最大顶出行程应大于模具所 需的推出行程，且必须保证塑件

16、推 出型腔后高于型腔表面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压力机顶出杆最大顶出行程mm 5、顶出机构的校核 第38页/共73页 1.施压方向 凸模作用方向，也就是模具的轴线方向。 2.选择原则 有利于压力传递 (一)、施压方向的选择 第39页/共73页 便于加料 2.选择原则 第40页/共73页 便于安装和固定嵌件 2.选择原则 第41页/共73页 保证凸模的强度 2.选择原则 第42页/共73页 便于塑料流动 长型芯应位于施压方向上，而短型芯侧抽 保证重要尺寸的精度 2.选择原则 第43页/共73页 引导环l

17、2 引导凸模顺利进入凹模（主要） 减少与加料室侧壁的摩擦 便于排气 配合环l1 防止溢料，但排气必须顺畅 证凸模与凹模定位准确 1.凸、凹模各组成部分作用 第44页/共73页 储料槽Z 储存余料(不半溢式压缩模没有储料槽) 挤压环l3 在半溢式压缩模用以限制凸模下行的位置 保证最薄的水平飞边, l3不宜过大 ，改进结构如 图所示 第45页/共73页 排气溢料槽 排出气体和余料 第46页/共73页 加料腔 盛装塑料原料 可以是型腔的延 伸，也可按型腔形 状扩大成圆形或矩 形等 承压块（面） 保证凸模进入凹模的深度，使凹模不致受挤 压而变形或损坏。 第47页/共73页 溢式压缩模凸模与凹模的配合

18、无加料腔，凸、凹模在水平分型面接触 分型面接触面积不宜过大 （溢料面或挤压面） 溢料面之外增设承压面（图b所示） 第48页/共73页 不溢式压缩模凸模与凹模的配合 加料腔是型腔的延续，凸、凹模间无挤压面 凸、凹模配合环不宜太高，以减小摩损 凸模与加料腔侧壁摩擦，易造成磨损，改进形式如图4-20 第49页/共73页 半溢式压缩模凸模与凹模的配合 加料腔是型腔的扩大，带有水平挤压面 模具上必须设计承压面或承压块 第50页/共73页 1.塑料的体积计算 塑料的体积塑件的体积体积压缩比(表) 塑件压 溢式压缩模无加料腔，塑料全部放在型腔中 不溢式压缩模加料腔与型腔截面尺寸相同 半溢式压缩模加料腔等于型

19、腔截面(25)mm宽的挤压面 第51页/共73页 加料腔计算高度定义为：从型腔最低处开始算起，高 度用下式计算： H=VA+（0.51） 式中 H加料腔高度， ； V塑料加料量， 3 A加料腔截面积，2 0.51为不装塑料的富裕空间 2.加料腔高度的计算 第52页/共73页 1.推杆推出机构 不相连结构：推板的复位靠复位杆复位 相连结构：这种顶杆即可顶出又可复位 第53页/共73页 推杆推出机构 推杆与固定板间留有0.51mm的间隙，便于推杆自动调 整中心，以免模具热膨胀卡死推杆。 第54页/共73页 用于空心薄壁压缩件，受力均匀，运动平稳。 2.推管推出机构 第55页/共73页 3.推板推出机构 推出面积大，塑件不易变形，适用于壳体、薄壁、窄长塑件。 第56页/共73页 半溢式固定压缩模 第57页/共73页 半溢式固定压缩模 第58页/共73页 不溢式固定压缩模 第59页/共73页 框架塑件 材料：酚醛塑料 产量：1万件 1.塑件工艺性分析 2.模塑方法选择 3.模塑工艺参数确定 4.模塑设备 第60页/共73页 塑件结构、尺寸精度、表