复合材料成型工艺与设备(4模压设备)

1、5 模压成型模具与液压机模压成型模具与液压机5.1 概述概述 5.1.1 模具的作用模具的作用 模压成型的主要工艺设备，使能模压成型的主要工艺设备，使能制造出一定形状、尺寸、外观及各制造出一定形状、尺寸、外观及各种性能均满足设计要求的制品。种性能均满足设计要求的制品。 (1) (1) 能承受能承受2020一一80MPa80MPa的高压；的高压；(2) (2) 能耐成型时模塑料对模具的摩擦；能耐成型时模塑料对模具的摩擦；(3) (3) 在在175200175200温度时，其硬度应无显著下降；温度时，其硬度应无显著下降；(4) (4) 能耐模塑料及脱模剂的化学腐蚀；能耐模塑料及脱模剂的化学腐蚀；(

2、5) (5) 表面光滑；表面光滑；(6) (6) 尺寸符合制品要求；尺寸符合制品要求；(7) (7) 在结构上要有利于模压料的流动及制品的取出，并能在结构上要有利于模压料的流动及制品的取出，并能满足工艺操作上的要求。满足工艺操作上的要求。1设计模具时应考虑因素：设计模具时应考虑因素： （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）制品及模具形状应有利于物料流动和排气；）制品及模具形状应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;（6）结构尽量简单，降低成本。）结构尽量简

3、单，降低成本。 25.1.2 制品结构与模具的关系制品结构与模具的关系（1）出模斜度）出模斜度为了脱模方便，需要一定的出模斜度，一般为为了脱模方便，需要一定的出模斜度，一般为11.5. 脱模斜度脱模斜度制品的内外表面沿脱模制品的内外表面沿脱模方向与模具之间的夹角方向与模具之间的夹角3（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，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。导致内部固化不完全，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 16mm 热塑性模压制品控制在热塑性模压制品控制在 24mm 如果在

4、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。 壁厚过小，成型时流动阻力大，大型复杂制品壁厚过小，成型时流动阻力大，大型复杂制品物料难以充满模腔。物料难以充满模腔。 在不增加整个制品厚度的条件下，在不增加整个制品厚度的条件下，增强制品的强度和刚度，并可避免由于增强制品的强度和刚度，并可避免由于模压料固化收缩产生的变形翘曲。模压料固化收缩产生的变形翘曲。4（3）圆角和边缘修饰）圆角和边缘修饰 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

5、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。55.2 压模结构与分类压模结构与分类5.2.1 压模结构压模结构装于压机上压板的上模装于压机上压板的上模装于压机下压板的下模装于压机下压板的下模 上下模闭合使装于加料室上下模闭合使装于加料室和型腔中的模压料受热受压，和型腔中的模压料受热受压，变为熔融态充满整个型腔。当变为熔融态充满整个型腔。当制品固化成型后，上、下模打制品固化成型后，上、下模打开利用顶出装置顶出制件。开利用顶出装置顶出制件。典型压模结构典型压模结构6 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、

6、脱模机构、加热系统等组成。构、加热系统等组成。直接成型制直接成型制品的部位品的部位用以保证上、下用以保证上、下模合模的对中性。模合模的对中性。模压带有侧孔和侧模压带有侧孔和侧凹的制品的脱模凹的制品的脱模75.2.2 压模分类压模分类 5.2.2.1 按模具的固定方式分类：按模具的固定方式分类：移动式模具移动式模具分模、装料、闭合、脱模等都在机外进行。分模、装料、闭合、脱模等都在机外进行。模具本身不带加热装置且不固装在机台上。模具本身不带加热装置且不固装在机台上。固定式模具固定式模具半固定式模具半固定式模具阴模可移动，阳模固定在压机上，适于大批量生产阴模可移动，阳模固定在压机上，适于大批量生产小

7、型制品。小型制品。 结构简单，制造周期短，结构简单，制造周期短，造价低，但劳动强度大，造价低，但劳动强度大，生产效率低，适合于试制生产效率低，适合于试制产品或小批量生产。产品或小批量生产。使用方便，生产效率高，劳动强度小，模具使用寿命长，使用方便，生产效率高，劳动强度小，模具使用寿命长，适于大批量生产，大型制品。适于大批量生产，大型制品。 但模具结构复杂，造价但模具结构复杂，造价高，且安装嵌件不方便。高，且安装嵌件不方便。85.2.2.2 按分型面特征分类按分型面特征分类 水平分型面：水平分型面： 分型面平行于压机的工作面分型面平行于压机的工作面垂直分型面：垂直分型面： 复合分型面：复合分型面

