模壓成型方法及設(shè)備之模壓成型設(shè)備
模壓生產(chǎn)的主要設(shè)備是液壓機(jī),液壓機(jī)在壓制過程中的作用是通過模具對(duì)塑料施加壓力、開啟模具和頂出制品。
模壓成型主要用于熱固性塑料的成型。對(duì)于熱塑性塑料,由于需要預(yù)先制取坯料,需要交替地加熱再冷卻,故生產(chǎn)周期長(zhǎng),生產(chǎn)效率低,能耗大,而且不能壓制形狀復(fù)雜和尺寸較為精確的制品, 因此一般趨向于采用更經(jīng)濟(jì)的注射成型。
模壓用的壓制成塑機(jī)(簡(jiǎn)稱壓機(jī)),為液壓式壓機(jī),其壓制能力以公稱噸數(shù)表示,一般有40t ﹑63t ﹑ 1OOt ﹑ 160t﹑ 200t﹑ 250t﹑ 400t﹑500t 等系列規(guī)格壓機(jī)。多層壓機(jī)有千噸以上。壓機(jī)規(guī)格的主要內(nèi)容包括操作噸位、頂出噸位、固定壓模用的模板尺寸和操作活塞、頂出活塞的行程等。一般壓機(jī)的上下模板裝有加熱和冷卻裝置。小型制件可以用冷壓機(jī)(不加熱,只通冷卻水)專作定型冷卻用,用加熱壓機(jī)專作熱塑化用,這樣可以節(jié)能。
壓機(jī)按自動(dòng)化程度可分為手板壓機(jī)、半自動(dòng)壓機(jī)、全自動(dòng)壓機(jī);按平板的層數(shù)可分為雙層和多層壓機(jī)。 (1)液壓機(jī)工作原理液壓機(jī)所示是以液壓傳遞為動(dòng)力的壓力機(jī)械。壓制時(shí),首先把塑料加入敞開的模具內(nèi),隨后向
工作油缸通入壓力油,活塞連同活動(dòng)橫梁以立柱為導(dǎo)向,向下(或向上)運(yùn)動(dòng), 進(jìn)行閉模,最終把液壓機(jī)產(chǎn)生的力傳遞給模具并作用在塑料上。模具內(nèi)的塑料,在熱的作用下熔融和軟化,借助液壓機(jī)所施壓力充滿模具并進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。為了排出塑料在縮合反應(yīng)時(shí)所產(chǎn)生的水分及其他揮發(fā)物,保證制品的質(zhì)量,需要進(jìn)行卸壓排氣。隨即升壓并加以保持, 此時(shí)塑料中的樹脂繼續(xù)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng), 經(jīng)一定時(shí)間后,便形成了不溶不熔的堅(jiān)硬固體狀態(tài),完成固化成型,隨即開模, 從模具中取出制品。清理模具后,即可進(jìn)行下一輪生產(chǎn)。
從上述過程可知,溫度、壓力、時(shí)間是壓制成型的重要條件。為了提高機(jī)器的生產(chǎn)率和運(yùn)行的安全可靠,機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)速度也是一個(gè)不可忽視的重要因素。因此,作壓制用的塑料液壓機(jī)應(yīng)能滿足下列基本要求。 ① 壓制壓力應(yīng)該足夠并能調(diào)整,還要求在一定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到和保持預(yù)定壓力。
② 液壓機(jī)的活動(dòng)橫梁在行程中的任何一點(diǎn)位置上,都能停止和返回。這在安裝模具、預(yù)壓、分次裝料或發(fā)生故障時(shí),是十分必需的。
③ 液壓機(jī)的活動(dòng)橫梁在行程中任何一點(diǎn)位置都能進(jìn)行速度控制和施加工作壓力。以適應(yīng)不同高度模具的要求。
液壓機(jī)的活動(dòng)橫梁,在陽模尚未接觸塑料前的空行程中, 應(yīng)有較快的速度,以縮短壓制周期,提高機(jī)器的生產(chǎn)率和避免塑料流動(dòng)性能降低或硬化。當(dāng)陽模接觸塑料后即應(yīng)放慢閉模速度,不然可能使模具或嵌件遭致?lián)p壞或粉料從陰模中沖散出來,同時(shí)放慢速度還可以使模內(nèi)空氣得到充分排除。
(2)結(jié)構(gòu)和分類圖所示為典型下壓式液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)。它由機(jī)身(包括上橫梁、下橫梁、立柱等)、工作油缸、活動(dòng)橫梁、頂出機(jī)構(gòu)、液壓傳動(dòng)和電器控制系統(tǒng)等組成。工作油缸安裝在上橫梁上。活動(dòng)橫梁與工作油缸的活塞連接成整體,以立柱為導(dǎo)向上下運(yùn)動(dòng)(框式液壓機(jī)以導(dǎo)軌為導(dǎo)向),并傳遞工作油缸內(nèi)產(chǎn)生的力量, 向塑料施壓。考慮到裝料和操作的方便,液壓機(jī)一般采用立式啟閉模的形式。應(yīng)用于塑料成型方面的液壓機(jī),可按以下數(shù)種方法進(jìn)行分類。
