5.压缩成型工艺及模具设计

5压缩成型工艺及模具设计一、压缩成型工艺压缩成型又称为模压成型或压制成型，主要用于成型热固性塑料，如酚醛塑料、氨基塑料等。1.压缩成型原理：加料：将塑料加入具有一定成型温度下的模具加料腔中合模加压：上凸模在压力机作用下进入凹模，塑料在温度和压力作用下熔融流动，并且很快地充满整个型腔，树脂和固化剂作用发生交联反应，生成体型化合物，塑料因而固化，成为具有一定形状的制品.脱模：当制品完全定型并且具有最佳性能时，即开启模具取出制品。2.压缩成型特点塑料直接加入型腔内，加料时模具是敞开的，即先加料后合模。结构简单，无浇注系统，不需复杂的推出机构耗料少生产周期长，效率低不易压制形状复杂的塑件，不易获得尺寸精确的塑件3.压缩成型工艺(1)成型前准备预压、预热和干燥(2)模压过程加料、合模、排气、固化、脱模(3)模压后处理模具清理、塑件后处理4.工艺参数压力、温度、时间成型零件加料室导向机构侧向分型与抽芯机构推出机构加热系统支撑零部件§7.1压缩模结构及分类二、压缩模具的结构组成1.压缩模的分类按模具在压机上的固定方式分：固定式压缩模移动式压缩模半固定式压缩模按模具加料室的形式分溢式压缩模不溢式压缩模半溢式压缩模§7.1压缩模结构及分类三、压缩模分类及选用原则(1)固定式压缩模特点：上下模都固定在压机上，开模、合模、推出塑件等动作均在机内进行，生产率高、操作简单、劳动强度小，模具寿命长缺点：模具结构复杂、造价高，且安装嵌件不方便。用途：适合生产批量较大或尺寸较大的塑件。酚醛电流表压缩模(2)移动式压缩模模具不固定在压机上，成型后移出压机，用卸模架等专用卸模工具开模，（先抽出侧型芯再）取出塑件。清理完加料室，然后将模具重新组合后放入压力机，再进行下一个循环的压缩成型。加料、开模、取件等工序都是手工操作，劳动强度大。模具结构简单，制造周期短，主要用于试验及试制新产品时制造样品，以及形状较复杂、嵌件较多、加料困难、带有螺纹的塑件。手柄头部件压缩模(3)半固定式压缩模上模固定在压机上，下模沿导轨移动，用定位块定位。也可以将下模固定在压机上。开合模在机内进行，成型后移出上模或下模，用手工或机外卸模装置取出塑件。与移动式压缩模具相比减小了工人劳动强度，并且容易安放嵌件和加料。为了便于操作，当移动式压缩模具太重或嵌件较多时，就可以采用此类模具。1）溢式（敞开）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凹、凸模无摩擦，模具寿命长结构特点：无加料室，型腔高度即为制品高度凸模与凹模无配合部分有环形挤压面B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；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。2）不溢(封闭)式压缩模结构特点：优点：加料室是型腔上侧的延续部分其截面形状和尺寸与型腔相同无挤压面凸模与加料室有小间隙的配合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缺点：适用范围：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；一般为单型腔，生产效率低。压制形状复杂，薄壁及深形塑件。3）半溢式压缩模优点：结构特点：制品致密度高，不必严格控制加料量制品的高度尺寸稳定加料腔是型腔上侧的扩大延续部分有挤压面，凹、凸模大间隙配合缺点：不适用于压制布片或纤维填料的塑料适用范围：流动性较好的塑料和形状较复杂的带小嵌件的塑件塑件批量大，选用固定模具；批量中等，选用半固定式或固定式；小批量或试生产时，选用移动式模具。水平分型面模具简单，操作方便，可优先选用，尽量避免选用垂直分型面模具。