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1、塑料热成型工艺及模具,第八章,本章主要内容,第一节 概述第二节 热成型的基本方法第三节 热成型制品的工艺设计第四节 热成型的设备及模具设计第五节 工艺影响因素及制品的用途,第一节 概述,一、 热成型的方法,原料为热塑性塑料片材种类繁多 热成型工艺 和设备的不断改进 制品的应用范围越来越大,壁溥：片材一般厚度35mm面积可以很大：单个制品所用片材面积可达39m外形为半壳形，深度有一定限制,用途： 杯、碟、等日用器皿和医用器皿 电子仪表附件、电器外壳等 汽车部件、建筑构件、化工设备、雷达罩和飞机舱罩,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、 快速发展
2、的原因,三、制品的特点,四、原料及其制品的用途,奔驰公司使用塑料车身,2002年，戴姆勒克莱斯勒公司展示了塑料车体的概念车“Jeep Willy”。戴姆勒克莱斯勒表示该车“回到原点，在尊重吉普的传统的基础上融进了21世纪的设计和技术”。该车的特征是车身采用碳素纤维塑料制作，与原有材料相比最大可减轻50%的重量和制造成本。车辆重1315kg，使用的材料几乎可以100%回收使用。引擎为1.6升直列4气缸式。,热成型的优缺点,与注射成型相比较优点：设备投资少、能够制造表面积大的制品缺点：原料（片材）的成本高、制品的后加工多目前热成型与注射模塑发展都很快，当某种制品用这两种方法都可生产时，选择标准是制
3、品的成本。,第二节 热成型的基本方法,利用热塑料的片材作为制造塑料制品的一种方法,吸塑热成型高速全自动真空包装机型号ZXBZ中国广东(港惠)振兴塑胶机械有限公司,SE600450型塑料气压热成型机,系根据Q/NK02.0193塑料气压热成型机标准而设计制造的。用于各种热塑料片材的热成型加工，特别适用于新颖环保材料BOPS片材的热成型，广泛用于食品、医药、器皿、工艺美术、五金电器等的衬垫、内外包装和日用装饰及其他日用塑料制品的生产。,热成型机图片,本机主要用于连续高效生产一次性塑料餐饮具，既可用塑料硬片成型也可用塑料降解片材成型，制品有冷饮杯，酸奶杯杯，冰淇淋杯、快餐盒，豆腐盒，方便面碗等，同时
4、也可以生产医药、轻工、纺织、旅游、玩具等行业有关塑料包装制品。 北京盛安机电设备开发公司,基本方法,一、 差压成型真空成型（阴模真空成型、阳模 覆盖成型）气压成型二、 柱塞助压成型三、 回吸成型四、 凹凸模对压成型（对模成型）五、 双片热成型,一、 差压成型,夹持框将夹片夹紧加热移开加热器差压使片材下垂贴合冷却吹出修整制品,1、 产生差压的方法真空成型0.070.09MPa加压成型（气压成型）0.35MPa,2、阴模差压成型的特点结构比较鲜明，精细的部位是与模面贴合的一面，光洁程度较高成型时，凡片材与模面在贴合时间上愈后的部位，其厚度愈小,3、不用模型的差压成型,4 、阳模真空成型（覆盖成型）
5、,阳模顶入片材或片材扣覆在模具上扣紧在模底抽气片材与模面完全贴合冷却、修整制品特点与模面贴合的一面表面质量高，结构鲜明细致壁厚的最大部位模具的顶部最薄的部位模具侧面与底面的交界区侧面常出现牵伸和冷拉的条纹制品的质量依赖于模具的温度、覆盖的速度和抽气的速率,二、 柱塞助压成型（凹模）,1、柱塞助压真空成型、 柱塞助压气压成型、气胀柱塞助压真空成型,2、 制品特点厚度分布较均匀制品质量取决于柱塞和片材的温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气胀真空回吸成型推气真空回吸成型,2、制品特点厚度较均匀结构可以较复杂,四、凸凹模对压成型（对模成型）,采用两个彼此扣合的单模