① 按動(dòng)作方式分為上壓式液壓機(jī)、下壓式液壓機(jī)、特種液壓機(jī)。 ② 按機(jī)身結(jié)構(gòu)分為柱式液壓機(jī)、框式液壓機(jī)。
③ 按操縱方式分為手動(dòng)液壓機(jī)、半自動(dòng)液壓機(jī)、全自動(dòng)液壓機(jī)。
④ 按傳動(dòng)形式分為泵直接傳動(dòng)液壓機(jī)、泵蓄壓器傳動(dòng)液壓機(jī)。從目前塑料液壓機(jī)的使用和發(fā)展情況看,使用較多的是上壓式泵直接傳動(dòng)半自動(dòng)的柱式或框式液壓機(jī)。
上壓式的工作油缸裝在機(jī)器的上方,下橫梁是固定的,比起工作油缸在下面的下壓式使用方便。國(guó)產(chǎn)塑料液壓機(jī)基本上均屬此種類型,但對(duì)層壓塑料,一般以下壓式為多。成型大、中型熱固性塑料,常采用泵蓄壓器傳動(dòng)的液壓機(jī),即集中供應(yīng)高壓油的辦法,避免各臺(tái)壓機(jī)單獨(dú)配備液壓系統(tǒng)。這樣可節(jié)省資金,提高液壓設(shè)備的利用率,但需要高壓蓄壓器和一套中央供壓系統(tǒng),以平衡低負(fù)荷和高峰負(fù)荷時(shí)對(duì)高壓液體的需要。
(3)主要技術(shù)參數(shù)見表,用來表征液壓機(jī)的性能參數(shù)雖然比較多,但其中不少參 數(shù)與注射成型機(jī)合模部分的參數(shù)相類似,因此,這里著重討論液壓機(jī)的幾個(gè)重要參數(shù)。
① 最大總壓力(公稱壓力)。液壓機(jī)的最大總壓力或稱液壓機(jī)的噸位,是表示機(jī)器壓制能力的主要參數(shù),一般用它表示機(jī)器規(guī)格。例如國(guó)產(chǎn)SY-250液壓機(jī)即表示最大總壓力為250t 的塑料(S) 液壓機(jī)(Y) 。 ② 工作液的壓力。工作液壓力是液壓機(jī)設(shè)計(jì)中比較重要的參數(shù)。工作液壓力的高低影響工作油缸的大小、液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及機(jī)器的維修等一系列問題。因此,在確定工作壓力時(shí),一定要考慮各方面的因素,按照壓力標(biāo)準(zhǔn)系列進(jìn)行確定。目前國(guó)內(nèi)塑料液壓機(jī)所使用的工作壓力有16.7MPa 、29.4MPa 、31.4MPa 、49MPa 等數(shù)種,多數(shù)29.4MPa 左右的工作壓力。液壓機(jī)的工作壓力不宜過低,否則,為了滿足液壓機(jī)最大總壓力的需要,就要有較大的工作油缸,使液壓機(jī)結(jié)構(gòu)龐大,質(zhì)量增加。
③ 最大回程力。即液壓機(jī)活動(dòng)橫梁在回程時(shí)所需要的力。可根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)選定回程力的大小,液壓機(jī)的最大回程力一般為液壓機(jī)噸位的20%~50%。
升壓時(shí)間。升壓時(shí)間雖然在一些液壓機(jī)的性能參數(shù)中并未列出,但它卻是液壓機(jī)一個(gè)比較重要的技術(shù)指標(biāo)。因?yàn)樵谒芰蠅褐七^程中不僅需要液壓機(jī)產(chǎn)生足夠的力,而且當(dāng)被壓制塑料正處于黏度最低、流動(dòng)性最好時(shí),要求液壓機(jī)的壓力能迅速達(dá)到最大值,才能保證塑料充滿模具,得到滿意的制品。因此,液壓機(jī)工作壓力必須在一定時(shí)間內(nèi)升高到所需要的數(shù)值。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),目前500t 以下的塑料液壓機(jī),要求升壓時(shí)間大約在10s 以內(nèi)。
至于其他參數(shù)如活動(dòng)橫梁和工作臺(tái)(下橫梁)之間的最大距離、活塞行程(即活動(dòng)橫梁行程)、低壓行速(即快速)、高壓行速(即低速)、工作臺(tái)尺寸、立柱或?qū)к壷g距離等項(xiàng)都是表示機(jī)器性能的參數(shù)。
為了滿足壓制不同塑料的需要,液壓機(jī)的高壓行速,常采用可 調(diào)式,調(diào)節(jié)范圍多在0~6mm/s之間。