第 4 章成型与模具

1、1 第四章第四章 成型与模具成型与模具 2 成型方法的选择：成型方法的选择： 1、产品的形状，大小，厚薄。、产品的形状，大小，厚薄。 2、坯料的工艺性能。、坯料的工艺性能。 3、产品的产量和质量。、产品的产量和质量。 4、保证质量的前提下，成型设备简单，劳动强度要小，、保证质量的前提下，成型设备简单，劳动强度要小， 劳动劳动 条件好，经济效益好。条件好，经济效益好。 成型方法的分类：成型方法的分类： 1、可塑成型、可塑成型 18%25% 有模和无模有模和无模 2、注浆成型、注浆成型 30%40% 3、干压成型、干压成型 6%8% 4、等静压成型、等静压成型 1.5%3% 湿等静压和干等静压湿等

2、静压和干等静压 3 定义：定义：利用模具或刀具等的运动所造成的压力、 剪切力，挤压等外力对具有可塑性的坯料进行 加工，迫使坯料在外力的作用下发生可塑变形， 制成坯料。 利用作旋转运动的石膏模与上下运动的样板刀来成利用作旋转运动的石膏模与上下运动的样板刀来成 型。型。 1.11.1旋压操作旋压操作 第一节第一节 可塑成型可塑成型 1 1、旋压成型、旋压成型 4 设备：设备： 石膏模：塑性泥料放在石膏模中，石膏模安装在辘轳石膏模：塑性泥料放在石膏模中，石膏模安装在辘轳 车机的模座上，辘轳车机带动模座上的石膏模转动。可用车机的模座上，辘轳车机带动模座上的石膏模转动。可用 脚踏或马达带动。脚踏或马达带

3、动。 样板刀：右手扳样板刀徐徐落下，接触泥料。由于样样板刀：右手扳样板刀徐徐落下，接触泥料。由于样 板刀的压力与石膏模的旋转，泥料均匀的分布于模型内表板刀的压力与石膏模的旋转，泥料均匀的分布于模型内表 面。排除的余泥在样板刀上向上爬，左手清除余泥。面。排除的余泥在样板刀上向上爬，左手清除余泥。 模型内壁和样板刀的空隙被泥料填满，旋制成坯体。模型内壁和样板刀的空隙被泥料填满，旋制成坯体。 样板刀样板刀泥料内表面形成坯体的内表面。泥料内表面形成坯体的内表面。 石膏模石膏模泥料的外表面形成坯体的外表面。泥料的外表面形成坯体的外表面。 厚度厚度样板刀与石膏模的距离为坯体的厚度。样板刀与石膏模的距离为坯

4、体的厚度。 5 1.2 旋压的工艺特点与控制：旋压的工艺特点与控制： (1)以以“刮泥刮泥”的形式排泥，泥料的含水率稍高些，排泥阻力的形式排泥，泥料的含水率稍高些，排泥阻力 小。小。 (2)“刮泥刮泥”成型时，与样板刀接触的坯体表面不光滑，赶光时成型时，与样板刀接触的坯体表面不光滑，赶光时 需加水来赶光表面。需加水来赶光表面。 (3)模座转速，据制品的形状定。模座转速，据制品的形状定。 转速高：深腔制品，直径小转速高：深腔制品，直径小 的制品，阴模旋压。一般转速控制的制品，阴模旋压。一般转速控制230 400r/min。泥料水分。泥料水分 2123%。 (4)“中心中心”准。石膏模，样板刀，模

5、座主轴对准中心。准。石膏模，样板刀，模座主轴对准中心。 (5)样板刀对泥料正压力小，生坯强度低，但可加宽刀口，减小样板刀对泥料正压力小，生坯强度低，但可加宽刀口，减小 刀口角度，增加泥料等措施进行改进。刀口角度，增加泥料等措施进行改进。 (6)旋压设备简单，适应性强，可旋制深凹制品。旋压设备简单，适应性强，可旋制深凹制品。 缺点：缺点： 质量差，手工操作劳动强度大，需一定的操作技术。效率低质量差，手工操作劳动强度大，需一定的操作技术。效率低 坯泥加工余量大，占地大。坯泥加工余量大，占地大。 6 1.3 1.3 成型缺陷：成型缺陷： (1)夹层开裂。坯体内有空隙，泥料有分层现象。夹层开裂。坯体内

