塑料的压缩成形工艺 课程设计.docx
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塑料的压缩成形工艺课程设计
塑料压缩成型工艺论文
塑料成型工艺及模具设计
姓名曹杨军
学号201115010216
班级机自11102班
指导老师蔡悦华
制作时间2014年6月
成绩评定
目录
摘要1
第1章塑料压缩模塑工艺2
1.1压缩成型原理2
1.2压缩成型工艺过程2
1.3压缩成型概述5
第2章压缩模的种类及选用原则6
2.1压缩模的种类6
2.2压缩模的特点归纳7
2.3压缩模的选用原则9
第3章模压设备11
3.1模压设备作用11
3.2模压设备的种类11
第4章压缩模塑工艺条件12
4.1成型压力12
4.2成型温度13
4.3成型时间14
第5章热固性塑料压缩成型常见问题及解决办法14
参考文献.16
塑料的压缩成形工艺
摘要
压缩成型又称为模压成型或压制成型。
压缩成型所用设备为压力机。
压缩成型是热固性塑料成型的一种方法，主要用于热固性塑料的成型，也可以用于热塑性塑料的成型。
将塑料加入高温的型腔和加料室，然后以一定的速度将模具闭合，塑料在热和压力的作用下熔融流动，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，生成不熔不溶的体型化合物，塑料因而固化，成为具有一定形状的制品，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.用于压缩成型的塑料有：
酚醛塑料、氨基塑料、不饱和聚酯塑料、聚酰亚胺等。
前言
塑料有很多加工成型方法，例如注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型，还有一些其他成型方法。
压制成型是其中应用最悠久的工艺之一，但同时又是年轻富有朝气并具有广阔应用前景的塑料加工技术。
近年来随着科学技术的进步，新工艺、新材料的层出不穷，使压制成型制品的范围不断扩大。
例如，在复合材料的模压成型工艺中，团状模塑料和片状模塑料的发展就取得了令人瞩目的成就，它们在复合材料中的占有量已达到40%以上，广泛用于机械零件、电工器材、汽车部件、化工及日常生活等诸多领域。
塑料的品种很多，成型加工的方法也很多，哪种塑料选用何种成型方法，需根据塑料的种类、制品的形状、经济上的合理等条件来决定。
但其操作原理无非是加料、合模、脱模这三个基本过程。
虽然仅有三个阶段，但对成型加工不能这样简单理解，要能制造出合格的制品，并非容易，而是应该努力了解成型过程的技术以及长年积累的实践经验。
压缩成型中塑料被直接放入型腔，这种模具可以比其它模具更为简单。
浇口及浇道就不需要了。
这样还会节约材料，因为（在其它模具中）清理浇口和熔渣将会损失一部分热固性塑料。
用于压缩成形的压机通常是立式液压机。
一台大型压机可能需要操作员全程关注；不过对于小型压机来说，数台压机只需要一个操作员。
这些小型压机布置便利，以便操作员能够挨个操作。
当它再次回到某台压机时，模具已准备好开模了。
第1章塑料压缩模塑工艺
1.1压缩成型原理
将塑料加入高温的型腔和加料室，然后以一定的速度将模具闭合，塑料在热和压力的作用下熔融流动，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，生成不熔不溶的体型化合物，塑料因而固化，成为具有一定形状的制品，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。
1.2压缩成型工艺过程