6、来成型,特点复制性和尺寸准确性较好结构可以复杂些，甚至可以刻花、刻字厚度的分布依赖于制品的样式,五、双片热成型,两片材在半合模的框架上夹紧、加热吹针插入两片材之间送气打开两半合模的抽气门进行抽气，使片材贴合于两半合模内特点：成型快、壁厚均匀、可以制作双色和厚度不同的制品,抽气门,第三节 热成型制品的工艺设计,一、几何形状设计 开口宽阔、深度浅、流线型外廓、形状简单的半壳形制品,一般不应有侧孔、侧凹，当侧凹深度超过10mm 需考虑采用瓣合式模具结构,为了增强薄壁件的刚强度，侧壁可采用凹凸条纹，但起伏不宜太大，数量不应太密，以防成型时壁被拉得太薄,脱模斜度：0.5040 阴模成型脱模斜度取1/12
7、01/60 阳模成型取1/301/20,制件圆角半径不小于壁厚的35倍,二、高径比、引伸比和展开倍率,高径比：深度和直径的比值展开倍率（面积引伸比）线性引伸比,三、废料比率的计算,成型圆筒件的片坯废料比率计算已知：被成型的圆筒深315mm，圆底直径440mm，若侧边须留剪切余量50mm，计算片坯废料比率,（1）选用正方形片坯：边长440+250 正方形片坯面积 （440+250）2=291600mm2 圆筒的底面积 4402/4=152053 mm2 被剪切的废料比率 （291600-152053）/291600=48%（2）选用圆形片坯：直径440+250 圆形片坯面积（440+250）2/
8、4=229022 mm2 被剪切的废料比率 （229022-152053）/229022=33%,四、成型件的壁厚计算,圆锥壳体上壁厚分布计算 已知：片材厚t0=2.5mm，成型花盆R=35mm，底r=22.5mm，盆高L=67mm面积引伸比制品平均壁厚t= t0/Ra=0.69壁厚沿深度L的分布为 H圆锥的锥顶高度（H=Rtan )R敞口半径r圆台底半径,壁厚沿深度L的分布,盆底L=67mm t=0.2mm,第四节 热成型的设备及模具,一、 热成型设备夹持、加热、成型、冷却、脱模,1、设备分类,（1） 按自动化程度分手动设备：全部人工操作半自动设备：夹持和脱模由人工完成，其余由设备自动完成全
9、自动设备：全部由设备自动完成（2） 按供料方式分分批进料：多用于生产大型制件、原料为不易成卷的厚型片材连续进料：通常用于生产薄壁小型的制件,2、设备的加热系统,(1) 片材的加热方法热板的传导：用油、电、过热水和蒸汽等供热红外线的辐照烘箱预热：较厚的片材(2) 初制品的冷却方法内冷：通过金属模具的冷却使初制品冷却外冷：风冷或空气水雾法,3、设备的夹持系统,上、下两个机架上机架受压缩空气操纵，均衡地将片材压在下机架上，压力可调，0.55吨。夹持的片材应有可靠的气密性，且夹持框架大多能在垂直或水平方向移动。,4、 真空系统,压机上附有自给的抽空设备520mmHg设备数量较多的工厂采用集中抽空系统,
10、5、 压缩空气系统,用于成型、脱模、初制品的冷却、操纵模具和框架的运动及运转片材分：自给式和集中两种形式,二、 模具,1、 模具材料：木材、石膏、塑料、铝、钢,试制产品：硬木或石膏产量不大：塑料高产量或高质量：铝、钢、锌合金,2、 阴、阳模的选择,单模成型：制品表面质量较好的是与模面接触的一面采用多槽模成型：最好用阴模，结构紧凑、脱模容易、可防塑件起皱,成型尺寸计算,成型尺寸计算 Lm=(L+LScp)zLm凸模或凹模的径向尺寸，mmL制品名义尺寸，mmScp塑料凸模或凹模成型收缩率z模具制造公差，凹模取正，凸模取负,制件成型收缩率/ % （教材P424表8-3-2）,模具表面的粗糙度,高度抛
