CN114351508A - 纸浆模塑模具及纸浆模塑成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纸浆模塑生产技术领域，公开了一种纸浆模塑模具及纸浆模塑成型装置，纸浆模塑模具的凹模和凸模由铜合金粉末冶金材料压制，经高温高压烧结而成。应用纸浆模塑模具制成纸浆模塑成型装置，通过两个工艺位置，实现纸将模塑制品的生产。本发明通过铜合金粉末冶金材料制作模具，利用粉末材料孔隙均匀不易堵孔的特性，实现纸浆模塑的排水烘干工艺。

Description

纸浆模塑模具及纸浆模塑成型装置

技术领域

本发明涉及纸浆模塑生产技术领域，尤其涉及一种纸浆模塑模具及纸浆模塑成型装置。

背景技术

纸浆模塑行业模具现有常用的是带丝网的模具，此模具成本高，生产周期长，模具堵孔清理难，更换丝网频率高，切边工序占地面积大，人工成本高。另外，带丝网的模具制造的成品表面以及边缘还要进行多道工序处理。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种纸浆模塑模具及纸浆模塑成型装置，通过铜合金粉末冶金材料制作模具，利用粉末材料孔隙均匀不易堵孔的特性，实现纸浆模塑的排水烘干工艺。

本发明采取的技术方案是：

一种铜合金粉末冶金材料的纸浆模塑模具，其特征是，包括凹模和凸模，所述凹模和凸模配合时中间形成纸制品形状的模腔，所述凹模和凸模由铜合金粉末冶金材料压制而成，铜合金粉末按重量百分比包含7-9%的锡、2-4%的锌、不大于0.2%的铅、0.05-0.3%的磷，余量为铜，铜合金粉末的松比为4.5-5.5g/cm2,流速为14-25s/50g，杂质含量不大于1%，经800-950℃的温度和200-400MPa的压力烧结而成。

进一步，所述铜合金粉末为40至80目。

进一步，所述凹模和凸模均具有一个厚度，所述凸模下方形成一个空腔。

一种纸浆模塑模具的纸浆模塑成型装置，其特征是，包括上方设置的凹模抽吸板和下方设置的凸模抽吸板，所述凹模抽吸板和凸模抽吸板对中间的凹模和凸模施压，所述凹模抽吸板的凸模抽吸板上均开设若干抽吸孔，所述凹模抽吸板上的抽吸孔连接至抽真空装置，所述凸模抽吸板上的抽吸孔连接至排液孔。

进一步，所述凹模抽吸板固定设置在凹模的上方，与凹模相贴合设置，所述凸模抽吸板固定设置在凸模下方的空腔下部，在所述凹模抽吸板与凹模之间，以及凸模抽吸板与凹模之间，均通过设置哈弗结构的压板进行固定。

进一步，所述凹模抽吸板和凸模抽吸板分别通过上下设置的凹模过渡板和凸模过渡板固定，凹模过渡板与凸模过渡板通过定位销定位。

进一步，所述凹模过渡板和凸模过渡板分别安装若干个凹模抽吸板和凸模抽吸板，以及若干凹模和凸模，这些凹模和凸模根据模台的尺寸结构进行排列，中心位置通过中心定位销定位凹模过渡板和凸模过渡板，以中心位置为基准，在此结构的一个方向位置设置幺形孔定位销。

进一步，所述凹模和凸模的铜合金粉末为40至60目,所述凹模抽吸板覆盖住凹模的上表面，所述凸模抽吸板位于凸模的下方。

进一步，所述凹模和凸模的铜合金粉末为60至80目,所述凹模抽吸板覆盖住凹模的部分上表面，所述凸模抽吸板位于凸模的下方，覆盖住凸模下方部分空腔，所述凹模抽吸板的下端位置与凸模抽吸板的上端位置齐平或交错，在所述凸模抽吸板的下方设置加热板。