压缩成型的方法很多，如模压法、层压法、低压接触法等，本内容仅介绍模压法。
其模压成型的工艺如下图所示。
由图所知，整个模压工艺过程包括成型前的准备及模压过程两部分。
1.2.1压前的准备
（1）预压
预压方法：
为方便操作和提高塑件的质量，先用预压模将粉状、纤维状的塑料粉在预压机上压成重量一定、形状一致的锭料。
采用预压锭料的优点
1.加料快而准确
2.降低压缩率，减小压料腔尺寸，空气含量少，不仅传热快且气泡少。
3.锭料与塑件形状类似，便于成型复杂或带细小嵌件的塑件。
4.可提高预热温度，缩短预热和固化时间。
5.避免加料过程粉尘飞扬，改善劳动条件。
生产过程复杂，实际生产中一般不进行预压。
（2）预热和干燥
塑料成型前加热的目的：
去除水分和挥发物——干燥
为压缩模提供热塑料——预热
塑料成型前加热的方法：
塑料预热的方法目前主要有下列几种，
（1）模内预热。
（2）电热烘箱预热。
（3）红外线预热。
（4）高频预热。
（5）螺杆混练预热。
（6）魏波炉预热。
建议（4），（5），（6）为最理想。
1.2.2模压过程
加料：
加料就是在型腔内加入已预热的定量的塑料。
塑料在不同温度下其主要成份高分子合成树脂表现出三种力学聚集状态，在温度较低时，分子间的作用力很大，除少数分子链节有些活动外，长链分子的运动基本被冻结，整个聚集物处于一种脚性状态，形变也很小，这时表现为玻璃态。
当温度上升，分子热运动增大，塑料体积膨胀，分子链段也开始活动，并能产生位移，这时塑料呈现柔软而富有弹性的物质则称高弹态。
如果温度继续上升直到整个塑料大分子链都能移动而开始塑性流动，则称为粘流态。
合模：
加料后即进行闭模。
塑料是加入热模中受热软化成为粘流状态并同时加压流动成型。
由这个过程可知，模压周期应尽量短些。
合模应分两步：
当凸模尚未接触塑料之前，为了缩短模压周期，避免塑料在合模之前发生化学反应，应尽量加快速度；当凸模触及塑料后，速度放慢，以避免嵌件及成型零件的损坏。
排气：
由于象酚醛塑料氨基塑科在压缩成型缩聚固化反应过程中产生小分子物质如术等，所以要将这些小分子气体排放出模外，排气不但可以缩短固化时间，而且还有利制品性能和表现质量的提高，排气一般在闭模后1O秒钟之后进行，次数和时问应按需要而定，通常排气次数一至二次，每次时间几秒到1O几秒。
又如不饱和聚酯塑料在固化过程中不产生小分子，所以就不需要排气，总之除产生小分子以外。
塑料仍有水份和空气存在，需要排除。
固化：
热塑性塑料的固化只需将模具冷却，而热固性塑料的固化是在一定温度的模具中保持一定时间才能达到固化}固化速度不快的塑料，有时也不必将整个固化过程放在模内完成，而只需制品完整地脱模即可，因为太长的固化时间会降低生产率。
至于在何种温度、时间、压力条件下固化最理想，就要取决于塑料的温度。
保压时间：
从压模闭合加压至卸压取出塑件所用的时间。
保压时间长短受塑料类型、预热情况、塑件形状及压缩程度的影响。
固化阶段的要求：
在成型压力与温度下保持一定的时间，使交联反应进行到要求的程度。
脱模：
脱模方法有机动和手动推出脱模两种。
热塑性塑料的成型主要是根据受热软化，受压流动充模，制品在一定的模温的模具中冷却一定时间固化定型，整个过程是一种物理变化过程，热固性塑科同样也是受热软化，受压流动充模，但它须在一定温度范围内的模其中，进行由线型小分子变成体型大分子的化学变化，而这种变化完成的程度与模具结构、材料的导热性、制品的厚度，加热方法、成型温度、压力有关，硬化速度还应适合成型方法的要求，如热固性塑料注射成型时，就要求塑料在料筒中硬化速度缓慢而不损失流动性，注A模内又要快速固化。
