一种超薄聚四氟乙烯半球形制品的制造装置的制作方法

本实用新型涉及聚四氟乙烯制品加工技术领域，尤其涉及一种超薄聚四氟乙烯半球形制品的制造装置。

背景技术：

聚四氟乙烯塑料具有优异的综合性能，尤其是具有优异的高低温性能和耐腐蚀性能，至今尚无一种能在300℃以下温度溶解聚四氟乙烯的溶剂，因而成为各行业不可缺少的关键性耐腐蚀材料。

聚四氟乙烯树脂分子结构是由直链状热塑性高分子化合物组成，即使加热到结晶转变点327℃以上的温度，也呈现极高的熔融粘度而不能流动，因而必须采用类似“粉末冶金”的冷压与烧结相结合的方法才能成型，现有一般分为模压和液压成型两种。

由于聚四氟乙烯粉料传递压力困难，在模压成型时，制品厚度不宜过薄，尤其是受力断面不等的产品，往往会因受压不均匀造成两端受压高、中间受压低的问题，导致制品密度差异大，烧结后制品变形大，甚至发生开裂。液压成型因各向受压均匀，有效的解决了制品开裂、变形及制品各方向性能差异大的缺点。但是，现有的液压成型制成的都是形状规则的聚四氟乙烯制品，例如现有技术中尚未发现有采用液压成型工艺制备超薄聚四氟乙烯半球形制品的报道。超薄聚四氟乙烯半球形制品一般用作密封构件，其加工的精准度直接影响密封性能。因而，亟需提供一种应用液压成型工艺的超薄聚四氟乙烯半球形制品的制备设备。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种超薄聚四氟乙烯半球形制品的制造装置。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种超薄聚四氟乙烯半球形制品的制造装置，该制造装置包括：

具有半球形凸模部的模芯；以及，

包覆设置在所述半球形凸模部外侧的套袋，所述套袋与所述半球形凸模部的外侧面围设形成用于盛放聚四氟乙烯树脂材料的球冠形模腔；以及，

封堵设置在所述球冠形模腔的环形开口的封堵装置。

作为本实用新型的一种优选实施方案，所述制造装置还包括：

定位板，所述定位板用于与机械加工设备连接，所述定位板上具有用于与所述模芯连接的连接部。利用定位板与模具体连接并定位，然后再与数控车床定位，按制品尺寸要求进行加工，可以保证精确定位，机械加工时可有效地保证产品尺寸达到技术要求，提高产品的加工精度和合格率。

优选地，所述连接部为螺纹连接结构，螺纹连接结构包括位于模芯上的螺纹孔和定位板上适配开设的螺栓穿孔。

作为本实用新型的一种优选实施方案，所述模芯由半球部和圆柱部同轴连接或一体设置而成，圆柱部的直径和半球部的直径相等，所述半球形凸模部包含所述半球部的全部和圆柱部靠近半球部的部分，所述螺纹孔位于圆柱部远离半球部的端部。

优选地，所述圆柱部远离半球部的一端端面上开设有定位槽，所述螺纹孔位于定位槽的槽底上；以及，

所述定位板的至少一侧板面上凸设有可吻合插配在所述定位槽内的定位凸台。

优选地，所述封堵装置为加料环，所述加料环套接在所述圆柱部的外侧壁上。

作为本实用新型的一种优选实施方案，所述制造装置还包括：

橡胶口袋，所述橡胶口袋具有可装入带聚四氟乙烯树脂材料的模芯、套袋和封堵装置组成的内袋的容纳腔。

作为本实用新型的一种优选实施方案，所述制造装置还包括：用于盛放所述橡胶口袋的高压釜。所述橡胶口袋的容纳腔内装有带聚四氟乙烯树脂材料的模芯、套袋和封堵装置组成的内袋。

