其他塑料成形工藝與模具

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1、第 10章 其 他 塑 料 成 形 工 藝 與 模 具10-1 壓 縮 成 形 工 藝 與 壓 縮 模 10-1-1 壓 縮 成 型 原 理 及 其 工 藝 特 點 壓 縮 成 形 1.壓 縮 成 形 原 理又 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 、 纖維 狀 的 料 置 于 成 型 溫度 的 型 腔 中 合 模加 壓 成 型固 化 原 料 放 入 模 具 加 熱 加 壓 使 材 料 成 型 硬 化 取 出 塑 件壓 縮 成 型 過 程 2.壓 縮 模 塑 特 點 塑 料

2、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 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 、 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 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 均 勻 、 強度 高 。可 壓 制

3、 較 大 平 面 塑 件 或 一 次 壓 制 多 個 塑 件沒 有 澆 注 系 統(tǒng) ， 料 耗 少3、 模 壓 設(shè) 備模 壓 設(shè) 備 作 用提 供 所 需 的 壓 力開 模 頂 件合 模某 些 情 況 下 也 傳 遞 壓 縮 過 程 中 所 需 的 熱 量 模 壓 設(shè) 備 的 種 類按 傳 動 方 式 分 機 械 式 壓 機 ： 螺 旋 式 壓 力 機液 壓 機 ： 水 壓 機 和 油 壓 機液 壓 機 按 機 身 結(jié) 構(gòu) 分 框 架 式 用 于 中 小 型 壓 機立 柱 式 用 于 大 中 型 壓 機 液 壓 機 按 加壓 形 式 分 上 壓 式 ： 工 作 液 缸 位 于 上 端 ， 下部

4、 是 固 定 工 作 臺 。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 行 ， 應(yīng) 選用 適 當(dāng) 的 壓 機 ， 并 校核 模 具 與 壓 機 的 關(guān) 系 。 4、 壓 縮 成 形 工 藝 過 程模 壓 前 的 準(zhǔn) 備模 壓 過 程 模 壓 后 處 理 預(yù) 熱 和 干 燥預(yù) 壓嵌 件 的 安 放加 料 合 模 排 氣保 壓 與 固 化脫 模模 具 清 理 整 形 去 應(yīng) 力修 飾 拋 光特 殊 處 理 模 壓 前 的 準(zhǔn) 備 預(yù) 壓 為 方 便 操 作 和 提 高 塑 件 的 質(zhì) 量 ， 先用 預(yù) 壓

5、模 將 粉 狀 、 纖 維 狀 的 塑 料 粉 在 預(yù) 壓 機 上 壓成 重 量 一 定 、 形 狀 一 致 的 錠 料 。：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 。可 提 高 預(yù) 熱 溫 度 ， 縮 短 預(yù) 熱 和 固 化 時 間 。錠 料 與 塑 件 形 狀 類 似 ， 便 于 成 型 復(fù) 雜 或 帶 細 小嵌 件 的 塑 件 。 避 免 加 料 過 程 粉 塵 飛 揚 ， 改 善 勞 動 條 件 。顆 粒 最 好 大 小 相 間壓 縮 率 （ 塑 料 錠 料 ） 宜 為 3.0左 右含 有

6、潤 滑 劑壓 力 ： 壓 力 范 圍 40 200MPa溫 度 ： 室 溫 或 50 90 預(yù) 壓原 則 ： 錠 料 的 密 度 達 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 方 法 ：高 頻 加 熱紅 外 線 預(yù) 熱 烘 箱 預(yù) 熱熱 板 預(yù) 熱為 壓 縮 模 提 供 熱 塑 料去 除 水 分 和 揮 發(fā) 物 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 。 嵌 件 的 安 放嵌 件 的 安 放 要 求 位 置 正 確 、 平 穩(wěn)常 用 嵌 件 有 軸 套

7、 、 螺 釘 、 螺 帽 、 接 線 柱 等 等大 嵌 件 在 模 具 裝 上 壓 機 后 要 先 預(yù) 熱模 壓 過 程 加 料 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 數(shù) 放 入 合 模 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 ： 盡 量 加 快 合 模 速 度（ 縮 短 周 期 ， 避 免 塑 料 過 早 固 化 ）加 料

8、后 即 可 合 模 ， 合 模 時 間 一 般 從 幾 秒 到幾 十 秒 不 等 。合 模 過 程 分 為 兩 個 部 分 ： 合 模 后 加 壓 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 凸 模 與 塑 料 接觸 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 ，

9、 以 免移 位 或 損 壞 。 在 成 型 壓 力與 溫 度 下 保 持 一 定 的 時 間 ， 使 交 聯(lián) 反 應(yīng) 進 行到 要 求 的 程 度 。 保 壓 與 固 化 欠 熟過 熟不 足過 度保 壓 時 間 長 短 受 塑 料 類 型 、 預(yù) 熱 情 況 、 塑 件形 狀 及 壓 縮 程 度 的 影 響 。 從 壓 模 閉 合 加 壓 至 卸 壓 取 出 塑 件所 用 的 時 間 。保 壓 時 間 ：固 化 階 段 的 要 求 ：固 化 程 度 脫 模復(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 ：模 外 手 動 推 出推 出 機 構(gòu) 機

10、 自 動 推 出 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 行 退 火 處 理大 型 、 厚 壁 件對 薄 壁 易 變 形 件 檢 查 塑 料 質(zhì) 量 預(yù) 壓 、 預(yù) 熱 、 干 燥 稱 料清 洗 嵌 件 ， 嵌 件 預(yù) 熱清 理 壓 模涂 脫 模 劑 放 嵌 件 加 料 合 模加 熱 加 壓 排 氣加 熱 卸 壓固 化保 溫 保 壓開 模卸 壓 脫 模 塑 件 整 形 去 應(yīng) 力 處 理 塑