6、有空隙，泥料有分层现象。 旋坯刀上下快形成凹坑或初装泥料不够，旋坯刀上下快形成凹坑或初装泥料不够， 补泥后，前后泥料结合不紧。补泥后，前后泥料结合不紧。 (2)外表开裂。外表开裂。 对复杂形状的制品，厚度急剧变化的部位。对复杂形状的制品，厚度急剧变化的部位。 加水赶光时，局部水分大，干后即裂。加水赶光时，局部水分大，干后即裂。 旋大坯时，刀上积泥太厚，刀震动，局部开裂。旋大坯时，刀上积泥太厚，刀震动，局部开裂。 7 2 2、滚压成型、滚压成型 滚压头和盛泥料的石膏模分别绕自己的轴线以一定的速度同滚压头和盛泥料的石膏模分别绕自己的轴线以一定的速度同 方向旋转，利用滚头的方向旋转，利用滚头的“滚滚

7、”和和“压压”来成型。来成型。 2.1 2.1 滚压操作滚压操作 (1)送空模。送空模。 (2)投泥投泥 (3)排泥成坯排泥成坯 (4)退滚头，取坯。退滚头，取坯。 整个工序由凸轮控制。整个工序由凸轮控制。 2.2 2.2 滚压成型的工作原理：滚压成型的工作原理： (1)滚滚压头排泥是依靠同向旋转的压头排泥是依靠同向旋转的“滚头滚头”和和“石膏模石膏模”对对 泥料的压延作用而排泥的。泥料的压延作用而排泥的。 8 特点特点 ： 滚滚压时泥料均匀展开，受力由小到大、缓和均匀，粘压时泥料均匀展开，受力由小到大、缓和均匀，粘 土颗粒不易产生集中应力，坯体的组织结构均匀。土颗粒不易产生集中应力，坯体的组

8、织结构均匀。 滚滚头与泥料的接触面积大，压力大，受力时间长，坯头与泥料的接触面积大，压力大，受力时间长，坯 体致密度、强度高。体致密度、强度高。 滚滚头和模型相对运动，表面光滑，不需加水。头和模型相对运动，表面光滑，不需加水。 (2)阳模、阴模滚压阳模、阴模滚压 阳模滚压：适于成型扁平，宽口，内表面有花纹的阳模滚压：适于成型扁平，宽口，内表面有花纹的 产品。滚压头加工的制品的非易见面（外表面）。产品。滚压头加工的制品的非易见面（外表面）。 阴模滚压：适于成型口径小的深凹制品。加工坯体阴模滚压：适于成型口径小的深凹制品。加工坯体 内表面。内表面。 (3)热滚压热滚压 为防止滚头粘泥，用热滚压。为

9、防止滚头粘泥，用热滚压。 （冷滚压，憎水材料（冷滚压，憎水材料 做滚头）做滚头） 9 2.3 滚压成型的工艺控制：滚压成型的工艺控制： (1)泥料的性能：泥料的性能： 泥料需一定的硬度泥料需一定的硬度,保证排泥的力量。保证排泥的力量。 泥料需一定的延伸量。泥料需一定的延伸量。 泥料的延伸量与其中塑性原料的多少和种类有泥料的延伸量与其中塑性原料的多少和种类有 关和水分的含量有关。关和水分的含量有关。 塑性原料太少或塑性太差或水分太少，则延伸塑性原料太少或塑性太差或水分太少，则延伸 量过小，滚压时易开裂，模型也易损坏。量过小，滚压时易开裂，模型也易损坏。 塑性原料太多或塑性太强或水分太多，则屈服塑

10、性原料太多或塑性太强或水分太多，则屈服 值过低，滚压时易粘滚，坯体易变形。值过低，滚压时易粘滚，坯体易变形。 泥料的可塑性由配方决定，一般配方确定后，泥料的可塑性由配方决定，一般配方确定后， 通过控制含水率来调节可塑性以适应滚压成型的需通过控制含水率来调节可塑性以适应滚压成型的需 要。所以要严格控制含水率要。所以要严格控制含水率。 10 阳阳模滚压时要求泥料水分少，延伸变形量稍大，可模滚压时要求泥料水分少，延伸变形量稍大，可 塑性好；塑性好； 阴阴模滚压要求泥料水分可稍高，延伸变形量可稍低。模滚压要求泥料水分可稍高，延伸变形量可稍低。 冷冷滚压时水分要少泥料塑性要好，热滚压对泥料塑滚压时水分要