优选地，所述高压釜内压力介质为水，水压控制在25mpa～35mpa。

优选地，所述套袋为塑料覆膜，其表面积不少于所述半球形凸模部外侧面的表面积。优选所述塑料覆膜尺寸较所加工成的产品的尺寸略大，各方向多30％～40％。

进一步优选地，所述套袋为pvc材质的覆膜。

其中，聚四氟乙烯树脂材料优选为悬浮法树脂。

本实用新型提供的超薄聚四氟乙烯半球形制品的制造装置，将具有半球形凸模部的模芯用套袋包覆，套袋和所述半球形凸模部的外侧面之间围设形成用于盛放聚四氟乙烯树脂材料的球冠形模腔，所述球冠形模腔的环形开口用加料环封堵，之后通过加料环向球冠形模腔内加入聚四氟乙烯树脂材料，得到内袋，即内袋由装入带聚四氟乙烯树脂材料的模芯、套袋和加料环组成；之后将内袋装入橡胶口袋。将该橡胶口袋抽真空后使橡胶口袋密封，放入高压釜内，利用高压釜中的水为加压载体对聚四氟乙烯树脂进行加压，向高压釜中加水进行加压，将聚四氟乙烯树脂压实紧贴在半球形凸模部外侧成型，然后再经烧结和机械加工制成超薄聚四氟乙烯半球形制品。制造过程采用水压提供成型压力，控制系统控制设计的水压在25mpa～35mpa，选用适合的压力表，使其压力始终控制在设计压力的±3mpa之间。

本实用新型通过将半球形凸模和套袋即pvc覆膜结合，使得半球冠形的聚四氟乙烯制品可采用液压成型的方式进行制备。通过控制聚四氟乙烯制品制备过程中的压力及施压方法，可以获得超薄聚四氟乙烯半球形制品。

进一步地，本实用新型通过模芯底部定位板的可拆卸结构，一方面保证了加工的精度，另一方面使得液压毛坯可在不脱模的情况下，完成烧结和机械加工，从而提高了该超薄聚四氟乙烯半球形制品的制造效率。

本实用新型利用高压釜中的水为加压介质对聚四氟乙烯树脂进行加压成型，可以有效提高制得的超薄聚四氟乙烯半球形制品的均匀性，进而提高加工制品的强度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种制造装置的液压模具的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种制造装置的机加模具的结构示意图；

附图中的附图标记依次为：

1、模芯，2、聚四氟乙烯树脂，3、套袋，4、橡胶口袋，5、加料环，6、产品毛坯，7、连接螺栓，8、定位板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步详细说明。在此，本实用新型的以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型提供的一种制造装置的液压模具，该液压模具是一种装入聚四氟乙烯树脂2的液压模具，包括模芯1、套袋3、加料环5和橡胶口袋4。

具体地，超薄聚四氟乙烯半球形制品的制造装置，包括具有半球形凸模部的模芯1；包覆设置在半球形凸模部外侧的套袋3，套袋3和半球形凸模部的外侧面之间围设形成用于盛放聚四氟乙烯树脂材料的球冠形模腔；封堵设置在球冠形模腔的环形开口的加料环5；带聚四氟乙烯树脂材料2的模芯1、套袋3和加料环5组成内袋；内袋装入橡胶口袋4中。

模芯1配置成作为支撑聚四氟乙烯树脂2的凸模，在液压成型中，配合压力介质完成液压毛坯的压制成型，也就是在本实施例中压力介质是作为凹模使用。套袋3配置成配合模芯1完成模腔的构件，同时应用其薄膜柔软材质，可保证其能够成为良好的传压介质，保证压力介质的压力透过其可良好的传导到聚四氟乙烯树脂2上，也就保证了聚四氟乙烯树脂2能够均匀的被压紧在模芯1的表面上，成型可靠。加料环5配置成作为封堵装置使用，一方面防止在模腔中出现漏料的问题，另一方面以其不同的高度实现对液压毛坯尺寸的控制。橡胶口袋4配置成作为整个液压模具的外表，一方面需要承受压力介质的压力，另一方面其表面需良好贴合在套袋3的表面上，以保证液压毛坯上表面的粗糙度。

模芯1由半球部和圆柱部一体设置而成，圆柱部的直径和半球部的直径相等，按照图示方向定义半球部的球顶为上部，圆柱部远离半球部的一端为下部，所以半球部的全部和圆柱部的上部组成该模芯1的半球形凸模部，圆柱部的下端面开设有与圆柱部同轴的定位槽，定位槽的槽底开设有轴线与圆柱部轴线平行的螺纹孔，螺纹孔在定位槽的槽底面呈阵列分布或辐射状分布。

套袋3为pvc覆膜，其表面积不少于所述半球形凸模部的表面积，配置成可变形呈半球形状，这样可在所述半球形凸模部外形成吻合的护罩形状，并可在该套袋3和半球形凸模部之间形成半球形模腔，该模腔在套袋3的袋口和所述圆柱部的下部之间会出现一个圆环形开口。