11、 件 送 至 下 一 工 序壓 縮 模 塑 工 作 循 環(huán) 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 模 壓 壓 力 （ 成 型 壓 力 ）模 壓 溫 度 （ 成 型 溫 度 ）模 壓 時 間5、 壓 縮 成 形 的 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) ， 還 要 正 確 選 擇 工 藝 條 件 。 指 壓 縮 塑 件 時 凸 模 對 塑 料 熔 體和 固 化 時 在 分 型 面 單 位 投 影 面 積 上 的壓 力 （ 單 位 MPa）成 型

12、壓 力施 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 A 凸 模 與 塑 料 接 觸 部 分 在 分 型 面 上 的 投 影 面 積 （ mm）計 算 公 式 ： p = A4 Dp 2b 式 中 ： p 成 型 壓 力 （ MPa）pb 壓 力 機 工 作 液 壓 缸 壓 力 （ MPa） D 壓 力 機 主 缸 活 塞 直 徑 （ m）塑 料 種 類 、 塑 件 結(jié) 構(gòu) 、 模 具 溫 度 指 壓 縮 時 所 需

13、 的 模 具 溫 度 ， 對 塑件 質(zhì) 量 、 模 壓 時 間 影 響 很 大成 型 溫 度熱 固 性 塑 料 的 模 內(nèi) 溫 度 高 于 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 機 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 間 。 與 塑 料 品 種 、 含 水 量 、 塑 件 形 狀 尺 寸 、 成 型 溫 度 、壓 縮 模 具 結(jié) 構(gòu) 、 預(yù)

14、壓 預(yù) 熱 、 成 型 壓 力 等 因 素 有 關(guān) 。模 壓 時 間 塑 件 性 能 反 而 下 降模 壓時 間 短 硬 化 不 足 ， 外 觀 及 力 學(xué) 性 能差 ， 易 變 形過 長 10-1-2 壓 縮 模 及 其 分 類 1、 壓 縮 模 的 結(jié) 構(gòu) 組 成型 腔 、 加 料 腔 、導(dǎo) 向 機 構(gòu) 、 側(cè) 向分 型 抽 芯 機 構(gòu) 、脫 模 機 構(gòu) 、 加 熱系 統(tǒng) （ 1） 型 腔 部 分 直 接 成 型 塑 件 的 部 分（ 2） 加 料 室 在 型 腔 之 上 設(shè) 有 一 段 容 納 塑 料 原 料 的 加 料 室（ 3） 加 熱 冷 卻 機 構(gòu) 熱 固 性 塑 料 壓 縮 成

15、 形 需 在 高 溫 下 進 行 ， 模 具 必 須 加 熱 。 常 電 加 熱 方 式 。 導(dǎo) 向 機 構(gòu) 、 脫 模 機 構(gòu) 、 側(cè) 向 分 型 抽 芯 機 構(gòu) 等 。 2、 壓 縮 模 的 類 型 （ 1） 溢 式 壓 縮 模 又 稱 敞 開 式 壓 縮 模優(yōu) 點 ：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 ：無 加 料 腔凸 模 與 凹 模 無 配 合 部 分有 環(huán) 形 擠 壓 面 b 適 用 范 圍 ：缺 點 ：小 批 量 或 試 制 、 低 精 度 和 強 度 無 嚴(yán) 格

16、要 求 的 的 扁 平 塑 件 。合 模 太 快 時 ， 塑 料 易 溢 出 ， 浪 費 原 料 ； 合 模 太 慢 時 ，易 造 成 非 邊 增 厚 ；水 平 狀 的 非 邊 難 于 去 處 ， 且 影 響 塑 件 外 觀 ；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 。 2.不 溢 式 壓 縮 模 又 稱 封 閉 式 壓 縮 模結(jié) 構(gòu) 特 點 ：優(yōu) 點 ：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

17、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 件 飛 邊 薄 且 呈 垂 直 狀 易 于 去 除 缺 點 ：適 用 范 圍 ：模 具 必 須 設(shè) 置 推 出 機 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 而影 響 塑 件 外 觀 質(zhì) 量 ， 必 須 設(shè) 推 出 機 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 。 3.半 溢 式 壓 縮 模 又 稱 半

18、 封 閉 式 壓 縮 模優(yōu) 點 ：結(jié) 構(gòu) 特 點 ：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 ， 凸 模 和 加 料腔 的 形 狀 可 以 簡 化 ；加 料 腔 是 型 腔 向 上 的 擴 大 延 續(xù) 部 分有 擠 壓 面適 用 范 圍 ：缺 點 ：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 。 10-1-3 壓 縮 模 加 料 室 的 設(shè) 計 計 算 （ 1） 塑 件 體 積 的 計 算 簡 單 件 用 幾 何 方 法 計 算 ，

19、復(fù) 雜 件 先 分 成 若 干 個 規(guī) 則 件 分 別 計 算 ， 然 后 求 和 。 （ 2） 塑 料 原 料 體 積 的 計 算 ssl kVKV )1( 式 中 V sl 塑 件 所 需 原 料 的 體 積 ， mm； K飛 邊 溢 料 的 重 量 系 數(shù) ， 按 分 型 面 大 小 選 取 常 取 塑 件 凈 重 的 5% 10%； k 塑 料 的 壓 縮 比 （ 見 表 9-2） Vs 塑 件 的 體 積 ， mm。（ 3） 加 料 室 高 度 計 算 計 算 公 式 見 表 9-3所 示 10-1-4 典 型 的 壓 縮 模 結(jié) 構(gòu) 不 溢 式 移 動 壓 縮 模 及 卸 模 架 半 溢 式 固 定 壓 縮 模