塑料熱成型工藝及模具-

1、塑料熱成型工藝及模具 第八章本章主要內(nèi)容第一節(jié) 概述第二節(jié) 熱成型的基本方法第三節(jié) 熱成型制品的工藝設(shè)計第四節(jié) 熱成型的設(shè)備及模具設(shè)計第五節(jié) 工藝影響因素及制品的用途第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、 熱成型的方法原料為熱塑性塑料片材種類繁多 熱成型工藝 和設(shè)備的不斷改進 制品的應(yīng)用范圍越來越大壁溥：片材一般厚度35mm面積可以很大：單個制品所用片材面積可達39m外形為半殼形，深度有一定限制 用途： 杯、碟、等日用器皿和醫(yī)用器皿 電子儀表附件、電器外殼等 汽車部件、建筑構(gòu)件、化工設(shè)備、雷達罩和飛機艙罩PS、PMMA、PVC、苯乙烯丁二烯丙烯晴共聚物、高密度聚乙烯、PP、聚酰胺等片材二、 快速發(fā)展的原因

2、三、 制品的特點四、原料及其制品的用途奔馳公司使用塑料車身奔馳公司使用塑料車身2002年，戴姆勒克萊斯勒公司展示了塑料車體的概念車“Jeep Willy”。戴姆勒克萊斯勒表示該車“回到原點，在尊重吉普的傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上融進了21世紀的設(shè)計和技術(shù)”。該車的特征是車身采用碳素纖維塑料制作，與原有材料相比最大可減輕50%的重量和制造成本。車輛重1315kg，使用的材料幾乎可以100%回收使用。引擎為1.6升直列4氣缸式。 熱成型的優(yōu)缺點與注射成型相比較 優(yōu)點：設(shè)備投資少、能夠制造表面積大的制品 缺點：原料（片材）的成本高、制品的后加工多 目前熱成型與注射模塑發(fā)展都很快，當某種制品用這兩種方法都可生產(chǎn)時，

3、選擇標準是制品的成本制品的成本。第二節(jié)第二節(jié)熱成型的基本方法熱成型的基本方法利用熱塑料的片材作為制造塑料制品的一種方法吸塑熱成型高速全自動真空包裝機型號ZXBZ中國廣東(港惠)振興塑膠機械有限公司SE600450型塑料氣壓熱成型機系根據(jù)Q/NK02.0193塑料氣壓熱成型機標準而設(shè)計制造的。用于各種熱塑料片材的熱成型加工，特別適用于新穎環(huán)保材料BOPS片材的熱成型，廣泛用于食品、醫(yī)藥、器皿、工藝美術(shù)、五金電器等的襯墊、內(nèi)外包裝和日用裝飾及其他日用塑料制品的生產(chǎn)。熱成型機圖片本機主要用于連續(xù)高效生產(chǎn)一次性塑料餐飲具，既可用塑料硬片成型也可用塑料降解片材成型，制品有冷飲杯，酸奶杯杯，冰淇淋杯、快餐

4、盒，豆腐盒，方便面碗等，同時也可以生產(chǎn)醫(yī)藥、輕工、紡織、旅游、玩具等行業(yè)有關(guān)塑料包裝制品。 北京盛安機電設(shè)備開發(fā)公司基本方法基本方法一、 差壓成型真空成型（陰模真空成型、陽模 覆蓋成型）氣壓成型二、 柱塞助壓成型三、 回吸成型四、 凹凸模對壓成型（對模成型）五、 雙片熱成型一、一、差壓成型差壓成型夾持框?qū)A片夾緊加熱移開加熱器差壓使片材下垂貼合冷卻吹出修整制品 1、 產(chǎn)生差壓的方法產(chǎn)生差壓的方法 真空成型0.070.09MPa 加壓成型（氣壓成型）0.35MPa2 2、陰模差壓成型的特點、陰模差壓成型的特點 結(jié)構(gòu)比較鮮明，精細的部位是與模面貼合的一面，光潔程度較高 成型時，凡片材與模面在貼合時

5、間上愈后的部位，其厚度愈小3 3、不用模型的差壓成型、不用模型的差壓成型4、陽模真空成型（覆蓋成型）陽模真空成型（覆蓋成型）(1)陽模頂入片材或片材扣覆在模具上扣緊在模底抽氣片材與模面完全貼合冷卻、修整制品(2)特點與模面貼合的一面表面質(zhì)量高，結(jié)構(gòu)鮮明細致壁厚的最大部位模具的頂部最薄的部位模具側(cè)面與底面的交界區(qū)側(cè)面常出現(xiàn)牽伸和冷拉的條紋制品的質(zhì)量依賴于模具的溫度、覆蓋的速度和抽氣的速率二、 柱塞助壓成型（凹模）1、柱塞助壓真空成型、 柱塞助壓氣壓成型、氣脹柱塞助壓真空成型2、 制品特點厚度分布較均勻制品質(zhì)量取決于柱塞和片材的溫度及柱塞的下降速度三、回吸成型（凸模成型）1、回吸成型 真空回吸成型