11、光的模具制品表面光洁闷光的模具无光泽的制品,4、 牵伸比,模槽深度与宽度的比值（1） 单个阳模成型时牵伸比1（2） 阴模成型牵伸比0.5（3） 柱塞成型 1,5、 圆弧、斜度及气孔,（1）模面上用圆弧代替棱角和隅角（2）模壁上设置斜度以便脱模 凹模0.5010 凸模2030（3）模具中开设气孔以进、出气 0.31.5mm，抽气孔最大直径不得超过片材厚度（4）布置在片材最后与型面接触的部位，即型面的最低点及角隅处（5）同一模具抽气孔直径应相同 抽气孔的数目 N=Q/vAQ气体体积流量v抽气孔的气体流速，理性抽气流速v=300m/sA抽气孔截面积,计算抽气孔例子,需抽吸真空的圆柱型腔2.810-2
12、m3，抽气孔直径D=0.8 mm，要在10s内完成吸塑成型，求抽气孔的数目。抽气孔面积：A=D2/4=（0.810-3）2/4=0.510-6m2型腔体积流量Q=V/t=2.810-2/10=2.810-3m3/s N=Q/(vA)=18.7=19孔,6、型刃设计及安装,刃口端面宽0.10.15mm以R0.05mm的圆弧与两侧面圆滑过渡材料：弹簧钢硬度HRC4552 比对压的金属面板硬度低10%20%型刃顶端凸出的高度比型板的厚度高出0.1mm,第五节 工艺影响因素及制品的用途一、 工艺过程及影响因素,1、 加热：将片材加热到成型温度（50%80%成型时间）（1）力求片材厚薄均匀，以防温度不均
13、造成内应力（2）加热厚片材最好采用双面加热、预热或高频加热（3）片材在夹持架上出现下垂是因为热膨胀和熔融流动,2、成型,（1）厚度均匀性 各部分的牵伸比（用花板遮蔽、模具上通气孔的合理分布） 牵伸的快慢、抽气或鼓气的速率、模具、框架、柱塞的移动速率（尽量快）（2）各向上的性能 各向的牵伸不同会造成各向异性,3、 冷却脱模,冷却不足：制品脱模后变形过分冷却：制品收缩包紧在模具上，脱模困难,二、 热成型常用的几种塑料及其用途,1、氯乙烯类（1）硬聚氯乙烯：较高的稳定性和抗冲性能，优良的抗化学腐蚀性能、低吸水性，防燃性能好，但易发黑应用：浮凸地图、帽盔、小型容器、化工设备（2）软聚氯乙烯：成型温度较
14、低应用：垫子 、皮夹2、烯烃类：成型温度高，制品因次稳定性较好、韧性高、无毒、能抗御多种化学药品的腐蚀应用：耐沸水的厨房用具、玩具、小型建筑构件和包装容器,3、苯乙烯：非定向的PS成型后切边比较困难，不宜用于热成型。双轴定向的PS用于热成型时所用框架必须结实以防片材热收缩而发生意外。应用：透明的小型包装容器、文件保存盒、护罩PS泡沫塑料：短时保温容器ABS：飞机、汽车和某些设备的部件、冷藏货车的衬材、机器的掩护罩、货运箱4、丙烯酸酯类：PMMA特点：透光性好、抗冲性高、能抗光的老化应用：飞机舱罩、灯罩、天花板5、纤维素类：醋酸纤维素片应用：透明的包装容器和陈列样品的容器,6、工程塑料特点：稳定性和韧性优良、良好的透明性、机械性能和热性能应用：PC：飞机、仪表的部件、医疗器皿、照明部件及包装容器PA：包装鱼、肉等食品定向的聚对苯二甲酸已二酯：电器配件,思考题,1热成型的工艺过程2热成型的几种基本方法3热成型中阴阳模的选择原则4热成型制品的设计要点,
