第4章壓縮成型工藝與壓縮模設計壓縮成型原理和工藝過程4.1壓縮模具結構及分類4.2

壓縮成型設備

4.3壓縮模的設計4.44.1壓縮成型原理和工藝過程壓縮成型也稱為壓塑成型，一般用于生產熱固性塑件，這些塑件用于機械零部件、電器絕緣件和日常生活用品。對于熱塑性塑料，由于壓縮成型的生產周期長，效率低，同時模具易損壞，所以生產中很少采用，僅在塑料制件較大時才采用。

壓縮成型原理是：將粉狀、粒狀、片狀、團狀碎屑狀、纖維狀的熱固性塑料原料放入敞開的模具加料室中，然后合模加熱使塑料熔化，在合模壓力作用下，熔融塑料充滿模腔，同時模腔中的塑料產生化學交聯反應，最終經過固化成為具有一定形狀的塑件。4.1.1壓縮成型原理和特點1．壓縮成型原理2．壓縮成型的特點壓縮成型與注射成型相比，優點是沒有澆注系統，料耗少，使用的設備和模具比較簡單低廉，易于成型面積較大的塑件和流動性較差如以纖維為填料的塑件，且塑件收縮小、變形小，各向性能比較均勻。缺點是生產周期長，生產率低，勞動強度大，難以實現自動化，不易成型形狀復雜、壁厚相差較大的塑件，也不易成型高精度的塑件和帶有易斷嵌件的塑件。（1）預壓為了成型操作時的方便和提高塑件的質量，在室溫下將熱固性塑料原料用預壓模在預壓機上壓成質量一定、形狀相似的型坯。

（2）預熱和干燥目的是除去其中的水份及其他揮發物，同時提高料溫，提高塑件內部固化的均勻性，便于縮短壓縮成型周期。4.1.2壓縮成型工藝過程1．壓縮成型的準備工作2．壓縮成型工藝過程

熱固性塑料的壓縮成型工藝過程可以分為六個階段。（1）安放嵌件（2）加料（3）合模（4）排氣（5）固化（6）脫模3．壓縮成型后的處理

（1）清理模具。塑件成型脫模后，模內會留有一些脫落的碎料或飛邊等，這些殘留物如果壓入再次成型的塑件中，會嚴重影響塑件的質量甚至造成廢品。清理模具時應用銅質工具除去模腔內的碎料或飛邊，然后用壓縮空氣將其吹凈。（2）塑件后處理。熱固性塑件脫模后經常在較高的溫度（比成型溫度高10℃～50℃）下保溫一段時間，使其固化更完全，同時減小或消除塑件的內應力，減少水分及其他揮發物。后處理的方法與注射成型塑件相似。

壓縮成型溫度是指壓縮成型時所需要的模具溫度。它是使熱固性塑料流動、充模并最后固化成型的主要影響因素，決定了成型過程中聚合物交聯反應的速度，從而影響塑件的最終性能。熱固性塑料受熱時，其黏度或流動性會發生很大變化。在一定范圍內提高模具溫度，可使熱固性塑料的固化速度加快，固化時間縮短。但是模具溫度過高，會使塑料流動性迅速下降，造成充模不滿，特別是成型形狀復雜、壁薄、深度大的塑件更為明顯。常見的熱固性塑料的壓縮成型溫度見表4.1。4.1.3壓縮成型工藝參數1．壓縮成型溫度2．壓縮成型壓力壓縮成型壓力是指壓縮時液壓機通過凸模對塑料熔體充滿型腔和固化時在分型面單位投影面積上施加的壓力。壓縮成型壓力可以采用以下公式計算：p＝PbπD2/4A

壓縮成型壓力的大小與塑料種類、塑件形狀、塑件結構及模具溫度有關。3．壓縮時間壓縮時間是指模具從閉合到模具開啟的一段時間，即塑料從充滿型腔到固化成型為塑件，在模腔內停留的時間。壓縮時間與塑件種類、塑件形狀、壓縮成型壓力和溫度以及操作步驟等因素有關。塑料的流動性差，固化速度慢，水分和揮發物含量多，塑料未經預熱或預壓，則壓縮時間要長一些。塑件厚度大，壓縮時間也要長一些，否則會造成塑件內部固化不足。4.2壓縮結構及分類