11、少泥料塑性要好，热滚压对泥料塑 性要求不严。性要求不严。 (2)主轴转速主轴转速 主轴转速高，产量高，效率高。主轴转速高，产量高，效率高。 主轴转速由阳模、阴模成型和产品直径大小决定。主轴转速由阳模、阴模成型和产品直径大小决定。 阴阴模成型转速高于阳模成型的转速。模成型转速高于阳模成型的转速。 主主轴的转速随产品的直径增大而减小。轴的转速随产品的直径增大而减小。 11 (3)滚头转速滚头转速 不单独确定，而是据经验数据的转速比来确不单独确定，而是据经验数据的转速比来确 定。定。 滚头转速滚头转速 N = 主轴转速主轴转速 转速比应理解为：滚头与坯泥接触点处的线转速比应理解为：滚头与坯泥接触点处

12、的线 速度的比。速度的比。 线速度相等，纯滚压成型，坯泥不受摩擦力，线速度相等，纯滚压成型，坯泥不受摩擦力， 坯泥内部结构好，但表面不光滑。坯泥内部结构好，但表面不光滑。 线速度相差太大，表面光滑，但内部结构差。线速度相差太大，表面光滑，但内部结构差。 通常要求两个线速度有不太大的差别。通常要求两个线速度有不太大的差别。 12 2 2、4 4滚压成型常见的缺陷：滚压成型常见的缺陷： (1)粘滚头粘滚头 (2)飞泥飞泥 (3)起皱起皱 (4)花心花心 (5)刀舌（抬刀纹）刀舌（抬刀纹） 3 3 雕塑、印坯、手工拉坯雕塑、印坯、手工拉坯 雕塑：手捏，雕塑，雕刻，雕镶雕塑：手捏，雕塑，雕刻，雕镶 印

13、坯：塑性泥在石膏模中印制成坯印坯：塑性泥在石膏模中印制成坯 手工拉坯手工拉坯 13 14 4 4 塑压成型塑压成型 将可塑性坯料放在模型中常温下压制成型。将可塑性坯料放在模型中常温下压制成型。 4.14.1模型模型 （1）材料：）材料： 常用的石膏模，但其寿命短，承压小。多孔树脂常用的石膏模，但其寿命短，承压小。多孔树脂 模，多孔金属模。模，多孔金属模。 （2)2)模型的组成：模型的组成： 塑压模由上模、下模组成。上下模都由石膏模和一个金属模塑压模由上模、下模组成。上下模都由石膏模和一个金属模 框组成。金属模框箍着石膏模，对石膏模起加固和保护作用，而框组成。金属模框箍着石膏模，对石膏模起加固和

14、保护作用，而 且能保证上下模准确定位。且能保证上下模准确定位。 (3)模型的结构模型的结构 上下模间形成一个空腔，为所要求成型制品的形状。上下模上下模间形成一个空腔，为所要求成型制品的形状。上下模 留有一定的空隙，可排除余泥。石膏模外缘部位留有沟檐容纳余留有一定的空隙，可排除余泥。石膏模外缘部位留有沟檐容纳余 泥。泥。 上下模型内部都绕一根多孔纤维管，可以通压缩空气和抽真空。上下模型内部都绕一根多孔纤维管，可以通压缩空气和抽真空。 15 4.2 4.2 塑压成型的操作：塑压成型的操作： (1)将切成一定厚度的塑性泥料置于底模上。将切成一定厚度的塑性泥料置于底模上。 (2)两模对准，上下模抽真空

15、，压制成坯体。两模对准，上下模抽真空，压制成坯体。 (3)向底模内通压缩空气，坯体脱底模。同时上模抽真空，将向底模内通压缩空气，坯体脱底模。同时上模抽真空，将 坯体吸附在上模上。坯体吸附在上模上。 (4)向上模通压缩空气，使坯体脱模放在脱板上。向上模通压缩空气，使坯体脱模放在脱板上。 (5)上下模通压缩空气，使模型内水分渗出，擦干表面水分。上下模通压缩空气，使模型内水分渗出，擦干表面水分。 4.3 4.3 影响塑压成型的因素：影响塑压成型的因素： (1)模型模型 (2)沟檐的设计沟檐的设计 (3)塑压模内水分的排除塑压模内水分的排除 (4)成型压力与坯泥水分。成型压力与坯泥水分。 16 4.4