8、： 分型面垂直于压机的工作面分型面垂直于压机的工作面分型面既有平行于压机工作面的，又有分型面既有平行于压机工作面的，又有垂直于压机工作面的垂直于压机工作面的为了将已成型好的模压件从模具型腔为了将已成型好的模压件从模具型腔内取出或为满足安放嵌件及排气等成内取出或为满足安放嵌件及排气等成型的需要，将模具分成若干部分的接型的需要，将模具分成若干部分的接触面。触面。9水平分型面：水平分型面： 分型面平行于压机的工作面分型面平行于压机的工作面一个水平分型一个水平分型面敞开式压模面敞开式压模两个水平分型两个水平分型面闭合式压模面闭合式压模10垂直分型面：垂直分型面： 分型面垂直于压机的工作面分型面垂直于压

9、机的工作面垂直分型面半闭合式压模垂直分型面半闭合式压模 压模由两块或数压模由两块或数块组成的外形为锲形块组成的外形为锲形或截面形阴模，装在或截面形阴模，装在模套中。模套中。115.2.2.3 按上下模的配合结构特征分类按上下模的配合结构特征分类 溢式压模溢式压模(敞开式敞开式)优点：优点：结构简单，成本低结构简单，成本低制品易取出，易排气制品易取出，易排气安放嵌件方便安放嵌件方便加料量无严格要求加料量无严格要求模具寿命长模具寿命长结构特点：结构特点：无加料腔无加料腔凸模与凹模无配合部分凸模与凹模无配合部分有环形挤压面有环形挤压面b 12溢式压模溢式压模(敞开式敞开式)缺点：缺点： 由于凸模与凹

10、模无配合部分，压制时过剩的模压由于凸模与凹模无配合部分，压制时过剩的模压料极易溢出，造成原料浪费；料极易溢出，造成原料浪费； 制品密度较低，力学性能不高；制品密度较低，力学性能不高； 凸、凹模配合精度较低；凸、凹模配合精度较低； 合模太快时，塑料易溢出，浪费原料；合模太慢合模太快时，塑料易溢出，浪费原料；合模太慢时，由于物料在挤压面迅速固化，易造成制品毛边时，由于物料在挤压面迅速固化，易造成制品毛边增厚；增厚；13不溢式压模不溢式压模(密闭式密闭式)模具的加料室为型腔上部模具的加料室为型腔上部的延续，无挤压面。的延续，无挤压面。压机所施压力几乎全部作用压机所施压力几乎全部作用在模压件上，制品承

11、受压力在模压件上，制品承受压力大，密实性好，机械强度高大，密实性好，机械强度高 14模具必须设置推出机构，否则很难脱模；模具必须设置推出机构，否则很难脱模；加料量必须精确，高度尺寸难于保证；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，凸模与加料腔内壁有摩擦，易划伤加料腔内部，进而影响制品外观质量；进而影响制品外观质量；一般为单型腔，生产效率低。一般为单型腔，生产效率低。15半溢式压模半溢式压模 (半密闭式压模半密闭式压模) 在型腔上另有一断面尺寸大于制件断面在型腔上另有一断面尺寸大于制件断面尺寸的加料室，凸模与加料室动态配合，尺寸的加料室，凸模与加料室动态配合，

12、加料室与型腔分界处有一环形挤压面。加料室与型腔分界处有一环形挤压面。不必严格控制加料量，加料不必严格控制加料量，加料量稍有过量，过剩的原料通量稍有过量，过剩的原料通过配合间隙或在凸模上开设过配合间隙或在凸模上开设专门溢料槽排出。专门溢料槽排出。不会伤及凸模侧壁不会伤及凸模侧壁16 带加料板压模带加料板压模 组成：凹模、凸模、加组成：凹模、凸模、加料板。加料板与凹模合在料板。加料板与凹模合在一起构成加料室。一起构成加料室。介于溢式模具和半溢式模具之间介于溢式模具和半溢式模具之间175.3 压模结构设计压模结构设计5.3.1 型腔总体设计型腔总体设计施压方向的选定施压方向的选定分型面位置和形状的选

13、定分型面位置和形状的选定凸、凹模配合结构的选定凸、凹模配合结构的选定185.3.1.1 施压方向的选定施压方向的选定应注意因素：应注意因素： (1) 有利于压力传递，应避免在加压过程中压力传递距离有利于压力传递，应避免在加压过程中压力传递距离太长，造成压力损失太大太长，造成压力损失太大有利于传递压力的施压方向有利于传递压力的施压方向19(2) 便于加料便于加料加料室直径小，加料室直径小，深度大，不便深度大，不便于加料。于加料。便于加料的施压方向便于加料的施压方向加料室直径大而加料室直径大而浅，便于加料。浅，便于加料。20(3) 便于安装固定嵌件便于安装固定嵌件 当制件上有嵌件时，应首当制件上有

14、嵌件时，应首先考虑将嵌件安装在下模上。先考虑将嵌件安装在下模上。21(4) 保证凸模的强度，因加压的上凸模受力较大，保证凸模的强度，因加压的上凸模受力较大，其形状愈简单愈好。其形状愈简单愈好。(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) 保证重要尺寸精度。沿施压方向的制件高度尺寸保证重要尺寸精度。沿施压方向的制件高度尺寸会因溢边厚度不同和加料量不同而变化，精度要求会因溢边厚度不同和加料量不同而变化，精度要求高的尺寸不宜在施压方向上。高的尺寸不宜在施压方向上。有利于加强阳模的施压方向有利于加强阳模的施压方向225.3.1.2 分型面位置和形状的选定分型面位置和形状的选定 一