壓縮成型模具簡稱為壓縮膜。壓縮?？梢苑譃閮纱蟛糠郑汗潭ㄔ趬毫C模板上的上模和固定在壓力機工作臺上的下模，兩大部分依靠導柱6導向開合。上下模閉合使裝于加料室和型腔中的塑料受熱受壓，成為熔融狀態并充滿整個型腔。當塑件固化成型后開模，上模部分上移，上凸模3脫離下模一段距離，手工將側型芯20抽出，推桿11將塑件推出模外。4.2.1壓縮模的基本結構

成型零件是直接成型塑件的零件。成型零件由上凸模3、下凸模8、凹模4、側型芯20、型芯7組成。上凸模3、下凸模8、凹模4構成模具型腔，是直接成型塑件的部位。

1．成型零件2．加料室加料室是指凹模的上半部。由于塑料原料與塑件相比具有較小的密度，塑件成型前單靠型腔無法容納全部原料，因此，在型腔之上設有一段加料室。

3．導向機構導向機構由布置在模具上模周邊的四根導柱6和下模的導套9組成。導向機構的作用是保證上、下合模的對中性。為了保證推出機構上下運動平穩，該模具在下模座板16上還設有兩根推板導柱14，在推板17、推桿固定板19上裝有推板導套15。

4．側向分抽型芯機構與注射成型模具一樣，當壓縮成型帶有側孔和側凹的塑件時，模具必須設有側向分型抽型芯機構，塑件才能脫出。由于塑件帶有側孔，在頂出前先用手轉動絲桿抽出側型芯20。

5．脫模機構壓縮模中一般都要設置脫模機構（推出機構），它的作用是將塑件脫出模腔。壓縮模的脫模機構與注射模具相似。脫模機構由推桿11、推桿固定板19、推板17、壓力機頂桿18等零件組成。6．加熱系統熱固性塑料壓縮成型需要在較高溫度下進行，因此模具必須加熱。常見的加熱方式有：電加熱、蒸汽加熱、煤氣或天然氣加熱，但電加熱最為普遍。在加熱板5、10中設計有加熱孔，加熱孔中插入電熱棒，分別對上凸模、下凸模和凹模進行加熱。

（1）移動式壓縮膜移動式壓縮膜不固定在壓力機上，塑件成型后將模具移出壓力機，用專門卸模工具開模取出塑件。（2）半固定式壓縮膜半固定式壓縮膜的上糢一般固定在壓力機上，下?？裳貙к壱苿樱枚ㄎ粔K定位；也可根據需要采用下模固定的形式。

4.2.2壓縮成型模具的分類1．按模具在壓力機上的固定方式分類（3）固定式壓縮膜固定式壓縮膜的上下模分別固定在壓力機所上下工作臺上。開模、閉模、推出等動作都在機內完成，因此生產效率高、操作簡單、勞動強度小、開模振動小、模具壽命長，但是模具結構復雜、成本高，且安裝嵌件不方便。它適用于成型批量較大或尺寸較大的塑件。2．按上、下模配合結構特征分類（1）溢式壓縮膜溢式壓縮膜無單獨的加料室，型腔本身作為加料室，型腔高度h等于塑件高度。溢式壓縮膜的凸模和凹模的配合完全靠導柱定位，沒有其他的配合面，所以塑件的徑向壁厚尺寸精度不高。溢式壓縮膜結構簡單，造價低廉、耐用，塑件容易取出，安裝嵌件方便，特別是扁平塑件可以不設推出機構。