进一步，在所述凸模抽吸板上设置喷嘴，所述喷嘴伸入至凸模下部的空腔内。

本发明的有益效果是：

（1）粉末材料孔隙均匀不易堵孔，清理方便；

（2）制品可免切边工艺，可以生产小角度、小圆角制品，且产品表面更加美观，节约人工成本；

（3）模具具有自洁功能，使用寿命至少是原来的10倍以上，减少了工人每天清理堵孔的时间；

（4）成型装置通用性强，只需更换不同的模具即可生产不同的制品。

附图说明

附图1是纸浆模塑模具配合示意图；

附图2是铜合金粉末材料内部晶相示意图；

附图3是铜合金粉末参数表。

附图4是用于挤压排水的纸浆模塑成型装置的总装配剖视图；

附图5是用于烘干成型的纸浆模塑成型装置的总装配剖视图；

附图6是附图4或5的俯视示意图。

附图中的标号分别为：

1.凹模； 2.凸模；

3.制品； 4.凹模抽吸板；

5.凸模抽吸板； 6.凹模过渡板；

7.抽吸孔； 8.凸模过渡板；

9.模具安装板； 10.中心定位销；

11.幺形孔定位销； 12.定位销；

13.凸模压板； 14.凹模压板；

15.喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明纸浆模塑模具及纸浆模塑成型装置的具体实施方式作详细说明。

参见附图1,本发明中的纸浆模塑通过铜粉末冶金材料的凹模1和凸模2成型，利用铜粉末冶金材料的中空特性，对凹模1和凸模2中间的纸浆模塑制品3进行除水定型烘干。对于不同的制品3，凹模1和凸模2的形状与之对应，以附图1中的杯状制品3为例，凹模1呈倒扣杯状，凸模2也为接近倒扣杯状，下方为一个空腔，凹模1与凸模2设置均等厚度，以便均匀排水和蒸汽。凸模2上表面与凹模1下表面配合时，中间形成纸浆模塑模腔。

参见附图2,本发明的铜粉末冶金材料，可根据Q/HRZ01-2017标准进行配比，配制牌号为FQSn8-3的铜合金粉末，其主要成分含量按重量百分比分别为：锡含量：7-9%，锌含量：2-4%，铅含量：≦0.2%，磷含量：0.05-0.3%，余量为铜。粉末松比4.5-5.5g/cm2,流速14-25s/50g，杂质含量≦1%。还可增加一些其它化学成分：比如钼或其它材料，以增加材料的机械强度。通过粉末冶金模具经800-950℃的温度和200-400MPa的压力烧结而成，形成附图1中的凹模1和凸模2的形状，并达到预设的精度，凹模1和凸模2中间模腔用于放入纸浆塑模。附图2中示意的球形为铜和其它金属颗粒高温形成球形金属球，在各金属球之间，形成细密的间隙，间隙尺寸从几十微米到几百微米不等，形成不同的孔目数，本发明的铜合金粉末材料根据不同的粉末颗粒大小，可分为40-100目。低目数可以更快地排出中间纸浆塑模中的水份，高目数用于烘干时蒸汽的挥发。

参见附图3中的表格，不同粒度的组成，形成不同目数的材料。在特定的温度和压力条件下，制成本发明的凹模1和凸模2。

具备了纸浆模塑模具后，将此模具安装在于定制的成型装置上，完成对纸浆模塑的挤水、烘干工艺步骤。

参见附图4,挤水工艺的纸浆模塑成型装置包括上方设置的凹模抽吸板4和下方设置的凸模抽吸板5，凹模1通过哈弗结构安装在凹模抽吸板4的下方，凹模抽吸板4安装在凹模过渡板6的下方。凹模抽吸板4覆盖住凹模1的上表面，凹模抽吸板4上开有若干抽吸孔7，抽吸孔7的下端贴合在凹模1上表面，抽吸孔7的上端通过通道连接至抽真空装置。

凸模2通过哈弗结构安装在凸模抽吸板5的上方，凸模抽吸板5安装在凸模过渡板8上。凸模抽吸板5安装在凸模2底部，凸模抽吸板5上也开有若干抽吸孔7，抽吸孔7上端连通至凸模2下方的空腔，抽吸孔7的下端连接至排液孔。

挤水工艺中，使用40-60目的粉末材料模具，有利于更快地排水。整个成型装置安装在模具安装板9固定，模具安装板9上也开有排水口，连通至不同功能的池子，模具安装板9将模具进行固定并承重。

参见附图4、5,同时使用若干套模具进行同时工作，凹模过渡板6和凸模过渡板8分别安装若干凹模抽吸板4和凸模抽吸板5，以及四个凹模1和凸模2，若干凹模1和凸模2根据模台的大小结构进行排列，中心位置通过中心定位销10定位凹模过渡板6和凸模过渡板8，在此结构的一个方向位置设置幺形孔定位销11，用于引导热膨胀的方向，并以中心为基准。