我们还可以选择必要的手段来了解硬化程度如目测法，就是看制品是否变形，脱摸是否顺利，制品表面是否光滑I用物理的方法可以测定制品的吸术性是否小，硬度、电性能是否好，用化学的方法可以看其在丙酮中的溶解性。
除上述主要的工艺特性外，如塑料的比容，压缩率、结晶性、挥发份含量，吸湿性等特性，我们在成型加工过程中都应很好了解和掌握，才能制得我们所需要的塑料制品。
1.2.3模压后处理
⑴模具清理
用铜铲或压缩空气清理，以免损模具外观。
⑵整形去应力
对薄壁易变形件：
在整形模中冷却。
大型、厚壁件：
脱模后放入一定温度的油池或烘箱中缓慢冷却，或者进行退火处理。
⑶修饰抛光
去飞边、毛刺、表面抛光
⑷特殊处理
二次加工：
防潮、美观（电镀、喷涂）。
1.3压缩成型概述
1.3.1压缩模模具结构
1.3.2压缩成型特点
（1）塑料直接加入型腔，加料腔是型腔的延伸。
（2）模具加料时是敞开的，只是在最终成型时才完全闭合。
（3）压力通过凸模直接传给塑料。
（4）有利于成型流动性较差的以纤维为填料的聚合物。
（5）不能压制带有精细、易断嵌件及较多嵌件的塑件。
（6）模具比较简单，没有浇注系统，也不需复杂的推出装置。
1.3.3压缩成型优势
（1）操作简单，模具结构简单。
（2）没有浇注系统，料耗少
（3）可压制较大平面塑件或一次压制多个塑件
（4）生产周期长、效率低。
第2章压缩模的种类及选用原则
2.1压缩模的种类
按压缩模加料室的形式分类，可将压缩成形的模具分为四种基本类型，即：
不溢式压缩模、溢式压缩模和半溢式压缩模。
（与我国的分类稍有区别。
）在不溢式压缩模中，安装于上模的柱塞会进入下模型腔。
由于在下模型腔中没有台阶或挡块，柱塞将完全压在塑料上，并把所有的压力施加到塑料上。
这样可得到具有良好的电学（指介电性）和物理学性能的致密塑件。
加入型腔的塑料必须准确计量，因为塑料的多少决定了制件的厚度。
台阶不溢式压缩模类似于不溢式压缩模，但在预定的位置（指在高度上）添加了台阶来限制柱塞的行程。
在这种情况下，台阶吸收了施加在塑件上的部分压力。
塑件的厚度可以精确控制，但是密度变化相当大。
在溢式压缩模中，上、下模中设置了溢料边。
当上模在塑料上施加压力时，多余的塑料被挤到溢料边中，形成飞边。
接着飞边被进一步压缩、硬化，最后将阻止上模下行。
通常要控制加料使其有少许余量，以确保足够的压力来生产致密的塑件。
这类模具在生产中应用广泛，因为它的制造相对容易，并能控制塑件的厚度和致密度使其接近要求。
半溢式压缩模是溢式和台阶不溢式压缩模的综合体。
除了溢料边之外，还加进一个台阶来限制上模的行程。
2.2压缩模特点归纳
2.2.1不溢式压缩模特点:
Ø加料腔是型腔向上的延续部分;
Ø无挤压面;
Ø凸模与加料腔有小间隙的配合塑件密度大、质量高;
Ø对塑料要求不严;
Ø塑件飞边薄且呈垂直状易于去除;
Ø加料量必须精确，高度尺寸难于保证;
Ø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，必须设推出机构；
Ø模具必须设置推出机构；
Ø一般为单型腔，生产效率低。
2.2.2半溢式压缩模特点:
Ø加料腔是型腔向上的扩大延续部分
Ø有挤压面
Ø不必严格控制加料量
Ø不会伤及凹模侧壁
Ø塑件外形复杂时，凸模和加料腔的形状可以简化；
Ø不适用于压制布片或纤维填料的塑料。
2.2.3溢式压缩模特点:
Ø无加料腔
Ø凸模与凹模无配合部分
Ø有环形挤压面
Ø结构简单，成本低
Ø塑件易取出，易排气
Ø安放嵌件方便
Ø加料量无严格要求
Ø模具寿命长
Ø合模太快时，塑料易溢出，浪费原料；合模太慢时，易造成非边增厚；