（2）不溢式壓縮膜不溢式壓縮膜的加料室為型腔上部截面的延續，無擠壓面，理論上壓力機所施加的壓力將全部作用在制件上，塑料的溢出量很少。由于不溢式壓縮膜的溢料量很少，加料量將直接影響制件的高度尺寸，所以每模加料都必須準確稱量。不溢式壓縮膜必須設推出裝置，否則制件很難取出。不溢式壓縮膜適用于成型體積大、流動性差的塑料。（3）半溢式壓縮膜半溢式壓縮膜在型腔上方設有截面尺寸大于塑件尺寸的加料室，加料室和型腔的分界處有一環形擠壓面，。凸模與加料室之間是間隙配合，凸模在四周開有溢料槽，凸模下壓到與擠壓面接觸時為止。這種模具兼有溢式壓縮膜和不溢式壓縮膜的優點，塑件徑向壁厚尺寸和高度尺寸的精度均較高，塑件密度較高，模具壽命長，塑件脫模容易，在生產中被廣泛采用。

液壓機的種類很多，按機架結構可以分為框架式液壓機和立柱式液壓機，框架式一般用于中、小型液壓機，立柱式一般用于大、中型液壓機。按施壓油缸所在位置可以分為上壓式液壓機和下壓式液壓機，壓制一般的塑料制件常采用上壓式液壓機，壓制大型塑料層壓板可采用下壓式液壓機；按操作方式可以分為手動、半自動、全自動液壓機。按工作液體的種類可以分為以液壓油驅動的油壓機和油水乳化液驅動的水壓機。4.3.1液壓機的種類和結構4.3壓縮成型設備1．壓力機公稱壓力的校核壓制塑件所需的總成型壓力應小于或等于壓力機公稱壓力。成型壓力是指塑料壓縮成型時所需的壓力，它與塑件幾何形狀、水平投影面積、成型工藝等因素有關。成型壓力與壓力機公稱壓力的關系必須滿足式（4-2）。

FM≤KFP4.3.2壓力機有關參數的校核當選擇需要的壓力機公稱壓力時，將式（4-3）帶入式（4-2），可得

FP

≥

當確定壓力機后，就可以按照式（4-5）確定型腔的數目

n

≤開模力可以按下式計算：Fk＝kFM脫模力可以按下式計算：Ft＝AcPf2．開模力和脫模力的校核為了使模具正常工作,,必須使模具閉合高度和開模行程與壓力機上下工作臺之間的最大和最小開距以及活動壓板的工作行程相適應，即：hmin≤h≤hmax3．模具閉合高度與開模行程的校核壓縮模具的寬度應小于壓力機立柱或框架之間的距離，以使模具能順利地通過。壓縮模具的最大外形尺寸不宜超過壓力機工作臺面尺寸，否則無法安裝固定模具。壓力機的滑塊底面和工作臺面上常開設有相互平行或對角線交叉的T形槽，壓縮模的上下模座可以直接用T形槽中的螺栓緊固聯接。也可以用T形槽中的螺栓和壓板壓緊固定，4．壓力機工作臺面結構與尺寸的校核

固定式壓縮模塑件的推出，一般由壓力機頂出機構驅動模具推出機構來完成。因此模具的推出機構應與壓力機頂出機構相適應，即推出塑件所需要的行程小于壓力機最大頂出行程，同時壓力機的頂出行程必須保證塑件能被推出型腔，并高出型腔表面10mm以上，以便取出塑件。

l＝h1＋hs

＋（10～15）≤L5．壓力機頂出機構的校核

（1）應有利于壓力的傳遞；（2）應便于加料；（3）應便于安裝和固定嵌件；（4）應保證凸模強度；（5）應使長型芯位于加壓方向；（6）應保證重要尺寸精度；（7）應便于塑料的流動。4.4.1塑件在模具內加壓方向的確定4.4壓縮模的設計