继续参见附图4,挤水工艺的纸浆模塑成型装置安装及工作过程如下：

将凸模过渡板8与模具安装板9通过螺钉、弹垫锁紧。凸模抽吸板5与凸模2通过定位销12定位，再盖上哈弗结构的凸模压板13用螺钉、弹垫锁紧。

凹模1先与凹模抽吸板4先用螺钉、弹垫固定后，再与凹模1合上，再用哈费结构的凹模压板14与凹模过渡板6用螺钉、弹垫锁紧。凹模过渡板6与成型机动模台（略）是通过螺杆、弹垫、螺母等紧固件进行锁紧，从而保证了凹模1的锁紧。

在定型过程中凸模2通过真空泵吸附植物纤维至凸模2，并将多余的水分从凸模2排至凸模抽吸板5由抽吸孔7将其带走，通过模具安装板9把多余的水排至成浆池（略），再通过气液增压缸（略）将凹模1下移与凸模2合模并增压，再次将多余的水分挤出通过真空泵抽至汽水分离器（略），放入白水池（略），凹模1上移，凹模抽吸板4抽真空，凸模抽吸板5吹压缩空气，实现半成品从凸模2向凹模1的转移，完成此工序。

凹模1、凸模2具采用40-60目过滤精度铜合金粉末进行抽真空快速排水，再通过气液增压缸进行挤压实现两次排水，以达到含水率低的目的，减少烘干制品3时加热***的能耗。凹模1、凸模2采用圆柱形的中心定位销10和棱形的幺形孔定位销11分别与套进行固定，从而在保证模具每次合模时的精度，同时又可以减少与棱形销的接触面积。不仅能满足定位需求，又可以防止因为精度问题产生的卡顿现象。

为了实现免切边的工艺，凸模压板13与凹模1的杯身部位采用间隙配合，防止纤维挤压进产品边缘。为了实现转移的顺畅，凹模抽吸板4上的抽吸孔孔径设置为￠2的孔进行真空吸抽。

参见附图6,烘干工艺的纸浆模塑成型装置的结构与挤水工艺基本相同，模具采用60-80目的粉末材料。凹模抽吸板4覆盖住凹模1的部分上表面，凸模抽吸板5位于凸模2的下方，覆盖住凸模2下方部分空腔，凹模抽吸板4的下端位置与凸模抽吸板5的上端位置齐平或交错。在凹模抽吸板4的上方及凸模抽吸板5的下方设置加热板（略），加热板为烘干工艺提供加热功能。凸模抽吸板5上还设置喷嘴15，喷嘴15伸入至凸模2下部的空腔内，压入压缩空气后，可对模具进行冲洗。

同样，使用若干模具进行同时工作，凹模过渡板6和凸模过渡板8分别安装四个凹模抽吸板4和凸模抽吸板5，以及若干凹模1和凸模2，凹模1和凸模根据模台的大小结构进行排列，中心位置通过中心定位销10定位凹模过渡板6和凸模过渡板8，在此结构的一个方向位置设置幺形孔定位销11，可解决烘干工艺中加热后热胀冷缩的状况，可以防止模具因为热膨冷缩而导致的模具卡死现象。

烘干工艺具体的纸浆模塑成型装置安装及工作过程如下：

凸模过渡板8与下方加热板（略）通过螺钉弹垫锁紧，将下方热量通过凸模抽吸板5、凸模2传递，去烘干制品3，凹模1通过气液增压缸（略）下移并增压，使挤压后的水从凸模抽吸板5的抽吸孔7抽走，蒸汽从凹模抽吸板4的抽吸孔7的孔隙中带走，另一部分水蒸气从凹模抽吸板4与凸模压板13之间的模具孔隙中带出来，还可在成型机上安装真空抽吸上罩从而带走另一部分热量。

为了保证凸模2与凸模过渡板8的安装位置精度，采用定位销进行定位，再用凸模压板13用螺钉压紧锁。

凹模过渡板6通过螺栓、弹垫与凹模1的加热板（略）连接，加热板将热量传递给凹模抽吸板4，再由凹模抽吸板4与凹模1通过螺钉弹垫锁紧， 将热量传递给制品3从而实现凹模1及制品3的加热。