16、 4.4 塑压成型的特点：塑压成型的特点： (1)成型异形制品，多角形，方形，椭圆形鱼盘，内外成型异形制品，多角形，方形，椭圆形鱼盘，内外 带浮雕花纹的。带浮雕花纹的。 (2)成型时施加一定的压力，坯体致密度高。成型时施加一定的压力，坯体致密度高。 (3)石膏模寿命短。石膏模寿命短。 17 第二节第二节 注浆成型注浆成型 1 1 注浆成型对泥浆性能的要求：注浆成型对泥浆性能的要求： （1 1）流动性）流动性 （2 2）触变性）触变性 （3 3）稳定性）稳定性 （4 4）滤过性）滤过性 （5 5）空）空浆性浆性 （6 6）含水量少气泡少）含水量少气泡少 （7 7）成形以后的坯体强度高）成形以后的

17、坯体强度高 （8 8）成形后坯体容易脱模）成形后坯体容易脱模 18 注浆机理注浆机理 注浆过程分三个阶段：注浆过程分三个阶段： (1) 泥浆注入石膏模，石膏模吸水形成薄泥浆注入石膏模，石膏模吸水形成薄泥层泥层 动动力：石膏模的毛细管力。毛细管越细，水的力：石膏模的毛细管力。毛细管越细，水的 表面张力越大，脱水推动力越大。阻力：石膏模表面张力越大，脱水推动力越大。阻力：石膏模 和坯体。属物理脱水过程。和坯体。属物理脱水过程。 薄泥层的形成：石膏模薄泥层的形成：石膏模 颗粒间；颗粒颗粒间；颗粒颗粒颗粒 间的范德华力使颗粒吸附于石膏模，形成薄泥层间的范德华力使颗粒吸附于石膏模，形成薄泥层 。 (2)

18、 形成形成雏坯雏坯 动动力：水分的浓度差。力：水分的浓度差。 (3) 收缩脱模收缩脱模阶段阶段 19 近石膏模表面的近石膏模表面的Na粘土变为粘土变为Ca粘土，粘土， 泥浆聚沉在石膏模壁上。泥浆聚沉在石膏模壁上。 Na2SO4 是水溶性的，进入毛细管中，是水溶性的，进入毛细管中， 烘干模型时，以白色丛毛状结晶的形态烘干模型时，以白色丛毛状结晶的形态 析出。析出。 化学凝聚过程：化学凝聚过程： (1)泥浆溶解少量的泥浆溶解少量的CaSO4 (2) CaSO4和泥浆中的和泥浆中的Na粘土、硅酸钠发生离粘土、硅酸钠发生离 子交换。子交换。 Na粘土粘土+ CaSO4 Ca粘土粘土 +CaSiO3 +

19、Na2SO4 20 影响成坯速度的因素影响成坯速度的因素 1.石膏模的吸力（膏水比）石膏模的吸力（膏水比） 2.水在泥层中的渗透速度水在泥层中的渗透速度 渗透速度取决于：渗透速度取决于： 1）水的粘度）水的粘度 2）泥层结构）泥层结构 泥层结构取决于：泥层结构取决于： 固体颗粒大小和颗粒组成固体颗粒大小和颗粒组成 物料中瘠性料的比例（必要时煅烧）物料中瘠性料的比例（必要时煅烧） 泥浆的触变性，适当的触变结构有利于水分的渗透泥浆的触变性，适当的触变结构有利于水分的渗透 3.泥浆的浓度和泥浆的压力泥浆的浓度和泥浆的压力 21 22 23 2 2 基本注浆方法基本注浆方法 2.1 2.1 单面注浆（

20、空心注浆）单面注浆（空心注浆） 定义：将泥浆注入模型中，待泥浆在模型中停留一定义：将泥浆注入模型中，待泥浆在模型中停留一 段时间段时间，形成所需注件厚度时，倒出多余泥浆，随后带，形成所需注件厚度时，倒出多余泥浆，随后带 模干燥，待模干燥，待 注件干燥收缩后脱模，取出注件。注件干燥收缩后脱模，取出注件。 2.1.1 2.1.1 工艺特点工艺特点： 坯体脱模水分：坯体脱模水分：1520% 坯体外形：模型工作面决定。坯体外形：模型工作面决定。 坯体厚度：吸浆时间决定。坯体厚度：吸浆时间决定。 2.1.2 2.1.2 操作：操作： (1)模型工作面清扫干净，不留干泥或灰尘。模型工作面清扫干净，不留干泥