溢式壓縮模凸、凹模沒有配合段，在分型面水平接觸。為了減少溢料量，接觸面要光滑平整；為了減少飛邊的厚度，接觸面不宜太大，通常將接觸面設計成一個環形面，寬度為3～5mm，過剩的塑料可以從環形面溢出，所以該面也稱為溢料面或擠壓面。在環形面之外再增加承壓面或在型腔周圍距邊緣3～5mm處開設溢料槽，槽以外為承壓面，槽以內為溢料面。4.4.2凸模與凹模配合的結構形式1．溢式壓縮模凸、凹模配合的結構形式2．不溢式壓縮膜凸、凹模配合的結構形式不溢式壓縮膜的加料室截面尺寸與型腔截面尺寸相同，二者之間不存擠壓面，所以配合間隙不宜過小，否則壓制時型腔內氣體無法通暢地排除，不僅影響塑件質量，而且由于壓縮膜是在高溫下使用，配合間隙小，凸、凹模極易咬死、擦傷。反之，配合間隙也不宜過大，否則會造成嚴重的溢料，不但影響塑件的質量，還會由于溢料粘接而使開模困難。3．半溢式壓縮膜凸、凹模配合的結構形式半溢式壓縮膜的最大特點是帶有水平的擠壓面。擠壓面的寬度不宜太小，否則，壓制時所承受的單位壓力太大，會造成凹模邊緣向內傾斜而形成倒錐，不僅會影響塑件的尺寸精度，也會阻礙塑件順利脫模。為了使壓力機的余壓不至于全部由擠壓面承受，凹模上端面必須設計有承壓塊。

V料＝mν＝Vρν

塑料體積的計算也可胺塑料原料在成型時的體積壓縮比來計算：V料＝VK

4.4.3加料室尺寸的計算1．塑料體積的計算2．加料室的高度尺寸

（1）不溢式壓縮膜加料室的高度尺寸一般塑件，其加料室高度尺寸H按照下式計算：

H＝（V料＋V1）

/A＋（0.5～1.0）（2）半溢式壓縮膜加料室的高度尺寸當塑件在加料室下邊成型，其加料室高度尺寸為：H＝（V料－V0）

/A＋（0.5～1.0）（3）多型腔壓縮膜加料室高度計算其加料室的高度尺寸為：

H＝（V料－nVd

）

/A＋（0.5～1.0）

導向機構由導柱和導套等零件組成，作用是在開模和閉模過程中保證凸模的運動方向與加壓方向平行，避免凸、凹模邊緣碰傷；保證頂出機構按照正確方向運動，并在頂出時可承受一部分側向力。此外，通過導柱位置的恰當布置，還可以起到定位作用。4.4.4導向機構的設計壓縮模的導向機構主要有以下幾種形式。1．導柱—導孔式導柱—導孔式導向機構如圖4.21所示，此結構簡單，不用導套，直接用導孔導向。主要用于移動式模具的上、下模導向。2．導柱—導套式導柱—導套式導向機構如圖4.22所示，基本上與塑料注射模導向機構相同，主要用于固定式模架上，其導向精度較高。3．導柱—頂出式導柱—頂出式導向機構如圖4.23所示，其導柱與導套除做導向外，導柱還兼頂桿作用，主要用于固定式模具的頂出系統。4．定位式導向機構定位式導向機構如圖4.24所示，主要用于垂直分型面的拼塊模腔的定位和導向。

常用塑件脫模方法有手動、機動、氣動等方法。手動脫模是指利用手工使脫模機構推出制件。機動脫模是指利用設備的頂出活塞或開模力使脫模機構推出制件。氣動脫模是指利用制件與模壁之間因收縮而產生的間隙，吹入壓縮空氣，使制件升起而脫模。4.4.5脫模機構的設計1．塑件脫模方法（1）間接連接。壓力機的頂桿與壓縮模的推出機構不直接相連，如圖4.25所示。如果壓力機頂桿能伸出壓力機工作臺面，且伸出高度足夠時，將壓縮模裝好后直接調節頂桿頂出距離即可。（2）直接連接。壓力機的頂桿與壓縮模的推出機構直接相連，如圖4.26所示。2．壓縮模推出機構與壓力機頂出桿的連接方式

（1）推桿推出機構推桿推出機構是壓制熱固性塑件最常用的推出機構。（2）推管推出機構推管推出機構主要用于