15、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。 235.3.2 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溢式压模配合形式：凸凹模在分型面水

16、平上接触一个水平分型面敞一个水平分型面敞开式压模开式压模两个水平分型面闭两个水平分型面闭合式压模合式压模 为减少溢料量，密合面应光滑平整。为了减薄毛边为减少溢料量，密合面应光滑平整。为了减薄毛边厚度，密合面面积不宜太大，可设计成紧围在制品周边厚度，密合面面积不宜太大，可设计成紧围在制品周边的环形。的环形。24 不溢式压模配合形式：凸凹不溢式压模配合形式：凸凹模之间不存在挤压面，凸凹模模之间不存在挤压面，凸凹模之间需要留有一定的间隙之间需要留有一定的间隙(0.0250.075mm)，便于气体，便于气体排出和溢料，并有利于开模。排出和溢料，并有利于开模。不溢式模型腔配合形式不溢式模型腔配合形式25

17、5.6 液压机液压机 提供模压工艺成型所需要的压力以提供模压工艺成型所需要的压力以及开模脱出制品的脱模力。及开模脱出制品的脱模力。212212ddpp 只要两活塞的直径比足够大，就可只要两活塞的直径比足够大，就可在小活塞上作用很小的力，而在大活塞在小活塞上作用很小的力，而在大活塞上得到很大压力。上得到很大压力。26 法国科学家帕斯卡提出来的。这个定律指法国科学家帕斯卡提出来的。这个定律指出：由于液体的流动性，加在密闭液体上的出：由于液体的流动性，加在密闭液体上的压强，能够按照原来的大小由液体向各个方压强，能够按照原来的大小由液体向各个方向传递。向传递。27 两个活塞两个活塞(红色红色)装在充满

18、油装在充满油(蓝色蓝色)的玻璃圆桶中，之间由一的玻璃圆桶中，之间由一个充满油的导管连接，如果施一个向下的力给其中一个活塞那个充满油的导管连接，如果施一个向下的力给其中一个活塞那么这个力可以通过管道内的液压油传送到第二个活塞。么这个力可以通过管道内的液压油传送到第二个活塞。28 液压传力系统最大的好处就是可以以任何长度，或者液压传力系统最大的好处就是可以以任何长度，或者曲折成各种形状绕过其他部件来连接两个圆桶型的液压缸。曲折成各种形状绕过其他部件来连接两个圆桶型的液压缸。还有一个好处就是液压管可以分支，这样一个主缸可以被还有一个好处就是液压管可以分支，这样一个主缸可以被分成多个副缸。分成多个副缸

19、。 29 使用液压系统的另外一个好处就是能使力量成倍的增加。在液压使用液压系统的另外一个好处就是能使力量成倍的增加。在液压系统中只需要改变一个活塞和液压缸的尺寸。系统中只需要改变一个活塞和液压缸的尺寸。30A 以控制方式分类以控制方式分类 采用手动方法控制液压系统中的阀及启采用手动方法控制液压系统中的阀及启闭各种电器装置来实现操作。闭各种电器装置来实现操作。 除了加料及取出制品外，其除了加料及取出制品外，其余有关压力操作加压、保压、泄余有关压力操作加压、保压、泄压，制品顶出及温度、压力、时压，制品顶出及温度、压力、时间的控制都自动进行。间的控制都自动进行。 在生产制品固定不变的压机上，可采在生

20、产制品固定不变的压机上，可采用各种方式用各种方式(如液压推进制品、加料装置、如液压推进制品、加料装置、机械手等机械手等)来实现加料及取出制品自动化，来实现加料及取出制品自动化，以达到实现所有操作全自动化。以达到实现所有操作全自动化。(1) 手控式手控式 (2)半自动式半自动式 (3) 自动式自动式31B 以液压传动形式分类以液压传动形式分类(1)集中传动式集中传动式 (2)单独传动式单独传动式 采用集中的液压泵并将高压油液储采用集中的液压泵并将高压油液储存在蓄压器中供一组液压机使用，每台存在蓄压器中供一组液压机使用，每台液压机上没有动力机构只有控制机构和液压机上没有动力机构只有控制机构和执行机构。执行机构。高要求的制品。每台液压机上都有单高要求的制品。每台液压机上都有单独的液压泵动力机构及完整的液压传独的液压泵动力机构及完整的液压传动系统能满足较多工艺要求，适宜于动系统能满足较多工艺要求，适宜于生产生产较高要求的制品较高要求的制品32C 以油缸传动方式分类以油缸传动方式分类(1)上压式上压式 (2)下压式下压式 油缸在压机的下部，上横梁一般固油缸在压机的下部，上横梁一般固定不动，而下横梁则上下移动定不动，而下横