将凹模1加热后的产生的水蒸气由真空吸通过凹模抽吸板4的气孔带走，从而实现烘干。凹模压板14与凹模过渡板6通过螺钉、弹垫锁紧，将凹模抽吸板4与凹模1固定在凹模过渡板6上。凹模1与凸模2通过圆柱销穿进套中进行合模定位。

其中凹、凸模抽吸板除了有抽吸水蒸气的作用，另外还有一个热传递的作用，故尽可能做到即能保证过水量，又要保证密实度以增加模具的机械强度和热传递效率，同时为了减少能耗，所以采用铝合金，在制作凹、凸模过渡板时，做到既能保证快速抽吸转移，又不至于切除掉许多材料减少热传递，而延长烘干时间。

为了防止模具堵孔，我们在凸模抽吸板5上装了喷嘴15。当每班结束后，打开喷嘴15进行反吹，清洗模具，从而起到模具的自洁功能，延长模具使用寿命。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种铜合金粉末冶金材料的纸浆模塑模具，其特征在于：包括凹模和凸模，所述凹模和凸模配合时中间形成纸制品形状的模腔，所述凹模和凸模由铜合金粉末冶金材料压制而成，铜合金粉末按重量百分比包含7-9%的锡、2-4%的锌、不大于0.2%的铅、0.05-0.3%的磷，余量为铜，铜合金粉末的松比为4.5-5.5g/cm2,流速为14-25s/50g，杂质含量不大于1%，经800-950℃的温度和200-400MPa的压力烧结而成。

2.根据权利要求1所述的铜合金粉末冶金材料的纸浆模塑模具，其特征在于：所述铜合金粉末为40至80目。

3.根据权利要求1所述的铜合金粉末冶金材料的纸浆模塑模具，其特征在于：所述凹模和凸模均具有一个厚度，所述凸模下方形成一个空腔。

4.一种应用如权利要求1至3中任一项所述的纸浆模塑模具的纸浆模塑成型装置，其特征在于：包括上方设置的凹模抽吸板和下方设置的凸模抽吸板，所述凹模抽吸板和凸模抽吸板对中间的凹模和凸模施压，所述凹模抽吸板的凸模抽吸板上均开设若干抽吸孔，所述凹模抽吸板上的抽吸孔连接至抽真空装置，所述凸模抽吸板上的抽吸孔连接至排液孔。

5.根据权利要求4所述的纸浆模塑成型装置，其特征在于：所述凹模抽吸板固定设置在凹模的上方，与凹模相贴合设置，所述凸模抽吸板固定设置在凸模下方的空腔下部，在所述凹模抽吸板与凹模之间，以及凸模抽吸板与凹模之间，均通过设置哈弗结构的压板进行固定。

6.根据权利要求4所述的纸浆模塑成型装置，其特征在于：所述凹模抽吸板和凸模抽吸板分别通过上下设置的凹模过渡板和凸模过渡板固定，凹模过渡板与凸模过渡板通过定位销定位。

7.根据权利要求6所述的纸浆模塑成型装置，其特征在于：所述凹模过渡板和凸模过渡板分别安装若干个凹模抽吸板和凸模抽吸板，以及若干凹模和凸模，这些凹模和凸模根据模台的尺寸结构进行排列，中心位置通过中心定位销定位凹模过渡板和凸模过渡板，以中心位置为基准，在此结构的一个方向位置设置幺形孔定位销。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的纸浆模塑成型装置，其特征在于：所述凹模和凸模的铜合金粉末为40至60目,所述凹模抽吸板覆盖住凹模的上表面，所述凸模抽吸板位于凸模的下方。

9.根据权利要求4至7中任一项所述的纸浆模塑成型装置，其特征在于：所述凹模和凸模的铜合金粉末为60至80目,所述凹模抽吸板覆盖住凹模的部分上表面，所述凸模抽吸板位于凸模的下方，覆盖住凸模下方部分空腔，所述凹模抽吸板的下端位置与凸模抽吸板的上端位置齐平或交错，在所述凸模抽吸板的下方设置加热板。

10.根据权利要求9所述的纸浆模塑成型装置，其特征在于：在所述凸模抽吸板上设置喷嘴，所述喷嘴伸入至凸模下部的空腔内。

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