21、或灰尘。 (2)模型装配好。不留缝隙。模型装配好。不留缝隙。 (3)倒入泥浆。倒入泥浆。 24 (4)倒出余泥。倒出余泥。 (5)带模干燥带模干燥 (6)脱模，取模。脱模，取模。 2.2 2.2 双面注浆（实心注浆）双面注浆（实心注浆） 定义：定义：是将泥浆注入两石膏模之间（模型与模是将泥浆注入两石膏模之间（模型与模 芯）的空穴中，泥浆被模型与模芯的工作面两芯）的空穴中，泥浆被模型与模芯的工作面两 面吸水。面吸水。 2.2.1 2.2.1 工艺特点：工艺特点： (1)泥浆水分含量比单面注浆要小。泥浆水分含量比单面注浆要小。 (2)厚度由模型和模芯之间尺寸决定厚度由模型和模芯之间尺寸决定。 (3

22、)注浆时间短。注浆时间短。 (4)壁厚的产品。壁厚的产品。 (5)均匀性差。坯体中心致密度差。均匀性差。坯体中心致密度差。 25 2.2.2 操作操作 (1)模型工作面清扫干净，不留干泥或灰尘模型工作面清扫干净，不留干泥或灰尘 (2)模型装配好。不留缝隙模型装配好。不留缝隙 (3)倒入泥浆倒入泥浆 (4)补泥浆补泥浆 (5)带模干燥带模干燥 (6)脱模脱模 (7)干燥模型备用干燥模型备用 26 2.3 2.3 强化注浆强化注浆 人为的施加外力，加速注浆过程的进行，提高吸浆速度，人为的施加外力，加速注浆过程的进行，提高吸浆速度， 改善坯体的性能（强度，均匀性）改善坯体的性能（强度，均匀性） 2.

23、3.12.3.1真空注浆真空注浆 在模型外抽真空，或将加固后的石膏模放在真空室中负压在模型外抽真空，或将加固后的石膏模放在真空室中负压 操作，以增大石膏模内外压差，提高注浆成型时的推动力，提操作，以增大石膏模内外压差，提高注浆成型时的推动力，提 高吸浆速度，缩短坯体形成时间，提高坯体致密度和强度，同高吸浆速度，缩短坯体形成时间，提高坯体致密度和强度，同 时减少坯体的气孔和针孔。时减少坯体的气孔和针孔。 2.3.2 2.3.2 离心注浆离心注浆 向旋转的模型中注入泥浆，泥浆受离心力的作用，紧靠模向旋转的模型中注入泥浆，泥浆受离心力的作用，紧靠模 型脱水形成致密坯体。泥浆中的气泡轻，旋转时集中在中

24、间，型脱水形成致密坯体。泥浆中的气泡轻，旋转时集中在中间， 最后气泡破裂排除。最后气泡破裂排除。 离心注浆可提高吸浆速度，提高产品质量。离心注浆可提高吸浆速度，提高产品质量。 要求：泥浆中固体颗粒直径相近，否则，组织结构不匀，要求：泥浆中固体颗粒直径相近，否则，组织结构不匀， 收缩不一致。收缩不一致。 27 2.3.3 2.3.3 压力注浆压力注浆 高压注浆（高压注浆（0.4MP)，中压注浆，中压注浆(0.150.4MP)， 微压注浆微压注浆(0.05MP)。 压压力注浆对模型要求较高。力注浆对模型要求较高。 微微压注浆压注浆 : 压力由泥浆槽的高度决定。压力由泥浆槽的高度决定。 微微压注浆的

25、特点：压注浆的特点： 提高生产效率，缩短成型周期。提高生产效率，缩短成型周期。 减少成型缺陷减少成型缺陷 减少坯体气泡、提高制品质量减少坯体气泡、提高制品质量 设备简单，投资少。设备简单，投资少。 28 2.3.4 2.3.4 热压铸成型热压铸成型 特殊的注浆成型方法，用于瘠性料的特种瓷，电子陶特殊的注浆成型方法，用于瘠性料的特种瓷，电子陶 瓷，氧化物陶瓷和金属陶瓷。瓷，氧化物陶瓷和金属陶瓷。 以有机结合剂为分散介质，固体颗粒为分散相，在一以有机结合剂为分散介质，固体颗粒为分散相，在一 定温度（定温度（7085）配成料浆，在金属模具中成型。）配成料浆，在金属模具中成型。 2.3.4.1 2.3.4.1 工艺过程工艺过程 (1)制蜡浆制蜡浆 蜡浆组成：粉料，塑化剂（石蜡）