设备管理_复合材料成型工艺与设备之模压设备

1 5模压成型模具与液压机 5 1概述 5 1 1模具的作用 模压成型的主要工艺设备 使能制造出一定形状 尺寸 外观及各种性能均满足设计要求的制品 1 能承受20一80MPa的高压 2 能耐成型时模塑料对模具的摩擦 3 在175 200 温度时 其硬度应无显著下降 4 能耐模塑料及脱模剂的化学腐蚀 5 表面光滑 6 尺寸符合制品要求 7 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 要求 2 设计模具时应考虑因素 1 制品的物理机械性能 2 模压料的成型工艺性能 3 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 5 有利于稳定快速加热 6 结构尽量简单 降低成本 3 5 1 2制品结构与模具的关系 1 出模斜度 为了脱模方便 需要一定的出模斜度 一般为1 1 5 脱模斜度 制品的内外表面沿脱模方向与模具之间的夹角 4 2 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 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1 6mm热塑性模压制品控制在2 4mm 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 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 在不增加整个制品厚度的条件下 增强制品的强度和刚度 并可避免由于模压料固化收缩产生的变形翘曲 5 3 圆角和边缘修饰 在转角处采用圆弧过渡 有利于充模 脱模 有利于模具加工和模具强度 同时还有利于制品的外观修饰 6 5 2压模结构与分类 5 2 1压模结构 装于压机上压板的上模装于压机下压板的下模 上下模闭合使装于加料室和型腔中的模压料受热受压 变为熔融态充满整个型腔 当制品固化成型后 上 下模打开利用顶出装置顶出制件 典型压模结构 7 由型腔 加料室 导向机构 抽芯机构 脱模机构 加热系统等组成 直接成型制品的部位 用以保证上 下模合模的对中性 模压带有侧孔和侧凹的制品的脱模 8 5 2 2压模分类 5 2 2 1按模具的固定方式分类 移动式模具 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 固定式模具 半固定式模具 阴模可移动 阳模固定在压机上 适于大批量生产小型制品 结构简单 制造周期短 造价低 但劳动强度大 生产效率低 适合于试制产品或小批量生产 使用方便 生产效率高 劳动强度小 模具使用寿命长 适于大批量生产 大型制品 但模具结构复杂 造价高 且安装嵌件不方便 9 5 2 2 2按分型面特征分类 水平分型面 分型面平行于压机的工作面 垂直分型面 复合分型面 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触面 10 水平分型面 分型面平行于压机的工作面 一个水平分型面敞开式压模 两个水平分型面闭合式压模 11 垂直分型面 分型面垂直于压机的工作面 垂直分型面半闭合式压模 压模由两块或数块组成的外形为锲形或截面形阴模 装在模套中 12 5 2 2 3按上下模的配合结构特征分类 溢式压模 敞开式 优点 结构简单 成本低制品易取出 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 13 溢式压模 敞开式 缺点 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 制品密度较低 力学性能不高 凸 凹模配合精度较低 合模太快时 塑料易溢出 浪费原料 合模太慢时 由于物料在挤压面迅速固化 易造成制品毛边增厚 14 不溢式压模 密闭式 模具的加料室为型腔上部的延续 无挤压面 压机所施压力几乎全部作用在模压件上 制品承受压力大 密实性好 机械强度高 优点 15 缺点 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 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 一般为单型腔 生产效率低 16 半溢式压模 半密闭式压模 在型腔上另有一断面尺寸大于制件断面尺寸的加料室 凸模与加料室动态配合 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 加料量稍有过量 过剩的原料通过配合间隙或在凸模上开设专门溢料槽排出 不会伤及凸模侧壁 优点 17 带加料板压模 组成 凹模 凸模 加料板 加料板与凹模合在一起构成加料室 介于溢式模具和半溢式模具之间 18 5 3压模结构设计 5 3 1型腔总体设计 施压方向的选定 分型面位置和形状的选定 凸 凹模配合结构的选定 19 5 3 1 1施压方向的选定 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太长 造成压力损失太大 有利于传递压力的施压方向 20 2 便于加料 加料室直径小 深度大 不便于加料 便于加料的施压方向 加料室直径大而浅 便于加料 21 3 便于安装固定嵌件 当制件上有嵌件时 应首先考虑将嵌件安装在下模上 22 4 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 5 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 有利于加强阳模的施压方向 23 5 3 1 2分型面位置和形状的选定 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 5 3 1 3凸 凹模配合结构的选定 由模压料的特点和制品形状确定 溢式压模 适合于高度小 物料流动性好的情况 半溢式压模 届于两者之间 不溢式压模 适合于高度大 物料流动性差的情况 24 5 3 2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 一个水平分型面敞开式压模 两个水平分型面闭合式压模 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的环形 25 不溢式压模配合形式 凸凹模之间不存在挤压面 凸凹模之间需要留有一定的间隙 0 025 0 075mm 便于气体排出和溢料 并有利于开模 不溢式模型腔配合形式 26 5 6液压机 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 作用 工作原理 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 而在大活塞上得到很大压力 27 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 加在密闭液体上的压强 能够按照原来的大小由液体向各个方向传递 帕斯卡定律 28 两个活塞 红色 装在充满油 蓝色 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么这个力可以通过管道内的液压油传送到第二个活塞 29 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 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 30 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 31 分类 A以控制方式分类 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 除了加料及取出制品外 其余有关压力操作加压 保压 泄压 制品顶出及温度 压力 时间的控制都自动进行 在生产制品固定不变的压机上 可采用各种方式 如液压推进制品 加料装置 机械手等 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 1 手控式 2 半自动式 3 自动式 32 B以液压传动形式分类 1 集中传动式 2 单独传动式 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 每台液压机上没有动力机构只有控制机构和执行机构 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动系统能满足较多工艺要求 适宜于生产较高要求的制品 33 C以油缸传动方式分类 1 上压式 2 下压式 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 没有动横梁 这类压机往往采用往塞式油缸 依靠自重回程 结构简单 造价较低 油缸在压机的上部 动横梁在压机的上部运动 下横梁一般固定不动 用作工作台 34 1 最大使用压力 ps 液压机选型 pc 液压机的公称压力 kN f 液压机效率 F 模压制品投影总面积 cm2 q 制品单位成型压力 MPa 其值取决于压模构造 制品的形状和尺寸 模压料种类以及预热情况 大于模压制品所需要的总成型压力 35