6、 氣脹真空回吸成型 推氣真空回吸成型2、制品特點 厚度較均勻 結(jié)構(gòu)可以較復(fù)雜四、凸凹模對壓成型（對模成型） 采用兩個彼此扣合的單模來成型特點復(fù)制性和尺寸準確性較好結(jié)構(gòu)可以復(fù)雜些，甚至可以刻花、刻字厚度的分布依賴于制品的樣式五、雙片熱成型兩片材在半合模的框架上夾緊、加熱吹針插入兩片材之間送氣打開兩半合模的抽氣門進行抽氣，使片材貼合于兩半合模內(nèi)特點：成型快、壁厚均勻、可以制作雙色和厚度不同的制品 抽氣門 第三節(jié)第三節(jié) 熱成型制品的工藝設(shè)計熱成型制品的工藝設(shè)計 一、幾何形狀設(shè)計 開口寬闊、深度淺、流線型外廓、形狀簡單的半殼形制品 一般不應(yīng)有側(cè)孔、側(cè)凹，當側(cè)凹深度超過10mm 需考慮采用瓣合式模具結(jié)構(gòu)

7、為了增強薄壁件的剛強度，側(cè)壁可采用凹凸條紋，但起伏不宜太大，數(shù)量不應(yīng)太密，以防成型時壁被拉得太薄 脫模斜度：0.5040 陰模成型脫模斜度取1/1201/60 陽模成型取1/301/20制件圓角半徑不小于壁厚的35倍二、高徑比、引伸比和展開倍率DHopaAAR oilllR高徑比：深度和直徑的比值展開倍率（面積引伸比）線性引伸比三、廢料比率的計算 成型圓筒件的片坯廢料比率計算已知：被成型的圓筒深315mm，圓底直徑440mm，若側(cè)邊須留剪切余量50mm，計算片坯廢料比率（1）選用正方形片坯：邊長440+250 正方形片坯面積 （440+250）2=291600mm2 圓筒的底面積 4402/4

8、=152053 mm2 被剪切的廢料比率 （291600-152053）/291600=48%（2）選用圓形片坯：直徑440+250 圓形片坯面積（440+250）2/4=229022 mm2 被剪切的廢料比率 （229022-152053）/229022=33%四、成型件的壁厚計算 圓錐殼體上壁厚分布計算 已知：片材厚t0=2.5mm，成型花盆R=35mm，底r=22.5mm，盆高L=67mm面積引伸比制品平均壁厚t= t0/Ra=0.69壁厚沿深度L的分布為 H圓錐的錐頂高度（H=Rtan )R敞口半徑r圓臺底半徑6 . 3)()(2222RrrRLrRRa1sec)(2cos1(HLHt

9、to壁厚沿深度壁厚沿深度L的分布的分布 盆底L=67mm t=0.2mm0.00.51.01.52.01112131415161第四節(jié)第四節(jié) 熱成型的設(shè)備及模具熱成型的設(shè)備及模具一、 熱成型設(shè)備夾持、加熱、成型、冷卻、脫模1、設(shè)備分類（1 1） 按自動化程度分按自動化程度分 手動設(shè)備：全部人工操作 半自動設(shè)備：夾持和脫模由人工完成，其余由設(shè)備自動完成 全自動設(shè)備：全部由設(shè)備自動完成（2 2） 按供料方式分按供料方式分 分批進料：多用于生產(chǎn)大型制件、原料為不易成卷的厚型片材 連續(xù)進料：通常用于生產(chǎn)薄壁小型的制件2、設(shè)備的加熱系統(tǒng) (1) 片材的加熱方法 熱板的傳導(dǎo)：用油、電、過熱水和蒸汽等供熱

10、紅外線的輻照 烘箱預(yù)熱：較厚的片材(2) 初制品的冷卻方法 內(nèi)冷：通過金屬模具的冷卻使初制品冷卻 外冷：風(fēng)冷或空氣水霧法3、 設(shè)備的夾持系統(tǒng)上、下兩個機架上機架受壓縮空氣操縱，均衡地將片材壓在下機架上，壓力可調(diào)，0.55噸。夾持的片材應(yīng)有可靠的氣密性，且夾持框架大多能在垂直或水平方向移動。4、 真空系統(tǒng)壓機上附有自給的抽空設(shè)備520mmHg設(shè)備數(shù)量較多的工廠采用集中抽空系統(tǒng)5、 壓縮空氣系統(tǒng)用于成型、脫模、初制品的冷卻、操縱模具和框架的運動及運轉(zhuǎn)片材分：自給式和集中兩種形式二、 模具1、 模具材料：木材、石膏、塑料、鋁、鋼試制產(chǎn)品：硬木或石膏產(chǎn)量不大：塑料高產(chǎn)量或高質(zhì)量：鋁、鋼、鋅合金2、 陰