加料环5配置成套接在圆柱部的外侧壁上，加料环5的下环端面和圆柱部的下端面平齐，加料环5的外壁贴合在套袋3的内壁上，从而将所述半球形模腔的圆环形开口封堵。

橡胶口袋4配置成可容纳带聚四氟乙烯树脂2的模芯1、套袋3和加料环5组成的内袋，也就是橡胶口袋4具有容纳所述内袋的腔体。

为了提高聚四氟乙烯制品的加工效率，模芯1不但可以作为液压成型中凸模，而且在之后的烧结和机械加工中，该模芯1也可以作为液压毛坯的定位夹具使用。如图2所示，其为本实用新型一个制造装置的机加模具的示意图，该机加模具仅保留了液压模具中模芯1，模芯1作为定位夹具支撑在液压毛坯的下方，图中6为产品毛坯，还设置在模芯1上。

另外，该机加模具增加了一个定位板8，该定位板8为比模芯1的圆柱部大的板体，其边缘从圆柱部的周边露出，定位板8的上表面中心凸设有一块可插入圆柱部底部的定位槽中的定位凸台，并且在定位凸台位置开设有贯穿定位板8上下表面的穿孔，可在该穿孔中装入连接螺栓7，以将定位板8和模芯1连接在一起。同时，利用定位板8上预留的机床装夹(图中未显示)，将该带有模芯1的定位板8可装夹在机床上，进行液压毛坯的机械加工。利用定位板8与模芯1连接并定位，然后再与数控车床定位，按制品尺寸要求进行加工。

另外，除了上述液压模具和机架模具，本实施例中制造装置还包括高压釜、烧结炉、模具支撑架、真空泵等设备。具体而言，高压釜配置成制造过程采用水压向液压模具提供成型压力，控制系统控制设计的水压在25mpa～35mpa，选用适合的压力表，使其压力始终控制在设计压力的±3mpa之间。高压釜内装有介质水，水中有液压模具，通过高压泵对高压釜中的水进行加压；高压泵由带有压力控制器的控制器控制。烧结炉最高使用温度450℃，控温精度±2℃，升、降温速度，保温时间应能按工艺要求控制。

本实施例提供的超薄聚四氟乙烯半球形制品的制造装置利用高压釜中的水为加压载体对聚四氟乙烯树脂2进行加压，在水中放置半球形成型模具，并将模具放置在套袋3和橡胶口袋4内，加入聚四氟乙烯树脂2，抽真空后使橡胶口袋4密封，向高压釜中加水进行加压，将聚四氟乙烯树脂2压实紧贴在半球形模具上成型，然后经烧结和机械加工而成超薄聚四氟乙烯半球形制品。具体而言，包括如下步骤：

1)根据用户产品规格配置模芯1、套袋3及橡胶口袋4，其中套袋3为pvc覆膜，套袋3尺寸较所需产品尺寸略大，各方向多30％～40％；

2)将聚四氟乙烯树脂2通过加料环5装入模芯1和pvc覆膜围成的球冠形模腔内，并利用加料环5堵上所述球冠形模腔开口，形成内袋，其中聚四氟乙烯树脂2为悬浮法树脂；

3)将所述内袋用橡胶口袋4包裹，形成外袋；

4)根据用户产品规格配置相应高压釜，将所述外袋抽真空处理，并放入高压釜内施压处理，制得液压毛坯，其中施压方法为：

在5～10mpa压力下，保压10～30min，然后将压力升至15～30mpa，保压20～60min后缓慢泄压；

其中，升压速度0.5～1mpa/min，泄压速度为0.2～0.8mpa/min；

5)根据用户产品规格配置相应聚四氟乙烯专用烧结炉，并将所述液压毛坯在模芯1上经过烧结，其中静置时间为12～24h，烧结温度为365～380℃，烧结时间为72～100h；

6)根据用户产品规格配置相应数控机床，并将所述液压毛坯在模芯1上经过机械加工，制得成品，以保证产品厚度要求；

7)产品进行电火花测试与产品质量检测。

其中，产品脱模，必要时可在聚四氟乙烯烧结炉升温、保温一定时间，利用聚四氟乙烯自身膨胀进行脱模。

在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。