流动性差的塑料，且塑件形状复杂时，可选用不溢模具；塑件高度尺寸要求高，且带有小嵌件时，可选用半溢式模具；外形简单，且大而扁平的盘形塑件可选用溢式模具。2.压缩模选用原则四、压缩成型设备与参数校核1.压缩成型设备机械式液压式压力机上压式下压式2.压缩成型设备参数校核成型总压力开模力脱模力压缩模高度和开模行程压力机工作台面有关尺寸(1)成型总压力的校核塑件压制成型所需的总压力：FM≤KFPFM=106nAp610PKFnApK—修正系数，按压力机的新旧程度取0.75~0.90p—单位成型压力（MPa），A——每个型腔加料腔的水平投影面积（m2）n—压缩模内型腔的个数型腔数目：①开模力计算FK=K1FMK1—压力损耗系数0.1～0.2注：开模力不需校核②脱模力计算Ft=106AcpjAc—塑件侧面积之和(m2)pj—塑件与金属的结合力(MPa)校核：Ft＜FdFd—压力机的推出力（2）开模力和脱模力的计算校核(3)压缩模高度和开模行程的校核为使模具能够正常工作必须满足：hmin≤h≤hmaxh=h1+h2hmax、hmin：压力机上下模板间的最大距离、最小距离h：模具闭合的总高度h1:凹模高度；h2：凸模台肩高度注：如果hhmin,则上下模不能闭合，必须在上下模之间加垫板hmax除满足≥h外，还要求：hmax≥h+LL=hs+ht+(10~30)mmhs：塑件高度ht：凸模高度L:模具的最小开模距离(4)压力机工作台面有关尺寸的校核压缩模的宽度应小于压力机立柱或框架之间的距离压缩模可用螺栓与压力机连接压缩模用压板螺钉与压力机压紧固定，则模具只需设有宽15～30mm的凸缘台阶即可1、塑件在模具内加压方向的选择加压方向即凸模作用方向，也就是模具的轴线方向。§7.２压缩模具设计要点压缩模设计过程中有很多内容可以参照注塑模设计的相关内容（分型面的选择、成型零件的设计计算、导向机构设计、侧向分型抽芯机构设计等）五、压缩模设计①便于加料②有利于压力传递§7.２压缩模具设计要点加压方向应使压力传递距离尽量短，以减少压力损失，并使塑件组织均匀。③便于安装和固定嵌件§7.２压缩模具设计要点当塑件上有嵌件的时候，应优先考虑将嵌件放在下模。⑤加压方向与塑料流动方向一致，有利于塑料流动⑥长型芯应位于施压方向上，短型芯侧向抽芯⑦精度要求高的尺寸不宜放在加压方向上④保证凸模的强度§7.２压缩模具设计要点对于从正面和反面都可以加压成型的塑件，应选用简单面为加压方向(1)凸模与加料腔、凹模的配合形式半溢式压缩模引导环配合环挤压环排气溢料槽承压块加料腔等2.凸凹模的配合形式及有关尺寸确定挤压环B用以限制凸模下行的位置保证最薄的水平飞边,B不宜过大主要用于半溢式和溢式压缩模引导环L1引导凸模顺利进入凹模（主要）减少与加料腔侧壁的摩擦，便于排气配合环L2保证凸模与凹模定位准确防止溢料，但排气必须顺畅排气溢料槽排出气体和余料成型形状复杂塑件及流动性较差的纤维填料的塑件时应开设排气溢料槽.槽深一般为0.2~0.3mm应开到凸模的上端，使合模后高出加料腔的上平面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①溢式压缩模凸模与凹模的配合(2)凸凹模配合的结构形式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）②不溢式压缩模凸模与凹模的配合§7.２压缩模具设计要点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，改进形式如下图所示③半溢式压缩模凸模与凹模的配合§7.２压缩模具设计要点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3.凹模加料腔高度尺寸计算①计算塑件所需塑料原料的体积②加料腔高度的计算表5-4Ｖ塑＝(1+f)ＫＶ件f:飞边溢料的质量系数，一般取塑件净重的5~10%K：塑料的压缩比§7.２压缩模具设计要点