11、、陽模的選擇 單模成型：制品表面質(zhì)量較好的是與模面接觸的一面 采用多槽模成型：最好用陰模，結(jié)構(gòu)緊湊、脫模容易、可防塑件起皺成型尺寸計算成型尺寸計算成型尺寸計算 L Lm m=(L+L=(L+LS Scpcp) )zzLm凸?；虬寄５膹较虺叽?，mmL制品名義尺寸，mmScp塑料凸?；虬寄３尚褪湛s率z模具制造公差，凹模取正，凸模取負模具PVCPEABSPC抗沖擊PS取向PS凸模0.10.51.05.00.40.80.40.70.50.80.50.6凹模0.50.93.06.00.50.90.50.80.81.00.60.8制件成型收縮率制件成型收縮率/%（教材（教材P424表表8-3-2）模具表面

12、的粗糙度高度拋光的模具制品表面光潔悶光的模具無光澤的制品4、 牽伸比模槽深度與寬度的比值（1） 單個陽模成型時牽伸比1（2） 陰模成型牽伸比0.5（3） 柱塞成型 15、 圓弧、斜度及氣孔（1）模面上用圓弧代替棱角和隅角（2）模壁上設(shè)置斜度以便脫模 凹模0.5010 凸模2030（3）模具中開設(shè)氣孔以進、出氣 0.31.5mm，抽氣孔最大直徑不得超過片材厚度（4）布置在片材最后與型面接觸的部位，即型面的最低點及角隅處（5）同一模具抽氣孔直徑應(yīng)相同 抽氣孔的數(shù)目 N=Q/vAQ氣體體積流量v抽氣孔的氣體流速 ，理性抽氣流速v=300m/sA抽氣孔截面積計算抽氣孔例子需抽吸真空的圓柱型腔2.810

13、-2m3，抽氣孔直徑D=0.8 mm，要在10s內(nèi)完成吸塑成型，求抽氣孔的數(shù)目。抽氣孔面積：A=D2/4=（0.810-3）2/4=0.510-6m2型腔體積流量Q=V/t=2.810-2/10=2.810-3m3/s N=Q/(vA)=18.7=19孔 6、型刃設(shè)計及安裝 刃口端面寬0.10.15mm以R0.05mm的圓弧與兩側(cè)面圓滑過渡材料：彈簧鋼硬度HRC4552 比對壓的金屬面板硬度低10%20%型刃頂端凸出的高度比型板的厚度高出0.1mm第五節(jié)第五節(jié) 工藝影響因素及制品的用途工藝影響因素及制品的用途一、 工藝過程及影響因素1、 加熱：將片材加熱到成型溫度（50%80%成型時間）（1）

14、力求片材厚薄均勻，以防溫度不均造成內(nèi)應(yīng)力（2）加熱厚片材最好采用雙面加熱、預(yù)熱或高頻加熱（3）片材在夾持架上出現(xiàn)下垂是因為熱膨脹和熔融流動 2、成型（1）厚度均勻性 各部分的牽伸比（用花板遮蔽、模具上通氣孔的合理分布） 牽伸的快慢、抽氣或鼓氣的速率、模具、框架、柱塞的移動速率（盡量快）（2）各向上的性能 各向的牽伸不同會造成各向異性3、 冷卻脫模冷卻不足：制品脫模后變形過分冷卻：制品收縮包緊在模具上，脫模困難二、二、熱成型常用的幾種塑料及其用途熱成型常用的幾種塑料及其用途1、氯乙烯類（1）硬聚氯乙烯：較高的穩(wěn)定性和抗沖性能，優(yōu)良的抗化學(xué)腐蝕性能、低吸水性，防燃性能好，但易發(fā)黑應(yīng)用：浮凸地圖、帽盔、小型容器、化工設(shè)備（2）軟聚氯乙烯：成型溫度較低應(yīng)用：墊子 、皮夾2、烯烴類：成型溫度高，制品因次穩(wěn)定性較好、韌性高、無毒、能抗御多種化學(xué)藥品的腐蝕應(yīng)用：耐沸水的廚房用具、玩具、小型建筑構(gòu)件和包裝容器3、苯乙烯：非定向的PS成型后切邊比較困難，不宜用于熱成型。雙軸定向的PS用于熱成型時所用框架必須結(jié)實以防片材熱收縮而發(fā)生意外。應(yīng)用：透明的小型包裝容器、文件保存盒、護罩PS泡沫塑料：短時保溫容器ABS：飛機、汽車和某些設(shè)備的部件、冷藏貨車的襯材、機器的掩護罩、貨運箱4、丙烯酸酯類：PMMA特點：透光性好、抗沖性