Ø水平状的非边难于去除，且影响塑件外观；
Ø凸、凹模配合精度较低；
Ø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。
2.3压缩模的选用原则
（1）塑件批量大，选用固定式模具；批量中等，选用半固定式或固定式模具；小批量或试生产时选用移动式模具。
（2）水平分型面模具结构简单，操作方便，可优先选用，只要塑件结构许可，应尽量避免选用垂直分型面模具。
（3）对流动性差的塑料，且塑件形状复杂时可选不溢（封闭）式模具；当塑件高度尺寸要求高，且带有小型嵌件时，可选用半溢式模具；当外形简单，且大而扁平的盘形塑件可选用溢式（敞开）模具。
第3章模压设备
3.1模压设备作用
合模、开模、顶件、提供所需的压力、某些情况下也传递压缩过程中所需的热量
3.2模压设备的种类
按传动方式分：
机械式压机、螺旋式压力机、液压机、水压机和油压机。
液压机按机身结构分，框架式：
用于中小型压机；立柱式：
用于大中型压机。
液压机按加压形式分，上压式：
工作液缸位于上端，下部是固定工作台。
下压式：
工作液缸位于下端，操作不便，很少使用。
为了保证压缩模塑的正常进行，应选用适当的压机，并校核模具与压机的关系。
第4章压缩模塑工艺条件
要生产出高质量塑件，除了合理的模具结构，还要正确选择工艺条件。
模压压力（成型压力）
模压温度（成型温度）
模压时间
4.1成型压力
成型压力——指压缩塑件时凸模对塑料熔体和固化时在分型面单位投影面积上的压力（单位MPa）
较高的压力能使流动性增大并得到密度大的制品，每种塑料由于树脂填料的不同，所需的成型压力也各异，如酚醛玻璃纤维模压塑料的成型压力要450±50千克／厘米木粉填料为250l斗50千克／厘米而湿法生产的不饱和聚酯压塑料则需70～150千克／厘米就够了，过高的成型压力对设备，摸具都是不利的，而且在较高的成型压力下制得制品，脆性提高，韧性下降。
相反过低的成型压力会使制品疏松缺料、影响成型压力变化的因素还有如；
（1）成型材料中树脂含量增加，压力就比较低I
（2）树脂缩台变低I压力就比较低；
（3）含水份多的成型材料流动性好，压力就比较低
（4）制品形状如平板形压力就小而薄壁较高的园简形压力就要高}
（5）由于不同制品的投影面积不相同，
但每种成型塑料都有它们自己的单位压力，投影面积大的压力就高。
施加成型压力的目的：
使塑料充满型腔
使粘流态物质在一定压力下固化
克服塑料在成型过程中产生的各种顶模力
使模具闭合，防止飞边
4.2成型温度
成型温度——指压缩时所需的模具温度，对塑件质量、模压时间影响很大
热固性塑料的模内温度高于模具温度
4.3成型时间
模压时间——指塑料在闭合模具中固化变硬所需的时间。
与塑料品种、含水量、塑件形状尺寸、成型温度、压缩模具结构、预压预热、成型压力等因素有关。
成型时间：
是指塑料加入模具型腔待模具闭合并加到规定压力开始到制品出模的时间每种压塑料都有规定单位成型时间是有差异的，一般均在0．8～2．5分中之间，塑料压制件的成型时间计算原理是最厚部分壁厚乘以所用塑料单位成型时间即得。
成型时间过短，塑料硬化不好，制品极易变形，起泡表面灰暗无光，严重影响制品性
能。
压制时间太长，生产效率差，制品发晦，极易粘模，也会影响制品性能，为了提高生产
效率，缩短成型时间，但又不影响制品性能，可采用快固化塑料来压制品之外，最有效的
办法是塑料预热。
第5章热固性塑料压缩成型常见问题及解决办法
参考文献：
1.《塑料成型工艺及模具设计》
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